CLASIFICACIÓN DE LOS MOTORES SEGÚN LAS NORMAS NEMA/ANSI E IEC INTRODUCCION El instituto encargado de preparar, revisar y analizar las normas técnicas en la fabricación de motores eléctricos a nivel internacional es la Comisión Electrotécnica Internacional (I.E.C.), con sede en Suiza, y en los Estados Unidos de Norte América lo hace la Asociación de Fabricantes Eléctricos Nacionales (NEMA). A nivel mundial los fabricantes de motores adoptan las normas de marcación de terminales de acuerdo con la normalización vigente en su respectivo país, derivadas principalmente de las normativas I.E.C. y NEMA. . Destacándose que en los motores fabricados bajo norma NEMA sus cables de conexión son marcados con números desde el 1 al 12 y los fabricados bajo norma IEC tienen una marcación que combina las letras U, V, W y los números desde el 1 hasta el 6. Por ejemplo.
Los diseños incluyen las tensiones a las cuales podrán ser energizados y cada norma en particular realiza su marcación de terminales de conexión. La gran mayoría de fabricantes diseñan los motores con bobinados para operar a dos (2) tensiones de servicio, destacándose que los Motores NEMA tienen una relación de conexionado de 1:2, es decir que una tensión es el doble de la otra. Ej. 230/460 V y en los Motores IEC se presenta un diseño con una relación de 1:1,732, Ej. 220/380 V. Existen diseños en los cuales esto no se cumple y se fabrican motores para operar a un sólo voltaje y con una sola conexión CLASIFICACIÓN DE MOTORES SEGÚN LA NORMA NEMA Según las normas NEMA los motores se pueden clasificar de la siguiente manera: Según el esfuerzo que va a realizar el motor. Motor de diseño NEMA A
Torque alto, deslizamiento nominal bajo y corriente de arranque alta. Es un motor de inducción con rotor tipo jaula de ardilla, diseñado con características de torque y corriente de arranque que exceden los valores correspondientes al diseño NEMA B, son usados para aplicaciones especiales donde se requiere un torque máximo mayor que el normal, para satisfacer los requerimientos de sobrecargas de corta duración. Estos motores también son aplicados a cargas que requieren deslizamientos nominales muy bajos y del orden del 1% o menos (velocidades casi constantes). Motor de diseño NEMA B Torque normal, corriente de arranque normal y deslizamiento nominal normal. Son motores con rotor tipo jaula de ardilla diseñados con características de torque y corriente de arranque normales, así como un bajo deslizamiento de carga de aproximadamente 4% como máximo. En general es el motor típico dentro del rango de 1 a 125 HP. El deslizamiento a plena carga es de aproximadamente 3%. Este tipo de motor proporcionará un arranque y una aceleración suave para la mayoría de las cargas y también puede resistir temporalmente picos elevados de carga sin detenerse. Motor de diseño NEMA C Torque alto, deslizamiento nominal normal, corriente de arranque normal. Son motores de inducción con rotor de doble jaula de ardilla, que desarrollan un alto torque de arranque y por ello son utilizados para cargas de arranque pesado. Estos motores tienen un deslizamiento nominal menor que el 5%. Motor de diseño NEMA D Torque alto, alto deslizamiento nominal, baja corriente de arranque. Este motor combina un alto torque de arranque con un alto deslizamiento nominal En la siguiente tabla se puede apreciar una mejor descripción de los diferentes diseños NEMA y otros diseños adicionales. Las curvas carcteristicas de torque velocidad de los diferentes diseños son.
Torque de arranqu e Porcent aje de torque de carga
Torque de aceleraci ón Porcenta je de torque de carga
Dise ño NEM A
Características Polifásicas
A
Alto torque arranque y alta corriente de arranque
70-275
65-190
B
Normal torque de arranque y normal corriente de arranque
70-275
C
Alto torque de arranque y normal corriente de arranque
D
Torque de frenado Porcent aje de torque de carga
Corrient e de arranqu e Porcent aje de torque de carga
Desliz amient o
Aplicaciones típicas
Eficien cia relativa
%
175-300
No definido
0.5- 5
65-190
175-300
600-700
0.5 - 5
200-285
140-195
190-225
600-700
1-5
Alto torque de arranque y alto deslizamiento
275
NA
275
600-700
5-8
N
Motor pequeño
-
N/A
-
-
N/A
O
Motor pequeño
-
N/A
-
-
N/A
L
Motor pequeño
-
100%
-
-
N/A
M
Motor pequeño
-
100%
-
-
N/A
Ventiladores, sopladores, bombas centrifugas juego motorgenerador donde el torque inicial es relativamente bajo Ventiladores, sopladores, bombas centrifugas juego motorgenerador donde el torque inicial es relativamente bajo Cintas transportadoras, trituradoras, motores de agitación, bombas reciprocas y compresores, etc. donde el inicio con carga es requerido Cargas con picos altos con o sin volante tales como prensas, tijeras, elevadores, extractores, tornos, montacargas, bombas petroleras Cargas centrifugas donde el torque inicial requerido es relativamente bajo Ventiladores, sopladores, bombas centrifugas juego motorgenerador donde el torque inicial es relativamente bajo Ventiladores, sopladores, bombas centrifugas juego motorgenerador donde el torque inicial es relativamente bajo
Media o alta Medio o alto
medio
bajo
bajo
Medio o bajo Medio o alto
Diseños tipo NEMA características y aplicaciones
a. Aislamiento térmico Respecto al aislamiento termico las clases definidas para la temperatura de operación maxima permitida para un motor en operación segura y continua a carga completa es: Clase
Temperatura maxima de operacion
A B E F H
105°C 130°C 120°C 155°C 180°C
221°F 266°F 248°F 311°F 356°F
Aumento de temperatura permitida a carga completa SF=1.0 SF=1.15 69°C 70°C 80°C 90°C 75°C 105°C 110°C 125°C -
Según los Kva En el instante que un motor empieza a funcionar, su velociad es cero RPM y la corriente producida es igual a la RLA(amperios de arranque). La siguiente tabla de grupos de motores dependen de la LRA expresado en kilovolta-ampers, donde una sola letra es usada para definir los dos valores de voltaje en corriente de arranque en motores con voltajes duales.
Según la Proteccion de ingreso (INGRESS PROTECCTION IP) Que especifica el nivel de proteccion ambiental que provee la carcasa es:
CLASIFICACIÓN DE MOTORES SEGÚN LA NORMA IEC (clasifican los motores según el tipo de servicio) Al elegir un motor electrico el tipo de servicio tiene gran importancia. Así por ejemplo, un motor cargado intermitentemente se calienta menos que si se aplica carga permanente, y por tanto se puede elegir en el primer caso un motor mas pequeño El IEC (la Comisión electrotécnica internacional) utiliza ocho designaciones del ciclo de servicio para describir condiciones de funcionamiento de los motores eléctricos: Servicio permanente S1: Carga constante, Duración suficiente para alcanzar el equilibrio térmico. El motor funciona en una carga constante por suficiente tiempo como para alcanzar equilibrio de la temperatura.
Servicio de corta duración S2: Carga constante, Duración no suficiente para alcanzar el equilibrio térmico. Parada muy larga El motor funciona en una carga constante, pero no suficiente tiempo como para alcanzar el equilibrio de la temperatura. Los periodos de descanso son suficientemente largos para que el motor alcance temperatura ambiente.
Servicio intermitente sin influencia del arranque S3:
Funcionamiento secuencial con idénticos ciclos de funcionamiento y descanso con carga constante. El equilibrio de la temperatura nunca se alcanza. La corriente de arranque tiene poco efecto sobre el aumento de temperatura.
Servicio intermitente con influencia del arranque S4: Las pérdidas y su duración hacen que la fase de arranque no pueda ignorarse
Funcionamiento secuencial con idénticos ciclos de arranque, funcionamiento y descanso con carga constante. El equilibrio de la temperatura no se alcanza, pero la corriente de arranque afecta el incremento de la temperatura.
Servicio intermitente con influencia de frenado y arranque S5: Frenado eléctrico con devolución de potencia a la red
Funcionamiento secuencial, idénticos ciclos de arranque y de funcionamiento con carga constante y trabajo en vacio, no hay periodos de descanso
Servicio intermitente con giro permanente y ciclos alternados de la máquina en carga y en vacío S6:
Funcionamiento secuencial, idénticos ciclos de funcionamiento con carga constante y en vacio, no hay periodos de descanso.
Servicio ininterrumpido con arranques y frenados eléctricos S7
Ciclos secuenciales idénticos de arranque y funcionamiento a carga constante y frenado eléctrico, no hay periodos de descanso. Servicio ininterrumpido con variaciones periódicas de velocidad S8
Funcionamiento secuencial, idénticos ciclos de trabajo de funcionamiento a carga constante, luego funciona a otra carga constante y velocidad, no hay periodos de descanso.
Bibliografía: • • • •
http://www.slideshare.net/federicoblanco2009/conexion-interna-de-motores http://www.reidsource.com/PDF/Resources/Resource_Guide_Power_Transmission_1.pd f http://s3.amazonaws.com/ppt-download/conexioninternademotores-090729150419phpapp02.pdf http://www.landbelectric.com/download-document/85-torque-characteristics-of-nemaabcd-e-motors.html
• • •
http://www.controleng.com/article/272999-AC_Induction_Motor_Designs_Types.php http://www.engineeringtoolbox.com/iec-duty-cucles-d_739.html http://www.die.eis.uva.es/~daniel/docencia/te/motores_electricos.pdf
