motoreselectricos-130412205745-phpapp02

J.Roldan Viloria

MDTDRE§ ELECTRICD§ VARIACION DE VELDCIDAD

( IfIIOTORE§ ELECTRICO§ VARIACION DE VELOCIDAD

J. Roldan Viloria

SEGUNDA

ED/C/ON

PARANINFO

Australia

•

Canada

•

Mexico

•

Singapur

•

Espana

•

Reino Unido

•

Estados Unidos

( PARANINFO

Motores electricos. Variacion de velocidad © Jose Roldan Viloria

Director Editorial y de Produccion: Jose Tomas Perez Bonilla

Diseno de cubierta:

I1Jnt'!UxU

Gerente Editorial Area Tecnico-Vocacional: Ma Teresa Gornez-Mascaraque Perez

Impresi6n:

~Cima

Editora de Producci6n: Clara Ma de la Fuente Rojo

~prE55

www.ctmapr

e sa.c om

Producci6n Industrial: Susana Pav6n Sanchez Editora de Desarrollo: M6nica Elvira San Crist6bal COPYRIGHT © 1993 International Thomson Editores Spain Paraninfo, S.A. 2a edici6n, 2a reimpresi6n, 2002 Magallanes, 25; 28015 Madrid ESPANA Telefono: 91 4463350 Fax: 91 4456218 [email protected] www.paraninfo.es Impreso en Espana Printed in Spain ISBN: 84-283-1991-X Dep6sito Legal: M-46.219-2002 (101/69/66)

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IN DICE DE MATERIAS

7

Introducci6n Capitulo 1 SIMBOLOS Y NORMAS ELECTRICOS

.

9

Capitulo 2 ELECTRICIDAD Y MECANICA APLICADA.

23

Capitulo 3 INTRODUCCION A LA VARIACION DE VELOCIDAD

:

35

Capitulo 4 MOTORES TRIFASICOS DE CA CON ROTOR EN CIC

47

Capitulo 5 VARIACION DE VELOCIDAD CON MOTORES HIDRAULICOS Y NEUMATICOS

65

Capitulo 6 REDUCTORES Y MULTIPLICADORES MECANICOS DE VELOCIDAD ...

77

Capitulo 7 OTROS PROCEDIMIENTOS DE VARIACION DE VELOCIDAD

93

Capitulo 8 MOTORES TRIFASICOS DE CA CON DOS 0 MAS VELOCIDADES ... 105 Capitulo 9 EJERCICIOS DE APLICACION PARA MOTORES TRIFASICOS DE DOS o MAS VELOCIDADES 137 Capitulo 10 VARIACION DE VELOCIDAD PARA MOTORES TRIFASICOS DE CA .. 153 Capitulo 11 MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA..

175

Capitulo 12 MOTORES ESPECIALES

211

INTRODUCCION

Continuando con la serie de titulos ELECTRICOS, en sus diferentes campos hasta ahora su puesta en marcha y su tercer libro se ofrece al lector, el estudio

que estudian los MOTORES de utilizacion. como han sido aplicacion industrial, en este de la variacion de velocidad.

La variacion de velocidad es un campo sumamente sugestivo, de gran utilidad industrial, dado que los procesos industriales, rnaquinas 0 sus elementos, requieren a menudo disponer de movimientos con variacion de velocidad. Los rnetodos para conseguir la variacion de velocidad son varios y seran elegidos en funcion de las necesidades que imponga su aplicacion industrial. Espero que el estudioso de esta materia en Escuelas Profesionales y Tecnicas, encuentre en esta obra un medio util en su objetivo de forrnacion y el Tecnico que ya trabaja en la aplicacion industrial de los MOTORES ELECTRICOS, la eleccion del mejor sistema de variacion, que resuelva con garantfas, los problemas que se Ie planteen.

~ff!fi![}@@§@~JY flD@!l!fi![}@J~ @§~©f]!lO©@~

Normas generales Slmbolos electricos

'" . . . . . . . . . . . . . . . 11 16

SIMBOLOS Y NORMAS ELECTRICOS 11

NORMAS GENERALES 1)

ORGANISMOS

Norma

MAS

IMPORTANTES

Designacion

UNE

Una Norma

CEI

Comitato

Espanola.

Organismo

Elettrotecnico

Italiano.

UTE

Union Technique

VDE

Verband

DIN

Deutsche

IEC

International Electrotechnical En esta comisi6n participan

ABS

American

Boureau

of Shipping.

ANSI

American

National

Institute.

de l'Electricite.

Deutscher

Industrienormen.

British

CEE

Prescripciones

CEMA

Canadian Electrical electr6nicos.

IS

Indian

NK

Nippon

EMPRESAS

Empresa

Standard.

Instituto

Prescripciones

francesa.

electr6nica

alemana.

para la industria.

naciones

industrializadas.

clasificadora

de buques,

de normalizaci6n

nacional

en USA.

de USA.

inglesas. preferentes

Manufactures

Kaiji Kiokai. Asociaci6n

para aparatos

Association.

Uni6n

de instalaci6n.

de los fabricantes

de la India, en parte unificadas marina

canadienses

con IEC.

japonesa.

CLASIFICADORAS

Designaci6n

LRS

lloyd's

GL

Germanischer

ABS

American

BV

Boureau

Register

of Shipping. lloyd.

Boureau

Det Norske Veritas.

RINA

Registro

TENSIONES

of Shipping.

Veritas.

DNV

3)

alemanas

Sociedad

de normas.

italiano.

electr6nica

Asociaci6n

Commission. las principales

Prescripciones

de publicaci6n

electrotecnico

Asociaci6n

Normas

internacionales

Standard.

espariol Cornite

Elektrotechniker.

BS

2)

DE NORMALIZACION

Navale

Italiano.

DE SERVICIO

PAIS

EN DIFERENTES

PAISES

t,

A-

Hz

Europa CE, Este y CEI

3X 1271220 3X220/380 3X660

Inglaterra

3X 240/415

USA

3X 1201208 3X 265/460

Argentina

3 X 220/380

-

50

Brasil

3 X 1271220 3 X 127/380

3X220 3 X 440

60

Canada

3 X 2401415

3 X 230-3 X 460 3X575

60

3X220 3X380 3X500 -

3X230

50

50 60

de productos

Simbolos y normas electricos 12 4)

5)

CLASIFICACION

DEL AISLAMIENTO

DE LOS MOTORES

Clase

Temperatura maxima en °C

y A E B F H C

90 105 120 130 155 180 Mas de 180

TEMPERATURA DEL AIRE DE REFRIGERACION DEL LUGAR DE EMPLAZAMIENTO

DE UN MOTOR EN FUNCION DE LA ALTITUD

Temperatura maxima del aire en refriqeracion

Altitud en m

o hasta 1.000 1.000 hasta 2.000 2.000 hasta 3.000 3.000 hasta 4.000 6)

PROTECCION

DE MOTORES CONTRA EXPLOSION (Segun VDE 0170/0171)

La mencionada norma preve las siguientes clases de proteccion: «~eo, Clase de proteccion «seguridad aurnentada» (Ex)e «do,Clase de proteccion «blindaje resistente a la presion «po,Clase de proteccion «presurada- (Ex)p «0», Clase de proteccion «blindaje de aceite» (Ex)o «i»,Clase de proteccion «seguridad propia» (Exli «5», Clase de proteccion «proteccion especial- (Ex)s

7)

TABLA DE VELOCIDADES 2p 2 4

6 8 10 12 14 16 18 20

8)

0

antideflagrante- (Exld

PARA DIFERENTES FRECUENCIAS p

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

X

POLARIDADES

40Hz

50Hz

60 Hz

2.400 1.200 800 600 480 400 342 300 266 240

3.000 1.500 1.000 750 600 500 425 375 322 300

3.600 1.800 1.200 900 720 600 514 425 400 360

(n - r.p.m.)

TIPO DE MOTOR Y FORMA CONSTRUCTIVA

Tipo DN

Tipo DNI Tipo DNP TipoDNT Tipo eDN Tipo DNB

Motores construidos sequn norma DIN 42673-VDE 0530. Todos los motores construidos sequn esta norma pueden ser sustituidos por otro de diferente marca e incluso de diferente nacionalidad. Motores de servicio intermitente. Motores de polos conmutables. Motores de varias tensiones. Motores preparados para atrnosteras especiales. Motores freno.

Simbolos y normas electricos 13 9)

LETRAS PARA IDENTIFICAR LOS MATERIALES Y APARATOS ELECTRICOS SOBRE LOS ESQUEMAS

letra de resistencia

Clase de material

0

Ejemplos

aparato

A

Conjuntos

B

Convertidores de magnitudes no electricas magnitudes electricas 0 viceversa.

C

Condensadores.

D

Operadores binarios, zacion, de memoria.

E

Material

F

Dispositivos

G

Generadores.

H

Dispositivos

y subconjuntos

constructivos.

dispositivos

Amplificadores, laser, requlacion de velocidad, automates programables, amplificadores magneticos ...

de tempori-

diverso.

a

Presostatos, termostatos, rnicrofonos, altavoces, pic-up, dinamornetros. cristales de cuarzo, celulas fotoelectricas ...

Registrador, memoria de disco, de nucleo. mentos biestables, linea de retardo. Alumbrado, agrupados

calefaccion y otros elementos en la presente relacion.

Fusibles (cortacircuitos), mitadores, pararrayos,

de proteccion.

Generadores, alirnentacion, Dispositivos

de serializacion.

reles de proteccion. disparadores ...

ele-

no

li-

alternadores, osciladores,

baterfas, equipos de regulador de fases.

de sefializacion

opticos y acusticos.

J K

RelE~s y contactores

Se utiliza normal mente KA para reles y aparatos auxiliares y KM para contactores.

L

Inductancias.

Bobinas

M

Motores.

N

Subconjuntos

(fuera de serie).

P

Instrumentos

de medida,

Q

Aparatos rnecanicos de potencia.

R

Resistencias.

S

Interruptores, mando.

T

Transformadores.

Transformadores

u

Modulares,

Discriminador, demodulador, convertidores de frecuencia, variadores, onduladores, autonornos, codificador convertidor inversor.

v

Valvulas

equipos

de maniobra

de induccion

y bloqueo.

de prueba.

Instrumentos de medida indicadores, registradores, contadores, relojes, emisores de impulso ...

para circuitos

Interruptores,

seccionadores,

Resistencias de requlacion, ostatos, shunt, termistores. selectores

para circuitos

convertidores.

electronicas.

semiconductores.

de

disyuntores.

potenciornetros,

re-

Interruptores, conmutadores, pulsadores, fines de curso, selectores rotativos, emisores de senales. de tension,

de intensidad.

Valvulas de vaclo, de gas, de descarga, transistores, tiristores rectificadores.

diodos

Simbolos y normas electricos 14

w

Vias de transrnision.

x

Bornas,

y

Aparatos

z

Equipos de cornpensacion, limitadores.

10)

clavijas,

accionados

PARA

Indicativo

Frenos,

mecanicamente. filtros

FUNCIONES

GENERALES

I K

-

-

12)

CLASES

Clase Clase Clase Clase Clase Clase

0,03 0,1 0,3 1 3 10

M N

P Q

R S T

(DIN

filtros.

40710) Funciones

generales

Funcion principal. Medida. Proporcional. Estado (marcha, parada, tirnitecion). Reposicion, bloqueo. Memorizar, registrar. Medida de tiempo, retardar. Velocidad (acelerar, Sumar. Multiplicar. Anal6gica. Digital.

DE SERVICIO

3 ciclos/hora 12 ciclos/hora 30 ciclos/hora 120 ciclos/hora 300 ciclos/hora 1.200 ciclos/hora

DESIGNACION

electrovalvulas.

U

V W X Y Z

L

11)

electroimanes,

reguladores,

Indicativo

generales

Proteccion. Prueba. Sefializacion. lnteqracion. Servicio pulsador.

H

antenas

correctores,

Funcion auxiliar. Oireccion de movimiento (adelante, hacia atras, subir, bajar, sentido horario y sentido antihorario). Contar. Direnciar.

C D E F G

embragues,

Equilibradores,

DESIGNAR

Funciones

A B

cables, bornas de conexion.

Clavijas y cajas de conexion, clavijas de prueba, gletas de born as, regletas de soldadura.

z6calos.

electricos

INDICATIVOS

Hilos de conexion. parabOlicas.

guias de ondas, antenas.

DE LOS CONDUCTORES

Desiqnacion

Conductor Red de corriente

Red de corriente

alterna:

continua:

Conductor de proteccion Tierra Masa Tierra bajo tension debit

1.' fase 2.' fase 3.' fase

L2

neutro

N

positivo negativo neutro

L1

L3

L+ LM PE

E

MM TE

frenar).

re-

1

Simbolos y normas electricos

15 13)

GRADOS DE PROTECCION DE LAS ENVOLVENTES TENSION, SEGUN NORMAS IEC 144/63

DEL MATERIAL

ELECTRICO DE BAJA

EIgrado de proteccion se indicara por las siglas IP seguidas de tres cifras caracteristicas. La primera cifra (del 0 al 6) indica el grado de proteccion contra cuerpos solidos.

'·l~'r""

La segunda cifra (del 0 al 8) indica el grado de proteccion contra Hquidos.

I r

(0,1,3,5,7, 9) indica el qrado d. proteccion Esta cifra se omite normalmente.

C"",,' ""00

rnecanicos

'--IP

-

-

-

Se puede omitir una(s) cifra(s) caracterfstica(s), poniendo en su lugar un guion (-), aunque en la practice esta regia no se sigue cuando se omite la tercera cifra caracterfstica. Estas normas no son utilizables para la proteccion contra los riesgos de explosion humedad, vapores corrosives, hongos 0 plagas.

0

condiciones tales como

Ciertos materiales estan destinados a ir montados en una envoltura que contribuya a darles el grado de proteccion deseado. Ejemplo: unidades de mando montadas en cofre. En este caso, los materiales no cumplen con las normas citadas mas que cuando estan montados en las condiciones previstas. Las diferentes partes de un material pueden presentar unos grados de proteccion diferentes, esto de acuerdo con las normas. Ejemplo: apertura en la parte inferior de un cofre. 1 .' cifra caracteristica

3.' cifra caracteristica

2.' cifra caracteristica

Protecci6n contra 105 contactos y la penetraci6n de cuerpos s6lidos.

Protecci6n contra danos rnecanicos.

Protecci6n contra la penetraci6n de liquidos.

Peso'

kg

caida*

Energia del choque'

m

J

Altura dela

0

No protegido

0

No protegido

0

No protegido

1

Protegido contra cuerpos solidos superiores a 50 mm.

l

Protegidocontra las cafdas verticales de gotas de agua.

1

0,15

0,15

0,225

2


2

Protegido contra las caidas de agua verticales (anqulo rnax, 15°)

2

0,15

0,25

0,375

3

Protegido contra cuerpos solidos superiores a 2,5 mm.

3

Protegido contra el agua de

3

0,25

0,20

0,50

4


4

Protegido contra las proyecciones de agua.

5

Protegido contra el polvo.

5

Protegido contra el lanzamiento de agua.

5

0,50

0.40

2

6

Totalmente protegido contra el polvo.

6

Protegido contra los «qolpes de mar».

7

Protegido contra los efectos de inrnersion.

7

1,50

0,40

6

8

Protegido contra la inrnersion prolongada. 9

5

0,40

20

«lluvia»,

• Definida por las condicionesde los ensayoscon un martillo.

1


16

SIMBOlOS

ElECTRICOS

II

Por la importancia en la proteccion de los aparatos que se manipulan y que lIevan alirnentacion electrica, sefialamos a continuacion los slrnbolos que hacen indicacion a la proteccion con que han sido construidos los elementos electricos que intervienen en una instalacion 0 en una maquina. Es importante no sobrepasar la garantia de proteccion que representa el slrnbolo y cuyo significado se indica a continuacion. Junto a los simbolos se sefiala su equivalencia con la norma IEC 1444. IPOO

• rn & &&

IP.l

1 gota Proteccion contra una saturacion hurneda del aire y gotas de agua en caida vertical. Para locales hurnedos y calientes.

IP.3

1 gota dentro de un cuadro. Proteccion contra gotas de agua cayendo oblicuamente, 30 Locales al aire libre.

[g]

sobre la horizontal.

1 gota dentro de un trianqulo. Proteccion contra gotas de agua caliente en todas las direcciones. Para locales humedos y calientes. Lugares al aire libre.

IP.5

2 gotas dentro de dos trianqulos, Protegido contra chorro de agua en todas las direcciones. Para locales mojados y embebidos de agua, donde se trabaja con chorro de agua fria.

IP.7

2 gotas. Estanco al agua. Proteccion contra infiltraciones de agua sin presion bajo el agua. Para locales mojados de agua. Bajo el agua sin presion.

IP.B

2 gotas con indicacion de la sobrepresion. Proteccion contra infiltraciones de ilgua bajo presion. Estanco al agua bajo presion. Para lavados de agua a alta presion.

IP.5

Rejilla. Proteccion contra infiltraciones de polvo sin proteccion. Locales con polvo inflamable.

...

+ +

0

IP.4

" "

II

Ninqun signo. Ninguna proteccion particular. Locales secos y sin excesivo polvo.

Rejilla encuadrada. Estanco al polvo. Proteccion contra infiltraciones a presion. Locales con polvo inflamable.

Dos cuadros concentricos. Proteccion contra contactos fortuitos de las piezas bajo tension. Para aparatos que deben manipularse bajo tension para limpieza, accionamiento, traslado, etc.

Simbolos y normas

electricos 17

CORRIENTES, CONDUCTORES, Simbolo

APARATOS ACUSTICOS,

Desiqnacion

Simbolo

Corriente alterna (c.a.)

---_'Y.._

3",50

Hz

L1 L2--L3---

Bocina

Corriente ondulada cada

Timbre

0

rectifi-

Corriente alterna trifasica a 50Hz

Sirena

Conductor

Zumbador

LInea trifasica

Lampara

Conductor neutro

fI

I

Conductores blindados (apantallados)

+

R

L

T

Cruce de conductores sin conexi6n

Cruce de conductores con conexi6n

Borna de conexi6n

o

Resistencia 6hmica

Resistencia inductiva

Potenci6metro

Resistencia variable

.1

Condensador

T .L

Pila

0

acumulador

T Puesta a tierra

Rectificador

Puesta amasa

Tiristor

Tierra de protecci6n

+

T

Designaci6n Contacto deslizante (corredera)

Corriente continua (c.c.)

LInea trifasica Representaci6n unifilar

As'

MATERIAlES

-

+ Polo positivo - Polo negativo

+

Puente rectificador

1


18 CONTACTOS Simbolo

--:,,--

Desiqnacion Contacto normal mente abierto. Se cierra a la conexi6n.

~

r

~

Contacto normal mente cerrado. Se abre a la conexi6n.

Simbolo

Desiqnacion

I

Interruptor. Simbolo general.

1

Seccionador.

1 1

Disyuntor.

Contacto de dos direcciones.

~ ~

~

It I

Contacto de dos direcciones con centro abierto.

1 + -X1 i

11

Contactos temporizados a la conexi6n y a la desconexi6n.

~

~

Contactor.

1 Contacto normalmente abierto. Temporizado a la conexi6n. lnstantaneo a la desconexi6n.

-1

J

Contacto normalmente cerrado. Temporizado ala conexi6n. lnstantaneo a la desconexi6n.

Contacto normal mente abierto. Temporizado ala desconexi6n. lnstantaneo a la conexi6n.

Contacto normal mente cerrado. Temporizado ala desconexi6n. lnstantaneo a la conexi6n.

1-I ~~ J J J

Interruptor tripolar.

Contactor trifasico.

1-11 Cortacircuito. fusible.

~

, ,

Seccionador con fusible incorpora do.

Conjunto disyuntor y fusible.

Simbolos y normas

1

electricos

19 ORGANOS DE ACCIONAMIENTO Simbolo

c?

Y APARATOS DE MEDIDA

Desiqnacion

Organo de mando de un rele o contactor. Simbolo general.

~

Rele que acciona sus contactos temporizando su desplazamiento a la conexion.

~

Rele que acciona sus contactos temporizando su desplazamiento a la desconexi6n.

#

Organo de mando para un rele de impulso.

~

$~-

0-

$-~

Desiqnacion Contacto accionado por minima tension.

Contacto accionado por presion.

~~ Contacto accionado por temperatura.

~-~ Contacto aceion ado por velocidad.

~~

~

~-

$J--i

Organo de mando con 2 arrollamientos.

Organo de mando para un rele intermitente.

~

Simbolo

Rele que acciona sus contactos temporizando su desplazamiento a la conexi6n y a la desconexi6n. Organo de mando accionado por efecto terrnico que tiene su origen en la sobreintensidad. Organo de mando accionado por efecto maqnetico que tiene su origen en la sobreintensidad. Organo de mando accionado por efecto rnaqnetoterrnico que tiene su origen en la sobreintensidad. Dispositivo de accionamiento de contactos. Sirnbolo general.

Contacto accionado por maxima intensidad.

~H 0)

8 8

G 8 G 8-

Contacto accionado por celula fotoelectrica.

Reloj.

Voltimetro.

Amperfmetro.

Frecuencimetro.

Cosimetro.

Term6metro.

Taquimetro.

1


20 ELEMENTOS DlVERSOS Y AUXllIARES Simbolo

DE MANIOBRA

Designacion

Simbolo

Transformador monofasico de tensi6n.

Pulsador. Abierto en reposo.

E~

Pulsador. Cerra do en reposo.

Ef

~

r

Autotransformador.

E...1•..• r' -)-

~

~

f= 50.000 V 5.000 KVA 50 Hz 7,5%

)... A

5,000 V

a:::::::=: ~

LJ

EJ

Desiqnacion

I

]--, Transformador de intensidad.

I

E-•..·-

1

Par terrnoelectrico.

I

Pulsador de efecto retardado.

E*)

Pulsador con larnpara indicadora de su accionamiento.

I

~l

1

Arrancador automatico, Sfmbolo general.

Contador. Sfmbolo general.

J-'¥-1 ~-~ I

Contador de impulsos.

~

0--1

(J-.fI.~--r Transductor maqnetico. Sfmbolo general.

~ Amplificador de transductor rnaqnetico. Simbolo general.

~

E--~,t fr-_J -~ J,.LL Ll.I

Aparatos de dos posiciones estables, de dos posiciones. Conexi6n con enclavamiento. Pulsador con accionamiento por lIave.

n-&~ Transformador trifasico de dos devanados 1..-1\. Ejemplo: 50.000/5.000 V 5.000 KVA. 50 Hz 7,5 % de tensi6n de cortocircuito.

Aparato de dos posiciones estables para los contactos.

Conmutador rotativo de 3 posiciones.

Contacto accionado por palanca.

Contacto accionado por leva.

Pulsador tipo seta con enclavamiento. Abertura par giro del pulsador. Pulsador de abertura con enclavamiento. Cierre por lIave.

Representaci6n horizontal de los contactos.

1


21 ORGANOS

MECANICOS

Simbolo

-------

--

--~-

~~--~~ (1)

Simbolo

Designaci6n

@---

Enlace rnecanico. neurnatico, Simbolo general. Dispositivo

(1) (2)

de enganche.

Anciado. Liberado.

---'\l---

Retorno

autornatico.

Enciavamiento

---y---

Retorno

--+--

Enciavamiento.

rt---

\---

(2)

---<}---

Designaci6n

G----

rnecanico.

~--/t,

no autornatico.

o d)

Accionamiento

por volante.

Accionamiento restringido.

de acceso

Accionamiento

par palanca.

Mando

par roldana.

Mando par palanca roldana.

Accionamiento centrifuga.

y

par fuerza

I

•... ---

Mando rnecanico Simbolo general.

natural.

f---

Mando par pulsador. Retorno autornatico.

_1t_

Embrague rnecanico.

0 acoplamiento accionado.

_IT_

Embrague mecanico,

0 acoplamiento desaccionado.

Freno. Simbolo

~

Freno activado.

-~-

:r---.f--,,/----

Mando

por tirador.

Mando

rotativo.

general.

Freno desactivado.

-~-

Valvula

para fluidos.

~ Mando

a pedal.

Electrovalvula.

~

G---rr---

Mando

por pulsador

(seta).

Conexi6n por pulsador. Desenganche autornatico.

fr---

Accionamiento

a llave.

J---

Accionamiento

a manivela.

.. •• • ,.,--..... •

,--..... ~ ~

Traslaci6n

derecha.

Traslaci6n

izquierda .

Traslaci6n

izda.-dcha .

Rotaci6n Rotaci6n Rotaci6n Rotaci6n lados.

derecha. izquierda. dcha.-izda. limitada a ambos

Simbolos y normas electricos 22 MOTORES ELECTRICOS Simbolo

Desiqnacion Motor de corriente alterna (c.a.) Sfmbolo general.

Sfmbolo

CD

Desiqnacion Motor de corriente continua (c.c.) Sfmbolo general.

Motor asfncrono trifasico. Rotor en cortocircuito. Conexi6n estrella (A) 0 trianqulo (M.

Motor de corriente continua. Excitaci6n independiente.

Motor asfncrono trifasico, Rotor bobinado. Conexi6n estrella (A) 0 trianqulo (~).

Motor de corriente continua. Excitaci6n serie.

Motor de corriente continua. Excitaci6n derivaci6n.

Motor asfncrono trifasico de 2 velocidades. Rotor en cortocircuito. Varias posibilidades: Bobinados separados. Bobinado en conexi6n A-A"- t----------t---------------i (estrella doble estrella) Motor de corriente continua. Bobinado en conexi6n Excitaci6n compuesta Dahlander. (serie-derivaci6n).

Motor asfncrono trifasico de 3 velocidades. Rotor en cortocircuito. Conexi6n Dahlander para 2 velocidades y bobinado independiente para la otra velocidad.

Motor asfncrono rnonofasico. Rotor en cortocircuito. Bobinado auxiliar de arranque.

Motor mixto de corriente alterna y continua, lIamado universal. Excitaci6n serie.

Motor de corriente continua, con irnan permanente.

W@!lO@©O@@ cQ}@)W@)§@©OcQ}@cQ}/fJ@!l@ !liJiJ@U@!l@)~ U!lOfliJ~o©@~

cQ}@)©D@D

Caracterfsticas Variaci6n

de velocidad para motores trifasicos

1 55 156

DE VELOCIDAD PARA MOTORES TRIFASICOS DE C. A.

VARIACION

10

155

CARACTERISTICAS MOTORES TRIFASICOS CON ROTOR EN CORTOCIRCUITO CONECTADOS A REDES DE f = 60 Hz

DE f = 50 Hz.

Como es sabido, en EE.UU. de America y otros palses, la frecuencia de la red es de f = 60 Hz. Un motor de f = 50 Hz conectado a una red de f = 60 Hz sufre alteraciones importantes en sus caracteristicas, a saber: a)

Velocidad

A mayor frecuencia. mayor velocidad. AI pasar de 50 a 60 Hz la velocidad del motor se incrernentara un 20 %. b)

Par motor

Las curvas de par motor correspondientes al arranque y a su valor maximo varian de forma inversamente proporcional al cuadrado de la frecuencia. EI par es tarnbien directamente proporcional al cuadrado de la tensi6n. c)

Tensi6n

Un motor babinado para una tensi6n en barnes de 380 V Y 50 Hz puede conectarse a una red de 440 V Y 60 Hz. oa460Vy60Hz. Si la tensi6n nominal de la red a f = 60 Hz es la misma que a f = 50 Hz. se reduciran a un 80 % aproximadamente.

105

valores de referencia

En el supuesto de que no pueda aceptarse esta disminuci6n. sera necesario pedir al constructor un arrollamiento especial en el motor. Los motores trifasicos se construyen para tensiones de 220 V. 380 V. 500 V a 50 Hz. Tarnbien para otras tensiones y frecuencias bajo pedido. d)

Potencia

Si se conecta el motor a una red de f = 60 Hz. siendo de f = 50 Hz. 0 la tensi6n de la red cambia mas de ± 5 %. las potencias en el eje del motor podrian ser las siguientes:

80%

I

Frecuencia

Conexi6n a % de Un 100% 110%

T

I

I

120%

I

115

Potencia en % de la nominal (tipo)

50 Hz 60 Hz

e)

90%

80

-

I

90 90

I

100 100

-

I

108

0

indirecta.

Arranque

EI arranque de

105

motores trifasicos puede hacerse de forma directa

EI arranque de forma directa consiste en alimentar al motor en el momento de conexi6n con la tensi6n nominal. con 10 que la intensidad absorbida en este momento podra ser de hasta 8 veces la intensidad nominal (In). La forma indirecta de arranque tiene la finalidad de reducir la intensidad absorbida en la fase de arranque, que se consigue a base de reducir la tensi6n de alimentaci6n.

10

Las conexiones de arranque con Iimitaci6n de intensidad absorbida en la fase de arranque. son: 1) 2) 3) 4)

Conexi6n Arranque Arranque Arranque

estrella-trianqulo (A. - t.). con resistencia rot6ricas. por conexi6n Kusa. Resistencia en una fase. mediante transformador.

f)

Conexi6n de la caja de bomas

0

conexiones

Los motores trifasicos IIevan 6 barnas en la caja de conexion, correspondiendo 3 a principios de fase (U-V-W) y 3 a finales de fase (X-Y-X). Los motores podran conectarse en A. Motor para Uf Motor para Uf Motor para Uf

= 220 V. con tensi6n = 220 V. con tensi6n = 380 V. con tensi6n

0

t. atendiendo a su tensi6n y a la de linea.

de linea UL = 220 V: Conexi6n t.. Uf = UL. de linea UL = 380 V: Conexi6n A.. Uf = uu,J3. de linea UL = 380 V: Conexi6n t.. Uf = UL.

Variaci6n de velocidad para motores trifasicos de c. a.

10 156

VARIACION DE VELOCIDAD PARA MOTORES TRIFASICOS Cada vez es mas utilizada la variacion de velocidad en maquinaria y procesos diversos, tanto en grandes, como en medias y pequerias potencias. En la mayorfa de los casos en que se aplica la variacion de velocidad, se requiere un par mantenido, sin que influya la variacion de velocidad en mas 0 menos. En corriente aiterna, la velocidad dada por un motor tritasico de tipo jaula de ardilla, es fija y no tiene posibilidad de variacion. Su valor viene dado por la siguiente formula: n - revoluciones por minuto. La velocidad real dada por el motor es inferior a la de esta formula, ya que corresponde a la velocidad de sincronismo. Los motores asincronos (motores trifasicos] tienen una velocidad menor como consecuencia del deslizamiento y de otras perdidas debidas a causas electricas y rnecanicas. f - frecuencia. p - pares de polos del motor (N + S).

60· f n=-p

Solamente variando la frecuencia de alirnentacion al motor, se consigue variar la velocidad. EI variar la frecuencia de la red, significa para el motor, un cambio sustancial de las condiciones electricas del motor, 10que obliga a un reajuste de otros para metros como 10es principalmente el de la tension. Los variadores de velocidad son aparatos electronicos cuya base principal es el tiristor, teniendo como rnision la de variar la frecuencia de alirnentacion al motor, para asl conseguir distintas velocidades. Ahora bien, un aumento de frecuencia exige un aumento de tension y una disminucion de frecuencia, reduccion de tension. La tension y la frecuencia, varian siempre en igual proporcion, Si se bajara por ejemplo la frecuencia y no la tension, la intensidad de corriente aumentarfa tanto que podria quemarse el motor. Lo importante en estos variadores de frecuencia es el de conseguir una modulacion senoidal de la corriente que alimenta al motor para que pueda dar el mas elevado par nominal. En variadores de onda cuadrada, el par dado por el motor se reduce en aproximadamente un 20 %.

ESQUEMA BASICO DE UN VARIADOR

DE FRECUENCIA

K M1 \ L 1 LZ L31 I

f = 50 Hz

1)

2) 3) 4) 5) 6) 7) 8)

Conjunto variador de frecuencia compuesto basicarnente de: Rectificador de corrientes tritasicas. Filtrado por condensador. Paso de corriente continua a corriente alterna, 0 base de tiristores. Deteccion de la intensidad de corriente 1mabsorbida por cada fase motor. Regulacion de la variacion de frecuencia. Control de la velocidad, que con las referencias de 1m(5), velocidad elegida (6) y filtrado (3), actua directamente sobre los tiristores a traves de (8). Control digital que envia la serial de (7) a (4).

10


157

REGULADORES A continuacion de reguladores 1)

MOTORES

60· f

Par transmitido

Mm

Mm=

en el eje del motor n f p s ns

(l-s)

-

viene dada par la siguiente

por el eje del motor

=

K

9550'

P

del par, con variaci6n

~

apreciarse

r-, ~

\

2 MA

Ms

-- V

IK

~ I~

Mn

10

o

una regu-

graficamente

las variaciones

que se dan en potencia

y par

Curva caracterfstica del arranque de un motor de c.a. can rotor en c/c, can sus valores principales y lugar donde se dan.

~

3

V1/f1. se obtiene y par tanto:

Alcanzada la tension nominal. puede seguirse regulando la velocidad del motor. aumentando la frecuencia (f). pero manteniendo la tension nominal (V). En este caso habra una disminucion de la potencia (P) y el par (M).

5

4

en Hz.

de velocidad

2f

6

en Hz.

Mm - par en Nm. K - coeficiente. V - tension aplicada al estator en V. f - frecuencia con que se alimenta el estator P - potencia en KW. n - velocidad en r.p.m.

a

M/Mn

la aplicacion

(Mm)

(i)'

En la figura arriba representada pueden al no ser constante la relacion V1/f1.

t

de estudiar

formula:

velocidad en r.p.m. frecuencia a que se alimenta el estator pares de palos del motor. deslizamiento. velocidad sincronica en r.p.m.

Manteniendo constante la relacion lacion de velocidad a par constante

IlIn

EN c/c

conceptos a tener en cuenta en el momento de c.a. con rotor en c/c (corto/circuito).

n Control

ROTOR

ns - n ns

s=---

3)

DE c.a. CON

(n) que se obtiene

n=-p-

2)

PARA

se estudian los principales de velocidad para motores

Velocidad

La velocidad

DE VElOCIDAD

I

M Ma Mk Mn Ms nk ns sk sn la Ik 1m In

-

par en Nm. par de arranque en Nm. par maximo en Nm. par nominal en Nm. par de recuperaci6n en Nm. velocidad can par maximo en r.p.m. velocidad de sincronismo en r.p.m. deslizamiento maximo. deslizamiento nominal. corriente de arranque en A. corriente can par maximo en A. corriente del motor. corriente nominal.

10


158

1) Ondulador EI ondulador es un convertidor electrico que transforma tensi6n continua (DC) en alterna (AC) con posibilidad de variaci6n de tensi6n y frecuencia.

2) Senal anal6gica de referencia Senal variable en forma continua. por ejemlo 07 la velocidad deseada. 3)

10V

0

4 a 20 mA y que se utiliza como referencia para fijar

Senal digital

Serial oscilante y no continua con la que trabaja un aut6mata y un ordenador. 4)

Modulador senoidal

Metodo que permite a partir de una tensi6n continua, obtener una tensi6n alterna cuya componente fundamental es senoidal, careciendo de arm6nicos de baja frecuencia. La corriente obtenida en cargas inductivas (motor), es practicarnente senoidal,

V

,

/

--I

t

,

~~

II'

I~

I I

•••

~

••• III. lilt.

~ I

Fig. 1.-Tensi6n

con modulaci6n senoidal. Fig. 2.-Corriente

5)

en el motor, visto en el osciloscopio.

Relaci6n tension. frecuencia. par y escalones de variaci6n

En el grMico abajo representado pueden apreciarse las variaciones de frecuencia, tensi6n y par.

U Umrix

/I /1

•T

1/

.(

/

1

//1--1--1-_--

5.-- --

/ )<;.//-1 ......... y

r--

:~~II 0

I 30 40

Par constante

_-t-r

I

I

I I

/ /fI //1 1//1-...---:::..r-

....-t/_::.t--'"1-/'//~/A~;;>~-=--r-I :~ ~:::::-¥;::F"':::--I I I /

Umln

y'

/T /--:7'J

1

1

I

sr

60

80

I I

I I I

1 I 1

I 1

I I

I

I

I I

I I

120

150

180

200

-..;.I 1 1 I 1

I I I f

1r

O

I

Tension constante

La relaci6n tensi6nffrecuencia (Uff) puede regularse por medio de un potenci6metro, pudiendo seleccionarse la gama de control a par constante y tensi6n constante. Existe la posibilidad de seleccionar curvas de par reducido para ahorro de energia en rnaquinas de par creciente.

Variaci6n

10

de velocidad para motores trifasicos de c. a.

159 6)

Reactancia de linea

Ll------eE:3~------~o~I~~--~ ••~---QR

U 6--------('"

L2----~E3~~--~o~ S v 0-----1\ ..... L3 E3 o~~~---~----"----~T W~---M

3

Fl

KMl

I\J

XL

Se coloca una reactancia en la linea de alirnentacion, cuando la potencia de cortocircuito es tal que: 40 % I cc (red) > In equipo. 7)

Protecci6n de 105 equipos de variaci6n de frecuencia

A continuacion se relacionan una serie de sistemas de proteccion de los equipos de variacion de frecuencia. 1)

t.imitecion de sobreintensidad Este dispositivo permite durante la aceleracion (arranque). 0 durante la marcha nominal. reducir la tension y la frecuencia para limitar la corriente. siempre que se detecta una intensidad que supere un porcentaje determinado sobre su valor nominal.

2)

Dispara por sobreintensidad Este sistema proteje contra puntas de corriente instantaneas, cuyo valor supere el 300 % de In eficaz.

3)

Disparo por sobrecarga Esta proteccion actua por ejemplo. cuando se da una intensidad punta durante un tiempo. Ejemplo: > 130 % In. > 35s.

4)

Limite de la sotxetension Durante la deceleracion, la tension en ellado del ondulador aumenta. Cuando alcanza un valor determinado (120 % de Uc. por ejemplo). se detiene la deceleracion.

5)

Disparo por sobretension Cuando el ondulador en su lado de c.c. supere por ejemplo los 120 % de su tension nominal. se para el equipo.

6)

Dispara por baja tension Se producira paro del equipo. cuando falta por ejemplo tension en la red de alimentacion durante> o baja la tension de la red por debajo de 85 % de su valor nominal.

7)

8)

20 s.

Otras elementos de proteccion EI equipo podra IIevar otros elementos de proteccion que podran ser internos como los arriba descritos externos. como los fusibles. reles termicos de proteccion, etc.

0

Caracteristicas principales de un equipo variador de frecuencia

Para hacer mas ilustrativo este apartado y teniendo en cuenta que los equipos tendran diferencias entre sf sequn sea su eplicacion y la evolucion de la tecnologfa en el tiempo. ponemos un ejemplo de caracteristicas de un equipo. con sus posibles valores. -

Proveedor: Marca del equipo Modelo _

-

Potencia del equipo

-

Corriente de salida Potencia maxima del motor Entrada trifasica: Tension Frecuencia Salida tritasica: Tension maxima Frecuencia Estabilidad de la frecuencia Frecuencia de arranque Posibilidades de control

-

.

. .

Capacidad de sobrecarga Tiempo de aceleracion y deceleracion .. Par de arranque . Precision Hesolucion Sefial de referencia Control velocidad: Por potenciornetro Por corriente .. Especial por corriente

. lZl. . XXX . p= 7.5 kw. .. 1= 11 I'l. . Pl = 5.5 kw. 10% V. . U =440± . f= 50/60 Hz. . Us = 44OV. sin carga. . f, = 2.5 -i- 240 Hz. . 0.5 % de la frecuencia maxima. . fr = 0.5 Hz. . Marcha adelante/atras/impulsos/paro emergencia/marcha lenta. . 110% continuo. 150 % durante 30 s. . 1 a 20 s/3 a 60 s. . Mas dell 00 %. . % = 0.5 de la frecuencia nominal. 25' C ± 10' C. . f3 =0,01 Hz. . Potenciornetro 0-1 OV (4 ..;..20 mA. 1 ..;..5V opcionales). . 3k/0.5w. . 0-12V DC. . 0-20mADC.

Variaci6n

10

para motores trifasicos de c. a.

de velocidad

160

-

9)

Protecciones .. Funciones exteriores Ventilaci6n Condiciones ambientales

Elecci6n

. . . . . . . . . . .

Diversos. Diversos. Autoventilado 0 ventilaci6n forzosa. Temperatura ambiente. 0 -i- 40> C. Humedad relativa de hasta 90 %. sin condensaci6n. No a ambientes contaminantes.

. .. . .

del motor

Determinar las caracteristicas de un motor trifasico de c.a. con rotor en cortocircuito que necesita en su eje un par constante de 35 Nm en una gama de velocidades. r.p.m. Se procedera

en primer

lugar a calcular

M = --,9c..:5..:.50 P--=-.;· n

la potencia

del motor.

a partir del par necesario

35 X 2000 9550

M'n 9550

P=

A continuaci6n. sobre el cataloqo del constructor de motores elegido tenga un valor inmediatamente superior a la potencia de calculo. a)

b)

Cstcuto de los valores dados

1)

Potencia del motor (P) _

P-

KW

=7.33

se seleccionara

el motor

cuya potencia

P = 7.5 KW n = 1.440 r.p.m. l] = 86 % cos IJ = 0.85 I = 15.4 A I, = 6.6 In

MAIM.= 2.4 MM/M. = 2.8

y'3 X 380 X 15.4 X 0.85 X 0.86

y'3'U'I'cos
1000

1000

= 7.409 KW (7.5 KW del motor)

Par nominal del motor (M,J 9550· P n

3)

en el eje de la rnaquina.

Caracteristicas del motor Potencia Velocidad Rendimiento Factor de potencia Intensidad a 380 V Intensidad de arranque Par de arranque Par maximo.. .. . .. . . ..

2)

que acciona una rnaquina variable entre 400 y 2000

9550 X 7.409 2000

= 49.13 Nm

Par maximo del motor (M,J M. = 2,8 M. = 2.8 X 49.13 = 137.58 Nm

4)

Par de arranque (MJ M. = 2.4 M. = 2.4 X 49.13 = 117.91 Nm

c)

Precisiones sabre el motor elegido

Un motor de 4 polos como el elegido puede 2.000 r.p.m. el motor puede ser sobrecargado d)

alcanzar mas del doble de su velocidad nominal. Por encima de acuerdo con las posibilidades del variador elegido.

de

Posibilidades que permite la utilizaci6n de variadores de frecuencia

Los variadores de frecuencia. adernas de proporcionar al motor la potencia del motor. variando la relaci6n tensi6n/frecuencia. Sobre cada aplicaci6n debe exponerse al proveedor conseguir que las prestaciones dadas por el equipo

una variaci6n

de velocidad.

pueden

incrementar

de 105 equipos las necesidades que la maquina tiene. sean las que cubren las necesidades planteadas.

A 10 largo de la obra, se insiste en la necesidad del contacto directo estara mas al dia el que investiga. inventa y crea, que el que utiliza.

del utilizador

con el proveedor.

para

Siempre

Variaci6n

de velocidad para motores

trifasicos

de

10

c. a.

161 10)

Frenado dinamico

EI frenado dinarnico es un procedimiento que permite el frenado controlado del motor, haciendo que el motor devuelva energia al equipo de continua del ondulador, disipandose esta energia sobre una resistencia de forma controlada. Este sistema de frenado es imprescindible cuando se desean decelaraciones rapidas y controladas. La resistencia de frenado se coloca exteriormente.

r'-'-'-'-'-'-'-'~ L1 L2 L3

i ------9-~ ----0--1 I

L

I ~~~----~

_

i I

RESISTENCIA FRENADO

I

L._._._._._._._.

11)

Clases de corriente

Utilizamos dos clases de corriente, que se simbolizan tal como se indica a continuaci6n. Representaci6n En espanol

En ingles

a)

Corriente alterna

CA

AC

b)

Corriente continua

CC

DC

DE

10


162 VARIACION

DE FRECUENCIA

Ll-l2-L3

Esquema de principio Frenado dinarnico

RED TRIFASICA FUSIBLES

REACTANCIA

CURVA

DE TENSION

DE CHOQUE

r-- -----------------------, I I I

RECTIFICADOR

DE CA

I

I I I

RESISTENCIA

DE FRENADO

I ELEMENTO DE IMPULSOS DE FRENADO (A tiristores)

~1-4---4~

I'

(A tiristores)

I I

I I I I I I I I

I I I

I.U

I I

I I SELECCION DE LA FRECUENCIA (velocidad)

I.U.

I

IL

I I

I

I ONDULADOR

I I

FUSIBLE

I I TENSION ALTERNA RECTIFICADOR (U)

I

I I I I

A C.C.

(A diodos)

_

I

I I

----------------------~ UNIDAD DE MANDO Y REGULACION

TENSION

ALTERNA MOTOR

TRIFASICO

Esquema basico de un equipo para variacion de frecuencia (convertidor). para el mando de un motor trifasico con rotor en jaula de ardilla. CORRIENTE

Arriba se representa la transforrnacion de la tension e intensidad entre la red y el motor.

EI equipo arriba representado en sus elementos principales puede resumirse en el esquema que a continuacion les representa.

CONVERTIDOR RED

MOTOR

10


163

L1

L2

MOTOR TRIFASICO DE C.A. CON CONTROL DE VELOCIDAD

L3

I I I

ENTRADAS Y SALIDAS EXTERIORES

I

XL

I

I

ENTRADA MANDO

DE SENALES

DE

Y CONTROL

I I

I

r------..,-- - ---1 POTENCIA

I I I II

I I ACTIVACION ETAPA POTENCIA

I

F2

I

I I

MANDO REGULACION CONTROL DIGITAL

I CONVERTIDOR

I I I I

UNIDAD DE MANDO

I

I

DE FRECUENCIA

RF

Variaci6n de velocidad para motor trifasico de c.a. por medio de un convertidor de impulsos digitales, que permite variaci6n de velocidad sin escalonamiento, bien sea para control de un solo motor, como es este caso, o para motores agrupados en paralelo. Caracterfsticas del esquema, en la paqina siguiente.

Variaci6n

10


de velocidad

164

EI esquema de la paqina anterior correspande al mando de un motor trifasico 10 que se logra par medio de un convertidor de impulsos digitales.

de c.a. con variacion

de velocidad,

ESTUDIO DEL ESQUEMA 1)

Esquema

EI esquema

de potencia

de potencia

esta formado

L 1, L2, L3 - Red de alirnentacion F1

- Fusibles

de proteccion

KM 1 - Contactor

2)

- Inductancias

CF

- Convertidor

M

- Motor

de red. digital

trifasico

F2

- Rele de sobreintensidad. - Resistencia

f)

- Sondas terrnicas

GI

- Generador

de frenado. de temperatura

en devanados

de M.

de maniobra

dispone

(KM1) desde un pulsador

de fusibles

En este caso. el esquema al motor.

de marcha

S1 y otro de paro S2.

(F3) de proteccion,

de maniobra

tiene par finalidad

alimentar

de corriente

al equipo

convertidor

y con ello

y algunas

de estas podrian

Convertidor

En el convertidor

se aprecian

-

Etapa de potencia.

-

Activacion

-

Mando,

requlacion,

-

Unidad

de mando.

-

Entrada

las partes

siguientes:

etapa de potencia.

de senates

Caracteristicas

Las caracteristicas -

para control

de impulses.

de un contactor

EI esquema

4)

de frecuencia.

de c.a.

RF

Mando

3)

general.

trifasico.

XL

Esquema

par: tritasica.

control

(digital).

de mando

tecnicas

y control.

principales

del equipo

del equipo

seran en cada caso las que ofrezca

MOdulos

de inversion

de giro (derecha-izquierda).

-

Entradas

para finales

de carrera.

-

Rampas de aceleracion

-

Indicador

de frecuencia.

-

Indicador

de r.p.m.

-

l.irnitacion

-

Control

-

Regulacion

-

Mensajes

y deceleracion.

de intensidad

de temperatura de curvas

el constructor

para sobrecargas

en aceleracion

de devanados. de tension

de funcionamiento

y frecuencia.

y fallos del equipa.

0

desaceleracion.

ser:

Variaci6n

10

de velocidad para motores trifasicos de c. a.

165

380/415 V 50160 Hz

Q1

ESQUEMA

KM1

Mando remota

2

3

®

4

5 6 7

8 9

,10

I

u

v

"'---"""T"j __

..•• 1

y controles opcionales Otras entradas

R

',-' ',-' Frenado Dinarnico

®

I. II. III. IV. V. VI. VII.

L

L -1 +-5V(C.C.) 4+-20mA

Serial analoqica

Red trifasica de alimentaci6n. Regulador electr6nico de velocidad. por variaci6n de frecuencia. Motor trifasico de c.a. con rotor en c! c. Resistencia para el frenado dinarnico. Esquema de maniobra del contactor KM1. Mando remoto del equipo. Otras entradas y controles opciones.

@

@


10 166

EI esquema de la paqina anterior corresponde al mando de un motor trifasico de c.a. con rotor en cortocircuito conectado a un regulador de velocidad. EI esquema esta dividido en las siguientes partes que se estudian a continuaci6n: I.

Red trifasica de alimentaci6n

-

Redtrifasica a 380 V Y 50 Hz. O - Seccionador trifasico con fusibles de protecci6n. KM 1 - Contactor trifasico.

II.

Regulador electr6nico de velocidad. por variaci6n de frecuencia

Caracterfsticas principales -

Tensiones: 380/415 V. Frecuencia: 50/60 Hz. Frenado dinarnico, Mando remoto e incorparado. Control de rampas de aceleraci6n y deceleraci6n. Etc.

III. -

Motor trifasico de c.a, con rotor en c/ c Potencia en KW. Velocidad n en r.p.m. Tensi6n: 380 V. EI regulador debera ajustarse alas prestaciones que debe dar el motor.

IV.

Resistencia para el frenado dinamico

Esta funci6n sera necesaria cuando se pida un paro rapido y controlado. La resistencia de frenado se coloca en el exterior del regulador.

V. -

Esquema de maniobra del contactor KMl 01 - Seccionador general con fusibles de protecci6n. A su salida se conecta el equipa de maniobra del contactor KM 1. cuya bobina KM 1 esta pilotada par un pulsador de marcha S2 y otro de paro Sl.

VI.

Mando remoto del equipo

1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11)

Referencia externa DC. 0 - + 10 V. Potenci6metro de referencia con montaje sobre el regulador Medidor de la velocidad a partir de la frecuencia. Selector de referencia externa. Marcha/paro. Reset. Sentido de giro. Marcha a impulsos. Emergencia. Reenganche. Otras maniobras.

VII.

0

exterior.

Otras entradas y controles opcionales

Sequn sean las necesidades de la aplicaci6n el regulador ira equipado de entradas y controles opcionales que permitan el control del motor de la rnaquina 0 del proceso. AI hacer el pedido del equipa se tendran en cuenta las necesidades. las cuales seran bien seiialadas al fabricante.

Variaci6n

de velocidad

para motores trifasicos

10

de c. a.

167

VARIACION DE VElOCIDAD PARA MOTOR TRIFASICO DE C.A. POR VARIACION DE FRECUENCIA UN SENTI DO DE GIRO

KMl

-

R

5

T

F1

(OSCILADOR)

o---~IP

VARIADOR

F2

DE FRECUENCIA

u

v

'vi

F1

U1

Vl

F2

U2

'vi1

V2

R

'vi2

c

N----~~---4---KMl

2)

MOTOR

1)

EI motor Decriptivo

Ml esta refrigerado en paqina

MOTOVENTILADOR

PRINCIPAL

siguiente.

Esquema de potencia

por el motoventilador

M2.

R.C Fi ltro

Esquema de maniobra


10 168

VARIACION DE VELOCIDAD UN SENTIDO DE GIRO 1)

PARA MOTOR TRIFASICO

DE C.A. POR VARIACION

DE FRECUENCIA

Esquema de potencia

01 - Seccionador trifasico con fusibles incorporados. KM 1 - Contactor trifasico. P - Potenciornetro de requlacion. Hz - Frecuencimetro. VF - Variador de frecuencia. F1 - Rele terrnico de M1. D - Dinamo tacornetrica de requlacion, M 1 - Motor trifasico de c.a. F2 - Rele terrnico de M2. M2 - Motor trifasico de c.a.

2)

Esquema de maniobra

EI equipo de maniobra corresponde al del mando de un contactor por medio de un pulsador de marcha S1 y un pulsador de paro S2. La bobina del contactor KM1 tiene conectado en paralelo un filtro RC. La variacion de velocidad se hace a traves del potenciornetro de requlacion P. La velocidad dada por el motor esta en funcion directa de la frecuencia. EI control de velocidad se hace por medio de la serial que lIega de la dinamo tacornetrica D, al equipo electronico del variador.

VARIACION INVERSION 1)

DE VELOCIDAD DE GIRO

PARA MOTOR TRIFASICO DE C.A. POR VARIACION

DE FRECUENCIA.

Esquema de potencia

01 - Seccionador tritasico con fusibles incorporados. KM1, KM2 - Contactores trifasicos que forman el inversor. P - Potenciornetro de requlacion, Hz - Frecuencimetro. VF - Variador de frecuencia. F1 - Rele terrnico. D - Dinamo tacornetrica de requlacion. n - Contador de revoluciones del motor (r.p.m.) M - Motor tritasico de c.a.

2)

Esquema de maniobra

EI equipo de maniobra corresponde al del mando de un inversor con pulsador S1 para marcha a derecha, pulsador S2 para marcha a izquierda y pulsador S3 para parar. AI igual que el esquema anterior, la variacion de velocidad se hace a traves del potenciometro de requlacion P. Establecida una determinada velocidad sera el equipo electronico del variador de frecuencia el encargado de mantenerla, de acuerdo con las referencias que lIeguen de la dinamo tacornetrica. Las variaciones de carga desequilibran los valores de referencia. Sera en este caso, cuando el mismo equipo electronico realice las correcciones que permitan que el eje del motor mantenga la velocidad sin variacion.

10


169 L1

N

VARIACION DE VELOCIDAD PARA MOTOR TRIFASICO DE C.A. POR VARIACION DE FRECUENCIA UN SENTIDO DE GIRO

L1---

KM1

R 0 (OSCILADOR) p

F1

VARIADOR DE FRECUENCIA

U

V

W

F1

R

u

v

w

c

N----~~--~----KM1

R.C F ilt r 0

EI mando del equipo de maniobra del contactor KM1 se hace desde una caja de pulsadores de marcha y paro, EI esquema de potencia dispone de un seccionador general Q1 con fusible incorporado.

VARIADOR DE FRECUENCIA MONOFASICO Este variador de frecuencia permite que se conecte alas bornas de su salida, un motor trifasico de pequeiia potencia (3 KW) con variaci6n de frecuencia, estando conectado a una red monofasica. Las prestaciones dadas por el motor y por el variador son excelentes, aun en estas circunstancias de alimentaci6n.

Variaci6n

de velocidad

para motores

trifasicos

de

c. a.

10 170

EQUIPO VARIADOR

DE FRECUENCIA.

CARACTERISTICAS

Como continuaci6n del esquema de la pagina anterior, se indican a modo de ejemplo, algunas de las caracteristicas principales del equipo de variaci6n de frecuencia.

Tensi6n de red

220/240V

en c.a., entre L1 y N

Frecuencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50/60 Hz. Potencia del motor

3kw.

Salida nominal

3 kVA.

Corriente de salida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..

5/5,4 A

Capacidad de sobrecarga . . . . . . . . . . . . . . ....

200 % de la Is durante 0,5 s a 150 % durante 1 min.

Frecuencia de salida

0,5 a 360 Hz.

Controles de marcha en .. . . . . . . . . . . . . . . .

Aceleraci6n y frenado.

Protecci6n del motor y equipo variador

. En funci6n alas prestaciones que pueda dar el equipo electr6nico de variaci6n.

Posibilidad de frenado dinarnico Tipo de servicio. Etc. . . . . • . . . . . . . . . . . . . . ...

1

10


171

VARIACION DE VELOCIDAD PARA MOTOR TRIFASICO DE C.A. POR VARIACION DE FRECUENCIA. INVERSION DE GIRO

Q 1 \\."'..l\1~ ..•.• \.\

L1---

R

S

T

(OSCILADOR)

p


u

w

v

F1

u

V

VI

R

N----~----4-----------~~----.---RC

KM2

KM1

Fi It ro 1)

Esquema de potencia

2)

Esquema de maniobra

La seleccion de giro del motor se hace mediante un inversor de contactores, La requlacion de la velocidad se hace per medio del potenciornetro P. Pulsador 51 - Marcha a izquierda. Pulsador 52- Marcha a derecha. Pulsador 53-

Pare.

R.C

Fi I tr

0

Variaci6n

de velocidad

10


172 L1

L2

L3

III Ql~:-lli LTIT

VARIACION DE FRECUENCIA PARA VARIOS MOTORES En el caso aqui estudiado, la variaci6n de velocidad repercute sobre todos los motores conectados al convertidor de frecuencia. Las caracterfsticas de este esquema se estudian en la paqina siguiente.

KMl

R

S

T VF

VARIADOR

DE FRECUENCIA

Ul

Wl

Vl

Ul

Vl

KAl

U2

Wl

V2

U2

U3

W2

V2

W2

KA2

V3

U3

V3

W3

W3

KA3

1)

Esquema de potencia

U4

V4

U4

W4

V4

KA4

W4

Po t

10


173

L1

F2

<"1 F4 lJ-2

F6 (9-3

-

F8

--jI Ul

,,"4

U2

U4

U3

N------~~~~ __~----------~----~~----~ __~~ F1

F2

F3

F4

KHl

2)

1)

KAl

KA2

KA3

KA4

Esquema de maniobra

Esquema de potencia

EI esquema de potencia esta formado por los siguientes elementos: Q1 KM 1 VF F1, F3, F5, F7 F2, F4, F6, Fa M1, M2, M3, M4 (v1-KA 1).. 2)

-

Interruptor de accionamiento manual con disparo por sobreintensidad. Contactor trifasico. Ondulador. Variador de frecuencia. Fusibles de proteccion para los motores. Reles terrnicos de proteccion para los motores. Motores trifasicos de rotor en cortocircuito. Todos son de iguales caracterfsticas. Dispositivos de proteccion contra baja velocidad.

Esquema de maniobra

EI conjunto de motores esta gobernado por el contactor KM1, que es mandado desde el pulsador 51 para marchar y desde el pulsador 52 para parar. Mediante el ondulador, variador de frecuencia, se puede aumentar 0 disminuir la velocidad de todos a un mismo tiempo. La serial al variador se envfa por medio de un potenciornetro (Pot.).

105

motores

EI variador de frecuencia es capaz de alimentar a 4 motores a un mismo tiempo. La suma de potencias no podra superar la capacidad del variador. Los contactos v1 a v4 son centrifugos. Dado que en estado de reposo (motor parado) el contacto esta abierto, tienen conectado en paralelo un contacto temporizado (reles KA 1 a KA4), que permanece cerrado durante la rampa de aceleracion, abriendose a continuacion. cuando los contactos v1 a v4 se supone que ya estan cerrados por efecto de la velocidad. Si uno de 105 motores baja su velocidad, el contacto (v) se abre, con 10 que cae la maniobra, parandose 105 motores (todos).

10

Variaci6n de velocidad para motores tritasicos de c. a.

174

VARIADOR

Q1

DE FRECUENCIA

Y MOTOR

L1'--~~------

E-Efi-

F3

I

I I L

L l'

P1

N--~~-~-~~ KMl

Marcha

F1

Esquemas de potencia y maniobra para el arranque de un motor tritasico de corriente alterna con variacion de velocidad por variador de frecuencia y motor para ventilador que refrigera al motor principal. EI circuito dispone en su conjunto de: -

Un seccionador general 01 con disparo por sobreintensidad. Un contactor KM1 que alimenta al variador de frecuenca y de este al motor M1 y al motor M2. Un variador de frecuencia pilotado desde el potenciornetro Pl. Heles de proteccion terrnica F1 y F2. Motor principal M1 con puesta a tierra. Motor del ventilador con puesta a tierra. M2.

La puesta en servicio se realiza como sigue: -

Pulsar en 01. Pulsar en 52. Regulacion de velocidad en Pl.

EI paro se realiza al pulsar en 51. dispararse manual 0 por sobreintensidad.

105

reles F1

0

F2.

0

el seccionador general 01 por accionamiento

1i~j[kQjU@!l@j~@@j ~@!l!lO@j[JjJU@j ~@[JjJUo[JjJ(jj]@]

Rectificaci6n de corrientes alternas

'.' 177

Introducci6n a los motores de c.c.

178

Motores de excitaci6n independiente

180

Motores de excitaci6n serie

181

Motores de excitaci6n shunt

. . . . . . . . . . . . . . . . . .. 182

Motores de excitaci6n compound

184

Curvas caracterfsticas de los motores de c.c

181

Variaci6n de velocidad en motores de c.c.

188

Regulaci6n de velocidad para motores de c.c. ..

189

Variadores de velocidad para motores de c.c.

190

Variadores rnonotasicos

195

Vehfculo electrico a baterfas

209

11

MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA

177

RECTIFICACION DE CORRIENTES ALTERNAS En todo 10 que se refiere a onduladores y variadores, hay una parte muy importante de estos equipos en que el rectificador de corrientes alternas, tanto en pequena como en mediana y gran potencia, es el centro del aparato y por tanto, de su aplicaci6n industrial. Los equipos de rectificaci6n estan constituidos por rectificadores, tiristores u otro elemento de rectificaci6n. A continuaci6n

se estudian

las conexiones

de rectificaci6n,

mas importantes.

Equivalencias: Uc - Tensi6n en voltios, en el circuito de c.c. Ic - Intensidad en amperios en el c.c. Ub - Tensi6n de alimentaci6n del circuito de c.a.

.

SEMIONDA Monotasico

con transformador.

Um =U/n

PUSH-PUll Monofasico (Oposicion).

con transformador

Um = 2U/n

PUENTE Monotasico

con transformador.

Um = 2U/n

SEMIONDA Trifasico con transformador. Um=~

. 2

.!L n

I(~

:~[]'

:~rn+

:=tl

\

I

r/\v:

I

1 cicio

I.

t§L]+ I. ~

Um = 3U/n

:3

t I

+

PUSH-PUll Trifasico

con transformador.

Um = 3U/n

.I

1 cicio

.1

+

PUSH-PUll con transformador.

1 cicio

.1

:3~1 K2\M 14

Trifasico

1 cicio

'3:

_J ,.

-

I.

I cicio

.\

I.

I ciclo

.1 ,

11

Motores de corriente continua

178

INTRODUCCION A LOS MOTORES DE C.C. Los motores de c.c. tienen. entre sus particularidades. reostato 0 un variador de velocidad. regulando la tensi6n Los motores de c.c. pueden ser de diversos Los mas empleados V utilizados son: -

Motor Motor Motor Motor

de de de de

c.c. c.c. c.c. c.c.

de de de de

excitaci6n excitaci6n excitaci6n excitaci6n

Los elementos

principales

a)

con:

Inducido.

atendiendo

a la forma

de excitaci6n

con la avuda

que disponga

de un

el motor.

independiente. serie. derivaci6n (shunt). compuesta (compound).

de estos motores

bobinado

tipos,

la de poder variar su velocidad, del bobinado inducido.

rotorico.

son:

colector.

delgas

y escobillas

Polos de conmutaci6n.

GO

-

OH EI borne A se conectara

b)

Bobinados

inductores

lb)

Independiente

J 0

2b)

Serie

E0

3b) c)

Derivaci6n Reostato

L __ d)

--

OF ~OD

de regulacion

+

-
L - conexi6n con el de linea. R - uni6n al arrollamiento en derivaci6n (borne C). M - uni6n al arrollamiento inducido (borne A).

se representa

la placa de bornas

de un motor

o CD

de c.c. con excitaci6n

compuesta

(compound).

Observaci6n importante: En un motor de c.c .• la escobilla o borna cor responde a la entrada de corriente al inducido.

+

®

En las dinamos

la polaridad

esta invertida.

A

Escobillas

EI bobinado inducido contactos (escobillas)

esta alojado que inciden

en un circuito maqnetico giratorio. sobre un colector de delgas.

Las escobillas V el co lector son una de las partes especial. va que es origen de averfas. Las escobillas f)

linea.

Placa de bornas

A continuaci6n

e)

+ de

OK

--

CO ••..•..• __

.

con el

se fabrican

en aleaciones

debiles

a base de grafito

por 10 que debe ser alimentado

de los motores

de c.c. 10 que obliga

a traves de

a una atenci6n

V cobre.

Carcasa

A la carcasa van fijados los bloques los polos de conmutaci6n.

maqneticos

que con sus bobinas

conforrnaran

los bobinados

inductores

V

Motores

11

de corriente continua

179 Para ilustraci6n del lector se presenta a continuaci6n el esquema de un bobinado inducido en sus representaciones rectangular y circular. Se trata de un rotor de K = 24 ranuras, 2p

= 4 polos, U = 1 secci6n

por ranura.

EI bobinado es imbricado simple, progresivo, con conexiones equipotenciales de 1.' clase. a)

Representaci6n

I I I I 1 I I I I

b)

I I I I 2

I I I

rectangular

I

I

I I I 3

I

I

I I I

I

I 4

I I

I I

I

I

I I 5 I I I I

Representaci6ncircular

I I I

I I I

I I 6 7 I

I

I I I

I I I

I I I I 8 I I I I

I I

r

I 9

I

I

I I

I I

I

I I

I

I I 10 11 I I I I I I I I

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 13 12 14 15 16 17 18 19 20 21 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

11


180

MOTORES DE EXCITACION INDEPENDIENTE +

+

MOTOR DE EXCITACION

J

l

~ KMl

A

Un sentido de giro

KHZ

----

BH

Caracteristicas

K

R

INDEPENDIENTE

principales

-

Par de arranque muy elevado.

-

Caracterfsticas muy similares al motor derivacion (shunt).

-

Gran flexibilidad de mando.

-

Bastante estable.

-

Facil control de su velocidad de forma autornatica.

Campo de aplicaci6n Maquinas herramienta. -

Maquinas especiales.

MOTOR DE EXCITACION

+

+

INDEPENDIENTE

Inversi6n de giro La inversion de la corriente se hace sobre el bobinado inducido. Circuito de potencia

KH3

KMl

A

BH

(

D

a)

Giro a derecha Contactores KM 1

+ KM3.

b)

Giro a izquierde Contactores KM2

+ KM3.

11


181

MOTORES DE EXCITACION SERlE

+ MOTOR DE EXCITACION

J

~

Un sentido de giro Caracteristicas

KMl

L

BH

A

R

E

SERlE

principales

a)

Intensidad de arranque (Ia) la ;::::2,5 In sin reostato. la ;::::1,8 In con reostato.

b)

Par de arranque (Ma) Ma - 1 -i- 4 veces el par nominal (Mn) Elevado.

c)

Otras caracterfsticas Motor muy inestable. Peligro de embalarse cuando disminuye mucho la carga resistente. EI arranque debe empezarse con carga, en caso contrario, se embala.

d)

Utilizaci6n En tracci6n (Iocomotoras y gruas).

F

MOTOR DE EXCITACION

SERlE

Inversi6n de giro La inversi6n de la corriente se hace sabre el bobinado inducido. No es habitual hacerlo sobre el bobinado inductor, par su elevado coeficiente de autoinducci6n.

KMl

Circuito de potencia

F

E

A

BH

a)

Giro a derecha Contactores: KMl

+ KM2.

b)

Giro a izquierda Contactores: KMl

+ KM3.

11


182

MOTORES DE EXCITACION SHUNT

+

KM1

t

MOTOR DE EXCITACION

1 A

SHUNT

Un sentido de giro Caracteristicas

BH

(

D

principales

a)

Intensidad de arranque (Ia) la :::::10 In sin reostato. la :::::1,8 In con reostato.

b)

Par de arranque (Ma) Ma·:5 1,5 Mn. Medio. Menor que el motor serie.

c)

Otras caracterfsticas - Motor muy estable. - EI arranque debe efectuarse sin carga. - Conviene colocar un reostato de arranque en el bobinado inducido.

d)

•Utilizaci6n

Maquinas herramientas, por su estabilidad.

MOTOR DE EXCITACION

+

SHUNT

Inversi6n de giro La inversi6n de la corriente se hace sobre el bobinado inducido. Circuito de potencia

KM1

A

BH

(

D

a)

Giro a derecha Contactores: KM 1

+ KM3.

b)

Giro a izquierda Contactores: KM2

+ KM3.

Motores

11


183

DATOS Y CARACTERISTICAS

A TENER EN CUENTA AL ELEGIR UN MOTOR

En este caso se toma para el estudio,

un motor

con excitacion

en derivacion.

Sea un motor cuyos datos son: -

Tension de la red alterna Tension inducido Bobinado de excitacion Proteccion Potencia nominal Velocidad basica Intensidad nominal Par nominal Velocidad maxima rnecanica Velocidad maxima electrica Rendimiento Potencia de la excitacion Cafda de tension Momento de inercia

OTRAS CARACTERISTICAS tacornetrica

. . .

IP 54. Pn = 104 Kw. n, = 168 r.p.m. . In = 2596.. . Mn = 594 Nm. 3.3oor.p.m. 2.200 r.p.m. . Tin =90,7%. . Pex= 1,9 Kw. 6.u = 25V. . J or 1/4 GD' = 0,65 Kgm'.

.

~ ..•...

........•........

.

QUE COMPLEMENTAN

Dinamo

-

Termistores

para control

-

Ventilacion forzada por ventilador centrffugo Kw, U = 380V e I = 2,6A. • Volumen de aire: Q = 950 m'h . • Cafda de presion: 950 N/m', equivalente

-

Presostato

-

Otros elementos

que indique

50 Hz.

.

-

para deteccion

3 X 380V;) U =440V. Shunt.

.

y requlacion

AL MOTOR

de velocidad.

de temperatura.

existencia

de proteccion

con filtro

accionado

por un motor

trifasico

de c.a. y de P = 1,1

proporcion

y en consecuencia,

a 95 mm de cda.

de ventilacion,

y control.

CALCULO Y COMPROBACION a)

Potencia nominal (Pn) Pn = U . I . Tin = 440 X 259 X 0,907

b)

Mn =

9.55Z~ Pn

=

9.55?~604

Variando la tension del inducido otros valores del motor. Suponiendo se solicite los siguientes: 1)

= 591,19

«U),

Kw (104) a 1.680

r.p.m.

una velocidad

en eje de nl

440 X 1.000 1.680

n

l04Xl.ooo 1.680

y velocidad

= 1.000

3)

r.p.m.,

en la misma

los valores

11 =

=61,9Kw

4)

y prestaciones

del motor

sedan

Intensidad obsorbida (11)

=261,9V

Potencia nominal del motor (Pl) Pl =~=

Nm (594)

se reduce la potencia

Tension delinducido (Ul) Ul =J:!..:....Q.L = n

2)

= 103,36

Par nominal (Mn)

Pl Ul . Tin =

61.900 261,9 X 0,907

= 260,58A

Par en el eje a n 1 = UXXJ r.p.m. (Ml) Ml

= 9.550

X Pl n1

(1) Par constante.

9.550 X 61,9 1.680 No hay variacion.

591,14

Nm (1)

11


184

MOTORES DE EXCITACION COMPOUND MOTOR DE EXCITACION

COMPOUND

Un sentido de giro Caracteristicas -

Suen par de arranque, mejor que el motor derivacion (shunt). Muy estable, no se embala. Para maiiejo de grandes inercias.

D

(

Par muy variable con la velocidad. Aplicaci6n -

Pequerios motores.

-

Ventiladores, bombas.

-

Laminadores, volantes de inercia.

-

Traccion.

MOTOR DE EXCITACION

COMPOUND

Inversi6n de giro La inversion de la corriente se hace sobre el bobinado inducido. KMl


E

F

(

D

A

BH

a)

Giro a derecha Contactores: KMl

+ KM2.

b)

Giro a izquierda Contactores: KMl

+ KM3.

Motores

11


185 OTRAS FORMAS DE ARRANOUE

LZ

L1

KM1

01

---------

T

R2

Rl

KMl

p

R1

R2

p

A

K KO---....J

Esquema de potencie para el arranque de un motor de c.c. de excitaci6n independiente.

Esquema de potencia para el arranque de un motor de c.c. de excitaci6n independiente.

EI esquema consta basicarnente de los siguientes elementos:

EI esquema que dispone de inversor de giro consta basicarnente de los siguientes elementos:

F1 - Fusibles de proteccion. 01 - Seccionador 0 contactor sequn el tipo de maniobra de que se trate. T - Transformador especial que alimenta por separado a los circuitos de rectificacion de corriente del inducido e inductor. Rl - Rectificador en puente para el inducido del motor. R2 - Rectificador en puente para el inductor del motor. A - BH - Inducido el motor M. J - K - Bobinado inductor independiente, del mismo motor M. P - Potenciornetro para la requlacion de velocidad del motor, que se logra al variar la tension del bobinado de excitacion independiente J-K (inductor).

Fl - Fusibles de proteccion. KM - Contactor III. R1 - Rectificador trifasico en puente a base de transistores, para alimentar al inducido. R2 - Rectificador en puente para alimentar al inductor del motor. KMl + KM2 - Contactores sequn se seleccione uno u otro se logra que el motor gire a derecha o izquierda. A - BH - Inducido el motor M. J - K - Bobinado inductor independiente, del mismo motor M. P - Potenciornetro para la requlacion de velocidad del motor.

11


186 OTRAS FORMAS DE ARRANQUE

L1

L2

••

L1

L3

~

L3

p

••

..•

L2

.A

...•

--. .A

.A

.A

LA

...•

ro.,

...•

E

F

KM1

Ll c

D

•

KM2

B

G

.J

.'

H

KM1

u c

D

Esquema de potencia para el mando de un motor de c.c. en conexion compuesta «compound», e inversion de giro por medio de los contactores KMl y KM2.

Esquema de potencia para el mando de un motor de c.c. en conexion compuesta «compound», e inversion de giro por medio de los contactores KM 1 y KM2.

EI motor esta alimentado por un equipo rectificador formado por un autotransformador trifasico variable y su correspondiente rectificador a diodos en conexion puente.

EI motor esta alimentado por un equipo rectificador formado por amplificadores maqneticos (transductores) que ahora han side sustituidos por tiristores tal como se estudia en el presente capitulo y que tienen el inconveniente de no poderse efectuar el frenado con retorno a la red.

La maniobra se adaptara a la demanda concreta de la marcha de la rnaquina de que se trate.

Los transductores en este caso estan regulados por medio de un rectificador en puente gobernados a su vez por un potenciornetro p.

11


187

CURVAS CARACTERISTICAS DE LOS MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA MOTOR DE EXCITACION SHUNT

MOTOR DE EXCITACION SERlE

n

n

M

o

2

2

la :2: 2,5 In, sin reostato. la :2: 1,8 In, con reostato. Ma: 1.4 veces el par nominal (Mn).

la :2: 10 In, sin reostato. la :2: 1,8 In, con reostato. Ma: 1,5 veces Mn.

MOTOR DE EXCITACION COMPOUND

n

M

21----------~

la: 1,8 a 6 In, sequn sea la excitaci6n serie. Ma: < 2 veces Mn.

n - velocidad. I - intensidad absorbida. la - intensidad de arranque. In - intensidad nominal. M - par motor. Ma - par de arranque. Mn - par nominal.

11


188

VARIACION DE VELOCIDAD EN MOTORES DE C. C. 1)

Variacion de velocidad

La variacion de velocidad de un motor de c.c. se consigue por la variacion de la tension del inducido (Ub), 0 por del flujo inductor util, 10 que se consigue regulando la corriente de excitacion en las bobinas polares principales.

variacicn

Formulas para el cetculo de la velocidad 6O·1oa·E.~ n= 0 N

p

n - velocidad en r.p.m. E - f.c.e.m. generada en el bobinado inducido. o -flujo util que recorre la arrnadura del rotor en Maxvelios.

K = 60· 10a . ~ N p

n = K Ub-(Uco

o

+ Rt 'Ii)

N - n." de conductores del inducido. a - pares de ramas en paralelo. p - pares de polos del motor. Ub Uco Rt Ii -

tension en bornes del inducido en V. caida de tension en el colector en V. resistencia total del inducido en n. intensidad que recorre el bobinado inducido en A.

Si consideramos el valor de las caidas de tension, como despreciable (dependera de 105 casos), la velocidad (n) quedaria como sigue: Uco + Rt • Ii - valor a no tener en cuenta Ub n=--

o

En esta formula queda claro que la velocidad depende de 105 dos factores arriba citados y que son: tension en bornes (Ub) y flujo util inductor (0).

Hasta la lIegada de los variadores electronicos de velocidad para motores de c.c., las formas de regular la velocidad de estos motores eran por los procedimientos que se citan a continuacion: a)

b)

-

2)

Par veriscion de la tension en barnes (Ub). Control reostatico de la tension rotorica. Traccion electrica. Empleando un elevador/reductor. Modificando el acoplamiento de dos motores. Sistema Ward Leonard. Par veriscion de flujo (0) Reostato de requlacion de campo.

Inversion de giro de motores de c.c.

La inversion de giro de un motor de c.c. se requiere en gran cantidad de aplicaciones. Para cambiar el sentido de giro de un motor de c.c. hay que variar el campo rnaqnetico en uno de 105 dos circuitos del motor (inducido o inductor). En la practice. la variacion del sentido del campo maqnetico se hace sobre el bobinado inducido. En este mismo capitulo se estudia la forma de conseguir la inversion de giro para 105 diferentes tipos de motor de c.c.

3)

Frenado de motores de c.c.

EI frenado 0 parada rapida es una de las maniobras mas importantes a realizar en el mando de un motor. EI frenado para un motor de c.c. puede hacerse por: -

Frenado por recuperacion de energfa. Frenado reostatico. Frenado por inversion de corriente.


11 189

REGULACION DE VELOCIDAD PARA MOTORES DE C.C. 1)

Regulaci6n de la velocidad de un motor de c.c. en funci6n de la fuerza contraelectromotriz del motor

(f.c.e.m.)

CD CD

2)

Regulaci6n de la velocidad de un motor de c.c. por dinamo tacometrica

CD

Como iniciacion a la requlacion de velocidad de motores de c.c. se representan arriba dos de las formas de regular la velocidad seiialando los elem~ntos basicosque se precisan, que se detallan a continuacion, y que son objeto de estudio en el presente capitulo. 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10)

Referencia de velocidad. Comparador. Amplificador de velocidad. Comparador. l.irnitacion de intensidad. Rectificador de corriente para la potencia (tipo puente). Lectura y control de intensidad. Motor de c.c. (inducido). Tension de retorno (U motor). Tension de retorno (Dinamo tacornetrica).


11 190

VARIADORES

DE VELOCIDAD PARA MOTORES DE C.C.

CONCEPTOS SOBRE VARIADORES

DE VELOCIDAD

Y MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA

A continuacion y como introduccion en el tema principal de este capitulo. que es el de la aplicacion de variadores de velocidad para motores de c.c.• se define una serie de conceptos que avudaran al lector a mejor comprender esta aplicacion. 1)

Convertidor

estatico

Con este nombre se designa a todos 105 dispositivos electronicos a base de semiconductores destinados a cambiar la forma de la energla etectrica de alterna a continua (rectificador) y continua en alterna (ondulador). 2)

Variador de velocidad

Equipo electronico mediante el cual se gobierna un motor de c.c. con posibilidad de controlar y variar su velocidad. 3)

Tensi6n nominal de linea

Valor eficaz de la tension a la entrada del convertidor. 4)

Tensi6n nominal de inducido

Valor medio de tension que puede obtenerse del convertidor. teniendo en cuenta todas las posibilidades del convertidor y del transformador si 10 tuviera, contando con ± 5 % de tolerancia de la tension de linea. sequn norma DIN 40.030. Cuando se trata de convertidores rnonofasicos puede obtenerse esta tension aun en caso de tolerancias de -15%y+10%de la linea. 5)

Tensi6n continua de excitaci6n

Valor medio en la tension en la excitacion, a la tension media nominal de la linea y con carga nominal. Esta tension variara en el mismo porcentaje que la de la linea en 105 rectificadores de excitacion no controlados. 6)

Valores maximo. eficaz y medio

a)

Valor medio (Am) Am=2Ao

Ao - valor maximo

tt

b)

Valor eficaz A=

c)

Ao v'2

Relaci6n entre el valor medio yeficaz

.z, Am=

v'2A

2 7)

Corriente nominal

Valor eficaz de la corriente de la linea. en condiciones de carga nominal. 8)

Corriente de empleo

La norma IEC 146 define varias clases de servicio para convertidores. SERVICIO CLASE I: Empleo al 100% de In. sin posibilidad de sobrecarga. SERVICIO CLASE II: Empleo al 100 % de In. con posibilidad de sobrecarga de In durante 1 min. Esta sobrecaga podra producirse cada 10 minutos como maximo. SERVICIO CLASE IV: Empleo al 100 % de In con posibilidad de 125 % In durante 2 h y 200 % de In durante 10 s. Las sobrecargas han de ir seguidas de tiempo suficiente para que el motor adquiera la temperatura de regimen. Las corrientes de empleo deberan reducirse cuando las condiciones ambientales sean superiores a 40 °C en temperatura y mas de 1.000 m de altitud. Cuando esto suceda se procedera como sigue: Reducir 1.2 % por cada 0 C que supere 105 40 °C. Reducir 1 % por cada 100m por encima de 105 1.000 m.

11


191 9)

Corriente

de sobrecarga

La maxima corriente de sobrecarga depende de la velocidad del motor y de la aplicaci6n. velocidad electrica, los motores pueden soportar 180 % de la In durante 30 s cada 30 min.

10)

Corriente

de regimen

La corriente de sobrecarga funcionamiento. Asi, par ejemplo,

Factor

la maxima

estacionario admitida

cuando

de las caracteristicas

el motor

de un motor

funciona

en regimen

se leen las siguientes

Corriente de carga en % de In, en servicio continuo

11)

Hasta

estacionario

intensidades

y con la ventilaci6n

en

en el tiempo.

Tiempo

s

180ln

10

100 In

30s

50ln

90s

20 In

10min

10 In

Continuo

de forma

Es la relaci6n entre el valor eficaz y el valor medio rizado de una onda de tensi6n 0 de corriente. Con corriente

continua

pura, el factor de forma

de la magnitud

periodica.

Este factor

da una indicaci6n

de

es 1.

Para factores de forma en la corriente del inducido mayores de 1,2 a 1,3 puede ser necesaria una reactancia en el circuito del inducido, dependiendo del tipo de motor.

la colocaci6n

de

Ff = lef

1m 12)

Corriente

asimetrica

La ondulaci6n de corriente afecta alas perdidas basados en una corriente asimetrica maxima dell

It:::

y a la conmutaci6n 0 %.

del motor.

III - ondulaci6n

Al

In - corriente

Los datos

de corriente nominal

~~ = % (por ejemplo

del motor

asirnetrica

estan

del convertidor

del motor 10 %)

Tiempo.

13)

Par maximo

Sequn la norma cada 5 minutos.

14)

Relaci6n

IEC 34-1

los motores

pueden

ser sobrecargados

con el 160

%

del par nominal

durante

15 s

de corriente-par

EI par es lineal con la corriente, hasta 100 corriente del 180 %. Motores con devanado % P., '60f-":.----.--r-r-r71 ,••f------1H-j,o"l-i 1lOf------1f--j<9-+-i

% de

la In. Despues cae para dar el 160 normal shunt. Tolerancias ± 5 %. M=9550'

% del

P

n M - par en Nm P - potencia n - velocidad

100

1100

'"

en Kw en r.p.m.

par nominal

para una

1 Motores de corriente continua

11 192

15)

Potencia maxima permanente del inducido

La potencia maxima se obtiene como producto de la tensi6n nominal Un y la corriente permanente en su valor senalado en CLASE I y las condiciones ambientales.

P=U'I(w) M'n P, = 9550 P,=

16)

(Kw)

M·2n·n 60

Convertidores

U I P M n

(w)

- tensi6n de inducido - intensidad inducido - potencia - par motor en Nm - velocidad en r.p.m.

reversibles

Se denominan convertidores reversibles 0 de cuatro cuadrantes a aquellqs que permiten flujo de energia en los dos sentidos de linea a motor y viceversa (motor a linea). Estos convertidores permiten el control del motor, tanto si el motor arrastra la carga, como si es arrastrado por la carga (frenado). 17)

Convertidores

no reversibles

Se denominan convertidores no reversibles 0 de un cuadrante, aquellos que permiten s610 el control de aceleraci6n y arrastre de la carga, pero no permiten por ellos mismo el control del frenado. Cuando se emplean estos convertidores, la deceleraci6n no podra ser mas rapida que 10que permita el frenado de la carga 0 inercia arrastrada. 18)

Frenado dinamico

Procedimiento por el cual se controla la deceleraci6n 0 paro de un motor y la rnaquina accionada, haciendo que el motor disipe la energia cinernatica sobre una resistencia, con 10que se consigue regular la frenada. 19)

Frenado por accionamiento

reversible

Procedimiento citado en el punto 16, que permite el control de las aceleraciones y las deceleraciones, tanto si la carga arrastra al motor, como si el motor arrastra a la carga. 20)

Elecci6n del motor

EI motor se eleqira en funci6n a la velocidad y par que necesite la maquina a accionar. En regimen estable, el motor proporciona un par motor (Mm) que equilibre el par resistente de la rnaquina (Mr), de forma que Mm = Mr. La potencia rnecanica (P), que debe proporcionar el motor a la velocidad (n) viene dada por la siguiente f6rmula:

2'n'n P=Mm-oo-

21)

P -enW Mm-en Nm n - en r.p.m.

Caracteristicas del motor de corriente continua

Mas adelante, se trata sobre las caracterfsticas de un motor propias de su circuito electrico. sin embargo, el motor puede lIevar otros complementos, a saber: a)

Generador tecornetrico

Dinamo de irnan permanente de caracteristicas, por ejemplo: -

60 V a 1.000 r.p.m. Tensi6n en vacio a 1.000 r.p.m Resistencia de inducido Corriente de carga maxima .......•...•.•............. Velocidad maxima reversible Potencia nominal ......................•.•......•.... Peso Precisi6n ..................................•.......•... Ondulador de baja frecuencia ....•....................

-

Momento

de inercia

. 60V . 1200 180mA . 9.000 r.p.m. 4W . 1,85 kg 1% 0,5% . 9,5 X 10.5 Kgm'

11


193 Generador de impulsos

b)

EI generador de impulsos es un transmisor fotoelectrico alimentado a 24 V en c.c. EI nurnero de impulsos por vue Ita es de 300. Rele de velocidad

c)

Es un rete de baja velocidad basado en el empleo de las corrientes de Foucault, provisto de un rotor de imanes permanentes. Dispone de microcontactos que actuan a la velocidad ajustada, actuando para ambos sentidos de rotacion. ReJede control de presion de aire

d)

Hele que detecta la falta de aire de refriqeracion del motor. Por norma general, para que entre en servicio el motor de c.c.. antes debera estar en marcha el ventilador. Detector de temperatura

e)

Termistor 0 termistores que se vuelven operativos cuando se supera una determinada temperatura. f)

Resistencias calefactoras

Resistencias especiales utilizadas para calentar 105devanados, cuando las temperaturas ambientales 10requieran. 22)

Velocidad

La velocidad es proporcional a la f.c.e.m. E E = U - (R • I)

E= K .0 . n

U·R·lm n= K.0

R . I - calda de tension ohmica

EI par es proporcional a la intensidad media (1m)del inducido M=K'0Im La velocidad varta con la tension del inducido y con este la potencia. En el ejemplo del motor del punto 21, cuando se baja la velocidad a 1.000 r.p.m., tarnbien 10hara la potencia y la tension de inducido, siendo el par constante.

In=~1 P=

M .n 589 X 1000 9550 = 9550 = 61,67 KW

U = J:!....:....r:! = 440 X 1000 1 no 1680 De la formula n = U 23)

= 261 9 V (tension inducido) '

·t ~m, 5010varia la tension del inducido, manteniendo

igualla 1m y por tanto el flujo 0.

Transductor

Hasta la introduccion de 105tiristores en 105equipos de variacion de velocidad, se empleaban amplificadores maqneticos, lIamados transductores. Los transductores tienen el inconveniente de que con ellos no puede hacerse el frenado con retorno a la red. Tienen por el contrario la ventaja de dar un servicio similar al transformador. La variacion de velocidad se consigue utilizando un transformador circuito economizador alimentado por una tension variable.

de nucleo saturado (transductor) en un

En este capitulo se estudia la aplicacion de transductores. 24)

Elecci6n del rele termico

Para una tension de inducido (U) y un rendimiento (1/) del motor, la intensidad media (1m)del inducido es: 1m =.J:... 1/'U

EI conocimiento del valor eficaz de la intensidad (Ief = 1,5 1m), permite definir el calibre del rele terrnico de proteccion, asi como su punto de requlacion.

11


194 25)

Formas de regulaci6n de la velocidad

La requlacion de velocidad se obtiene controlando en permanencia la tension de alimentaci6n suministrada al motor de forma que compense la caida de tension ohrnica R . I. La velocidad requerida en la aplicacion se selecciona mediante potenciornetro. que da lugar a una tension de referencia. La tension de referencia esta com parada en permanencia a una tension imagen de la velocidad real del motor. Cualquier diferencia detectada, es utilizada para cebar los tiristores y obtener la velocidad requerida. Hay dos formas diferentes de requlacion, a saber: a)

Requlacion por fuerza contraelectromotriz del motor (f.c.e.m.) medida en las bornas del motor. (E = U - (R ' I)), Y siendo proporcional a la velocidad, en el caso de motores de excitacion constante.

b)

Hequlacion por dinamo tacornetrica. Este sistema requiere que el motor se equipe en su eje libre con una dinamo tacornetrica que proporciona una tension de referencia, proporcional a su velocidad de rotacion.

26)

Elecci6n de la regulaci6n de velocidad

De las dos formas de requlacion, la mas precisa es la que utiliza dinamo tacornetrica.

Gama de velocidad

Diferencia maxima de velocidad en % de la velocidad seleccionada. Para variaci6n de par de 0.2 M a M

F.c.e.m.

1-10 1-20

±3% ±5%

Dinamo tacornetrica

1-20 1-30

±2% ±3%

Tipo de regulaci6n

Ejemplo de utilizacion: Sea un motor equipado con dinamo tacometrica de gama 1-30. Para 2.500 r.p.m. la velocidad puede variar entre: _25OOX3_+ var 100 - - 75 r.p.m. Velocidad entre: 2.500 + 75 = 2.575 r.p.m. 2.500 - 75 = 2.425 r.p.m. var

= 25~~

3

= ± 7,5

r.p.m.

Velocidad entre: 250 + 7,5 = 257,5 r.p.m. 250 - 7,5 = 242,5 r.p.m.

Motores

11


195

VARIADORES MONOFASICOS Caracterfsticas principa/es a tener en cuenta en este tipo de unidades va/ores a/as caracterfsticas, por resu/tar mas didectico y prectico.

a) -

Caracteristicas

tecnicas

del circuito

monotssices

-

b) -

-

Caracteristicas

tecnicas

del bloque

poniendole

de control

Tension de linea en c.a. a 50/60 Hz Tolerancia de la tension de linea Tensiones de alirnentacion internas . Tension de referencia . Potenciornetro de referencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Rampa de aceleracion . Gama de requlacion con dinamo tacornetrica . Precision con dinamo tacornetrica . Tension de dinamo tacornetrica a tension nominal Realirnentacion de corriente shunt . Limite de corriente . Cornpensacion del IR (maximo % nil inducido) Bloqueo inicial . Aislamiento galvanico control potencia .. Temperatura ambiente de funcionamiento . Temperatura de almacenamiento . Humedad relativa (sin condensacion) ...•.... Otros valores a la demanda .

.

-

de rectificaci6n,

U = 220V 1380V . % = +10, -10V U=±10 U=0710V . R = 2,5 7 5KQ t= 5s 1750 %= 1 . U = 45 7145V r = 14(+5 %) mQ 1=13A . %=l,4porl to = 100 ms No tiene T.'=-10755'C T.' = -20 7 80' C H=95%

de potencia

Tension de linea . Frecuencia . . . Tolerancia en la tension Corriente nominal. . Calibre de los fusibles Tension nominal ..............•.... Tension sequn DIN 40.030 Corriente permanente Corriente de empleo Factor de forma rnax. en corriente Potencia maxima permanente ... Potencia nominal del motor Tension c.c. . Corriente permanente Disipacion de calor Temperatura ambiente de funcionamiento Temperatura de almacenamiento Humedad relativa (sin condensacion) Altitud maxima sin ventilacion

. . . . .

.

U = 220V 1380V F = 50/60 Hz %=+15,-15 1=10A I = 12A (rapidos) U= 180/310V 1501260V . U= 1= 12,5A 1=10A . 2 P = 2,25/3,8 Kw U = 1,5/2,6 Kw 195/340V . U . Ic 1,5A Pt= 35W T.'=-10755'C . T.' = -20 7 80' C H=95% h = 1.000 m

=

1

UN~

INDUCIDO

EXCITACION

CONDICIONES AMBIENTALES

11


196

L1

N

c D

Esquema simplificado de velocidad.

para el arranque

y control de un motor de c.c. mediante

rectiticedor

monoissico

y variador

A continuaci6n se detallan los elementos principales del equipo. 1)

Circuito de control

1.1)

Rectificador c.a. a c.c. (-/=).

1.2)

Sincronismo.

1.3) Aceleraci6n. 1.4)

Regulador de velocidad (n).

1.5)

Regulaci6n de intensidad (I).

1.6)

Generador de impulses.

1.7)

Potenci6metro de referencia.

1.8)

Entrada de dinamo tacornetrica para control y regulaci6n de la velocidad.

2)

Circuito de patencia

2.1)

Rectificador que alimenta a la excitaci6n derivaci6n (shunt).

2.2)

Rectificador de potencia que alimenta al inducido.

2.3)

Resistencia limitadora.

3)

Motor de c.c. can excitaci6n shunt

3.1)

Circuito inducido EI rotor lIeva en un extremo de su eje, una dinamo tacornetrica.

3.2)

Circuito

4)

inductor

derivaci6n

(shunt).

Caracteristicas generales de este equipo

Regulador no reversible de tensi6n con puente monofasico semicontrolado. Posibilidad de regular la velocidad y el par. Rampas de aceleraci6n y deceleraci6n ajustables. Control mediante potenci6metro para las funciones de: aceleraci6n y deceleraci6n, velocidad inducido, compensaci6n de IR, limite de corriente, estabilidad de velocidad y de corriente. Otras funciones.

0

tensi6n de

Motores


11 197

L1

L2 U

'"

~ K G

c

o

A

-

BH A - Aceleraci6n B - Regulador de intensidad (I) C - Regulador de velocidad (n) D - Aceleraci6n

REGULADOR NO REVERSIBLE DE TENSION CON PUENTE MONOFASICO SEMICONTROLADO 1) Alimentaci6n de c.a. rnonofasica. 2)

Rectificaci6n de puente rnonotasico semicontrolado.

3)

Rectificador para alimentar a la excitaci6n.

4)

Motor de c.c. Devanado inducido.

5)

Devanado inductor.

6)

Dinamo tacometrica para control de velocidad.

7)

Potenci6metro de regulaci6n de velocidad.

8)

Caracteristicas de este equipo. Posibilidad de regulaci6n de la velocidad

0

del par motor.

Circuito de control en lazo que admite dos tipos de realimentaci6n: -

Tensi6n y compensaci6n de IR, 0 mediante dinamo tacornetrica. Limitaci6n de intensidad ajustable durante el arranque,

0

en caso de sobrecarga del motor.

Rampas de aceleraci6n y deceleraci6n ajustables por separado. Control mediante potenci6metro de las siguientes funciones: Aceleraci6n y deceleraci6n, velocidad tensi6n de intensidad maxima, compensador de IR, etc.

0

Motores


11 198

CD 11

l1 L2

LZ

L1 LZ L3

L3

®

2

E

F

A

BH

EQUIPO DE REGULACION

UNIDIRECCIONAL

Este equipo s610permite un sentido de giro al motor. En este esquema simplificado se representan las partes principales del equipo regulador. 1)

Red trifasica de corriente alterna, 220/380V; 50/60 Hz. Si el equipo es de otra tensi6n, habra que colocar un transformador.

2)

Equipo rectificador de corrientes trifasicas, a base de tiristores.

3)

Transformador-Rectificador

4)

Motor de c.c. Devanado inducido.

5)

Devanado inductor de excitaci6n shunt.

6)

Dinamo tacornetrica accionada por el motor M.

7)

Potenci6metro exterior de regulaci6n y selecci6n de la velocidad.

8)

Modulador.

9)

Regulador de la corriente.

a tensi6n constante, con la que se alimenta el devanado inductor.

10)

Regulador de la velocidad.

11)

Rampa de aceleraci6n.

12)

Comparador.

13)

Rectificador de corriente con variaci6n de sus valores en funci6n de los consumos del motor, devanado inducido.

Motores

11


199 L1

L1L2

r'-

L2

._._._-_._._._.,

L1 L2 L3

L3

I

I

I

! !

i i

I

I I

I

I

I I

I

i

I I

I I

I

__..J

L. C D

BH

A


BIDIRECCIONAl

Este equipo permite la inversion de giro del motor al cambiar la corriente sobre el circuito del inducido (A-BH). Esquema simplificado en el que se representan las partes mas importantes del mismo, a saber: 1)

2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11)

12) 13) 14)

Red trifasica de corriente alterna, 220/380V; 50/60 Hz. Si el equipo es de otra tension, habra que colocar un transformador. Rectificador de corriente a base de tiristores. Sequn que se pilote un grupo u otro, el signo positivo I+) estara en A 0 en BH, con 10que se consequira la inversion de la corriente. Transformador-Rectificador a tension constante, con la que se alimenta el devanado inductor. Motor de c.c. Devanado inducido. Devanado inductor de excitacion shunt. Dinamo tacornetrica accionada por el motor M. Potenciornetro exterior de requlacion y seleccion de la velocidad. Modulador. L6gica de mando de la conmutacion. Regulador de la corriente. Regulador de la velocidad. Rampa de aceleracion. Comparadores. Rectificador de corriente con variacion de sus valores en funcion de los consumos del motor, devanado inducido.

Motores

11


200 L1 ----------~._--------~._------------------~------__,

L2------------~~--------~_.----------------~--~----t_~ L3-----------4--~-.----~~~~------------_+--~--~~~_ PE----------~~~~~~~~~--~------------~--~, F3 F2

K~11

XL

Ll' L2'

E1

U'

E2

0·24

E3

VARIAOOR

I

EC

Pot U A1

A2

F1

F2

F5

+

+

+ IN

KA1 CONEXIONES EXTERIORES DE UN EQUIPO DE MAN DO Y CONTROL PARA MOTOR DE C.C. CON REGULACION DE VELOCIDAD En este caso se trata de un convertidor no reversible 0 de un cuadrante que no permite el control de frenado, pero sf el control de la aceleraci6n y el arrastre de la carga.

KH1

Para que pueda ponerse en servicio el motor M 1, antes habra de entrar en servicio el ventilador, motor M2. KH2

V

W

11


201 CONEXIONES

EXTERIORES DEL EQUIPO REPRESENTADO

EN LA PAGINA ANTERIOR

A continuaci6n se estudian los elementos principales que comprende el equipo de maniobra del motor de c.c., con regulaci6n por variador de un cuadrante. L1 } L2 Alimentaci6n principal de c.a. L3 P.E. Conducci6n a tierra. F1 F2 F3 F4 F5 XL TR

Fusibles de protecci6n para grupo rectificador a base de tiristores. Fusibles de protecci6n para equipo de rectificaci6n y regulaci6n del variador. Fusibles de protecci6n del equipo de maniobra. Fusibles de protecci6n del motor del ventilador. Rele terrnico de protecci6n del motor M2. -

VAR L1' L2' L3' E1 E2 E3

Inductancias de red. Transformador para circuito de maniobra. Variador de velocidad de un cuadrante. Alimentaci6n de c.a. a grupo rectificador.

} Alimentaci6n de c.a. a equipo de rectificaci6n y regulaci6n del variador.

EC

Entradas cables de control.

DT M1 IN

Dinamo tacornetrica. Cable apantallado. Atenci6n a polaridad y giro. Motor inducido. Inductor.

KA1 KM1 KM2-

Rele de arranque. Contactor de potencia para alimentaci6n rectificaci6n. Contactor de potencia para motor M2.

M2

Motor trifasico para el ventilador.

51 52 53

Pulsador de marcha del motor-ventilador. Pulsador de marcha del motor y equipo principal. Pulsador de paro.

FUENTE ALiMENTACION PRINCIPAL

,._.

CAMPO

L1

L2

L3

IV

IV

IV

El

Y CONTROL

E2

I

!

I I I

ENCENDIDO APAGADO

i i

L._,

._._._. i

+ A1

A2 ALiMENTACION INDUCIDO

Fl

F2

ALiMENTACION INDUCTOR

Motores

11


202

F1

~--------~----------~a

EM

KA1

L-------~--~-__ Mar KA1

._._._._.--.--._.--.--.,

~--4_ __~-- __.b KM1

i

I

VARIADOR

I I Elementos que comprende el presente esquema para el arranque de un motor de c.c. con un sentido de giro.

KM1

Q1

- 5eccionador general con fusibles.

KM 1

- Contactor de potencia.

51. 52 -Pulsadores de paro y marcha. KA 1

- Hele auxiliar con funci6n de antiparasitado.

VARIADOR - Equipo rectificador de corriente alterna en continua y elementos de regulaci6n y contro/. A

a b BH

K

BI

Pot

Red: 380 V; 50/60 Hz Un sentido de giro

R1

- Resistencia de frenado.

F1

- Rele terrnico de protecci6n en el circuito de c.c.

KA

- Detector de umbra/.

M

- Motor (inducido).

BI

- Inductor del motor M.

DT

- Dinamo tacornetrica.

Pot

- Potenci6metro de referencia.

EM

- Esquema de maniobra para la puesta en servicio del motor con regulaci6n de la velocidad por medio del potenci6metro Pot.

11


203

r-------4r--------------------------------.u

E"M KA1

KM2

~--~--~--~~~--~------~--_+__b Mar

KM1

KA1

KM2

VARIADOR

Elementos que comprende el presente esquema para el arranque de un motor de c.c. con inversion del sentido de giro. Q1

- 5eccionador general con fusibles.

KM 1, KM2 - Contactores de potencia que conforman el inversor de giro. 51, 52, 53 - Pulsadores de paro y de los dos sentidos de giro. KA 1 - Rele auxiliar con funci6n de an-

tiparasitado. VARIADOR - Equipo rectificador de corriente alterna en continua y elementos de regulaci6n y control.

a b

K

Bl

Pot Red: 220 V; 50/60 Hz Dos sentidos de giro

F1

- Rele terrnico de protecci6n en el circuito de c.c.

KA

- Detector de umbral.

M

- Motor (inducido).

BI

- Inductor del motor M.

DT

- Dinamo tacornetrica.

Pot

- Potenci6metro de referencia.

EM

- Esquema de maniobra para la puesta en servicio de un motor con inversi6n del sentido de giro y regulaci6n de la velocidad por medio del potenci6metro Pot.

Motores

11


204 L1

L2 Esquema de potencia para el gobierno de un motor de c.c. por medio de un variador de velocidad, pilotado por pulsadores de marcha y parada, con requlecion por potenciometro, control por dinamo tecometrice, inversion de giro y frenado al paro.

)80/22011 Red de 380V y frecuencia 50/60 Hz. Motor con devanado inductor independiente.

KM2 1

2

._._._._._._--,

r·-·--

L1•

4

L2'

i

. VA

i

VARIADOR

I

L~.

I

K

M2

-~

JKM2,-KM1

F1

Q

b

, -J K

81

Rp

Rf

I I

Motores

11


205

Esquema de maniobra pagina anterior.

para el mando

del motor de c.c. cuyo esquema

de potencia

queda representado

en la

'-~--~--~---4r---~------------------------------------~4 KMl

~--~--~~--~--~~----~----~--------------------------~--~Q

~--------------~--~----~--~~~--~--------~--~----~--~ KM3 Relaci6n de material

Ref. M Vv KM1-KM2 KM3 KA1 KA F1 Q1 Rp T Rec S1-S2 S3 Rf DT

que comprende

KAl

el presente

KM2

KMl esquema

de potencie

y maniobra

Denominaci6n Motor de c.c. de 5,5 KW. Bobinado inductor independiente (B.I.) Variador de velocidad para motor de c.c. Inversor antiparasitario. Contactor antiparasitado para el frena do. Hele auxiliar de KA antiparasitado. Selector de umbral, Rele terrnico de protecci6n. Seccionador con dos fusibles de potencia, mas un fusible para la maniobra. Potenci6metro. Transformador 380/220 V. Rectificador en puente. Pulsadores de marcha. Pulsador de paro. Resistencia de frenado. Dinamo tacornetrica

11


206

T Ll---4

u

L2----1

__

KMl

•.. _._. .-_._-._._.-._._. I r'-'-'-'--'--'--'--'-'''''' . ® . ~~~--~N

iI

®!

I

ii !i I

!!

-.11

i

i L_. L

I.

._._._._._._

. ....J c

Esquema de base para el mando de un motor de c.c. par medio de un variador reversible antiparalelo a tiristores. EIvariador consta de los elementos siguientes: A - Conjunto del variador. B - Elementos de regulaci6n del variador. C - Elementos de potencia del variador.

Analisis detallado del esquema 1.

Red de corriente alterna (L1-L2).

2.

Seccionador con fusibles.

3.

Contactor KM 1.

4.

Transformador T.

5.

Fusibles de protecci6n en circuito de c.a. que precede al equipo rectificador Fl.

6.

Puente convertidor constituido por dos grupos de tiristores G1 y G2 en conexi6n antiparalelo.

7.

Resistencia shunt.

8.

Inducido del motor de c.c. (A-BH).

9.

Inductor del motor de c.c. Bobinado independiente J-K.

10.

Dinamo tacornetrica para control de la velocidad real del motor.

11.

Elemento regulador de velocidad.

12.

Elemento regulador de intensidad (+ I).

13.

Elemento regulador de intensidad (- I).

14.

Componentes de contraste y regulaci6n.

15.

Elementos de control.

16.

Regulaci6n exterior de la velocidad.

Motores

11


207

F1 L1 L2 L3

5

F1N

KM.1

Flffi KM2

® T

®

N KM1

teo

rrco

®

I.real

Control

Regula. corrien.

Regulae. velocidad

POTENCIA

+

+ N.real K

BH @

Esquema para el mando de un motor de corriente continua con un sentido de giro, incluyendo circuito de regulaci6n del numero de revoluciones y la intensidad. A. Circuito Que alimenta al bobinado independiente J-K. B. Circuito Quealimenta al bobinado inducido del motor de c.c. con su correspondiente equipo de rectificaci6n. C. Equipo regulador de intensidad y velocidad. D. Motor de c.c. con dinamo tacornetrica DT para la regulaci6n de velocidad. E. Regulaci6n exterior de la velocidad.

11


208 ARMARIO CON VARIADOR ELECTRONICO DE VELOCIDAD

r-----~~--------~~----4_----~--------_1~---------Ll r---_+----------~._--_+----_+~------~~---------L2 .-~----~----~~--~~~~~~----_+~._------L3

ic---J ......

ao

,),1

'l~

u

-J Q1.,_~J1~_1t Li"'rl1

n * 0 0 0 0 0 ,~~ L_~~\1

KM

PE

1

r

I

I

I

I

I

11213 41s16171819 11011b l3 1L.j1s\16117\18119\2021 21231z4~s~6127~1tz9b(hll32b3/34bsb~ I I III I I

Ill.

J,J. - -b,J . - - :_ ~

,

~24V

I

IGllfG

O/1101220V ~lI!" UNEA

APARAT05 DE MEDIDA

U=220/380V 50/60 Hz

-

-

VENTILADOR EXCITACION INDUCIDO

DINAMO TACOMETRICA

..../iJ\.... 1 \d

'---~

~~~ if POTENCIOMETRO DE REGULACION

MARCHA

51

PARADA

52

Ejemplo de aplicaci6n de un equipo electrico para el mando y gobierno de un motor de corriente continua. En el esquema se representa el armario electrico y su esquema de conexionado. En la practice, el electricista que realiza la instalacion y conexionado del equipo, motor, armario y elementos de maniobra, normalmente no debe hacer otra cosa que limitarse a realizar el conexi onado que indica el esquema que acornoana al equipo suministrado por el proveedor del equipo de maniobra y requlacion. Conviene insistir en la necesidad de recibir del suministrador toda la informacion y asistencia tecnica que se precise. No es facil conocer todas las tecnologfas y menos cuando evolucionan tan rapidarnente, por 10que es necesario una buena informacion cuando se quieren obtener todas las prestaciones que un equipo puede dar.

Motores

de corriente

11

continua

209

VEHICULO ELECTRICO A BATERIAS +

+

R

1.' Velocidad. Arranque.

2.' Velocidad. Velocidad intermedia.

+

+

,..

~

: 81

ill

~ •••

or

l 82 ....J......

: 82 .....L.-

...:J:...

...:r..

3.' Velocidad. Velocidad econ6mica

+

4.' Velocidad. Velocidad intermedia.

+

.,.

~

m : 81

: 82

--1-

~

5.' Velocidad. Gran velocidad.

6.' Velocidad. Marcha atras.

Motores


11 210

VEHICULO ElECTRICO

A BATERIAS

En los seis esquemas representados en la paqina anterior se representan otras tantas combinaciones posibles de marcha para una carretilla con motorizaci6n electrica. EI equipo dispone basicarnente de: B1 B2

}

M1 } M2

Baterias recargables.

Motores de c.c.

Elementos electricos de maniobra, control y protecci6n. Combinaciones 1.

posibles

1.' VELOCIDAD. Arranque. B1 y B2 en paralelo. M1 y M2 en serie.

2.

2.' VELOCIDAD. Velocidad intermedia. B1 y B2 en paralelo. M1 y M2 en serie. Bobinados de excitaci6n serie en paralelo.

3.

3.' VELOCIDAD. Velocidad econ6mica. B1 y B2 en paralelo. M1 y M2 en paralelo.

4.

4.' VELOCIDAD. Velocidad intermedia. B1 y B2 en serie. M1 y M2 en serie. Bobinados de excitaci6n serie en paralelo.

5.

5.' VELOCIDAD. Gran velocidad. B1 y B2 en serie. M1 y M2 en paralelo.

6.

6.' VELOCIDAD. Marcha atras. B1 y B2 en paralelo. M1 y M2 en serie.

Motores electricos. Aplicaci6n industrial Motores paso a paso

213 . . . . . . . . .. 214

Motores Brushless

217

Motores rnonofasicos

222

Motores universales

:

228

.. 12

MOTORES ESPECIAlES

213

APLICACION INDUSTRIAL

-,..,"

< SERVOMOTORES Caracteristicas

-

Datos -

.

Motores de corriente continua (c.c.). Excitacion a base de imanes ceramicos permanentes de elevada Buena requlacion y estabilidad. Par elevado. Posibilidad de fuertes aceleraciones y desaceleraciones. Gran estabilidad de marcha, incluso a bajas velocidades. Amplio campo de variacion de giro. Elevada inercia terrnica, Admite sobrecargas prolongadas. Para cargas de pequefia y media potencia. tecnicc;!s

energia

y fuerza coercitiva.

intrinseca

principales

Alimentacion en c.c. Par maximo a rotor bloqueado, en Nm. Potencia, en Kw. Intensidad maxima, lrnax., en A. Tension maxima en bornas, Vrnax. Temperatura maxima en bobinados, rnax. = 155' C. Velocidad maxima, nmax. = 3.()()() r.p.m. (e.p.). Peso en Kg. Aislamiento: Clase F. Ejecucion. p.e., cerrado (lP44). Escobillas con facil acceso. Pueden lIevar freno electrornaqnetico. Ventilacion forzada 0 independiente.

e

Aplicaciones Este tipo de motores se utilizan convencional 0 numerico, Acoplamiento del proceso. Tarnbien

directo

se utilizan

principalmente

al eje individualizando

en otro tipo rnaquinas

para el movimiento

los movimientos,

que precisen

de rnaquinas

con movimientos

avances

precisos.

herramientas

precisos

con avance

y control ados a 10 largo

12

Motores especiales

214

MOTORES PASO Y PASO 1)

que 10 definen

Caracteristicas

Los motores paso a paso vienen definidos por el nurnero de posiciones, 0 paso por vuelta, que es mas elevada sobre los motores a reluctancia 0 hfbridos. Tarnbien por el par maximo disponible en regimen permanente y su posibilidad de control de velocidad y del nurnero de revoluciones 0 parte (fracciones exactas de vuelta). 2)

Partes

EI estator

principales

de este tipo

de este motor

EI rotor esta constituido Por el nurnero 3)

por uno 0 varios

imanes

0

bobinas

alimentadas

por impulsos

de c.c.

permanentes.

pasos por vue Ita, se consigue

una deterrninada

velocidad.

Aplicaciones

Normalmente

4)

por varias

de posiciones

Este tipo de motores vuelta.

-

de motor

esta constituido

se aplica

en rnaquinas

se trata de motores

de pequefia

que precisan

potencia

un control

apticados

exacto

de las revoluciones,

a:

Accionamiento de cintas en impresoras, avance de papel. Teletipos, telefax, cintas maqneticas, Avance de pelfculas en aparatos de television, cine, foto, etc. Equipos medicos, tales como bombas de riii6n, analizadores, muestreadores. Lectores de tarjeta, etiquetas, etc. Taxfmetros, contadores. Copiadoras, plotters. Otros. Tipos

de motores

paso a paso

Motores de excitacion Motores de excitacion Motor hfbrido. de excitaci6n

unipolar. bipolar.

5)

Motor

unipolar

a)

Motor de dos estatores (4 fases).

+

+ a.l)

Alimentaci6n par A-C

a.2)

Alimentaci6n par 8-C

0

partes

de

12

Motores especiales

215 a.3)

Tabla de alimentaci6n y posicion

Fases A-C

~~ N

B-O

~~

c:. S N

A-O

1 3

S

ID

B-C

En cada caso, el rotor se desplaza 90>.

Posicion

6)

Motor de excitacion bipolar

a)

Motor de dos estatores (2 fases).

42 3 1

Accionando los conmutadores Q1 y Q2 alternativamente, se puede hacer que el rotor gire cada vez 90>. Variando la secuencia de conmutaci6n se logra la inversi6n del sentido de rotaci6n. Este tipo de motor tiene un estator de 4 fases y un rotor de un irnan permanente con 24 palos (angulo de paso 7° 30' = 360> : 48).

24

B

B

-+

- + a.1)

Alimentecion A-C

a.2)

Alimentscion por 8-C

Se sequira aplicando el mismo criterio del motor de excitaci6n unipolar. Para motor de 2 estatores (2 fases). Para 24 polos: anqulo de paso 7° 30'. Para 12 polos: anqulo de paso 15°. Para motor de 4 estatores (4 fases). Para 24 polos: anqulo de fase 3° 45'. Para 12 polos: anqulo de fase 7° 30'. La ventaja de este tipo de motores esta en el incremento del par respecto de los motores precedentes, pero tiene el problema de tener una electr6nica mas complicada. 7)

Motor hibrido paso a paso

EI motor hibrido tiene la particularidad de ser de menor tamafio, con mas posibilidades de anqulo. Este motor esta formado por 4 discos, con el mismo numero de dientes que las cavidades del estator.

Motores

12

especiales

216 8)

Angulos de paso

24 28 96 200

pasos por revoluci6n: 15' pasos por revoluci6n: 7' 30' pasos por revoluci6n: 3' 45' pasos por revoluci6n: t- 50'

Se puede realizar cualquier movimiento incremental, siempre que sea multiple del anqulo de paso del motor que se trate.

9)

Ejemplo de motor

Motor de dos esiatores y 2 fases

0.1 11 10)

L2

Partes principalesdel equipo de maniobra

-

KM1 AUMENTACION C.C.

-

Bateria Transfor.lReclific. Fuente alimentaciOn

C.C.

AUMENTADOR ESTABILIZADOR

r-

Entrada de impulsos Entrada MANDO ELECTRONICO

-

LOGICA DE CONTROL

I--

Un ipolar Tri polar Trace ado

-

-

== ==

MODULO DE POTENCIA

Microprocesador Oscitaoor 112paso Aceleraciones

I

~ de giro

MOTOR PASO A PASO

, -I -

-

Angulo de paso. Par. Precision del angulo de paso. Par de deteccion. Par de mantenimiento. Par dinamico.

I

1

I

::::::J MOTOR

PASO A PASO

sentido

12

Motores especiales

217

MOTORES BRUSHlESS 1)

Principio de

105

motores Brushless

Los motores Brushless, 0 motores autosfncronos, 0 motores de c.c. sin escobillas, son una concepcion moderna del clasico motor de c.c.. donde la electronica juega una parte importante en su funcionamiento y requlacion. Los motores Brushless estan constituidos por: -

Imanes de alta energfa. Circuito rnaqnetico de hierro con su devanado. Captor para control de fase, velocidad y posicion. EI control sinusoidal evita frecuencias arrnonicas, asegurando la continuidad de giro a baja velocidad.

En resumen, el motor Brushless es un motor autopropulsado de corriente continua y sin escobillas.

2)

Prestaciones de este tipo de motores

-

Elevado par rnasico. Prestaciones elevadas. Fiabilidad. Menor mantenimiento. Exactitud en el control de la velocidad y requlacion. Alta capacidad de velocidad. Baja perdida en el rotor. Baja inercia en el rotor. Motor de construccion cerrada, adecuado para ambientes de trabajo sucios. No tiene los inconvenientes destructivos de los motores de c.c. clasicos,

Entre los inconvenientes se citan tan solo los de tipo econornico. como son: -

Variador mas sofisticado y caro. Motores algo mas caros. Tanto variadores como motores se estan poniendo mas competitivos con los motores ctasicos de c.c.

3)

Aplicaciones

3.1) • • • • •

Maquina herramienta

Centros de mecanizado Tornos Fresadoras Rectificadoras Mandrinadoras

4) a)

3.2) Robotics

3.3)

• • • • •

• • • • •

Robots de soldadura Robots de montaje Manipuladores Porticos Ensamblado

Maquinaria industrial

Enrolladoras Trefiladoras Alimentadoras Manutencion Dosificacion

Tipos de motores Brushless Con imanes de tierras raras y f.e.m. sinusoidal inducida Campo de par: 0,5 hasta 5 Nm.

b)

Con imanes de tierras raras y f.e.m. trapezoidal inductiva Campo de par: 0,8 hasta 30 Nm.

c)

Con imanes cersmicos de alta inercia, resolver y f.e.m. sinusoidal inductiva Campo de par: 3,2 hasta 90 Nm.

5)

Ventajas que aporta el motor Brushless

Las ventajas del motor Brushless y su equipo de control asociado, viene dado por las posibilidades que tiene en el control de la velocidad y posicionamiento exacto de los mecanismos accionados por el motor, respecto alas necesidades de la rnaquina a que se aplica, adernas de respuestas muy rapidas alas sefiales de arranque, paro. variaciones en la marcha, etc.

12

Motores especiales

218 6)

Constituci6n

basica

de un motor

Brushless

+

Carcasa

Circuito

~~--

rnaqnetico

Estator CONMUTACION

R

T

5

Rotor

Imanes

'-----

Bobinado estat6rico

54

Posici6n

51 7)

Elementos

de control

del motor

Sentido

Sentido

triqonornet,

horario

'I"

'fJ2

'fJ3

'fJ'

'fJ2

'fJ3

S1

0

N

S

0

S

N

S2

N

0

S

S

0

N

S3

N

S

0

S

N

0

S4

0

S

N

0

N

S

S5

S

0

N

N

0

S

S6

S

N

0

N

S

0

Brushless

Este tipo de motor incorpora en su construcci6n un captor angular de conmutaci6n. EI captor puede ser de tipo 6ptico incremental, 0 un resolver industrial de alta definicion, sin contactos, que permite una alirnentacion sinusoidal del motor, permitiendo a su vez, 105 controles y encaminamiento de las sefiales que envfa y recibe del variador de velocidad. EI control

de la velocidad

puede

EI motor se complementa -

por el resolver de velocidad

0

por una dinamo

tacornetrica.

cuyas partes principales

son:

Union a la red de alirnentacion.

-

Etapa de potencia.

-

Amplificador

de corriente.

-

Amplificador

de velocidad.

8)

hacerse

con el variador

Variaci6n

de velocidad

La variacion de velocidad se consigue por medio de las senates que el variador Ie envfa al motor (resolver). Dependiendo de la resolucion. el codificador recibira mas 0 menos impulsos por vuelta, pudiendo ser de: 256, 512, 1.024, 2.500 0 5.000 impulsos/vuelta.

Motores especiales

12 219

9)

Ejemplo de especificaciones

9.1)

• • • • • • • • • • •

tecnicas

Servomotor

Potencia nom.nal . Par nominal . Par maximo continuo . Par maximo instantaneo Velocidad nominal . . . . . . . .. . . Velocidad maxima . . . . . . . . Inercia (I) Potencia de pico . . . Detector de vetocidad/posicion Peso Otras caracteristicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9.2)

2,9 KW 21,5Nm 26Nm . 62,4 Nm 1.500 r.p.m. . 2.500 r.p.rn. . 112 g cm s' 31,5 KW/s . Encoder optico. 5.000 pulsos/revol. . 32 kg . Servicio: Continuo Aislamiento: Clase F Temperatura ambiente: 0 + 40 'C Vibracion: 15 zzrn0 menos Metodo de accionamiento: Directo Excitacion: lrnan permanente Proteccion: IP56 Refrigeracion: Autorrefrigerado Montaje: Brida

Requlecion (equipo)

• Motor de control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Control PWM transistorizado. • Fuente alirnentacion: Circuito principal . Trifasico 200 a 230 Vea ± 10 %,50/60 Hz Circuito de control . Monofasico 200 a 230 Vea ± 10%, 50/60 Hz • Corriente de salida continua . 20 A. rms • Maxima de corriente continua . 56,5 A. rms • Funciones incorporadas. Sefiales de entrada . Servo ON, P Variador, F Impide marcha, R Impide marcha, ... Servo alarma, limite de corriente, TG ON, Motorizacion Sefiales de salida ParlVeloc ... Sobretension, Sobrecorriente, Sobrecarga, SobreveloProteccion cidad, ... Hasta 5 veces la inercia del motor • Inercia de carga aplicable . 1IN vez (N = 1 a 64) de impulsos PG • Salida de sefial de posicionado Control de velocidad • Gama de control de velocidad . . . . . . . . . . . . . . .. • Regulacion de velocidad: Regulacion de Carga 0 a 100% Regulacion de Tension ± '10 %

+0,1 % 0 menos a 1.000 r.p.m. ± 0,05 % 0 menos, a 113 r.p.m.

Hequlacion de T.' 0 -T 50°C

+0,5 % 0 menos a 1.000 r.p.m. ± 0,2 %, a 1/3 r.p.m.

• Caracteristicas de respuesta de frecuencia • Entrada de referencia de velocidad - Tension de referencia nominal - Impedancia de entrada - Constante tpo. del circuito • Entrada de referencia auxiliar - Tension de referencia nominal de entrada

1:3000 +0,03 % 0 menos a 1.000 r.p.m. ± 0,015 % 0 menos, a 113 r.p.m.

-

Impedancia

.....

-

Constante tpo. del circuito

• Fuente de alirnentacion de ref. incorporada • Temperatura ambiente. Humedad ..... • Temperatura de almacenamiento. Humedad

100Hz (GD~= GD~)

. .

. ± 6 Vcc a 1.000 r.p.rn. =30K.o. = 35 jLS . ± 2 a ± 10 Vcc a 1.000 r.p.m. = 1,2 K.o.porV = 22 jLS 0 menos ± 12 Vcc ±5 %, ± 30 mA o a 55 0, sin condensacion - 20 a + 85°C, sin condensacion.

Motores

12

especiales

220 L3

L2

L1

Consigna de velocidad exterior

MOTOR BRUSHLESS

(Q)I> RETORNO

f

MODULO

-

+

*

MODULO REGUL.

MODULO

VDAD.

NI>

RECTIFICADOR

La requlacion de la corriente comporta a su vez:

AUTO

-i-.

.--

I

I

I

I I I

IV

h-

""""I

~

IPILOTAJE

I

I I MODULO I

r+

I

-

+

MAN DO

L _____

• Una amplitud de ta fase can cada bobinado (buctes de autopitotaje).

I I I

J

Medida de la corriente de las 3 lases

S'M

• Una requlacion de la amplitud bloque de corriente eficaz.

I II>

I-j DE POTENCIA

.•

XI>

I

MODULO

f--

VDAD.

R etorno posici6n a ngular

R

'-'

Captor RESOLVER

SERVOMOTOR

ESTRUCTURA GENERAL DE UN EOUIPO DE CONTROL Y SU MOTOR BRUSHLESS Arriba se representa ta estructura general de un motor Brushless y su equipo de control

.~ ~

.

-..

.,

I' "

t

i,I_'_' _---'=~!._

!

,.....

(00'11_$31

_

12

Motores especiales

221 EXTRUCTURA GENERAL DE UN EQUIPO DE CONTROL Y SU MOTOR BRUSH lESS Elementos principales que comprende un equipo en su conjunto, para el mando de un motor Brushless. A modo de ejemplo se presenta este esquema, indicando sus elementos principales. 1) • • • •

0.1

2)

Alimentaci6n Tension de entrada (V). Tension Bus (V). Corriente permanente (A). Corriente impulsional (A). Servoamplificador

Conjunto electronico de requlacion y control que incorpora, adernas, conjunto alirnentacion, disipacion de frenado sobre resistencia y otros elementos complementarios. KM1

3)

• • • • •

s

Mando exterior que lIega al equipo Sefiales del resolver. Sefial de seleccion de la velocidad. Sefiales de marcha y parada. Sefiales de finales de carrera. Etc.

T

-' ,-,

-

~

Pot Sefiales exteriores

EQUIPO DE CONTROL

.L ?'

U

v

VI 4)

Indicador codificado

EI equipo dispone un indicador codificado que sefiala las particularidades que se dan en la marcha del equipo, como son por ejemplo:

o - Presencia

de + - 15 V. 1 - Marcha del equipo. 2 - Defecto en el Resolver. 3 - Etc.

Conductores que deberan estar a islados de IDS conductores de potencia

5)

R

• • • •

Captor

RESOLVER

6) S.M. Servomotor

de c.a.

Motor Brushless Potencia (P). Proteccion (IP...). Aislamiento (-). Velocidad.

Codificador

incremental

Resoluciones de 256, 512, 1.024, 2.000, 2.500 0 5.000 impulsos/vuelta, saran elegidas en funcion de la precision que se necesite.

12

Motores especiales

222

MOTORES MONOFASICOS MOTOR ASINCRONO

ESQUEMA

PARA C.A.

Monofasico de fase partida con posibilidad de giro instantaneo.

I I

34

22

645

-II-

I I

L~O-.-I

65

rv

I

En la motorizacion de rnaquinas, aparatos de diversos tipos, nos encontramos en la practice con una gama muy amplia de necesidades a cubrir desde pequefias potencias a muy grandes. Es a veces en las pequerias potencias cIonde resulta mas diffcil encontrar el motor que satisfaga las necesidades. A modo de ejemplo traemos en esta paqina dos pequefios motores fabricados por la firma KELVIN, y sobre los que se sefialan sus principales caracterfsticas: -

Condensador en conexion permanente. Ejecucion abierta IPOO. Sobrecalentamiento AT:5 7Qo C. Otros datos a consultar en Cataloqo 0 directamente a la firma construtora.

Velocidad en vacfo. Par al freno. Tension de conexion. Frecuencia. Potencia absorbida. Terminales Faston 6,35

73

co "' co "'

75

REDUCTOR CON MOTOR ASINCRONO

I

397

23 30,5

t

L

64

INCORPORADO

Diffcilmente puede utilizarse directamente un motor acoplado directamente a la maquina, sin antes pasar por una reduccion de velocidad. Para reducir la velocidad se acopla al motor un reductor que proporcione la velocidad deseada, tal como en este caso se representa. Para el conjunto de motorreductor adernas de las caracterfsticas propias del motor, se serialaran aquellas otras que se correspondan con la aolicacion, tales como: -

Velocidad de salida. Par suministrado. Sistema de fijacion. Diarnetro del eje de salida. Otros datos.

12

Motores especiales

223 Esquemas de potencia y maniobra para el mando de un motor monotesico por medio de un pulsador de marcha 52 y otro de paro 51, edemss de protecci6n

termice L1-- ..•.. ---

F2.

Dado que el circuito de alimentaci6n es rnonofasico, se coloca un rele terrnico en la fase.

F2

N--

.••••• --KM1

p

u

V

BA

CC

W~

u

Z

b1

1)

Bobinado auxiliar con paro por interruptor centrffugo.

2)

Bobinado auxiliar en serie con condesandor con desconexi6n por interruptor centrffugo.

3)

Bobinado principal en serie con resistencia, en el arranque.

V

BA

W

En la parte inferior se representan tres posibles conexiones para el motor con dos devanados, el principal y el auxiliar de arranque. Estas posibles conexiones, son:

CC

C Z p

BE

w o-__BA

R

H:l•..• -.<>"

z

Bobinado auxiliar en serie con reactancia. AI adquirir velocidad el motor, un interruptor centrffugo desconectael bobinado auxiliar y alimenta directamente al bobinado principal.

Motores

12

especiales

224 MOTOR MONOFASICO CON BOBINADO AUXILIAR DE ARRANQUE L1-- .•.. --F2

Pr

(1)

Tensi6n U

KM1

u

V Pr (2)

Tensi6n 2U

N--

•.... --

KM1

Esquema de potencia y maniobra para el mando de un motor monotssico por medio de un pulsador de marcha S2 y otro de parada ST. EI motor esta preparado para que el bobinado principal (Pr) pueda admitir dos tensiones diferentes, tal como se explica esquematicamente en las dos representaciones de la derecha correspondientes al devanado del motor. (1)

Las dos mitades del bobinado principal se conectaran en paralelo, cuando la tension de red sea igual a U.

(2)

Las dos mitades del bobinado principal se conectaran en serie, cuando la tension de red sea igual a 2U.

Ejemplo de aplicaci6n de seccionadores, fusibles, contactores y retes termicos de proteccion, todos ellos tritssicos, en circuitos que alimentan a aparatos monotesicos 0 bitesicos. Cuando, como en este caso. se utilizan elementos trifasicos, se hace uso en el circuito de potencia de todos 105 elementos, a base de conectar en serie con otro, el circuito que teoricarnente sobra.

u

V

u

V

12

Motores especiales

225 MOTOR MONOFASICO CON BOBINADO AUXILIAR DEARRANQUE Inversi6n de giro Esquemas de potencia y mando para la Inversion de giro de un motor monotesico realizado con contactores. Con el contactor KM3 se alimenta el bobinado principal V con los contactores KM1 V KM2 el bobinado auxiliar de arranque que tiene un condensador e interruptor centrffugo en serie. Sequn se seleccione el contactor KM1 0 KM2, se tendra que el motor gire a derecha 0 izquierda. AI pulsar en S2 entra KM1 AI pulsar en S3 entra KM2 KM1

+ KM3. + KM3.

AI pulsar en S1 se hace el paro, cualquiera que sea la selecci6n de giro. EI esquema dispone de protecci6n termica. que como va se ha sefialado con anterioridad, se coloca sola mente en la fase.

u

v

x

r

I

I I I I

(

y

., I

I I

I

Pr

Aux

I

IL

I I

..JI

L1----.------------------------F2

N--__~ KMl

~

_6 KM2

KM3

_

Motores

12

especiales

226 MOTOR TRIFASICO DE C.A. AliMENTACION MONOFASICA A continuacion red rnonofasica.

se representa

Se trata de una conexion

un motor

especial

trifasico

de C.a. con rotor en cortocircuito,

que puede aplicarse

a motores

trifasicos

Esquema de potencia

N

trifasico

CARACTERISTICAS n = 1.380

~

conectado

a red monofasica.

r.p.m. (2p = 4)

i':J.. Capacidad:

1!.lfl300V

Conexion

1. Capacidad:

2,5l!f/600V

M = 33 Nm

Potencia

nominal:

Potencia

absorbida:

Intensidad

nominal

48 w 106 VA a 220/380: 0,48/0,28A

PUESTA

EN MARCHA

Conectar

01.

Entra el motor

en un sentido

Para invertir

el sentido

La inversion

de giro debe hacerse

Como puede apreciarse de muy poca potencia.

MOTOR

potencia.

(Ejemplo)

Conexion

Par nominal:

01

de pequefia

a una

Caracteristicas M-motor

L1

que puede conectarse

de giro, cambiar

de giro.

la posicion

con motor

por sus caracterfsticas,

del interruptor

02.

parado. se trata de un motor

Motores

12

especiales

227 Representaci6n del motor

Caracterfsticas MOTOR MONOFASICO

DE INDUCCION

Oespues del motor universal, es el motor de inducci6n el mas usado en la gama de pequeFios motores. S610puede funcionar con c.a. EI rotor es de tipo «jaula de ardilla», EI estator esta formado en su circuito rnaqnetico por una culata con dos polos cuyas bobinas se conectan en serie. Este motor es uno de los mas simples que existen. EI motor con esta forma constructiva no se puede poner en movimiento si no es con ayuda, 10que hace que se tenga que recurrir a procedimientos tarnbien sencillos que permitan el arranque autornatico a base de crear corrientes inductivas en las barras del rotor (jaula de ardilla). Los dos tipos de motor inductivos mas utilizados son los de «tase partida» y de «espira en cortocircuito». MOTOR MONOFASICO (Fase partida)

DE INDUCCION

Entre los procedimientos para iniciar el giro 0 arranque de este tipo de motores de inducci6n, esta el lIamado de fase partida, que consiste basicarnente en crear un campo maqnetico giratorio que mueve el inducido durante el perfodo de arranque. EI campo giratorio se obtiene por capacidad 0 por inductancia.

lf~~t!2~=~:=~ V tv

Para obtener el campo giratorio por capacidad se utilizan dos arrollamientos de bobinas en serie, lIevando una de ellas condensador, que es la que realiza el desfase y por tanto el arranque del motor. Una vez arrancado el motor el bobinado de arranque puede desconectarse, 10que se logra con un interruptor que se desconecta por efecto centrffugo.

MOTOR MONOFASICO DE INDUCCION ESPIRAS EN CORTOCIRCUITO

CON

Otro procedimiento para el arranque de motores de inducci6n consiste en dividir los polos en dos partes desiguales, lIevando la menor una espira de gran seeci6n en cortocircuito. La corriente que pasa por las bobinas inductoras crea un campo rnaqnetico en las masas polares. EIdesfase entre ambos campos es el que hace que el motor inicie el giro al dar tensi6n al motor. Los motores de inducci6n tienen gran aplicaci6n en electrodornesticos y pequeFios aparatos. AI no tener escobillas son motores que no necesitan mantenimiento y al mismo tiempo estan casi exentos de averias.

Motores

12

especiales

228

MOTORES UNIVERSALES MOTOR UNIVERSAL L

c

Funcionamiento Esquema

ados

utilizado

tensiones

en maquinas

Por medio de un conmutador

(125/220 de afeitar

se selecciona

V). y similares. el circuito

1 02. En posicion 1, la tension ejemplo, 125 V.

de red lIega al motor,

por

En posicion 2, la tension de la red queda reducida por medio qe la resistencia R, por ejemplo, 220 V que se reduce a 125 V. Como puede apreciarse, la forma de poder alimentar un motor de muy pequefio consumo es intercalando resistencias en el circuito de alirnentacion.

MOTOR UNIVERSAL Funcionamiento

ados

Esquema utilizado gueterfa, etc. Mas espiras, Menos

L

menos

espiras.

0

mas velocidades.

en aparatos

electrodornesticos.

ju-

velocidad.

mas velocidad.

Por medio de un conmutador que convenga.

se selecciona

la velocidad

En este caso, la variacion de velocidad se consigue actuando sobre el devanado del propio motor.

MOTOR UNIVERSAL EI motor

universal

ahi su denorninacion

puede funcionar de universal.

con c.c. y c.a.. de

Este motor esta constituido por un estator formado con chapas maqneticas y un rotor bobinado con colector de delgas al que se aplica las escobillas. Los bobinados en serie.

estatorico

y rotorico

estan

conectados

A este tipo de motor se Ie puede variar con facilidad la velocidad y adaptarla a la necesidad creada por 10 que su aplicacion es grande en la industria del eletrodornestico.

Esta publicacion forma parte de una serie de tltulos publicados por nuestra editorial, que estudian todo 10relativo a los Motores Electricos en sus diferentes campos de utilizacion. Los anteriores volurnenes han sido dedicados a la puesta en marcha y aplicaciones industriales de los mas modernos motores electncos. En este tercer libro se ofrece al lector cuanto se relaciona con el estudio de la variacion de velocidad, en motores electrlcos, campo sumamente sugestivo y util industrialmente, dado que los procesos industriales, maquinas 0 sus elementos, requieren a menudo disponer de movimientos con determinadas variaciones de velocidad. La obra recopila los rnetodos mas eficaces y de implantacion mas reciente para conseguirlo y permitir al tecnico 0 estudioso de esa materia en Escuelas Profesionales y Tecnicas, la eleccion del sistema mas adecuado a sus necesidades 0 para resolver los problemas que se Ie planteen con toda qarantia de seguridad y de exito,

ISBN 10: 84-283-1991-X

T""f'H"'·' Paraninfo

www.paraninfo.es

9 788428 319911

!E§@@fi!lO@O@@J@

JY !!iJD@@iJffDO([;@J

@J[pJ§O([;@J@@J

Formulas para uso electrico

25

Calculo de lineas entre armarios y receptores 28 Formulas para transmisiones rnecanicas

29

Equivalencias entre magnitudes

32

Unidades normalizadas del sistema S. I.

33

2

ELECTRICIDAD Y MECANICA APLICADA

25

FORMULAS PARA USO ELECTRICO 1)

LEV DE OHM

1.1)

2)

I=~

1.2)

RESISTENCIA

U= R.I

13)

R=¥

INDUCTIVA

RESISTENCIA

3)

x, =

4)

IMPEDANCIA

EN UN CIRCUITO INDUCTIVO

CONDUCTANCIA G=~

8)

(G)

10.1)

Bl=~

CAPACITIVA

11)

Xl

9) ADMITANCIA

(Bc)

y=

i

POTENCIA EN UN CIRCUITO DE CORRIENTE CONTINUA P = U - I (w)

10.2)

P = R - I' (w)

10.3)

POTENCIA EN UN CIRCUITO MONOFASICO

p=~(w) R

NO INDUCTIVO

Las mismas formulas que en el circuita de carriente cantinua (11).

12)

POTENCIAS EN UN CIRCUITO MONOFASICO

INDUCTIVO

12.1) Patencia activa:

P=R-I=U-I-cas9'

tyJ)

12.2) Patencia reactiva:

Px = Xl - I = U - I - sen 9'

(VAr)

12.3) Patencia aparente:

Pz = ,jP' + P.' = U - I

(VA)

13) 13.1)

POTENCIAS EN UN CIRCUITO TRIFASICO INDUCTIVO Patencia activa:

13.2) Patencia reactiva: 13.3)

EN UN CIRCUITO CAPACITIVO

CONDUCTANCIA

7)

Bc= ~

10)

1

Z = ,jR'+Xc'

R

CONDUCTANCIA

(X,)

2'n-F-C

5) IMPEDANCIA

Z= ,jR'+Xl'

-6)

CAPACITIVA

Patencia aparente:

P=v'3-U-I-cas9'

tyJ)

Px = v'3 - U - I - sen 9'

(VAr)

Pz=v'3-U-1

(VA)

(V)

INDUCTIVA

(Bl)

Electricidad y

rnecanica

aplicada

2 26

14)

POTENCIAS EN UN CIRCUITO TRIFASICO NO INDUCTIVO

AI tener la tensi6n e intensidad en fase, no hay desfase y por tanto: cos rp= 1 ; sen rp=

°

14.1)

Potencia activa:

P=

14.2)

Potencia reactiva:

Px = Pz=

14_3) Potencia aparente:

15)

V3- U -I-cosrp= V3 - U-I V3 - u - I - sen rp= V3 - U - I y por tanto igual a P (w)

°

ENERGIA EN UN CIRCUITO TRIFASICO INDUCTIVO

15.1)

Energfa activa:

E=

15.2)

Energfa reactiva:

E -

15.3)

Energfa aparente:

Ez=

16)

1000 - h

x-

Jj - U - I - sen rp 1000-h Jj-U-I 1000- h

P = u

Jj-U-I-cosrp-" 736

16.2)

Pu=

Jj-U-I-cosrp-" 1000

POTENCIA ABSORBIDA POR UN MOTOR TRIFASICA (PA)

(CV)

17_2) p.=

Jj-U-I-cosrp 1000

(KW)

RENDIMIENTO DE UN MOTOR (,,) _ Potencia util - 100 n - Potencia absorbida

19)

(KVAh)

(KW)

Jj-U-I-cosrp 736

18)

(KVArh)

(CV)

P.=

17.1)

(Kwh)

POTENCIA UTIL EN UN MOTOR TRIFASICO (Pu)

16.1)

17)

Jj-U-I-cosrp

.!1.. - 100 Pa

(%)

CANTIDAD DE CALOR (Q)

Q = 0,24 - P - t (calorfas); 1 julio = 0,24 calorfas; 1 julio = 1 W/s 19.1)

Q = 0,24 - U - I - t

19.2)

Q = 0,24 - R - I' - t

19.3)

Q=0,24-

1f

U' -t

Electricidad y mecanica aplicada

2 27

20)

VELOCIDAD SINCRONA DE UN MOTOR TRIFASICO ASINCRONO (n)

n= 60·f P

21)

VELOCIDAD DE UN MOTOR TRIFASICO ASINCRONO (n)

60· f n=-p'(1'5)

22)

FACTOR DE POTENCIA (cas 9') 22.2)

22.1) tag 9' = ~

tag 9' = ~x

en tablas, anqulo 9' a partir de 9', determinar cas 9'

23)

TIEMPO MAXIMO DE ARRANQUE DE UN MOTOR (Ta)

23.1) Ta=4+2)p

(5)

P-en KW

232)

(5)

P - en CV

Ta=4+3)P

Lostiempos de arranque deben ser inferiores al que da la formula.

24)

INTENSIDAD ABSORBIDA DE LA RED POR UN MOTOR

24.1)

I=

736 . P y3'U'IJ'COS9'

P - en CV

24.1)

I

=

1()3 • P y3'U'IJ'COS9'

P- en KW

2

Electricidad y rnecanica aplicada

28

CALCULO DE LlNEAS ENTRE ARMARIOS 1)

Y RECEPTORES

SECCION DE CONDUCTORES EN CORRIENTE CONTINUA S=P-2-L-1 v,

2)

SECCION DE CONDUCTORES EN CORRIENTE ALTERNA

2_1) En circuitos monofasicos no inductivos (6hmicos) S=P-2-L-1 v, 2.2)

En circuitos rnonofasicos inductivos S=P-2-L-cosQ? v;

2.3)

Para circuitos trifasicos no inductivos S=

j3-P-L-1

v, 2.4)

En circuitos tritasicos inductivos S=

3)

3.1)

j3-P-L-I-cOSlV

CALCULO DE SECCION DE CONDUCTORES EN DERIVACIONES CORTAS. EN FUNCION DE LA PERDIDA DE POTENCIA FIJADA. QUE NO SEAN INDUCTIVA Perdida de potencia por efecto Joule L-R P, = q - R - I' = q - -S-I'

3.2)

Secci6n en ltneas rnonofasicas S=100-

2-p-P,-L a - Vi - cos- lV,

3_3) Secci6n en lfneas trifasicas S = 100 _

s

vc q a R P, cos lV, V, L p

equilibradas

P - P, - L a - Vi - cos- lV,

secci6n en mm' coeficiente de resistividad del conductor calda de tensi6n en la linea en voltios nurnero de fases de la red perdida relativa de potencia en % resistencia del conductor en ohmios potencia en vatios al final de la linea factor de potencia al final de la linea tensi6n al final de la linea en voltios longitud de la linea en metros

Para llneas de corriente continua: cos lV= 1 La calda de tensi6n en Iineas que alimentan motores de corriente alterna trifasicos. no debera superar el 5 % entre la acometida privada y cualquier receptor.

2


29

FORMULAS PARA TRANSMISIONES

Sistema S.I.

Sistema Tecnico

Magnitud 1) POTENCIA NECESARIA PARA UNA MAQUINA.

MECANICAS

1.1)

p=£l

(CV)

1.1)

P=--- F'v (Kw) 1()()() . 11

12)

P=--- M'n 9550'11

75'11

12)

P=~

(CV) 716 '11

2)

POTENCIAABSORBIDA POR EL MOTOR.

3)

POTENCIADESARROLLADA POR EL MOTOR (Potencia util).

4)

TRABAJO EN MOVIMIENTO DE TRASLACION o ROTACION.

5)

MOMENTO TORSOR (PAR) EN FUNCION DE UNA FUERZA, MOMENTO DINAMICO 0 DE INERCIA DE UNA POTENCIA.

P=

P=

V3 . U . I . cos IV (w)

V3 . U . I . cos IV • 11(w)

4.1)

W=-- G 'v' (Kgfm) 19,6

4.1)

W=

m'v' 2

(J)

4.2)

W=--- Gd" n' (Kgfm) 7160

4.2)

W=

J·w'

(J)

5.1)

M=--

5.1)

M=F'r

5.2)

M = Gd" n (K f m) 375· t 9

5.2)

M=- J 'w t

53)

M = 716· P (Kg f m) n

5.3)

F·d 2

(Kgfm)

5.4)

6)

7)

MOMENTO DE INERCIA J MOMENTO DINAMICO Gd' DEBIDO A UN MOVIMIENTO DE TRASLACION. FUERZA

8)

MASA

9)

PESO (FUERZA)

(Kw)

Gd' = 365 . G . v' n'

2

(Nm)

M=--'=-

co

(Nm)

(Nm)

M = 9550· P (Nm) n

J=m'v'

(Kgf m')

w'

(Kg m')

7.1)

F = G (Kg f)

7.1)

F= m'g (N)

7.2)

F = G . I' (kgf)

7.2)

F = m . 9 . I' (N)

7.3)

F = G (fl' cos IV

7.3)

F = m . 9 (fl' cos IV

+ sen IV)

m = §. (Kg f s'/m) 9 G - peso fuerza en Kgf

(Kgf)

+ sen IV (N)

m - masa en kg

G=m·g(N)

2


30 Magnitud 10)

OTRAS FORMULAS DE FUERZA Aplicadas en este caso a transmisi6n par cadena y pinones dentados.

Sistema S.1.

Sistema Tecnico dp - diarnetro primitivo del pifi6n

FUERZA DE TRACCION

9.1)

F = 1000· P = (N) V

Fi - factor de impacto

F = 2000 . M (N) dp G - peso de la cadena en kg/m 9.2)

FUERZA DE TRACCION DINAMICA

F,= F· fi (N) FUERZA DE TRACCION CENTRIFUGA

9.3)

F,= G· v'(N) 94)

FUERZA DE TRACCIONTOTAL

F,= F,+ F, (N) 11)

12)

13)

TIEMPO DE ARRANCADA o FRENADA En funci6n de una ace leraci6n 0 deceleraci6n de un momenta de arrancada 0 de frenada. VELOCIDAD En movimiento rotatorio.

t=~(s) 375'M

12.1 )

n·d·n v=--'

12.2)

v=--d'n (m/s) 19,1

60

11.1)

t=~

11.2)

t=1\i1

J·co

15)

16)

(s)

v = ca: r (m/s)

(m/s)

VELOCIDAD ANGULAR n = 60· v = 19,1 . v (r.p.m.) n·d d

14)

(s)

ACELERACION 0 DECELERACION En funci6n de un tiempo de arrancada 0 de frenada. ACELERACION 0 DECELERACIONANGULAR En funci6n de un tiempo de arrancada 0 de frenada o de un momenta de arrancada 0 frenada. ESPACIODE ARRANCADA ODE FRENADA En funci6n de una aceleraci6n 0 deceleraci6n de una velocidad final 0 inicial.

co = '!. (rad/s) r

a=~

(m/s')

t

15.1 )

a = 9,5~' t (rad/s')

15.1)

a = ~ (rad/s')

15.2)

a= 39,2' M (rad/s')

15.2)

a = ~ (rad/s')

Gd'

16.1)

s= Q·t' 2

16.2)

s=2(m)

V·

t

t

(m)

,

2

Electricidad y mecanica aplicada

31 Magnitud 17) ANGULO DE PARADA 0 FRENADA En funci6n de una aceleraci6n 0 deceleraci6n angular, de una velocidad angular final 0 inicial. 18

n .t rp=-- (rad) 19,1

w·t rp=-2- (rad)

i=...!!!...=.s...

RELACION DE TRANSMISION

n,

19) TIEMPO DE FRENADO

20)

Sistema 5.1.

Sistema Tecnico

t = Gd" n (s) 375·M

NUMERO DE REVOLUCIONES DE UN MOTOR SINCRONO

RESUMEN DE UNIDADES Magnitud

n = f ·120 2p

z,

t=~(s) 9,55'M

(r.p.m.)

f - frecuencia en Hz 2p - nurnero total de pares de polos del motor

UTILIZADAS Unidad Sistema Tecnico

Unidad Sistema 5.1.

Potencia

W

W

Trabajo

Kgfm

J

Momento (par)

Kgfm

Nm

Momento de inercia

Kgfm'

Kgm'

Fuerza

Kgf

N

Peso fuerza

Kgf

N

Masa

Kgfs'/m

Kg

Tiempo

s

s

Velocidad

m/s

m/s

Velocidad angular

r.p.m.

m/s

Aceleraci6n

mis'

mis'

Aceleraci6n angular

rad/s'

rad/s'

Espacio

m

m

Angulo

rad

rad

2


32

EQUIVALENCIAS ENTRE MAGNITUDES 1) EQUIVAlENCIAS

ENTRE MAGNITUDES

1000 N = 100 daN = 10 hN = KN 1 daN = 10 N 1 N = 1 kg mis' 1 kp=9,81

1 N=~

;

9,81 m

=1 m/s'=0,102kp

N

1 kgf = 9,81 N = 0,981 daN 1 kgfm = 9,81 Nm = 0,981 daN 1 cv=

736 w=0,736

1 Kw= l000w=

Kw

1,36 CV

1 vuelta/min = 0,105 rad/s 1 rad/s = 9,55 vueltas/min 1 vuelta = 21lrad l'=1l/180rad 1 min=60s 1 h = 60 min = 3.600 s 1 dfa = 24 h = 1.440 min = 86.400 s 1 J = 1 Nm = 1 W/s lA=lW/V=lV/fl. 1 Kw = 10' Nm/s 1 Pa = 1 N/m' 1 bar = lOSN/m' 1 bar = lOSPa 1 KJ = 2,78' 1()-, Kwh w=21lrad'n

2)

3)

EQUIVAlENCIAS

ENTRE ESCALAS DE TEMPERATURA

1 °C = 5/9 (F- 32)

°C - Celsius

1 of = 1,8 C + 32

of - Farenheit

1 oK = C + 273,15 = 5/9 R

OK- Kelvin

lOR = 9/5 K

OR- Rankine

ESCALAS DE TEMPERATURA

Fahrenheit Punto de ebullici6n (agua) Punto de congelaci6n

Punto neutro absoluto

Rankine

Celsius

Kelvin

671,67 oR

+ 100°C

373,15 OK

+ 32 of

491,67 oR

±OoC

273,15 OK

±

459,67 oR

+212°F

OOF

-459,67 of

o oR

-17 'I,

=c

-273,15°C

255,37 oK OOK

2


33

UNIDADES NORMALIZADAS DEL SISTEMA S. I. 11

MULTIPLOS Y SUBMULTIPLOS MULTIPLOS

SUBMULTIPLOS

Simbolo

Valor

Simbolo

Valor

Tera

T

10"

Deci

d

10-'

Giga

G

10'

Centi

c

10.2

Mega

M

10S

Mili

m

10-'

Kilo

K

10'

Micro

f1.

1()-,

Hecto

h

10'

Nano

n

10"

Deca

da

10

Pico

p

10'"

Prefijo

Prefijo

21 UNIDADES ELECTRICAS PRINCIPALES Magnitud

Simbolo

Unidad

Equivalencias

Simbolo

Intensidad electrica

I

Amperio

A

Tension electrica

U

Voltio

V

1 V=1

Conductibilidad electrica

G

Siemens

S

1S=1A/V

Resistencia electrica

R

Ohmio

n

1

Carga electrica

Q

Culombio

C

1C=1As

Capacidad electrica

C

Faradio

F

1 F=1

Flujo maqnetico

0

Weber

W

Densidad de flujo rnaqnetico

B

Tesla

T

Conductibilidad rnaqnetica

A

Henrio

H

Frecuencia

f

Herzio

Hz

Potencia (active)

P

Vatio

W

Potencia (reactiva)

P.

Voltiamperio reactivo

V.Ar

Potencia (aparente]

P,

Voltiamperio

VA

Energia (activa)

W

Julio

Ws

Energia (reactive)

W.

Voltiamperios reactivos

VArs

Energia (aparente]

Wz

Voltiamperio segundo

VAs

Factor de potencia

cos 9'

-

-

n=

W/A

1IS = 1 V I A

C/v=1

AS/V

1W=1A'1V

1 KWh = 3.600.000 J

cos 9'= PIP,

/J!JTJUfl@@(JjJ~ff@!JTJ @@)

@]

/J@]fY!@]flff@]~ff@!JTJ

fY!@)/J@~ff@@]@

Introducci6n

a la variaci6n de velocidad

37

Principales tipos de motores

38

Esquemas

39

3

INTRODUCCION A LA VARIACION DE VELOCIDAD

37

INTRODUCCION A LA VARIACION DE VELOCIDAD La aplicacion de movimiento a un aparato, rnaquina 0 sistema, puede hacerse de forma uniforme secun 10requieran las necesidades del elemento accionado.

0

variable,

EI movimiento rotative de las maquinas, en la mayoria de los procesos industriales, tiene su origen en los motores electricos. Hasta hace algunos alios, la variacion de velocidad se consegufa con variadores rnecanicos accionados por motores trifasicos de corriente alterna y utilizando motores de c.c. despues de rectificar las corrientes alternas o generando corriente continua por un equipo WARD LEONARD u otro sistema. En la aplicacion de los motores de c.c. siempre se habfan dado dos circunstancias adversas para su generalizacion, a saber: a) precio elevado del motor y equipo de requlacion y b) necesidad de mantenimiento sobre las escobillas y colector. EI avance importante dado por los componentes electronicos ha permitido obtener equipos de rectificacion y requlacion, adernas de muy precisos, mas econornicos. En los ultimos alios se ha investigado mucho sobre los motores para conseguir de ellos las mejores prestaciones tanto en precision y requlacion como en potencia y par. En el mercado podemos encontrar una amplia gama de motores de tecnologfa diversa que pueden solucionar con satisfaccion, el problema de movimiento planteado. EI variador de frecuencia de reducido coste, ha permitido la utilizacion de los motores trifasicos de corriente alterna en el campo de variacion de velocidad con rendimientos muy buenos. La presente obra tiene por objeto acercar al lector al campo de la variacion de velocidad estudiando los diferentes procedimientos de obtener variacion de velocidad a partir de motores electricos.

VARIACION

DE VELOCIDAD

QUE TIENE SU ORIGEN EN EL MOTOR ELECTRICO

A continuaci6n se enumeran las principales formas de variaci6n de velocidad que tiene su origen en los motores electricos. a)

Motor tritasico de c.a. con rotor en cortocircuito aplicado a diferentes procedimientos de regulaci6n de velocidad y accionamiento.

b) Motor trifasico de c.a. con rotor bobinado. c)

Motor trifasico de c.a. con rotor en c/c, con variaci6n de velocidad por variador de frecuencia.

d)

Motores de varias velocidades de corriente alterna.

e)

Motor de c.c. Excitaci6n Excitaci6n Excitaci6n Excitaci6n

f)

independiente. serie. derivacion (shunt). compuesta (compound).

Motores especiales: -

Motores paso a paso. Motores tipo Brushless. Motor universal. Otros motores.

Todos estos motores se estudian en esta obra, algunos de ellos de forma extensa.

Introducci6n a la variaci6n de velocidad

3

38

PRINCIPAlES TIPOS DE MOTORES 1)

MOTORES ElECTRICOS DE C.A. 1.1)

Motores de inducci6n

-

Jaula de ardilla (rotor en cortocircuito).

-

Anillos rozantes (rotor bobinado).

-

De colector (rotor bobinado).

Monotesicos

b)

-

Fase partida.

-

Capacitivos (en el arranque).

-

Polos auxiliares.

Universales

c)

Motores sincronos -

1.3)

asincronos

Tritesicos

a)

1.2)

0

Reluctancia. { lrnan permanente Campo rotanvo Rotor bobinado

Motores paso a paso Reiuctancia lrnan permanente Hfbridos.

2)

MOTORES ElECTRICOS DE C.C. Excitacion serie. Excitacion

independiente.

Excitacion derivacion Excitacion compuesta. Excitacion por imanes permanentes.

3)

OTROS MOTORES -

Explosion.

-

Diesel.

-

Vapor. Neurnaticos.

-

Hidraulicos.

I

Introducci6n

3


39

ESQUEMAS l1 .~~

••

~~

~~

~

__ ~

L2 L3

PE

F2

PE

Esquema n.' 1

Esquema n.' 2

Esquema N.' 1 Hepresentacion por esquema unifilar del mando de un motor trifasico con rotor en cortocircuito. Estos motores tienen una sola velocidad que se correspondera con su polaridad. Puede aplicarse directamente a la rnaquina 0 aparato a mover, 0 para por medio de un reductor, reducir la velocidad del motor en la aplicacion, EI estudio de este motor se hace en el capitulo 4. Esquema N.' 2 Hepresentacion por esquema unifilar del mando de un motor trifasico con rotor bobinado. A estos motores con una sola velocidad se les puede variar la velocidad por medio del reostato RV, conectado al bobinado rotorico. hasta un 30 % de su valor nominal. EI estudio de este motor se hace en el capitulo 7.

•••

3

Introducci6n a la variaci6n de velocidad

40 L1 L3 L2 PE

MOTORES TRIFASICOS DE CORRIENTE ALTERNA

l ~~~--1---------------~"~'----------------",,----.1 '"

01

t

F14

•

F3 ~ ~

1

KMl ~

KM2'

'" ~

KM3'

1

PE 1/


F4

F2r

I

Pot

..-

~

L

PE

~

<,

I

FS

.~

M r=1"

I-

~

..,..-

~/

~

Esquema

i-

T

n." 3

I

I

Esquema

Esquema N." 3 Hepreserrtacion

unifilar

delescuerna

tritasico con rotor en cortocircuito conexion DAHLANDER. Aplicacion

directa

0

de potencia para el mando de un motor de dos velocidades con bobinado unico en

a traves del reductor.

Con este esquema quedan representados velocidades que en esta obra se estudian. EI estudio

de este motor

otros tipos de motores

se hace en el capitulo

de dos 0 mas

8.

Esquema N."4 Representacion unifilar del esquema trifasico con rotor en cortocircuito, variable. Para conseguir velocidad variable necesario un variador electronico Los variadores requlacion. EI estudio

de frecuencia

de este motor

de patencia para el mando de un motor en cuyo eje se obtiene una velocidad

de un motor trifasico de corriente de frecuencia.

permiten

el control

se hace en el capitulo

de la velocidad

10.

alterna,

es

y par tanto su

n."4

Introducci6n

3

a Ia variaci6n de velocidad

41 LL21 __ ~-.

~

~~

.-~

_

L3

PE Q1

KH3 KH1

KH2

PE

PE

VARIADOR VELOCIDAD

VARIADOR DE VELOCIDAD

DE

Pot.

Pot.

M2 H

.-_.

DT

--1L::=-C"--

Esquema n." 6

Esquema n." 5

DT M MV Pot Esquema

-_.

DT

Dinamo tacornetrica Motor principal Motor variador de vdad. - Potenciornetro

N."5

Hepresentacion unifilar del esquema de potencia para el mando de un motor de corriente continua del que se obtiene velocidad variable. La obtencion de la velocidad variable y su requlacion puede hacerse por variacion de la tension de excitacion por medio de reostato 0 por variador electronico de velocidad. A los variadores de velocidad pueden aplicarseles elementos complementarios de rnando, requlacion y control de la velocidad. EI estudio de este motor se hace en el capitulo 11. Esquema

N." 6

Hepresentacion unifilar del esquema de potencia para el mando de un motor Brushless. Estos motores algo mas caros que los de c.c. tienen la ventaja de no tener escobillas. dando unas buenas prestaciones de par y control de la velocidad. EI estudio de este motor se hace en el capitulo 12.

Introducci6n

3


42

L1 L2

__ ~~

-. __ .-

~

~

~ __

L3 PE 02

Esquema n.· 7

h

Esquema n.· 8

Esquema N.· 7 Representaci6n unifilar del esquema de potencia para el mando de un motor trifasico con rotor en cortocircuito. En este caso la velocidad del motor se aumenta mecanico de velocidad.

0

reduce. caso mas normal. al pasar a traves del reductor

EI motor se aplica directamente al reductor y del eje del reductor sale el movimiento directo accionara finalmente la maquina.

0

transmitido que

La apncacion solo tendra un sentido de desplazamiento. EI estudio de motorreductores se hace en el capitulo 6. Esquema

N.· 8

Representaci6n unifilar del esquema de potencia para el mando de un motor trifasico con rotor en cortocircuito. EI motor esta aplicado directamente a un reductor rnecanico de velocidad. Dado que el equipo de arranque del motor tiene inversor de corriente. el eje del reductor podra girar en ambos sentidos (izquierda y derecha). No todos los reductores de velocidad rnecanicos son reversibles. razon por la cual. habra de asegurarse antes que el reductor tiene esta posibilidad. En los casos de reducci6n de velocidad respecto a la que da el motor. el par motor quedara incrementado en el eje del reductor en la misma proporci6n en que se reduzca la velocidad. EI estudio de motorreductores se hace en el capitulo 6.

3

Introducci6n ala variaci6n de velocidad

43

L1

L2--~~-----.---.---------M~--------.---~-----------L3

PE

1.

MOTOR

1.

MOTOR PRINCIPAL

2.

VARIADOR

2.

MOTOR AUXILIAR

3.

POLEAS DE VARIACION

3.

POLEAS DE VARIACION

4.

REDUCTOR MECANICO

4.

REDUCTOR

PE _·_·_·-·-HI-H-f

4

Esquema n.· 9

Esquema

Esquema n.· 10

N.· 9

Representaci6n unifilar del esquema de potencia para el mando de un motor trifasico con rotor en cortocircuito. En este caso, el motor se aplica a un variador rnecanico de velocidad de accionamiento por correa trapezoidal y poleas de diametro variable. Adernas del variador de velodidad, el equipo reductor dispone de reductor de velocidad. EI estudio de motores aplicados a variadores rnecanicos de velocidad se hace en el capitulo 6. Esquema N.· 10 Representaci6n unifilar del esquema de potencia para el mando de un motor trifasico con rotor en cortocircuito y otro motor tarnbien trifasico y con rotor en cortocircuito con inversor de corriente para invertir su sentido de giro. Mecanicamente, este reductor variable de velocidad es muy similar al del esquema n.· 9, pero con la variante de que la variaci6n de velocidad en mas 0 menos se consigue por accionamiento electrico de un motor con inversi6n de giro con el que se logra aumentar 0 disminuir el diarnetro de las poleas conductora y conducida. EI estudio de motores aplicados a variadores rnecanicos de velocidad se hace en el capitulo 6.

Introducci6n

3


44

L1

t; ---NIAW';'---

NIl

PE

,

VARIADOR DE CORRIENTE


Esquema n.' 11

Esquema

Esquema n.' 12

No' 11

Hepresentacion unifilar del esquema de potencia para el mando de un motor tritasico con rotor en cortocircuito. En este caso, el motor acciona una bomba hidraulica (grupo hidraulico), que mueve un fluido por una tuberfa.

EI fluido es quien rnovera a traves de un motor hioraulico, de engranajes, paletas, pistones, etc. un eje que transmitira la potencia a la rnaquina. En funcion al caudal (requlacion] que circule por el motor hidraulico se consequira mas el eje.

0

menos velocidad en

La variacion de velocidad por medios hidraulicos tiene gran aphcacion en la industria. EI estudio de esta aplicacion se hace en el capitulo 5. Esquema

No' 12

Representacion unifilar del esquema de potencia para el mando de un motor trifasico con rotor en cortocircuito. Este esquema 5010 pretende ser el exponente de otros diversos sistemas de variacion de velocidad, cuya aplicacion es mas limitada. En este caso se trata de un motovariador, equipo electrornecanico, mediante el cual se obtiene variacion de velocidad.

EI estudio de esta aplicacion se hace en el capitulo 5.

Introducci6n

3


45

11 L2 L3 PE

1M'

VARIADORY CONTROL

MOTOR

UNIVERSAL MOTOR

Esquema n.· 13

ESPECIAL

Esquema n.· 14

Esquema N.· 13 Motor universal AI ser universal este motor, puede funcionar con corriente alterna y corriente continua. Con c.c. puede regularse su velocidad por diferentes procedimientos electr6nicos y de resistencias. Este motor cuando funciona con c.c. equivale a un motor serie de c.c. Las aplicaciones son muy diversas, siempre en pequenas potencias. EIestudio de este motor se hace en el capitulo 12. Esquema N.· 14 Motores especiales. Existeuna amplia gama de motores especiales, que evoluciona constantemente en pequefias y medias potencias. Dentro de los denominados motores especiales estan los siguientes: • • • •

Motores Motores Motores Motores

paso a paso. Brushless. de inducci6n. diversos.

EIestudio de estos motores se hace en el capitulo 12.

!iJfiJ@U@!l@}~ U!lo(ftiJ~ocr;@~

@@}

cr;atJJa

cr;@!lD !l@U@!l @}!lDoo!lf1@cr;O!l©(lJJOU@ {cr;/cr;}

Introducci6n

49

Motores con rotor de tipo Jaula de Ardilla

50

Formas constructivas de los motores electricos

51

Bobinado de un motor trifasico

52

Arranque directo

53

Inversor de giro para motor trifasico

55

Arranque en conexi6n A - Ll

56

Arranque por resistencias

57

Arrancadores estaticos para motores de c.a.

59

Arranque con rotor bobinado

62

Frenado

63

4

MOTORES TRIFASICOS DE C. A. CON ROTOR EN CORTOCIRCUITO

49

INTRODUCCION A LOS MOTORES TRIFASICOS CON ROTOR EN CORTOCIRCUITO EI motor trifasico en la industria.

de corriente

EI motor de c.a. solo dispone

alterna

es la rnaquina

mas importante

de una sola velocidad,

de produccion

que corresponde

a la polaridad

de movimiento

con que

este

que se utiliza

construido.

Un motor puede aplicarse directamente a la rnaquina, como en un grupo hidraulico (rnotor-bornba), 0 a traves de reductor (motor-reductor). En el primer caso, la velocidad aplicada es la que da el motor. En el segundo caso, la velocidad aplicada a la rnaquina sera la que proporcione el reductor en su eje. Un motor intensidad

proporciona la potencia util (P) que se indica bajo la tension que se sefialan en dicha placa.

en su placa

de caracterfsticas,

cuando

absorbe

la

,j3'U'I'cossP',u

P= EI par util proporcionado

por el motor

(Kw)

1.000

a su valor nominal,

Mm

viene dado por la formula

siguiente:

= 9.550' P n

Mm-en Nm P - en Kw n - en r.p.m. Actualmente, los avances en el campo electronico reducido coste y elevado rendimiento, haciendolos EI motor de c.a. es basico en cantidad -

han permitido competitivos

de aplicaciones,

obtener equipos de variacion con los motores de c.c.

objeto de variacion

de velocidad,

de frecuencia,

de

como son, por ejemplo:

Grupos hidraulicos. Motorreductores. Variadores rnecanicos de velocidad. Elementos auxiliares de variacion de velocidad. Aplicacion a traves de variadores de frecuencia.

Deducida por 10 arriba expuesto la importancia de estos motores, se ha considerado que trate del arranque de motores trifasicos con rotor en cortocircuito.

necesario

incluir

un capitulo

4

Motores trifasicos de c. a. con rotor en cortocircuito

50

MOTORES CON ROTOR DE TIPO JAULA DE ARDllLA En la tabla que se estudia a continuacion. se resumen las principales caracterlsticas. forma de arranque y aplicaciones de 105motores trifasicos de c.a. Los motores aqui estudiados pueden entrenar a rnaquinas. bien en aplicacion directa (motor-rnaquina), 0 intercalando entre motor y rnaquina medios rnecanicos de reduccion, tales como poleas (correas), pinones (cadenas), engranajes (conductora-conducida) 0 por medio de reductores, cosa cornun en la mayorfa de las aplicaciones en transmisiones de movimiento. MOTORES DE ROTOR BOBINADOS

MOTORES CON ROTOR DEL TIPO JAULA DE ARDILLA

Sistema de arranque

Arranque directo

Arranque ,l- Ll

Arranque resistencias rotoricas

Arranque por autotransformador

Arranque rot6rico

CORRIENTE INICIAL DE ARRANQUE

4a 81n

1,3 a 2,6 In

4,5 In

1,7 a 41n

<2,5In

PAR INICIALDE ARRANQUE

0,6 a 1,5 Mn

0,2 a 0,5 Mn

0,6 a 0,85 Mn

0,4 a 0,85 Mn

<2,5

DURACION MEDIA DEL ARRANQUE

2a3s

3a7s

7 a 125

7 a 125

3 tiempos: 2,5 5 4 y 5 tiempos: 55

• Buen par de arranque. • Equipo sencillo de arranque. • Arranque muy utilizado.

• Arranque suave. • Posibilidad de regular 105 • Poca incidencia valores de sobre la carga arranque. de la linea. • No hay corte de tension al pasar de un punto al otro.

• Buena relacion par intensidad. • Posible requlacion de 105valores de arranque. • No hay corte de alirnentacion en el arranque.

• Buena relacion par intensidad. • Posible requlacion de 105va lares de arranque. • No hay corte de alirnentacion en el arranque.

• Elevada punta de intensidad de arranque. • Importante sobrecarga en la linea. • No puede hacerse un arranque lento y progresivo.

• Reducido par de arranque. • Mediano coste del equipo de arranque. • Necesidad de que el bobinado en conexion Ll tenga UL = Uf. • Corte de tension al pasar de ,l a Ll.

• Elevada punta de arranque. • Es necesario un equipode resistencias. • Equipo mas caro que 105 anteriores.

• Equipo de arranque, caro. • Es necesario un autotransformador.

• Es necesario un motor de anillos (rotor bobinado). • Son necesarias resistencias para el arranque. • Equipo de arranque, caro.

• Maquinas de pequeria y mediana potencia que arrancan a plena 0 media carga.

• Maqumas de pequefia y mediana potencia con arranque en

• Maquinas de media y gran potencia, con elevada inercia.

• Maquinas de elevada potencia 0 par de arranque. • Para aplicar a arranques en 105que interesa una reduccion importante de 105puntos de intensidad.

• Maquinas con arranque en carga. • Arranque progresivo. • Limitada requlacion de la velocidad.

VENTAJAS DE ESTE ARRANQUE

INCONVENIENTES DE ESTE ARRANQUE

APLlCAClONES DE ESTE ARRANQUE

vacio.

Mn

4

Motores trifasicos de c.a. con rotor en cortocircuito

51

FORMAS CONSTRUCTIVAS

DE LOS MOTORES ELECTRICOS

A continuaci6n se representan algunas de las fermas en que se construyen los motores, de acuerdo can su forma de anclaje y posicionamiento del eje, sequn nomenclatura de la recomendaci6n eEl 34-7 y DIN 42950 y UNE 20-112-74.

B3

B5

B6

B7

B8

89

• iE$ =$&

• • e([£ID-

can patas

V3

can brida (agujeros pasantes)

V5

can patas (hacia la pared)

V6


V8

can patas (hacia el techo)

V9

si n soporte L. A.

Vl0


V14

can brida (agujeros roscados)

V18

si n soporte L. A. can patas

V19

can brida y patas

V 1/V5


V3/V6

~

810

814

815

83/B 5

V1

-tlB-

• 1ft

$

if

tr

4l

••




sin soporte L. A.

sin soporte L. A.


~

1r tV

e,

{b




can brida y patas

can brida y patas

4

Motores tritasicos de c.a. con rotor en cortocircuito

52

BOBINADO DE UN MOTOR TRIFASICO BOBINADO DE UN MOTOR TRIFASICO CON ROTOR EN CORTOCIRCUITO

24

x

U

t

1 Caracteristicas principales

N.' de fases: q = 3 Principios de fase: 1-9-17 Tipo de bobinado: .Por polos»

N.' de polos: 2p = 2 Velocidad: n = 3.000 r.p.m. N.' de ranuras: K = 24 . Conexionados de las tres fases del motor Placa de bomas 1.

CONEXION ESTRELLA (.l.)

IL

L1

2.

CONEXION TRIANGULO (A)

U

----r---~--------~--~

VL

L2

V

I"

L3

~:~

Uf

V_L__ Vf_~_L_<1~L w

W L1

L2

L3

U

V

W

Ll

L2

L3

4


53

ARRANQUE DIRECTO

L1' --

U

V

•••• ----------

•••• --

"vi

L2·-- •.•--

KHl

...•• --Marcha LH

..•.. --Rele ter mica LF1

•.... -Baja tension LBT

ARRANQUE DIRECTO DE UN MOTOR TRIFASICO CON ROTOR EN CORTOCIRCUITO 1. Q1 KM1 F1 M LM LF1 LBT

2.

Elementos del esquema -

5eccionador con fusibles incorporados. Contactor de potencia. Rele terrnico de protecci6n. Motor trifasico. Larnpara que seriala motor en marcha. Larnpara que sefiala disparo de F1. Larnpara que seriala tensi6n en el circuito.

Funcionamiento

Para poner en marcha, pulsar en 51. Para parar, pulsar en 52. Et motor tarnbien se desccnectara por disparo de F1. Lamparas de sefializacion de circuito bajo tensi6n (LBT), motor en servicio (LM) y disparo de rele termico (LF1).


4

54

L1

L2

L3 1)

Elementos principales del circuito

L1, L2, L3 - Acometida

F2

Fl

Fl

- Fusibles del circuito de potencia.

F2

- Fusibles del circuito de maniobra y paro emergencia.

Q1

- Seccionador general.

TR

- Transformador de tensi6n.

CE

- Controlador electr6nico.

F3

- Protecci6n terrnica.

S1

- Pulsador paro urgencia.

KM1 - Contactor principal.

KM1

M

R

s

Em u

V

- Motor trifasico con rotor en cortocircuito.

Nota: EI CE podra disponer de programador, teclado y visualizador, con seiializador de defectos.

T

CE VI

2)

Arranque de motor trifasico por controlador electr6nico

EI controlador electr6nico intercalado en el circuito de arranque de un motor, realiza diversas funciones, como son, entre otras: a)

Durante el arranque

Arranque progresivo con limitaci6n de la intensidad. Control de aceleraci6n por retorno tacornetrico. b)

Durante el funcionamiento

Autoprotecci6n contra: Caida de tension. Desequilibrio entre fases. Microcortes de la red de alimentaci6n. Protecci6n terrnica electr6nica. c)

Durante el ralentizado

Paro natural del motor. Paro ralentizado. Paro en frenado 0 control de la desaceleraci6n con control por retorno tacornetrico. d)

Otras funciones durante la parada

4


55

INVERSOR DE GIRO PARA MOTOR TRIFASICO 1) Q1

Esquema de potencia

L1. L2. L3 - Acometida. Q1 - 5eccionador con fusibles incorporados. KM 1. KM2 - Inversor por contactores. F1 - Rele terrnico de protecci6n. M - Motor tritasico,

Ll' L2'

2)

KM1

Esquema de maniobra

La selecci6n de giro se hace por pulsadores. disponiendo el circuito de maniobra de larnparas de serializacion de giro a derecha e izquierda y disparo de rele terrnico, EI paro se hace por medio del pulsador 53.

F1

L l' -E3-- .••. ----------------

u

V

W F1

L2'----~ __ ~~---M.AD

KM1

_4----_+----~----KM2

M. AT

F1

Motores

4

trifasicos de c.a. con rotor en cortocircuito

56

ARRANQUE EN CONEXION A - Ll L1

L2

L3 1)

Elementos del esquema

Fl - Fusibles generales de proteccion, KMl - Contactor de potencia.

Fl

KM2 - Contactor de potencia. KM3 - Contactor de potencia. F2 - Rele terrnico de proteccion, M - Motor tritasico.

KMl

KM3

m

Fl

z

x

y

L1

~------------------------

Fl

U

V

IN

M

x

2)

y

Z

Funcionamiento

Para poner en marcha, pulsar en 51. Entran KAl, KMl y KM3. Conexion I

N __ ~~

~

~

-4

Uf=UUV3

KM3 KMl KAI Transcurrido un tiempo, el temporizador KAl acciona su contacto temporizado desconectando a KM3 y conectando a KM2, que estan enclavados electricamente y tarnbien de forma mecanica. Conexi6n L1 Uf= UL AI conectarse KM2 se desconecta KA 1. EI paro se hace al pulsar en 52

0

por disparo de Fl.

KM2

_


4

57

Ll

L2

L3

ARRANQUE

POR RESISTENCIAS

Fl

KMl

KM3

F2

Ul

Vl

Wl

W2

V2

U2

W3

V3

U3

r I

I

I RES.

I I I I I

I I L MOTOR TRIFASICO CON ROTOR EN CORTOCIRCUITO. ARRANQUE POR RESISTENCIAS U

v

W

1)

Finalidad

Reducir la intensidad durante el periodo de arranque del motor. 2)

Esquema de potencia

Fl

- Fusibles generales de proteccion,

KMl

- Contactor. Primer punto de tension.

KM2 - Contactor. Segundo punto de tension. KM3 - Contactor. Tercer punto de tension. F2

- Reh~term ico de proteccion.

RES - Equipo de resistencias. M

- Motor tritasico con rotor en cortocircuito.

Con este equipo se arranca el motor dandole tres sucesivos puntos de tension.

4


58

L1------.----------------------------------------------F3

KA2

KA1

N----~~----~------4_----~ __----~--------~----KA1

KA2

KM1

KM 2

KM3

L.F2

MOTOR TRIFASICO CON ROTOR EN CORTOCIRCUITO. ARRANQUE POR RESISTENCIAS 3)

Esquema de maniobra

Para poner en marcha, pulsar en S 1 Entran KA 1, KA2 y KM 1 - Primer punto de tension al motor. Transcurrido un tiempo t' EI temporizador KA 1 acciona su contacto temporizado en el circuito de KM2. AI conectarse KM2 - Segundo punto de tension al motor. Transcurrido otro tiempo t" EI temporizador KA2 acciona su contacto temporizado en el circuito de KM3. AI conectarse KM3 - Tercer punto de tension al motor. A su vez. KM3 por rnedio de un contactor auxiliar, desconecta a KA 1, KA2, KMl y KM2. La maniobra puede entrar en para por fusion de F3, disparo de F2 0 por accionamiento de S2. La lampara LF2 sefiala disparo de relE~terrnico F2.

4

trifasicos de c. a. con rotor en cortocircuito

Motores

59

ARRANCADORES ESTATICOS PARA MOTORES DE C.A. 5e define como arrancador estatico, a un convertidor estatico alterna-alterna, destinado utilizado especialmente cuando se requiere una lirnitacion de la corriente de arranque, una aplicacion progresiva de tension. La reduccion arranque.

de la tension

V en consecuencia

la intensidad

de arranque,

al arranque de motores, 10 que se consigue con

repercutira

en un menor

par de

Los arrancadores estaticos son aparatos exentos de contactos. Se utilizan preferentemente cuando havexigencias de seguridad (no hay chispa), elevado nurnero de maniobras 0 se quiere reducir la intensidad absorbida en el momento de arranque. Estos arrancadores tienen larga vida (no tienen elementos rnoviles ni en erosion) V nulo mantenimiento. Tarnbien

tienen

inconvenientes,

como es el dar un menor

Con los arrancadores estaticos mente, hasta su valor nominal

par de arranque.

se puede conseguir un arranque progresivo, aumentando la tension progresivaV un paro tarnbien progresivo, reduciendo la tension hasta su valor cero.

Los arrancadores estaticos permiten un ahorro de energia a base de reducir la tension aplicada al motor cuando no trabaja a su valor maximo de potencia util, con 10 que se consigue obtener del motor el maximo rendimiento instantaneo V el mejor factor de potencia. Incidencia de la utilizacion de un arrancador estatico en el par. AI ser reducida la tension en el arranque, tarnbien 10 sera el par como va se ha dicho. La relacion del par obtenido con este arranque respecto al que se obtendria en un arranque directo, varla con el cuadrado de la tension. Esta relacion en tanto por ciento (%) equivale a:

Mar Mard

Mar - Par de arranque

obtenido

Mar d - Par de arranque U - Tension Un - Tension

entre

nominal

0

tension

V tension

en arranque en arranque

de los arrancadores

EI equipo de arranque de la manibra. En funcion (paro).

a tension

·100

Mard

U.

que se obtendrfa

a tension

Un.

de la red.

de par.

intensidad

la - Intensidad lad -Intensidad

Prestaciones del equipo.

%M=---

Un

reducida.

% M - Porcentaje La relacion

directo

Mar

(U)2

=

viene dada por la siguiente

la

U

lad

Un

expresion:

reducido. directo.

estaticos.

esta formado

a la aplicacion.

de arranque

se podra

5e recomienda

por el circuito

elegir

leer el cataloqo

de potencia

una determinada

Inversores de giro. Cuando la maniobra 10precise, se instalaran de potencia se estudia en la paqina siguiente.

(tiristores)

rampa

del fabricante

V el equipo

de aceleracion

arrancadores

estaticos

En la tabla comparativa que se presenta en la paqina siguiente, pueden apreciarse de esta forma de arranque, respecto a otras que se han estudiado en este mismo J

0

consultar

electronico

al proveedor

de requlacion

(arranque)

V deceleracion

inversores,

cuvo esquema

las ventajas capitulo.

e inconvenientes

4


60 COMPARACION

DE ESTE SISTEMA DE ARRANQUE

CON OTROS ESTUDIADOS

Arrancadores

Caracteristicas

% de la corriente de arranque

Convencionales

Resistencias estatoricas

Motor eon

Arrancador estatico

Estrella

Oirecto

Autotrans.

100%

30-;-42664%

58-;-70%

65%

33%

Sequn rampa max.80%

100%

30-;-42664%

33 -;-49 %

48%

33%

Segun rampa, max.64%

2

2

devanado partido

trianqulo

directo (en lineaj % de par de arranque directo

EN ESTA OBRA

I'j Escalones de arranque

1

4,362

362

Continuo

sin escalones Conexiones

al

3

3

51n

1,5-;- 2,16

3

6

6

3,25 In

1,65 In

No

Si

3

motor Sobrecarga de la linea

[eproximada) T ransici6n

0

3-;-3,5

In

3,2 In pausa de arranque

No

No

No

Segun rampa max.4,5ln No

ESQUEMA DE POTENCIA DE UN INVERSOR DE GIRO REALIZADO CON ARRANCADOR L1

L2

ESTATICO

L3

1 1 1

Q\

l--1---'

KM1"

---

----

I

1.

J. '-1 L ~

'\17

L~

'\~

r-.

IL~

~17

~~

~ 17r-. I I

Esquema de Potencia

U

V

V

'M

3

N

W

JLI

Regulaci6n

Equipo de regulaci6n de la rampa de arranque y paro, adernas de otras prestaciones que el equipo pueda dar. En este caso el equipo dispone de seleccion del sentido de giro del motor, segun se elijan unos grupos u otros de transistores.

Motores trifasicos dee.a. eon rotor en eortoeireuito

4 61

MOTOR TRIFASICO CON ROTOR EN CORTOCIRCUITO ARRANCADOR ESTATICO L1

L2

L3

1)

Esquema de potencia

F1 KMl

- Fusibles de protecci6n general. - Contactor.

AR F2 M

- Arrancador estatico. - Hete terrnico de protecci6n. - Motor trifasico con rotor en cortocircuito.

AR KAl EQUIPO DE REGULACION

(Reglajes ajustes)

y

u

u

V

VI KMl

2)

KAl

Esquema de maniobra

EI esquema de maniobra es muy simple a nivel del operario que 10 pone en servicio 0 10 para (motor), ya que dispone de un pulsador de marcha (S1) y otro de paro (S2). En este caso hay un tercer pulsador para accionar en caso de emergencia. Con respecto al electricista que conecta 0 mantiene la instalaci6n, el equipo dispone de elementos de regulaci6n de la maniobra. As! pues, se podra elegir una determinada rampa de aceleraci6n (arranque) y deceleraci6n (paro), adernas de otras prestaciones que el equipo pueda dar.

Motores

4

trifasicos de c.a. con rotor en cortocircuito

62

ARRANQUE DE UN MOTOR TRIFASICO CON ROTOR BOBINADO POR MEDIO DE RESISTENCIAS ROTORICAS

L1----~---------------------------------L1 L2 L3

KAZ

N----~----~------~----~----~~--KM1

KA1

1)

KM3 K

L

KA2

KM2

KM3

Esquema de potencia

Fl - Fusibles de protecci6n. KM1 - Contactor principal.

M (1

F2 - Rele termico, M - Motor trifasico, rotor bobinado. R1-R2 - Resistencias. KM2-KM3 - Contactores.

61

A1

R2 2)

Esquema de maniobra

2.1 )

Marcha del motor

AI pulsar en Sl entre KMl + KA1 + KA2, Arranca el motor con toda la resistencia rot6rica.

R1

Transcurrido un tiempo (t,), KA 1 conecta a KM2, con 10 que se cortocircuita el primer grupo de resistencias. Transcurrido otro tiempo (t,), KA2 conecta al KM3, con 10 que se cortocircuita el segundo grupo de resistencias R2. AI mismo tiempo, se desconectan KA 1, KA2 y KM2. EI motor funciona con rotor en cortocircuito. 2.2)

Parada del motor

Pulsar en S2. Tarnbien por disparo de F2, fusi6n de FO 0 por falta de corriente.

4


63

FRENADO EIfrenado de un motor trifasico puede hacerse de muy diversas formas, a saber: 1) 2) 3) 4) 5) 6) 1)

Motor especial freno. Rotor y estator conicos que al cortarse la corriente se bloquean el uno en el otro. Motor con freno incorporado al motor. Frenado par contracorriente. Frenado por alimentacion de corriente continua. Frenado par freno exterior al motor, de disco 0 volante con zapatas. Otras formas de frenado (neurnatico. hidraulico, etc.) Motor freno

2)

Motor con freno ineorporado al motor

EIfreno forma parte de la misma construcciondel motor.

EI frenado se logra por enclavamiento rnecanico del rotor en el estator. Ll

L2

3)

L3

H=! KM2

5)

v

4)

Inversor de eorriente

Alimentaei6n de e.c.

+

KMl

u

Disco de frenado

1 1 1

J

KMl - Marcha KM2 - Frenado. Despues de un tiempo T de conexion. se desconecta.

VI

Freno exterior electromagnetieo

Temp.

KMl

Temp.

u 6)

j

V

VI

KMl - Marcha KM2 - Frenado. Despues de un tiempo T de suministrar c.c. se desconecta el contactor.

Freno exterior con aeeionamiento por eilindro hidraulico

a

o

•

o

0

.

.

o

AI dar tension al motor, tarnbien se alimenta el electroirnan, con 10 que el freno se desbloquea. AI cortar corriente al motor y al electroiman. hay bloqueo del rotor y por tanto frenado.

Funcionamiento similar al anterior, pero en el que el electroiman esta sustituido por un cilindro hidraulico.

Wtl!!lOtl!©O@!lD @® W®§@©O@tl!@ ©@!lD !i7Ji)@U@!l®~ !JvO@!lriJaJJ§O©@~Jr !lD®aJJ!i7Ji)riJUo©@~

Sfmbolos hidraulicos

67

Circuito hidraulico

68

Motores

hidraulicos

70

Variador

hidraulico de velocidad

74

Motor neumatico

75

5

VARIACIONDEVELOCIDAD CON MOTORES HIDRAULICOS Y NEUMATICOS

67

SIMBOLOS HIDRAULICOS Simbolo

Designaci6n

Simbolo

Sombas hidraulicas

¢=

Filtro. Simbolo general.

Bomba de caudal constante. No reversible.

9

Bomba de caudal constante. Reversible.

% l'

Valvula antirretorno. pilotada al cierre.

(tarada),

-fLtJj (J

.

L~

_J

Estrangulador unidirecccionai.

Valvula reguladora de presion.

_

Valvula proporcional sion.

Motores hidraulicos

Q

Valvula antirretorno. calibrada

[Q

Distribuidor de 2p y 2v con pilotaje neurnatico 0 hidraulico.

Regulador de caudal. Mantiene el caudal con independencia de las variaciones de presion.

~

~

dl)

~

Bomba de caudal variable. Reversible.

Antirretorno.

r~

Distribuidor de 3 posiciones y 4 vias con pilotaje electrico y centro en reposo por resortes.

Bomba de caudal variable. No reversible.

Elementos hidraulicos del circuito

L

~

--[[W--

¢f ¢;

Designaci6n

¢= g SZ;

de pre-

Valvula reductora de presion.

Valvula limitadora de presion. Valvula de seguridad .

Motor de caudal constante. No reversible.

Motor de caudal constante. Reversible.

Motor de caudal variable. No reversible.

Motor de caudal variable. Reversible.

Bomba-motor de caudal constante. No reversible.

~

¢-

Reductor proporcional de presion,

Bomba-motor de caudal constante. Reversible.

Motor hidraulico oscilante.

~ ,

5

Variaci6n de velocidad con motores hidraulicos y neumaticos

68

CIRCUITO HIDRAULICO 1. 2. 3.

Motor electrico Bomba hidrauhca Motor electrico CONJUNTO DE DISPOSITIVO DECONTROL YMANDO

UTILIZACION

FORMULAS DE CALCULO HIDRAULICO 1)

Presi6n (p)

p=f

2) 2.1 )

Q q

q. n ·,.,vol 1000

Pa - patencia en kW p - presion de servieio en bar (daN/em') ,.,t - rendimiento total (0,8 a 0,95)

Rendimiento total (" t) ,.,hm - rendimiento hidraulico-rnecanico (0,9 a 0,95)

Motor hidraulico Consumo (a) Q

= -:-::~q_·_n_-:1000·,.,

3.2)

- caudal en I/min - caudal qeornetrico de la bomba

Potencia motriz de accionamiento (Pa)

,.,t = ,.,vol- ,.,hm

3.1)

Pa

consumo geometrico del motor, en em' n - velocidad de giro en r.p.m. ,.,vol - rendimiento volurnetrico (0,9 a 0,95)

p'Q

3)

1 Pa =~ m2' '1 bar = 100000 •

Caudal (a)

Pa=--6OO·,.,t

2.3)

1 bar = 10 N = daN em' em'

Bombahidraulica

Q=

2.2)

p - presion F - fuerza en N S - superfieie en em'

s

vol

Numero de revoluciones (n) n = _Q_·....!,.,_v_o_1 '_1_000_ q

3.3)

Potencia transmitida (P) C1p- difereneia de presiones entre la entrada y salida del motor en bar.

Variaci6n

de velocidad con motores hidraulicos y neumaticos

5 69

34)

Momento de giro (M) M = Ll.p· q'" hm 2n'100

M - momenta en daN

M = 1,59' q . Ll.p'" hm 1000

4)

Otras f6rmulas hidraulicas para bombas y motores

4.1) Caudal nominal (0) -..9r..:..!!.. Q-1000

42)

Par te6rico (M) -.9!...:...2.. M- 20n

4.3)

600

10

5.1)

Q'21,22 d

Q - en 11min p - en bar

Vf=en

m/s

Otras f6rmulas y equivalencias Fuerza te6rica en un cilindro (F) F=S'p'10

5.2)

hidraulica (P)

e - en Kj/min

Velocidad del fluido en la tuberfa (Vf) Vf=

5)

P - en Kw Q- en I/min p - en bar

Equivalencia calorffica de la potencis

e =..Q..:.Q.

4.6)

P- en Kw M -en Nm n - en r/min

Potencia biamutk» (P) P =..Q..:.Q.

4.5)

M - en Nm qr - en crnvrevotuclon p - presion en bar

Potencia de salida (P) P= M'n 9550

4.4)

Q - en IImin qr - desplazamiento qeometrico en em'/revol. n - velocidad del eje en r/min.

F - en N S - seccion en em' p - en bar

Equivalencias 1 bar = 10' N/m' 1 bar = 10 N/em' = 1 da N/mm' 1 Pascal = 1 N/m'

Variaci6n de velocidad con motores hidraulicos y neurnaticos

5 70

MOTORES HIDRAULICOS Diversas formas de conseguir movimiento giratorio a partir de un grupo hidraulico

APLICACION

N.· 1

Motor hidraulico oscilante Aplicacion N.· 1

EI eje girara hacia la derecha 0 la izquierda. siempre menos de una vuelta completa. sequn sea la seleccion que se haga en el distribuidor.

APLICACION

N.· 2

Motor hidraulico giratorio en un solo sentido. con re.gulador de caudal con el que se consigue variar la velocidad. Apticacion N.· 2

APLICACION

N.· 3

Motor hidraulico giratorio con dos sentidos de giro

Apticacion N.· 3

EI equipo dispondra de los medios de control y requlacion que la maniobra requiera. EI sentido de giro viene determinado por la seleccion que se haga sobre el distribuidor de 3p y 4v con posicion de reposo en centro cerra do.

Grupo Hidraulico

GRUPO HIDRAULICO Equipo formado por motor. bomba hidrautica, deposito y elementos de requlacion y control.


5 71

MOTOR HIDRAUUCO GIRO Y FRENADO

®

Elementos que componen el circuito 1)

I

L.LJ

®

®

r(VI L

®

EVl

CON DOS SENTI DOS DE

®

Motor tritasico de corriente alterna.

2)

Bomba hidraulica.

3)

Valvula de seguridad, limitadora de presion.

4)

Filtro al envfo y lIegada de fluido hidraulico,

5)

Valvula antirretorno, calibrada.

6)

Deposito de fluido termico.

7)

Tuberfas hidraulicas, capaces de soportar la presion de la instalacion.

8)

Distribuidor de 3 posiciones y 4 vias. En reposo, centro cerrado por resorte. Accionamiento por las electrovalvulas EVl y EV2.

9)

Valvula reguladora de presion.

10)

Antirretorno.

11)

Motor hidraulico.

EV2 Aplicaci6n Mediante este esquema se consigue retener (frenar) el motor hidraulico contra acciones externas que harfan girar el motor, estando parade, es decir, con el distribuidor en posici6n de centro cerrado. EI esquema electrico dispondra de fusibles, contactor y rele terrnico, completado por su equipo de telemando para la puesta en marcha y parada del motor trifasico.

17\1

\.V

~

,

"

I I I I

I

~

A su vez, el distribuidor sera pilotado por medio de las electrovalvulas EVl y EV2, una u otra, sequn se desee que el motor hidraulico gire a la derecha 0 a la izquierda.

de velocidad con motores hidraulicos y neumaticos

Variaci6n

5 72

CD

L1

L2

L3

PE

"11j-)

1.

Esquema hidraulico

L1--.,...-----F1

KM1

3.

Esquema de maniobra electrica

F1

u

V

'vi

N--+---"-'--KM1

2.

Mar.

F1

Esquemade potencia electrica

CIRCUITO PARA MOTOR HIDRAULICO CON VARIACION DE VElOCIDAD

E INVERSION DE GIRO

5

Variaci6n de velocidad con motores hidrauticos y neurnaticos

73 CIRCUITO PARA MOTOR HIDRAULICO

CON VARIACION

DE VELOCIDAD

E INVERSION

DE GIRO

1) Esquema hidraulico Elementos del esquema 1) Recipiente del grupo hidraulico. 2) Filtros en envio y retorno. 3) Motor trifasico de c.a. con rotor en cortocircuito. 4)

Bomba hidraulica de caudal variable.

5) Valvula limitadora de presion del circuito. Cuando se eleva la presion, se abre la valvula, que ha side reglada previa mente. 6) Distribuidor de 3 posiciones y 4 vias. En repose. centro abierto del distribuidor para la alirnentacion y cerra do para la utilizacion. Accionamiento por electrovalvula para los dos sentidos de giro. 7)

Regulador de presion.

8)

Motor hidraulico de velocidad variable, con dos sentidos de giro.

9) Conductos, tuberfas.

2) Q1

Esquema de potencia electrica - Seccionador tritasico con fusibles incorporados, mas un contacto para dar paso a la comunicacion con tierra (PE).

KM 1 - Contactor trifasico, F1

- Reh~terrnico de proteccion.

M

- Motor tritasico con rotor en cortocircuito.

3)

Esquema de maniobra elect~ca

EI esquema de maniobra tiene el mando desde un pulsador de marcha 51 y el paro desde otro pulsador 52. EI esquema dispone de proteccion por fusible Q1, rele terrnico F1 y presostato P, que para el motor en el supuesto de que la presi6n del circuito supere los limites de seguridad reglados en el presostato.

Variaci6n

5

de velocidad con motores hidraulicos y neurnaticos

74

VARIADOR HIDRAULICO DE VElOCIDAD

PE

M

~II

I

1- '-'-'-'-'-'-'-'-'-j

L

!

i

(I

!~

u

V

VI

i

\1

i.

I

L._._._._._._._._.~

i. I

Variador hidraulico

Variador hidraulico de velocidad

VARIADOR DE VElOCIDAD

HIDRAULICO

EI variador va acompafiado directamente a un motor trifasico con rotor en cortocircuito. EI arranque del motor se hace por medio de un interruptor de accionamiento manual disponiendo de protector de disparo por sobreintensidad. La variaci6n de velocidad se consigue accionando manualmente el volante que lIeva incorporado el variador hioraulico. En la parte superior izquierda se representa el esquema del variador hidraulico. EI motor funciona de forma continua. EI agujero hidraulico del variador se encarga de la regulaci6n y las seguridades necesarias para no sobrecargar el circuito.

5


75 MOTOR NEUMATICO

0

<0

CD

EV

CD 0)

CD

®

CD

®

EV1

CD ®

® ®

Elementos

de Ia instalaci6n

1) Conexion a la red de aire bajo presion de 8 bar. 2)

Valvula de accionamiento manual.

3)

Filtro.

4)

Regulador de presion. Manorreductor.

5)

Indicador de presion.

6)

Engrasador.

7)

Elemento simbOlico que comprende a los aparatos de las marcas 3, 4, 5, 6.

8)

Distribuidor de 2p y 3v, con accionamiento por electrovalvula EV y retorno a la posicion de reposo por resorte.

9)

Antirretorno. Hace la funcion de frenado.

10)

Motor neumatico con un solo sentido de giro. Puede variarse la velocidad, modificando los valores de caudal y de presion. Uno U otro, 0 ambos ala vez.

11)

Distribuidor de 3p y 4v. En la posicion centro, todo cerrado. Accionamiento por las electrovalvulas EV1 y EV2. Seglin se elija una u otra. el eje del motor girara a derecha 0 a izquierda.

13)

Elemento

0

rnaquina accionada.

Aplicaci6n

EI motor neurnatico no puede tener la precision de velocidad que un motor hidraulico, ya que mientras el fluido hidraullco es muy poco compresible, el aire 10 es mucho, razon por la que puede variar su velocidad en funcion a la vanacion de la carga. Por esta razon. el motor neurnatico sola mente se utilizara cuando las variaciones de velocidad no tengan repercusion en la aplicacion.

If{j(f)@[JJJ©U@!l(f)[$ [f[ff)(f)©tiJfliJO©@[$

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Introducci6n

79

Sistemas

82

de transmisi6n

Formas constructivas

de los reductores

y motorreductores

85

Ejemplos de calculo

86

Reducci6n de velocidad mecanica

87

REDUCTORES Y MULTIPLICADORES

MECANICOS

6

DE VELOCIDAD

79

INTRODUCCION

I

II CI

E

Q

I

J

I

I

I

I

I I .----

~ ~

I

~I

t-

~~ > ~--~;-~

I

I

h

-

•.

_~

I •

•• i1guleros

REDUCTOR MECANICO Los motores

I

electrtcos,

--.1I

__ 0 hiliSlili

o para

et nco ne '2 los demas

DE VELOCIDAD

cuando

La transmisi6n de movimiento reductor de velocidad.

son de media y gran potencia,

raramente

hacia la rnaquina

a accionar

0

elementos

se aplican

directamente

se hace normalmente

a la rnaquina. a traves de un

AI reducir la velocidad dada por el motor, se consigue un incremento del par motor en la misma proporci6n en que se reduce la velocidad, circunstancia que resulta importante en el momenta del arranque de una maquina. especial mente cuando se trata de inercias importantes. La elecci6n del tipo de reductor se hara en funci6n a 105 para metros y calculos que habra de realizar para cad a aplicaci6n concreta que se realice, 10que obliqara al tecnico a conocer las necesidades a cubrir sobre la rnaquina y por tanto las prestaciones que se van a pedir al motor, al reductor y a 105 acoplamientos hasta la rnaquina. No todos 105 reductores dan las mismas prestaciones, mejor se ajuste a la necesidad planteada. Respecto al mantenimiento constructor.

de un reductor,

raz6n por la cual, ante una aphcacion

se tendran

Ante cualquier duda 0 dificultad en las interpretaciones consultarse al constructor 0 distribuidor. A continuaci6n, se estudian rnecanicas y tecnicas.

105 reductores

en cuenta

siempre

de calculo,

instrucciones,

desde su parte electrica

principalmente,

se eleqira aquel que

las instrucciones

prestaciones,

dadas

por el

etc., debera

sin olvidar sus particularidades

Reductores

y multiplicadores

mecanicos de velocidad

6 80

REDUCTOR

_-¥r-.. .•• MOTORREDUCTOR

CONJUNTO MOTOR-REDUCTOR-MAQUINA

1-------------1 I I I

I MOTOR

1M

(Pm)

L_ - [:OTO'",OU=' -

- _:J

MAOUINA (Aplicaci6n) Acoplamiento

Pm - KW (potencia) nm - r.p.m. (velocidad) Mm - Nm (par) Suponiendo un rendimiento n= 100% en transmisi6n potencia motor-reductor el par util a la salida del eje del reductor seria: M= 9550· Pm n Reducir la velocidad del motor significa un aumento del par, en la salida del eje del reductor, respecto al que tendria el eje del motor si se aplicara directamente a la rnaquina sin reducir la velocidad.

CLASES DE REDUCTORES DE VELOCIDAD Hay diversas clases de reductores considerando su construcci6n y forma de obtener la reducci6n de velocidad. Entre los diferentes tipos de reductores, se citan los siguientes: Reductor Reductor Reductor Reductor

de engranajes cilindricos. de grupo c6nico. de corona-tornillo sin-fin. tipo tandem.

~ntre los variadores de velocidad se enumeran los variadores de poleas extensibles y los variadores de fricci6n.

MOTORIZACION DE LOS REDUCTORES Los motores que se acoplan a los reductores formando el motorreductor pueden ser de tipo muy diverse y se ajustaran alas dimensiones y necesidades de la aplicaci6n. En atenci6n a estos conceptos, los motores podran ser, entre otros, de los tipos siguientes: Motor Motor Motor Motor Motor Motor

monotasico de c.a. universal (c.a. 0 c.c.) de c.c., en sus diferentes variantes. trifasico de c.a. trifasico de c.a. con varias velocidades. especial.

Reductores

6

rnecanicos de velocidad

y multiplicadores

81 CARACTERISTICAS A TENER EN CUENTA Al ElEGIR UN REDUCTOR -

Tipo de motor y sus caracterfsticas. Trabajo a realizar en la aplicacion. Tipo de reductor y sus caracterfsticas. Par nominal en la apticacion. Velocidad necesaria en la aplicacion. Raport de reduccion de velocidad. Con freno 0 sin freno. Con un sentido de giro, 0 con inversion de giro. Posicion de montaje. Angulo de salida del eje de salida. Dimensiones del eje de salida. Horas de marcha diaria. Nurnero de arranques dfa. Temperaturas extremas en que va a funcionar el motorreductor. Otras caracteristicas que se consideren oportunas. En caso de duda, consultar con el proveedor. Una vez montado el motorreductor, sfganse las consignas de mantenimiento y conservacion dadas por el constructor.

TRANSMISION

DEL MOVIMIENTO

EI movimiento del eje del reductor se transmite a la rnaquina a traves de: a)

Transmisi6n directa. Union motorreductor rnaquina a traves de un acoplamiento.

b)

Transmisi6n por po/eas y correa. En este caso. habra una polea motriz (salida reductor) y una polea conducida (maquina). Transmision entre ambas poleas por correa. Las poleas pueden ser acanaladas, dentadas dentadas 0 planas.

0

planas y en consecuencia, las correas seran de tipo trapezoidal,

La velocidad en la maquina podra ser igual, mayor 0 menor que la velocidad del reductor. Hay otros tipos de correa y garganta de la polea (por ejemplo, redonda). c)

Transmisi6n por pinones y cadena dentada. Como en el caso de la transmision por polea y correa, en este caso habra tarnbien un piMn motriz y un pinon conducido. La union entre pinones se hace a traves de una cadena. La cadena podra ser simple, doble, triple. En estos casos, los pinones tambien seran simples, dobies, triples. Pueden transmitir igual velocidad

d)

0

aumentar

0

disminuir la velocidad del eje de salida del reductor.

Transmisi6n por engranajes. En este caso. el engranaje motriz (rueda) estara en contacto directo con el engranaje conducido (pifi6n), no habiendo por tanto ninqun dispositivo 0 sistema de union entre ambos engranajes. Sequn que el pifi6n sea igual, mayor 0 menor que la rueda, se consequira en la aplicacion igual, menor mayor velocidad de la que tiene el eje de salida del reductor.

e)

0

Transmisi6n por cardan. Es una union directa reductor con maquina, que permite desalineaciones respecto al eje del reductor y aplicacion del movimiento en pianos diferentes.

f)

Transmisi6n por fricci6n. Es una transrnision en la que la rueda motriz transmite el movimiento a la rueda conducida por friccion. Podra darse un deslizamiento, cuando se supere la adherencia.

Reductores

y multiplicadores


6

82 SISTEMAS DE TRANSMISION A eontinuaei6n se representan diferentes sistemas de transmisi6n mecanice. Estos sistemas de transmisi6n pueden a su vez ser un medio para aumentar 0 disminuir la velocidad de salida del eje del reductor y aplicarla a la rnaquina, entrando por esta raz6n en el capitulo de variaci6n de velocidad rnecanica.

2)

1)

Transmisi6n por poleas acanaladas y correas trapezoidales La aplieaei6n tiene salidas a 90'.

Transmisi6n por poleas y correa plana

Si la polea eondueida es mayor que la motriz, la velocidad del eje eonducido sera menor que la velocidad del motor. La relaei6n se mantiene si la eondueida es menor que la eonductora.

3)

Transmision por correa dentada

4) Transmisi6n por cardan Cambio de plano 0 anqulo de transmisi6n del movimiento.

$.I I I I I I I

5)

I

Transmisi6n por pinones dentados y cadena

6)

Transmisi6n mixta por poleas y correa plana y por ruedas en friccion directa

Reductores y multiplicadores rnecanicos de velocidad

6. 83

-

7) Transmisi6n por engranajes.

8)

9)

10)

Acoplamiento que une dos ejes en rotaci6n

12)

Umitador de par transmitido

Transmisi6n piii6n a cremallera

Chapa de armadura

11)

__LIl_

Transmisi6n por piii6n y husillo sin-fin

Cubo anular con anillos colectores

Embrague para dos ejes en rotaci6n

6

Reductores y multiplicadores rnecanicos de velocidad

84 SISTEMAS DE TRANSMISION CARGA RADIAL SOBRE LA EXTREMIDAD

DEL EJE LENTO

Para los casos de transrnision mas comunes, la carga radial Fr tiene el valor y la posicion angular que se refleja en los casos que se estudian a continuacion. 1)

Transmisi6n por cadena Fr=

1910'P, d· n,

NOTA: Para correa dentada sustituir 1910 por 2865

2)

Transmisi6n por correa trapezoidal Fr = 4775· P, d· n,

Para correa dentada: Fr--

3)

Transmisi6n por engranajes rectos y directos Fr=

4)

2865· P, d. n,

2032· P, d- n,

Transmisi6n por rueda de fricci6n (Goma sobre metal) Fr = 6781 . P, d· n,

Fr P, n, r..iro antihorario

Giro horario

d

- en daN - potencia a la salida del reductor en KW - velocidad a la salida del reductor en r.p.m. - diarnetro primitivo, en m

Reductores

rnecanicos

y multiplicadores

6

de velocidad

85 FORMAS CONSTRUCTIVAS

DE LOS REDUCTORES Y MOTORREDUCTORES

A continuaci6n se representan algunas de las formas de acuerdo con su forma de anciaje y posicionamiento,

en que se construyen los reductores sequn normas Cfil, DIN y UNE.

Reductores

B6

B7

B3

B6

B7

B8

V5

B3

~ B8

" -. B5

Motorreductores

~

•

B5

~

••

V1

V6

y motorreductores

Reductores


y multiplicadores

6 86

EJEMPLOS DE CALCULO 1) Caleular el par y velocidad a la salida del reductor, suponiendo un raport de transformaci6n de 2,5 si el motor tiene una poteneia de 10 KW Y una velocidad nominal de 1.450 r.p.m. a)

Par motor (Mm) M =9550opm=9550Xl0 m nm 1550

b)

61,61 Nm

Velocidad en el eje del reductor (n) n = J:!.oL = 1450 = 580 r p m rap 2,5 ...

c)

Par en el eje del motor (M) M = 9550 ° Pm = 9550 X 10 m n 580

2)

164,65 Nm

Caleular la potencia de un motor y raport de velocidad de un motorreductor que precisa veneer un par de 120 Nm a 300 r.p.m. a)

Potencia necesaria en el eje del motor (Pm) _ Mon_120X300 Pm- 9550 9550

3,769 KW

Se elegiria un motor en torno a los 4 KW. Para el calculo se supone que el reductor tiene un rendimiento ,,= 100% b)

Rapport de transmisi6n motor-reductor (rap) Se elige un motor trifasico de euatro polos con rotor en cortocireuito con potencia de 4 KW Y velocidad nominal de 1460 r.p.m. rap = J:!.oL = 1464 = 2 44 n 600 '

3)

En un grupo de transmisi6n de movimiento formado por rnotor-reductor-rnaquinase ha medido la intensidad absorbida poi el motor, siendo de 120 A, bajo una tensi6n de 380 V, dando el eje una velocidad de 1.420 r.p.m. Suponiendo un rendimiento del motor de" = 85 % y un factor de potencia eosrp= 0,86, caleular la potencia absorbiday el par desarrollado por el motor y el aplicado a la rnaquina siendo la relaei6n de transmisi6n del reduetor de i = 8. a)

Potencia absorbida (P) y potencia util (P)

J3

J3

° U ° locos 9' p. =---"-''---:'1-';.000~c.:..:....,-=

P= b)

J3oUoloeosrpo" 1.000

=

J3

°

°

380

380

°

°

120 ° 0,86 1.000

120 ° 0,86 ° 0,85 1.000 = 57,73 KW

Par motor (Mm) M = 9550 ° P = 9550 X 57,73 m nm 1420

c)

388 Nm

Velocidad msquine (nmJ _ n _ 1420_ nm-T--8--177,5

d)

67,9 KW

Par aplicado a la mequin» (Mr) Mr= Mm ° i = 388 ° 8= 3.104 Nm

r.p.m.

Reductores

y multiplicadores


6

87 REDUCCION DE VELOCIDAD MECANICA

En esta paqina se presentan dos ejemplos de variaci6n rnecanica de velocidad. En ambos cases. el medio utilizado es la variaci6n de diarnetro de las poleas.

1)

Representaci6n superior

La variaci6n del diarnetro de poleas se consigue desplazando el soporte del motor hacia la polea de la rnaquina (+ velocidad) 0 alejandose de la rnaquina (- velocidad). EIdiarnetro de la polea motriz tiene la posibilidad de aumentar conducida mantiene siempre el mismo valor.

2)

0

disminuir, mientras que el diarnetro de la polea

Representaci6n inferior

La variaci6n del diametro de la polea se consigue al accionar un volante. Dado que la distancia entre los ejes del motor y el reductor son constantes, cualquier variaci6n de diarnetro en la polea motriz, lIeva una variaci6n de diarnetro en la polea conducida, para asegurar en todo momenta el mismo desarrollo de la correa. EI accionamiento del diarnetro de la polea puede ser manual, como en este caso. 0 por motor, que ya se ha estudiado en este capitulo.

·_·_·_·_·-HI-H-H--

~.MIIH

R M R Vv Reg

- Motor electrico - Reductor mecanico - Variador de velocidad - Regulaci6n 0 selecci6n de la velocidad

Reductores

6


y multiplicadores

88

L1--

•.•. ----

CONJUNTO a) -

F1

b)

-

-

c)

u

N--~---

v

Caracterfsticas

P=

Caracterfsticas

Celculo

cos 9' I]

del reductor

del motor motriz (P)

J3'U'I'cos9"1] 1.000

U I

n

(cos 9')

Potencia (KW) Velocidad entrada (n) Velocidad de salida (n.) Relacion de velocidad (n/n,) Tipo de reductor Sentido/s de giro Fijacion

P

Mr

del motor

Potencia (KW) Tension (V) Intensidad (A) Velocidad (n) Frecuencia (Hz) Factor de potencia Clase de servicio

Potencia

KM1

MOTORREDUCTOR

-

potencia en KW tension en V intensidad en A factor de potencia rendirniento

Par motriz (M)

Pr

M = 9550·

P

n

Ejemplo de aplicaci6n Sea por ejemplo un motorreductor cuyas caracterlsticas Pm = 10 KW, n = 1420 r.p.m., n, = 355 r.p.m. a)

Par motor

principales: d) -

(Mm) M m-

_9550X 10 1420

67,25

Nm

Cstcuto del reductor Potencia Potencia

entrada util del motor.

Potencia

de salida (Pr) Pr==Prn a r v

b)

Potencia

salida reductor

Pm - potencia motor I] - rendimiento del reductor

(Pr)

Pr = P . I] r = 10 X 0,95 = 9,5 KW I]r =0,95

-

Par en el eje de salida ductor (Mr) Mr=

c)

Par reductor

9550·

n,

(Mr) M r-

_9550X9,5 355

255,56

Nm

Pr

del re-

6

Reductores y multiplicadores mecanicos de velocidad

89 L1

L2

L3

PE

L1-- •..• -------

F1 F2

KM1

F2

u

N----~------4_----~---KM1

KM2

LF2

M

VARIADOR MECANICO DE VElOCIDAD CON INVERSION DE GIRO 1)

Esquema de potencia

EI esquema de potencia consta de: F1 - Fusibles de protecci6n. KM 1, KM2 - Contactores para formar el inversor de giro. F2 - Rele terrnico de protecci6n. M - Motor trifasico de c.a. con rotor en cortocircuito. Vv - Variador rnecanico de velocidad. 2)

Esquema de maniobra

EI esquema de maniobra corresponde al de un inversor de giro con mando por pulsadores. 51 - Marcha con giro a derecha. 52 - Marcha con giro a izquierda. 53 - Parada. EI esquema dispone de larnpara que seriala el disparo del rele terrnico, Respecto al reductor, se tendra en cuenta su posibilidad rnecanica de inversi6n.

V

Vi

1 Reductores

y multiplicadores

6


·90

Variador rnecanico de velocidad, de poleas de diarnetro variable unidas por correas, cuya variaci6n se logra por medio de un motor electrico gobernado por pulsadores.

r V

U

-3

SGv

-3

SPy

I

W

~

I L

-~

FCPv --
M1

M2

VARIADOR MECANICO DE VElOCIDAD I/v En el ejercicio que se estudia la variaci6n de velocidad se consigue al cambiar el diametro de las poleas. La transmisi6n se hace por medio de correas trapezoidales.

Esquema de potencia EI esquema de potencia esta formado por dos circuitos separados. 1.1)

Motor principal. 01 - Interruptor tritasico con fusibles incorporados y con disparo por efecto termico de la sobreintensidad. Marcha por accionamiento manual sobre 01. Lo mismo para efectuar el paro.

1.2)

Motor auxiliar para aumentar 0 disminuir la velocidad en el eje de salida. lnversor de giro por accionamiento manual. Pulsando en SGv-Aumenta la velocidad. Pulsando en SPY- Decrece la velocidad. Fines de curso FCPv para pequefia velocidad y FCGv, para gran velocidad. EI motor funciona durante el tiempo que se tiene oprimido el pulsador y mientras no haya lIegado al final de su curso, M2 - Motor auxiliar trifasico de rotor en cortocircuito. Vv - Variador rnecanico de velocidad.

Reductores

y multiplicadores

6


91

VARIADOR MECANICO DE VELOCIDAD

:H._._._._.-

Vv

MAQUINA

Ll L2 L3 Esta eplicacion es la misma que se ha estudiado en la paqina anterior, pero con la diferencia de que tanto el gobierno del motor principal M 1, como el del motor auxiliar M2, se hace por contactores y el mando por pulsadores.

F3

Para evitar que el variador Vv pueda accionarse sin tener movimiento el motor M1, la maniobra esta dispuesta en el circuito para que no pueda entrar M2, mientras que el motor principal no se haya puesto en servicio.

F5

F4

Ll~~~----------------------F2

U1

VI

WI

U2

V2

W2

F4 S1

N----~~------~------~--KM1

KM2

KM3

y multiplicadores

Reductores

6


92

r'-'-'-'-'-'-'-'-'-'-'-'-'--'

i

I

I

II

i

i

Ii!

~

Maxima velocidad

Poleas

L

!

._.J

L._.

Minima velocidad

Broca

v

u

F2

KH1

PE

L1

L2

REDUCTOR MECANICO

L3

DE VELOCIDAD

EI reductor dispone de dos juegos de poleas iguales y sirnetricas. en la que una, la motriz, es movida por el motor electrico y otra, la conducida, que al extremo de su eje m6vil lieva instalado un portabrocas y que, accionando convenientemente sirve para taladrar (hacer agujeros). EI motor de accionamiento es tnfasico de c.a. con rotor en cortocircuito, contactor, cuya puesta en servicio se hace desde un pulsador de marcha

cuyo mando se hace a traves de un 51 y el paro desde otro pulsador 52.

EI cambio especial.

en marcha,

de correa

entre

gargantas

puede

hacerse

estando

el motor

mediante

un dispositivo

({))[J!l@~ fPJ!l@~@@O!filiJO(ff)!!iJ[J@~@@ P!!@]!lO@]~O@!!iJ @@ P!!@!J@~O@@]@

Introducci6n

95

Motovariador de velocidad

96

Motor trifasico de colector

99

Motor trifasico con rotor bobinado

101

Motor monofasico universal

104

OTROS PROCEDIMIENTOS

DE VARIACION

7

DE VELOCIDAD

95

INTRODUCCION Ampliando la gama de medios electricos de variacion de velocidad, este capitulo estudia cuatro medios muy diferentes, con los que puede lograrse variacion de velocidad. Estos cuatro tipos diferentes de procorcionar variacion de velocidad son:

1)

Motovariador

Maquina electrica compleja, que permite la variacion de velocidad. 2)

Motor trifasico de colector

Motor que dificilmente podra encontrarse en aplicacion, pero que ha side un medio util e ingenioso de variacion de velocidad.

3)

Motor trifasico de rotor bobinado

Aunque sea en detrimento de sus valores de par y rendimiento, puede conseguirse una moderada requlacion de la velocidad.

4)

Motor monofaslco universal

Motor de multiples aplicaciones, que permite, edemas de ser alimentado por corriente alterna varia cion de velocidad.

0

continua, la

Otros procedimientos

7

de variaci6n de velocidad

96

MOTOVARIADOR DE VELOCIDAD

E:}f

T0 MOTOVARIADOR EI motovariador es una rnaquina al que se aplica la carga.

etectrica

mediante

la cual se puede obtener

una velocidad

variable,

en el eje

EI motovariador cuyo esquema se representa en la parte superior de esta pagina se basa en la utilizaci6n de un acoplamiento de corrientes parasites. que permite la transmision de par, gracias a la accion de un campo maqnetico, evitando de esta forma fricciones y partes sujetas a desgaste. EI motovariador a)

b)

Motor

esta formado

tritssico

por dos partes bien diferenciadas,

de c.s.. formado

CD CD

Rotor, cuyo eje mueve

®

Caja de bornas. EI motor III siempre

Bobinado

Variador

@, tipo jaula de ardilla.

el rotor del variador

estatorico.

constituido

o Bobinado

a saber:

por:

gira a su velocidad

nominal.

por:

del variador.

@ Rotor unido al eje del motor III.

® ®

Eje del variador al que se Ie acopla la carga exterior Colector (anillos) con sus escobillas.

CD

Ventilacion. aletas.

®

Carcasa

@.

del motovariador.

®

Freno, en este caso. de disco. @) Generador de serial, variable en funcion de la velocidad.

@ Carga exterior Es el eje

0

Este tipo de variador La velocidad La tension transitorios

Ventajas

maxima

acoplada

de velocidad correspondera

del variador

y regulaciones

del eje

se utiliza

la velocidad

Posibilidad de variacion de velocidad polaridad del motor asincrono. Par constante

en el eje

0,

del motor

cuando

de este sistema

0a

y medianas

para pequenas

a la nominal

Precision en la velocidad. Desviaciones Muy buen par de arranque.

en funcion a la requlacion externa

variable

debera enviarse, incorrectas.

y caracteristicas

Rapido ajuste

al eje de variador.

el que tiene velocidad

programada inferiores en el eje

igual al nominal,

0.

10 KW).

III.

el motor

de variaci6n

cargas «

que se haga sobre

III este

en marcha,

para

de esta forma,

evitar

de velocidad

cuando

se producen

variaciones

en la carga.

al 1 %.

0, entre

a cualquier

cero y la velocidad velocidad.

maxima

que corresponda

a la

Otros procedimientos

7

de variaci6n de velocidad

98 Estudio del esquema y maniobra de la pagina anterior. a)

EI esquema de potencia ests formada por:

L1-L2-L3: Acometida a la red. Ql

: Seccionador tritasico con fusibles de proteccion.

KMl : Contactor por el que se alimenta el motor M. Fl

: Proteccion terrnica.

F2

: Fusibles de proteccion del variador electronico.

KM2 : Contactor por el que se alimenta al variador electronico. Tr

: Transformador para reducir de 380 V a 220 V.

Vv

: Variador electronico de velocidad.

Pot

: Potenciornetro de requlaeion.

b)

Elementos del motovariador

M : Motor asincrono trifasico. Fr : Freno de disco u otro sistema. V

: Variador del conjunto motovariador.

A

: Freno de estacionamiento.

G

: Generador tacornetrico.

Mv : Conjunto motovariador.

c)

Funcionamiento de la maniobra

EI esquema de maniobra es accionado por un pulsador de marcha S 1. AI pulsar en Sl entra el contactor KM1 ya continuacion el contactor KM2. Con KM 1 entra el motor trifasico de corriente alterna. Con KM2 lIega tension al variador a traves de transformador. EI paro se hace desde el pulsador S2. En funcion a la seleccion que se haga desde el potenciornetro Pot., el eje de la maquina tendra mas velocidad, que en cualquier caso sera independiente a la que lIeva el motor de c.a.

0

menos

EI equipo de requlacion en su conjunto es complejo y necesita un mantenimiento y asistencia frecuente. No es normal encontrar este tipo de variador, ya que los hay mucho mas sencillos. Se trae aqui como un ejemplo mas de las diferentes posibilidades de variacion de velocidad.

Otros procedimientos de variaci6n de velocidad

7

99

Motor tritasico derivacion

c

MOTOR TRIFASICO DE COLECTOR 1)

Constituci6n

de este tipo de motor

Este tipo de motor esta constituido por: A. B. C. D.

Bobinado trifasico rotorico. unido a anillos rozantes. Bobinado de corriente continua (c.c.) Colector de delgas. Bobinado estatorico.

2)

Finalidad de este motor

Obtener variacion de velocidad con un motor trifasico de corriente alterna (c.a.)

3)

Tipos de motores

a)

Motor trifasico derivacion.

b)

Motor trifasico serie.

4)

Motor tritasico derivaci6n

EI rotor esta provisto de un bobinado trifasico, que tiene sus extremos conectados a anillos rozantes. Otro bobinado independiente de c.c. conectado a un colector de delgas. Sobre el colector van dispuestos dos tipos de escobillas. siendo cada juego de 3 escobillas por cada par de polos. EI desplazamiento de las escobillas se hace en sentido opuesto. Las escobillas estan unidas al bobinado estatorico. Cuando las dos escobillas correspondientes a un mismo bobinado estan sobre la misma delga. el motor funciona como si de un motor trifasico asincrono se tratara. EI desplazamiento de las escobillas da lugar a la variacion de velocidad. EI accionamiento de las escobillas puede ser manual 0 autornatico (motorizado). Se puede conseguir un mayor campo de variacion, intercalando entre la union de escobillas del colector. el bobinado estatorico,

7


100

Variaci6n de velocidad La particularidad de este motor es la de poder variar su velocidad. EI campo de variacion puede oscilar entre 50 y 150 % de la velocidad sincrona que corresponderia a la polaridad del motor trifasico. Es posible una mayor variacion de velocidad, pero en este caso repercute de forma sensible en la potencia del motor. En la minima velocidad del motor, el par de arranque puede ser de 2 a 3 veces el valor nominal, con una intensidad de arranque de 2,5 veces In. Este tipo de motores se construyen en potencias de hasta 300 KW.

5)

Motor trifasico serie

EI bobinado trifasico del estator se cierra en estrella a traves de 105 bobinados primarios de un transformador, cuyo secundario alimenta al bobinado rotorico de c.c. a traves del juego de escobillas. En este motor, al disminuir la carga, aumenta el ruirnero de revoluciones. Este motor no se embala como Ie sucede al motor serie de c.c. La velocidad del motor puede variar entre 50 y 120 % de la velocidad sincrona. EI par de arranque es suave.

6)

Particularidades del motor trifasico del colector

Este tipo de motor se trae aqui como un ejemplo mas de las posibilidades de variacion de velocidad. Como el lector deducira facilmente, el motor resulta complicado y de muy poco uso practice. que rara vez se encuentra instalado. Ha sido el variador de frecuencia el dispositivo electronico que ha permitido la aplicacion directa de trifasicos con rotor en cortocircuito, obteniendo de ellos velocidad variable.

Motor trifasico serie

L1

L2

111111

L3

I--

r::-

-=.=-----

==

i 1-

, L-

-=--:1 1

-I _ ~ ~~_""II-c~_--------~

TRANSFORMADOR

105

motores

7


102

MOTOR TRIFASICO CON ROTOR BOBINADO INVERSION DE GIRO 1) Q1 KM1 KM2 F1 M Rr FCr

III

Esquema -

de potencia

Seccionador con fusibles de protecci6n. Contactor para giro izquierda. Contactor para giro derecha. Reh§ terrnico de protecci6n. Motor trifasico de rotor bobinado. Resistencias trifasicas rot6ricas. Fin de curso que se acciona cuando las resistencias valor 6hmico.

2)

Esquema

del esquema

de la paqina anterior,

pero con inversi6n

de paro, marcha a izquierda. marcha a derecha.

Fl

L1~

u

v

FZ

IlZ

w

FCr

K

H

Rr

Cursor

r-~-'--I

-k.... Fe r

su mayor

de maniobra

EI mismo principio de giro. 51 - Pulsador S2 - Pulsador S3 - Pulsador

tienen

N----~------~------~----KHI

KHZ

LFI

7


103

MOTOR DE ROTOR BOBINADO

DE ANILLOS ROZANTES

A continuaci6n se sefialan las caracteristicas principales de un motor trifasico de rotor bobinado, en sus bobinados estat6rico y rot6rico. EIcambio de prestaciones del motor se logra variando la resistencia rot6rica en su valor 6hmico, para una carga exterior constante.

Potencia

KW

1)

Para motor de n 5,5 7,5

2)

CV

Intens. absorb, In a 380 V A

=

Helac,

Caracter. en carga

de par M max

riilr1

Const. rotor

'7 %

cos 9'

Velocidad r.p.m.

Ur V

Ir A

MD' m' Kq

Peso del motor

kg

1000 r.p.rn,

7,5 10

12,8 17,3

3 3,3

84,5 86

0,77 0,76

940 945

130 172

27 27

0,61 0,77

95 115

11

15

26,5

3,4

87,5

0,72

960

240

29

1,58

210

15

20

33,8

3,5

87

0,76

970

252

37

2,53

270

18,5 22

25 30

39,6 49,6

3,1 3,1

89,5 91

0,79 0,74

965 975

278 315

41,5 44

2,65 3,28

305 330

30 34

40 46

57,7 67,3

3,3 3,4

91 91

0,85 0,84

970 970

146 168

125 128

6,33 7,2

415 445

37 45

50 60

75 97

3,3 3,5

92 92

0,81 0,75

980 980

151 180

147 151

11 12,4

685 710

55 75

75 100

105 140,5

3,2 3,2

93,5 93,5

0,85 0,85

980 980

331 390

103 119

21,9 24,5

905 955

Para motor de n

=

1500 r.p.rn,

7,5 8,9 11

10 12 15

15,5 18,7 23

3,3 3,2 3,4

86 86 87

0,84 0,83 0,82

1420 1435 1450

176 206 283

27,5 27,5 25

0,45 0,49 0,61

95 110 125

15

20

30

3,5

90

0,83

1455

262

36

1,23

200

18,5 22

25 30

37,5 44,5

4 4

90 90,5

0,83 0,83

1455 1460

280 321

40,5 42,5

1,74 2

260 275

30

40

57

3,3

91

0,86

1460

348

52,5

2

305

37 45

50 60

72 89

4 3,4

91 89,5

0,85 0,84

1475 1455

236 190

96 143

3,90 4,52

350 385

55 75

75 100

110 144,5

4 4

91,5 93

0,83 0,83

1480 1480

204 268

164 166

8,8 10,95

690 750

90 110

125 150

173 208

4 4

92,5 92,5

0,87 0,87

1480 1480

308 370

183 180

13,3 14,7

910 960


7 104

N

L1

F1

MOTOR MONOFASICO UNIVERSAL Esquema de potencia para la puesta en marcha de un motor universal por medio de un interruptor rotative de accionamiento manual.

~ Q1

~~~Til R~!

EI esquema dispone de un reostato para regular la velocidad del motor, que tiene esta posibilidad.

.:

Este motor puede funcionar indistintamente con corriente alterna 0 corriente continua.

L_J_1'1 •..

J Bajo el esquema de potencia se representan los dos circuitos en los que hay una inversion de corriente en el inducido del circuito 2, respecto al circuito 1. De esta forma se consigue la inversion de giro del motor.

0 1

R

Este tipo de motor se utiliza para pequefias potencias, generalmente alimentado con corriente alterna. V

U

~ M 1~

~

~ (2 )

(1)

L1 '1;7

N

(1

(2

I

R1

- ,r C3

•..•...

~

Esquema para la requlecion de velocidad de un motor monotssico universal por medio de un variador regulado por potenciometro accionado manualmente.

R2

Pot

~7

N

G?

fIMJ@fJ@!l~f$fJ!lff[jilf$ff~@f$ @~ ~a@]a ~@!lD @@f$ @ [JjJJJilf$rYI~§@~ff@@]@@f$

Introducci6n

107

Motores trifasicos de 2 velocidades con bobinados separados 109 Motores tritssicos do A.-,u Motor trifasico de 2 Dahlander

de 2 velocidades con bobina114 0

mas velocidades en conexi6n 120

8

MOTORES TRIFASICOS DE C. A. CON DOS 0 MAS VELOCIDADES

107

INTRODUCCION Hasta la lIegada de 105 variadores de frecuencia (onduladores), la variaci6n de velocidad en motores trifasicos de c.a. se conseguia sola mente por variaci6n de la polaridad en su bobinado, con un solo bobinado (conmutaci6n de polos) 0 con dos bobinados, correspondiendo a cada uno de ellos una polaridad diferente.

Los motores -

mas empleados

y que se estudian

en este capitulo

son entre

otros 105 siguientes:

Motores de dos velocidades con bobinados separados. Motores de dos velocidades con bobinado unico en conexi6n A-AX Motores de dos velocidades con bobinado unico en conexi6n Dahlander. Motores de tres velocidades con dos bobinados separados. uno en conexi6n Dahlander con dos velocidades y otro con una velocidad. Motores de cuatro velocidades con dos bobinados separados, ambos en conexi6n Dahlander.

En todos estes casas, las velocidades son fijas, sin posibilidad de variaci6n, utilizaci6n, especial mente cuando se precisa trabajar en una gama variable rnaquina 0 el proceso.

que limita de velocidad

10

La lIegada del variador de frecuencia ha posibilitado la utilizaci6n del motor trifasico en aplicaciones para las que antes estaban imposibilitados, por ser la variaci6n exclusivo de 105 motores de c.c. 0 de 105 variadores mecanicos de velocidad.

Los motores de c.a. tienen la ventaja sobre 105 de c.c. de un casi nulo mantenimiento, elementos de accionamiento de las mismas, ast como un menor costa en su compra.

pesar de 105 avances tecnoloqicos este es el caso y que con el tiempo

A

En motores

de corriente

a) b)

Motores Motores

a)

Velocidad

alterna,

En los motores

al no tener

hay que distinguir

dos tipos, a saber:

su velocidad

viene dada por la siguiente

f6rmula:

f· 60

n.=-p-

n, - en

revoluciones

por minuto

f

- frecuencia

p

- pares de polos del motor (1 p = N

Tabla de velocidades

en Herzios (Hz)

a diferentes

polaridades

+ S)

y frecuencias

(2pl

(pi

f= 50 Hz (r.p.rn.)

2

1 2 3 4 5 6

3.000 1.500 1.000 750 600 500

Polos

4 6 8 10 12

escobillas

en el campo de la variaci6n de velocidad, conviene conocer otros motores, pueden caer en desuso, pero que todavia estan prestando servicio.

(n.1

sincronos,

su la

con rotor en cortocircuito, de velocidad campo casi

sincronos. asincronos.

sincrona

en gran parte por requerirlo

Pares de polos

f=60

(r.p.m.)

Hz

f= 100 Hz (r.p.m.)

3.600 1.800 1.200 900 720 600

6.000 3.000 2.000 1.500 1.200 1.000

y

Motores

trifasicos de c. a. con dos

8

0 mas velocidades

108

b)

Velocidad asincrona (n)

En motores asincronos, su velocidad viene dada por la siguiente f6rmula: n = f 'p60 (1 - 5) s=ns-n n, n - velocidad asincrona en r.p.m. n, - velocidad sincrona en r.p.m. 5 - deslizamiento f - frecuencia Hz p - pares de polos del motor (1p = N + S)

c)

Ejemplo de aplicacion

Sea un motor trifasico de corriente alterna, en cuya placa de caracteristicas se leen

105

siguientes valores:

Potencia: 10 KW (13,6 CV) Velocidad: 960 r.p.m. Intensidad: 22A a 380 V

Calcular la polaridad, velocidad sincrona y deslizamiento del motor

Frecuencia: 50 Hz Otros datos 1)

Polaridad

En la tabla buscaremos el valor mas pr6ximo por arriba de n = 960 r.p.m. para f = 50 Hz. La velocidad sincrona n, sera de 1.000 r.p.m. Para n, = 1.000 r.p.rn., corresponde: 2p= 6 ; p= 3

2)

Velocidadsincrona f·60 50·60 n, = -.-p- = --3-

3)

= 1.000 r.p.m.

Deslizamiento s=ns-n n,

1000-960 1000

0,04

Motores trifasicos de c. a. con dos

8

mas velocidades

0

109

MOTORES TRIFASICOS DE DOS VElOCIDADES CON BOBINADOS SEPARADOS 11

L2

L3

Ll ----~--------------------FS F2 F3 F4

52

E

F4

U2

VZ

W2

N-----+----------~------__ KM1

U1

V1

KM2

W1

Representaci6n del motor trifasico de dos velocidades can bobinados separados. Dado que las potencias desarrolladas par ambos bobinados no son iguales, el circuito de potencia lIeva protecci6n terrnica (F2-F4) y par fusibles (Fl-F3). independientes.

U2

V2

W2


0

mas velocidades

8 110

MOTOR TRIFASICO DE 2 VELOCIDADES, BOBINADOS SEPARADOS EI motor dispone de dos bobinados separados. cuya polaridad estara acorde con las necesidades de la maquina a accionar. En este caso. la selecci6n de la velocidad se hace por pulsadores.

Esquema de potencia Velocidad n» 1 F1 KM1F2 M1 -

Fusibles de protecci6n. Contactor de potencia. Protecci6n terrnica. Motor trifasico de dos velocidades.

En este caso, suponemos el motor con 2p n

= 4 (polos)

f·60 50·60 = -p= --2= 1.500

r.p.m.

Velocidad n: 2 F3 KM2F4 M1 -

Fusibles de protecci6n. Contactor de potencia. Protecci6n terrnica. Motor tritasico de dos velocidades.

En este caso, suponemos que el motor (bobinado) tiene 2p = 10. n _50·6°_600 - --5-

r.p.m.

Esquema de maniobra Velocidad n: 1 -

Pulsar en 52 para marchar. Entra KM1. Bloqueo electrico y rnecanico para KM2. Pulsar en 51 para parar.

Velocidad n» 2 -

Pulsar en 53 para marchar. Entra KM2. Bloqueo electrico y rnecanico para KM 1. Pulsar en 51 para parar.

Nota: EI fusible F5 y los contactos de los reles F2 y F4 se encuentran conectados en serie. Cualquier anomalfa que se de en uno de los tres elementos produce la parada del motor.


0

8

mas velocidades

111 MOTOR III DE 2 VELOCIDADES. BOBINADOS SEPARADOS Ejemplo de caracteristicas de un motor trifasico de dos velocidades con bobinados separados y que ilustra 10 indicado para este tipo de motores.

Potencia KW 0.3/0.4 0.45/0.6

0.75/1

1/1.3 1.612.2 2,2/3

Caracteristicas a plena carga

Momento de inercia

Peso

Intensidad a 380V

Velocidad r.p.m.

kgm'

1.3/1.7 1,6/1,9

700/920 700/920

0,0032 0,0039

19 23

1/1.4

2,112,6

710/930

0,008

32

1.4/1,8 2,2/3 3/4

2,6/3 4,6/5,4 6.417,3

720/940 720/940 720/950

0,01 0,026 0,037

40 60 68

CV 0.4/0.55 0,61/0,81

1*

kg

3,3/4,5 4.5/6

4,5/6,1 6,1/8,1

9/10,5 11,5/13,5

725/960 725/960

0,07 0,10

105 135

6.6/9

9/12,5

17123

725/965

0,16

170

10.3/13.3

14/18

27/33

730/970

0,23

254

14/19 17123

19126 23/31

35/45 42/54

730/970 730/970

0,50 0,60

300 340

22/30

30/40

52/65

735/975

0,80

450

27/37 32/44

37/50 44/60

64/81 76/95

735/975 735/975

1.4 1,6

630 715

40/55 48/65

55/75 65/88

89/115 103/135

735/980 735/980

2,7 3,2

830 980

Diferencias entre una y otra velocidad La diferencia importante en este tipo de motor con dos velocidades, respecto a otros tipos de motor de dos velocidades con bobinado unico. viene dada por disponer de dos bobinados separados. 10 que permite elegir las velocidadesque convengan a la utilizacion.

,


0

8

mas velocidades

112

Ll

L2

U1

MOTOR TRIFASICO DE 2 VELOCIDADES, CON DOS BOBINADOS SEPARADOS INVERSION DE GIRO

L3

V1

W1

U2

V2

W2 Esquema de potencia

FS

L1--~p--.------F2 Esquemas de potencia y maniobra para el accionamiento de un motor trifasico de dos velocidades, con bobinados separados e inversion de giro.

F4

En la paqina siguiente se explican ambos circuitos.

Esquema de maniobra

N------~------~~------~------~-------KMl

KM2

K M3

KM4


0

mas velocidades

8 113

INVERSOR DE GIRO PARA MOTOR TRIFASICO SEPARADOS

DE DOS VElOCIDADES

CON BOBINADOS

Esquema de potencia Velocidad n» 1 F1- Fusibles de protecci6n. KM 1, KM2 - Inversor de corriente por contactores. U1-V1-W1 - Bornas de conexi6n para el bobinado lento. M - Motor trifasico de dos velocidades con bobinados separados. F2 - Protecci6n terrnica.

Velocidad n: 2 F3 - Fusibles de protecci6n. KM3, KM4 - Inversor de corriente para el bobinado rapido, F4 - Protecci6n terrnica. M - Motor.

Esquema de maniobra Velocidad n: 1 • Giro a la izquierda (51). - Pulsar en 51, entra el contactor KM 1. Resto de los contactores enclavados por contactos auxiliares. - Para parar, pulsar en 55. • Giro a derecha (52). - Pulsar en 52, entra el contactor KM2. Resto de los contactores enclavados por contactos auxiliares. - Para parar, pulsar en 55. Velocidad n: 2 • Giro a la izquierda (53). - Pulsar en 53, entra el contactor KM3. Resto de los contactores enclavados por contactos auxiliares. - Para parar. pulsar en 55. • Giro a derecha (54). - Pulsar en 54, entra el contactor KM4. Resto de los contactores enclavados por contactos auxiliares. - Para parar, pulsar en 55. Nota: La selecci6n de velocidad se hace por pulsadores. Para cambiar de sentido de giro, antes hay que parar el motor si estaba en marcha.

Motores tritasicos de c. a. con dos

0

8

mas velocidades

114

11

L2

L3

MOTOR TRIFASICO DE 2 VELOCIDADES, BOBINADO .l..,u

Q1

Esquema de potencia

m

KMl

F1

F2

Esquema de maniobra Ul

Vl

Wl

L1--p------------F3

F1 F2

U2

V2

WZ

N--~~------~--------~~-KM1

U1

VI

W1

KM2

KM3


0

mas velocidades

8 115

MOTOR TRIFASICO DE DOS VELOCIDADES. BOBINADO A-U Explicaci6n del esquema representado en la paqina anterior.

1)

Principio de funcionamiento

Este motor se basa en un bobinado unico que mediante sus conexi ones estrella A, doble estrella U, se consiguen dos polaridades y, por tanto, dos velocidades. A la conexi6n estrella A cor responde la velocidad lenta (VL). A la conexi6n doble estrella AI.. corresponde la velocidad rapida (VR).

2)

Esquema de potencia

EI esquema de potencia es igual al de un motor de dos velocidades en conexi6n Dahlander y esta forma do por: Q1

- Seccionador trifasico con fusibles incorporados.

KM1 - Contactor de potencia. KM2 - Contactor de potencia. KM3 - Contactor de potencia. F1

- Rele terrnico de protecci6n de la velocidad VL.

F2

- Hele terrnico de protecci6n de la velocidad VR.

M

- Motor

3)

Funcionamiento.

Esquema de maniobra

La selecci6n de velocidad se hace a traves de pulsadores. 3.1)

Velocidad

rapida

(VL)

Pulsar en Sl. Entra KM1. Para parar, pulsar en S3. 3.2)

Velocidad

lenta (VR)

Pulsar en S2. Entra KM2 y KM3. Para parar, pulsar en S3. 3.3)

Observaciones

Para pasar de una a otra velocidad, previa mente se habra realizado el paro. si el motor estaba en servicio, pulsando en S3, que es elemento cornun para ambas velocidades. Los contactos accionados por F1 y F2 estan conectados en serie. AI ser el bobinado com un. la anomalfa se considera cornun a ambas polaridades. Los reles termicos de protecci6n F1 y F2 se corresponderan con las intensidades absorbidas por el motor en una y otra polaridad.


0

8

mas velocidades

116

MOTOR TRIFASICO DE DOS VELOCIDADES, INVERSION DE GIRO

KMS

BOBINADO

A-n

m

F2

F1

U2

V2

IN2

Ul

V1

IN1 1)

Esquema de potencia

Elementos que 10 constituyen: Q1 - Seccionador trifasico con fusibles. A - Izquierda KM1 A - Derecha KM1 n -Izquierda - KM3 + KM5 AA - Derecha KM4 + KM5 F1 - Reh~terrnico de la conexi6n A. F2 - Rele terrnico de la conexi6n AA. M - Motor trifasico de 2 velocidades, con bobinado A-n.

U2

V2

IN2 2)

Representaci6n esquematica del motor

Conexi6n A Alimentaci6n por U1-v1-W1. Conexi6n AA Alimentaci6n por U2-V2-W2. Cortocircuitar U1-V1-W1.

U1

V1

IN1

Motores trifasicos de c. a. con dos 0 mas velocidades

8 117

L1~ Q2

MOTOR TRIFASICO DE DOS VELOCIDADES BOBINADO A-U INVERSION DE GIRO

F1

'---+--oo-~~

N

Esquema de potencia y del motor en la paqina anterior.

F2

'-----oo-~~ N

--v---

N----~----------6---------~----------~----------~------KMS KM4 KM3 KM1 K M2

3)

Esquema de maniobra

-

Marcha A - Izquierda (Rapida) Pulsar en S2 ~ Entra KM 1.

-

Marcha A - Derecha (Rapida) Pulsar en S3 - Entra KM2. Marcha U - Izquierda (Lenta) Pulsar en S4 ~ Entran KM3 + KM5. Marcha U - Derecha (Lenta) Pulsar en S5 ~ Entran KM4 + KM5. Para cambiar de marcha a parar Pulsar en S1.

-

tamparas que senalan el disparo de los reles termicos F1 y F2.


0

8

mas velocidades

118

MOTOR DE DOS VElOCIDADES, INVERSION DE GIRO

BOBINADO

A-A/..

Q1

1)

Esquema de potencia

Q1 - Seccionador trifasico con fusibles incorporados. KM1 + KM2 - Contactores que forman el inversor de giro. KM3 + KM4 + KM5 - Contactores para la seleccion de las dos velocidades. F1 + F2 - Reles terrnicos de proteccion de las dos velocidades. M - Motor de dos velocidades con bobinado A-AI...

KMl

m

U2

V2

Ul

W2

0-,.__ 0-__

Vl

MOTOR DE 2 VELOCIDADES CON BOBINADO A-n.

•..•;>-t_I-<)-L..-

Esta aplicacion es otra version del arranque de motor de 2 velocidades estudiado en el ejercicio anterior.

-<>-- Ul

L..-

~_

Wl

U2 Vl V2 Wl W2

U1-Vl-W1 - Conexion A U2-V2-W2 - Conexion AI..

Motores trifasicos

8

de c. a. con dos 0 mas velocidades

119

F3 L1 -ES3-- ---------

MOTOR DE DOS VELOCIDADES. INVERSION DE GIRO

BOBINADO

A-U

F1

F2

KM1

KH2

--\l--

N---~----~~----~-----~---~---KM2

KM1

'~--------r--------'/ Inversor de giro

2)

Funcionamiento.

KH4

KM3

'~

-.

KMS

-J/

5elecci6n de velocidad

Esquema de maniobra

Primero se eleqira el sentido de giro y despues la velocidad. Los contactores KM1 y KM2 corresponden al inversor de giro. Los contactores KM3. KM4 y KM5 corresponden alas velocidades. Pulsador 51 - Giro a la derecha (KM1). Pulsador 52 - Giro a la izquierda (KM2). Pulsador 53 - Velocidad n.· 1 (KM3). Pulsador 54 - Velocidad n.· 2 (KM4 y KM5). Pulsador 55 - Paro general. Pulsador 56 - Paro velocidades. Elegido un sentido de giro. podra cambiarse de velocidad, pulsando previa mente en 56 y seleccionando a continuaci6n la velocidad.


0

8

mas velocidades

120 MOTOR III DE 2 VELOCIDADES, CONEXION DAHLANDER Caracteristicas principales.

Potencia

Caracteristicas a plena carga

KW

CV

Momento de inercia

Peso kg

Intensidad a 380 V

Velocidad r.p.m.

kgm' 1*

0,18/0,88 0,29/1,2

0,25/1,2 0,4/1,6

1,1/2,4 1,8/3,2

700/1.400 700/1.400

0,0032 0,0040

19 23

0,4411,7 0,6012,4

0,6/2,4 0,80/3,2

2/4 2,7/5,5

705/1.410 705/1.410

0,0055 0,0065

33 36

0,80/3,2

1,1/4,4

4,5/8

710/1.415

0,011

42

1,114,5 1,55/6

1,5/6 2,1/8,2

5,5/10,5 7,7/14,5

710/1.420 710/1.420

0,021 0,028

60 72

2,218,8 3/12

3/12 4/16

11/21 13/26

720/1.430 720/1.440

0,05 0,07

115 135

3,7/15 4,5/18

5/20 6,2/25

12/31 13,5/39

720/1.440 720/1.440

0,10 0,12

185 209

6124

8/32

18/48

725/1.445

0,21

270

7,4130 8,8/35

10/40 12/48

22/59 26/71

725/1.450 725/1.460

0,32 0,40

320 350

11144

15/60

30/84

730/1.460

0,63

454

15/60 17175

20/80 23/100

38/108 43/135

735/1.465 735/1.465

1,20 1,45

600 650

23/92 27/110

31/125 37/150

58/171 70/205

74011.470 740/1.470

2,3 2,8

900 1.020

Diferencias entre una y otra velocidad Las diferencias principales provienen de la intensidad absorbida y de la potencia dada por el eje en una y otra conexi6n, 10que debe ser tenido muy en cuenta por el utilizador. Sea, por ejemplo, un motor que proporciona una potencia util de 2,2/8,8 kw alas velocidades de 720/1.430 r.p.m., calcular el par transmitido en uno y otro caso. a)

2,2 kw a 720 r.p.m. M = 9.550' P = 9.550 X 2,2 = 29 18 N n 720 ,m

b)

8,8 kw a 1.430 r.p.m. M = 9.550' P = 9.550 X 8,8 = 58,76 Nm n 1.430

Las diferencias apuntadas obligan a que el circuito de potencia, sean tarnbien diferentes para el circuito de conexi6n. Asi pues, ambos circuitos tendran fusibles, contactor, rele de protecci6n y secci6n de conductores diferentes.


0

8

mas velocidades

121

BOBINADO

PARA MOTOR TRIFASICO

DE 2 VELOCIDADES

EN CONEXION

DAHLANDER

Conexi6n I'!.. Alimentaci6n por U1 - V1 - W1. Polaridad: 2p = 4 (1.500 r.p.rn.)

r---------,

r---~~~_T--~ .---~._~~--. I

r-----

I

----t

I

I

I-.J

I

_,_J I

L

I

_ ....1

L __

I

6 U1

W2

6 V1

U2

W1

V2

Conexi6n A. Alimentaci6n por U2 - V2 - W2. Polaridad: 2p = 2 (3.000 r.p.rn.)

,--------,

I ,-----, I r---~~_r_T--_, ~--~~~~--~

I

----~I 6 ~1 W2

U1

•

U2

6

W1 I

U2

AI formarse la conexi6n A. varias ranuras del circuito anulan sus campos. cosa que no sucede en la conexi6n L'.. Por esta razon, hay diferencias de potencia entre ambas velocidades al ser diferentes los campos rnaqneticos que se generan. Velocidad lenta. Alimentaci6n por U1 - V1 - W1. Bornes U2 - V2 - W2. libres. Velocidad repide. Alimentaci6n por U2 - V2 - W2. Bornes U 1 - V1 - W1. cortocircuitados. EI bobinado estudiado corresponde a: bobinado concentrico. realizado «por polos conrnutables- para motor de dos velocidades en conexi6n DAHLADER.


0

8

mas velocidades

122

MOTOR TRIFASICO DE DOS VELOCIDADES, CON BOBINADO EN CONEXION DAHLANDER

Q1

2)

Esquemade potencia

KH3

KH2

m

Fl

3)

U2

V2

Ul

W2

V1

Wl

Esquemade maniobra

----~---------------------L1 F3

KH2 Sl

U2

V2

E-

W2

N·--~----""---""'-U1

V1

W1

KHl

KH2

KH3


0

8

mas velocidades

123

MOTOR TRIFASICO 1)

DE DOS VELOCIDADES,

CON BOBINADO

EN CONEXION

DAHLANDER

Formaci6n de las dos velocidades Contactores

Alimentaci6n

KM1 KM2-KM3

U1-V1 -W1 U2 -V2 -W2

Conexi6n /',. A.

Velocidad Lenta (VL) Hapida (VR)

Esquema de potencia

2)

Q1

- Seccionador trifasico con fusibles incorporados.

KM1 - Contactor para la velocidad lenta (VL). KM2 - KM3 - Contactores para la velocidad rapida (VR). F1

- Rele terrnico de la velocidad lenta (VL).

F2

- Rele terrnico de la velocidad rapida (VR).

M

- Motor trifasico de dos velocidades en conexi6n Dahlander. Esquema de maniobra

3)

3.1 )

Velocidad lenta (VL)

Marcha. Pulsar en S1. Entra contactor KM 1. Alimentaci6n por U1 - V1 - W1. Paro. Pulsar en S3. 3.2)

Velocidad rspids (VR)

Marcha. Pulsar en S2. Entran contactores KM2-KM3. Alimentaci6n por U2 - V2 - W2. Paro. Pulsar en S3. 4)

Observaciones sobre el circuito

-

Circuitos diferenciados para ambas conexi ones (velocidades), ya que las potencias son diferentes. Los reles terrnicos F1 y F2 estaran reglados para las intensidades que correspondan alas potencias dadas por ambas conexiones.

-

Enclavamiento rnecanico y electrico entre contactores y maniobra.

-

Pulsadores dobles de desconexi6n-conexi6n con los que se puede pasar de una a otra velocidad sin necesidad de accionar el pulsador de paro S3. EI pulsador de pare S3 se utilizara cuando se hace fin de maniobra.

-

Bajo el esquema de potencia queda representado el esquema del bobinado del motor y sus dos alimentadores.


0

8

mas velocidades

124

MOTOR TRIFASICO DE DOS VELOCIDADES, CON BOBINADO EN CONEXION DAHLANDER INVERSION DE GIRO Q1

KMS

KM1

m

Fl

F2

U2

V2

Ul

W2

VI

WI

Alirnentacion por: U1 -V1 -W1-PV U2 - V2 - W2 - GV

U1

VI

W1 1)

Esquema de potencia

Cada velocidad tiene asignada su inversion de giro. Velocidad lenta (PV) KM1 - Giro a derecha. KM2 - Giro a izquierda. U1 - V1 - W1 - Alirnentacion a motor. Velocidad rapida (GV)

U2

V2

W2

KM3 + KM5 - Giro a derecha. KM4 + KM5 - Giro a izquierda. U2 - V2 - W2 - Alirnentacion a motor. U1 - V1 - W1 - Cortocircuitar.


0

8

mas velocidades

125

F3 L1

E3 MOTOR TRIFASICO DE DOS VELOCIDADES, CON BOBINADO EN CONEXION DAHLANDER INVERSION DE GIRO

KH1 KH2

KH4

KH2

N----~----------~--------__~ KH1 PV (Dcha.)

2)

KH2 PV (Izda.)

_4

KH3 GV(Dcha.)

KH4 GV (Izda.)

~

_

KHS GV [Dcha-lzda.)

Esquema de maniobra

Toda la maniobra se realiza por pulsadores dobles de desconexi6n-conexi6n. S1 - Pare general. 52 - Giro a dcha. PV. 53 - Giro a izda. PV. 54 - Giro a dcha. GV. 55 - Giro a izda. GV. F1 - Hele terrnico de PV. F2 - Hele terrnico de GV. Para cambiar el sentido de gire de una misma velocidad, no es necesario hacer el pare previo porrnedio de 51; basta con pulsar la marcha contra ria. Para cambiar de velocidad, es necesario hacer el pare a traves de 51.

Motores tnfasicos de c. a. con dos

0

8

mas velocidades

126

MOTOR TRIFASICO DE TRES VELOCIDADES CON DOS BOBINADOS SEPARADOS. UNO EN CONEXION DAHLANDER UN SENTI DO DE GIRO

KM3

LB

1)

V3

lJ1

W3

V1

m

U2

'W1

V2

'vi 7

Esquema de potencia

Ul

Vl

Wl

U2

V2

'vi 2

Esquema del motor Dos bobinados separados.

l

i LO-II~

U3

.•.•.. ~

V3

_._._._.:J W3

I

Un bobinado en conexi6n Dahlander para las velocidades PV y GV y otro bobinado independiente en conexi6n trianqulo para una velocidad MV. La placa de bornas de conexi6n tendra nueve bornas.


0

8

mas velocidades

127

MOTOR TRIFASICO DE TRES VELOCIDADES UNO EN CONEXION DAHLANDER. UN SENTI DO DE GIRO

CON

DOS

BOBINADOS

SEPARADOS.

u--~------------------------------------------------------------FO 52

f

KMl

N------------~------__~------~ KM4 KM1 KM2

~----~--~--~PV MV__~ __

KM3

\ RT

GV I

SENALIZACIONES

1)

Esquema

de potencia Velocidades Pequeiia velocidad (PV) Media velocidad (MV) Gran velocidad (GV)

2)

Esquema

Contactores

Alimentaci6n U1-V1-W1 U2-V2-W2 U3-V3-W3

KM1 KM4 KM2+KM3

de maniobra

Todas las selecciones

de velocidad

EI esquema contactores.

de doble

dispone

se hacen por pulsadores

enclavamiento,

triples

por pulsadores

de desconexi6n

y por contactos

(2) y conexi6n auxiliares

Para pasar de una velocidad en servicio a otra, basta con pulsar el bot6n de la marcha cae la marcha en servicio y entra la seleccionada. S1 S2 S3 S4

-

Para general. Marcha para PV. Marcha para MV. Marcha para GV.

F1 - Reh~ terrnico F2 - Reh~ terrnico F3 - Rele terrnico

para marcha para marcha para marcha

PV. GV. MV.

(1).

de 105 respectivos

seleccionada,

con 10 que


0

8

mas velocidades

128

MOTOR TRIFASICO DE TRES VElOCIDADES CON DOS BOBINADOS SEPARADOS. UNO EN CONEXION DAHLANDER. INVERSION DE GIRO

Q 1

KMl

KM6

KM3

F3

Fl

U3

V3

KM5

W3

Ul

Vl

Wl

M

3

1)

f\)

Esquemade potencia

m

U2

V2

W2

Motores trifasicos de c. a. con dos 0 mas velocidades

8 129 > 1.9

'"L ""

> L

4

MOTOR TRIFASICO DE TRES VELOCIDADES. CON DOS BOBINADOS SEPARADOS. UNO EN CONEXION DAHLANDER. INVERSION DE GIRO

L

"" ,....,

> Q.

L c::I "'c::I

""

N

N

L c::I .c:

""

u

0

>0:

J

-D Vl

Velocidad rapids (VR)

4

~

Velocidad media (VM)

Velocidad lenta (VL)

N

L

Giro a izquierda

""

L.lJ

,....,

t>

Vl

I

i::.:: W N

Vl

e> u.

z 3)

Esquema de maniobra

Giro a derecha


0

8

mas velocidades

130 MOTOR TRIFASICO DE TRES VElOCIDADES UNO EN CONEXION DAHLANDER INVERSION DE GIRO 1)

CON DOS BOBINADOS SEPARADOS.

Elementos del esquema de potencia

Ql - Seccionador tritasico con fusibles incorporados. KMl - KM2 - Contactores para la selecci6n del sentido de giro. KM3 - KM4 - KM5 - KM6 - Contactores para la selecci6n de las velocidades. Fl - F2 - F3 - Heles terrnicos de protecci6n. M - Motor trifasico de tres velocidades. 2)

Formaci6n de las tres velocidades

Velocidad lenta (VL) Bobinado en conexi6n Dahlander: Conexi6n !!.. Contactor KM3. Alimentaci6n: Ul - Vl - Wl. Ejemplo: 2p = 8 - 750 r.p.m. Velocidad media (VM) Bobinado tritasico independiente. Contactor KM4. Alimentaci6n: U2 - V2 - W2. Ejemplo: 2p = &- 1000 r.p.m. Velocidad repide (VR) Bobinado en conexi6n Dahlander: Conexi6n A.. Contactor KM5 - KM6. Alimentaci6n: U3 - V3 - W3. Ejemplo: 2p = 4 - 1.500 r.p.m. 3)

Esquema de maniobra

Toda la selecci6n se hace por pulsadores. Primero se elige el sentido de giro y despues la velocidad. a)

Sentido de giro. Giro a derecha. Pulsar en S2. Entra el contactor KM1. Giro a izquierda. Pulsar en S3. Entra el contactor KM2.

b)

Seleccion de velocidad. Velocidad lema (VL). Pulsar en S4. Entra el contactor KM3. Velocidad media (VM). Pulsar en S5. Entra el contactor KM4. Velocidad rapid a (VR). Pulsar en S6. Entran

105

contactores KM5 y KM6.

EI esquema dispone de tamparas de seiializaci6n que indican el sentido de giro y la velocidad seleccionada. EI paro se hace pulsado en S 1. EI paro tarnbien se realizara por disparo de cualquiera de

105

tres retes terrnicos Fl. F2 Y F3.


0

8

mas velocidades

131

E

....f'! -.0

::£ ""

,...,r-u..

,...,

~ ,..., > IT'

I

=>

-

...• ::£ ""

...• u..

.---

~ ~ ~ ...• =>

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'---

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E

I I

,..., z;

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-

;;:

-."

5

'---

~

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....•

s ~

2

-

~ --'"

N'---

u,

N

~ N

!

> N

I

=>

'---

MOTOR TRIFASICO DE CUATRO VElOCIDADES, CONEXION DAHLANDER. DOS BOBINADOS SEPARADOS.

EN


0

mas velocidades

8 132

MOTOR TRIFASICO DE CUATRO VELOCIDADES EN CONEXION DAHLANDER

1)

CON DOS BOBINADOS

SEPARADOS

Bobinados del motor

1 .1 .

Bobinado A

2p = 4 - velocidad rapida (VR). 1.500 r.p.m. 2p = 8 - velocidad media baja (VMB). 750 r.p.m. Bobinado B

1 .2.

2p = 6 - velocidad media alta (VMA). 1.000 r.p.m. 2p = 12 - velocidad lenta (VL). 500 r.p.m.

2)

Contactores que intervienen en las diferentes velocidades

VR VMA VMB VL

3)

- contactores: - contactores: - contactor: - contactor:

KM5 - KM6. KM2 - KM3. KM4. KM 1.

Otros elementos de la instalaci6n

Este circuito corresponde al esquema de potencia representado en la paqina anterior. Cada velocidad tiene sus caracteristicas particulares de potencia y velocidad, 10 que obliga a proteger cada maniobra de forma individualizada. L1, L2, L3 01 F1 F2 F3 F4 U1 - V1 - W1 U2 - V2 - W2 U3 - V3 - W3 U4 - V4 - W4 M

4)

- Acometida general. - Seccionador con fusibles incorporados. - Reh~terrnico para la velocidad: VL. - Rele terrnico para la velocidad: VMA. - Rele terrnico para la velocidad: VMB. - Rele termico para la velocidad: VR. - Bornas de conexi6n para la velocidad: VL. - Bornas de conexi6n para la velocidad: VMA. - Bornas de conexi6n para la velocidad: VMB. - Bornas de conexi6n para la velocidad: VR. - Motor trifasico de cuatro velocidades.

Observaciones

Este motor y su esquema de potencia y maniobra son mas didacticos que de aplicacion industrial, debido principal mente a la facilidad de obtener velocidades variables en motores trifasicos de c.a., tal como se estudia en esta obra, utilizando variadores de frecuencia.

L1

, FO

Fl

KMl

3:

g

m,..

F2

..•. :::!,

Q). (I)

8' (I)

c.

S 2 f.

CD

~

F4

Q)

S3

E-

n o ::s c.

KMl

o o (I)

3

Q). (I)

C6

0n

c: Q)

c.

iR

--s:}---

--'V---

N OJ 0

0-

OJ 0

:;'

s:

Ol a.

Ol a.

0

0 OJ

»

KMl

KM3,

\KM2

KM4

I

0-

<~ PSOl

ro

;

~~ Ol

Ol

l:~ Qi'

0-<

~.g. Ol

a.

<3 ~~

Ol

VL

~KM6/

VMA

VMB

VR

<~

~~ OJ, "0

is: Ol

1~10l


0

mas velocidades

8 134

MOTOR TRIFASICO DE CUATRO VElOCIDADES. EN CONEXION DAHLANDER. INVERSION DE GIRO.

CON DOS BOBINADOS SEPARADOS

E -

-

'"> -o L

~~----~---------oS

><:

f ~~~::

1)

Esquemade potencia

-

E I

! '"L

- ~------~ ~----~+---------o> ~~----~---------oS

><:

I r

d

-

8

Motores tritasicos de c. a. con dos 0 mas velocidades

135

MOTOR TRIFASICO DE CUATRO VELOCIDADES. CON DOS BOBINADOS SEPARADOS EN CONEXION DAHLANDER. INVERSION DE GIRO

Velocidad (VR)

u... e-. VI

2)

n\pida

I

*

Esquema de maniobra

I

'" ~ ""

Velocidad media baja (VMB)

..,.,

~ ""

~ ~

Velocidad media atta (VMA)

""

w '"

VI

N

,...

""

""

~

w

~

~

~ ~ "" I I

I:i> I

".., ~ ""

~

""

Velocidad (VL)

lenta

VI

N

~

:..: N

~

Giro izquierda

I

I

d> I I Giro derecha

u... N

VI

C> u..

z

Bobinado

B

Bobinado

A


0

8

mas velocidades

136

MOTOR TRIFASICO DE CUATRO VElOCIDADES, CONEXION DAHLANDER. INVERSION DE GIRO

CON DOS BOBINADOS

1) Esquema de potencia -

Inversor de giro KM1 - KM2, Contactores. Q1 - Seccionador trifasico con fusibles incorporados.

-

Velocidad lenta KM3 - Contactor. F1 - Reh~terrnico. U1-V1-W1, Alimentaci6n a motor. Conexi6n ~. Bobinado A.

-

Velocidad media lenta KM6 - Contactor. F2 - Rele termico, U2-V2-W2, Alimentaci6n a motor. Conexi6n ~. Bobinado B.

-

Velocidad media alta KM4 + KM5, Contactores. F3 - Rele termico. U3-V3-W3, Alimentaci6n a motor. Conexi6n fl.. Bobinado A.

-

Velocidad nipida KM7 - KM8, Contactores. F3 - Rele terrnico. U4-V4-W4, Alimentaci6n a motor. Conexi6n fl.. Bobinado B.

2)

-

Esquema de maniobra Selecci6n de giro S1 - Pulsador. Giro a derecha. S2 - Pulsador. Giro a izquierda.

-

Velocidades Velocidad lenta S4 - Pulsador Velocidad media lenta S5 - Pulsador Velocidad media alta S6 - Pulsador Velocidad repids S7 - Pulsador

-

Senalizaci6n Lamparas que senalan el disparo de los reles termicos.

-

Funcionamiento 1.· 2.· 3.·

Seleccionar sentido de giro. Seleccionar velocidad. Para cambiar de marcha y parar, pulsar en S1.

SEPARADOS

EN

!EJJ~!l©O©O@f$ @~ @J[pJDo©&J©o@!lD[pJ@J!l@J!liJiJ@U@!l~f$ U!lofl@f$o©@f$ @~ @@f$

@

!liJiJ@f$ w~D@©o@@J@~f$

Ejercicios de aplicaci6n *

(*) Para facilitar 105 esquemas. 105 motores elegidos son de dos bobinados separados, cuando de dos velocidades se trata.

139

Ejercicios de aplicacion para motores tnfaslcos de dos

0

mas velocidades

9 140

Ll----------------

Fl

F2

o KM2

--\J--

N----~--~~--------~----~----~--LRap

KMl

MOTOR TRIFASICO DE DOS VElOCIDADES

1)

KM2

L Len

l Fl- F2

CON BOBINADOS SEPARADOS


Los mismos que el esquema de la paqina anterior. con la diferencia de que los contactores KMl y KM2 tienen un contacto temporizado a la desconexion.

2)

Funcionamiento

Para poner en marcha el motor. se posicionara el interruptor Q2 en la posicion que corresponda a la velocidad seleccionada. Posicion 0 - Motor en reposo (parado). Posicion 1 - Motor en gran velocidad. Posicion 2 - Motor en pequeiia velocidad. Este esquema se diferencia con el de la pagina anterior. en que una vez desconectada una marcha, no puede conectarse la otra hasta que transcurra un tiernpo. 10 que se logra por medio de los contactos temporizados a la desconexion de KMl y KM2. Estos contactos son instantaneos a la conexlon (abrlendose), pero temporizados a la desconexion. cuando se cierra.

Ejercicios de aplicacion para motores trifasicos de dos

0

9

mas velocidades

141

L1__

-F-3~

FC2

FC1

N------~------------~------ _ KM1

KM2'

MOTOR TRIFASICO DE DOS VELOCIDADES .CON BOBINADOS SEPARADOS 1)


F3 Q1 F1 F2 Sl FC1 FC2 KM1 KM2 2)

- Fusible de proteccion para el circuito de maniobra. - Interruptor monofasico. - Contacto accionado por reh~terrnico del circuito de gran velocidad. - Contacto accionado por rele terrnico del circuito de peque/ia velocidad. - Pulsador de marcha. - Final de carrera doble a la conexion y desconexion, - Final de carrera simple a la desconexion. - Contactor del circuito de gran velocidad. - Contactor del circuito de peque/ia velocidad.

Funcionamiento

EI esquema desarrolla la siguiente maniobra: AI pulsar en Sl, entra el motor en gran velocidad (KM1). Cuando un dispositivo mecanico acciona FC1, se desconecta KM 1 yentra KM2 (peque/ia velocidad). FC1 volvera a su posicion de reposo al seguir avanzando el mecanismo. Cuando se acciona FC2, se para la peque/ia velocidad JKM2). Para iniciar un nuevo ciclo, volver a pulsar en S 1.

Ejercicios de aplicacion para motores trifaslcos de dos

0

9

mas velocidades

142

L1---F-3~

Q1

KA1~P kA2

n

1 (i cia

F1

F2

N----~ KA1

+K M1

~------~----KA2

MOTOR TRIFASICO DE DOS VElOCIDADES 1) F3 Q1 F1 F2 S1 KA1 KA2 KM1 KM2 2)

KM2 Len

Rap


Elementos del esquema - Fusible de protecci6n para el circuito de maniobra. - Interruptor rnonofasico. - Contacto accionado por rele terrnico del circuito de gran velocidad. - Contacto accionado por rele terrnico del circuito de pequef\a velocidad. - Pulsador de marcha. - Temporizador ala conexi6n. - Temporizador ala conexi6n. - Contactor del circuito de gran velocidad. - Contactor del circuito de pequefia velocidad. Funcionamiento

AI pulsar S1, entra KA 1 y KM1. Motor girando a gran velocidad. Transcurrido un tiempo, KA 1 conecta a KA2 y este, tras desconectar a KA 1 y KM 1, conecta a KM2, con 10 que el motor girara a pequeria velocidad. Transcurrido otro tiempo, KA2 desconecta a KM2 y a sf mismo, con 10 que se da por concluido el ciclo, Para iniciar un nuevo cicio, volver a pulsar en S1.

Ejercicios de aplicacicn para motores trifasicos de dos

0

mas velocidades

9 143

11~~

F3 Q1 F1 F2

KA2

N------~--------~--------~~--------~----KA1

MOTOR TRIFASICO 1) F3 Q1 F1 F2 S1 X RI KA 1 KA2 KM1 KM2 2)

K A2

DE DOS VELOCIDADES

KM1

CON BOBINADOS

KM2

SEPARADOS

Elementos del esquema - Fusible de protecci6n para el circuito de maniobra. - Interruptor rnonotasico. - Contacto accionado por rele termico del circuito de pequefia velocidad. - Contacto accionado por rele terrnico del circuitode gran velocidad. - Pulsador de marcha. - Contacto 0 serial de un elemento de la maniobra principal. - Rele de intensidad. EI contacto se cierra, cuando se supera una determinada I. - Rele auxiliar. - Temporizador ala conexi6n. - Contactor del circuito de pequefia velocidad. - Contactor del circuito de gran velocidad. Funcionamiento

Este equipo esta destinado a gobernar un grupo moto-bomba que engrasa los palieres de un mezclador. AI poner en marcha el equipo, bien sea pulsando en S1 0 por medio del contacto X correspondiente al motor principal de la maquina. entra en servicio el engrase, en pequefia velocidad (KA 1 + KM 1) y por tanto, pequefio caudal. Si el consumo del motor principal aumenta, 10 que es detectado por el rele de intensidad RI, durante un tiempo al que se ha reglado KA2, oesconectara KM1 y conectara KM2, entrando a gran velocidad y por tanto, gran caudal. EI equipo permanecera en gran velocidad mientras RI acuse trabajo en el motor del mezclador. Esta maniobra se repetira cada vez que se detecte aumento de intensidad prolongada en el circuito del motor principal.

Ejercicios de aplicacion para motores trifasicos de dos 0 mas velocidades

9 144

Ll ----~~-------------

S1

N-----4--------~------~---KMl

KM2

F1 - F 2

Rap

Len

L

MOTOR TRIFASICO DE DOS VElOCIDADES 1) KM1 KM2 F1 F2 S1 S2 FC1 FC2 L

2)

Elementos


del circuito

- Velocidad rapida (VR). - Velocidad lenta (VL). - Rele terrnico de KM1. - Hele terrnico de KM2. - Pulsador con enclavamiento (paro). - Pulsador de marcha. - Final de carrera para VR. - Final de carrera para \lL. - Larnpara que sefiala el disparo de F1 0 F2.

Maniobra

AI pulsar en S1, entran en servicio KM1 y por tanto VR en eje del motor. Aillegar el dispositivo rnecanico a la altura de FC1 y cambiar su posicion, desconecta KM1 y conecta KM2 (VL). AI accionar el mismo dispositivo rnecanico FC2, desconecta KM2, haciendose el paro de la secuencia maniobra de funcionamiento. En cualquier fase de la maniobra puede hacerse el paro, pulsando en S1.

0

9

Ejercicios de aplicacion para motores trifasicos de dos 0 mas velocidades

145

Ll------~-------------------F3

F==t==F=~ __F=~--~~==~VL ~ 5

VR Para

6

N------~------~~--~--------~---KAl

Pr

MOTOR TRIFASICO DE DOS VELOCIDADES 1)

KM2 VR

CON BOBINADOS

SEPARADOS

Elementos del circuito

KA 1 KM 1 KM2 Pr S1 Fl F2

2)

KMl VL

-

Reh~auxiliar. Contactor para velocidad lenta (VL). Contactor para velocidad rapida (VR). Programador secuencial 0 intermitente accionado por el motor M. Pulsador de marcha. Hele terrnico del contactor KM1. Rele terrnico del contactor KM2.

Maniobra

AI pulsar S1 entra el rele KA 1, alimentado a traves de su contacto auxiliar al programador (Pr) e intermitentemente a KM1 6 KM2. En estas circunstancias estara marchando el motor en VL y VR de forma alternativa, tal como se indica en la representaci6n del programa de marcha. Transcurrido un tiempo de estar funcionando el motor de forma alternativa, el contacto 5-6 se abre un instante, el suficiente para tirar la maniobra, es decir, desconectar KA 1.

9

Ejercicios de aplicacion para motores tnfasicos de dos 0 mas velocidades

146

PV

GV ••

L1----~------------------------------------------su

KM4~ KM2

1(2)

FO .

--'1---

--'1--

N----__~---------4 KM1 KM2 GVD

GVl

~----------~------__ KM3 KM4 PVD

MOTOR TRIFASICO DE DOS VELOCIDADES CON BOBINADOS INVERSION DE GIRO PARA LAS DOS VELOCIDADES

PVI SEPARADOS

Aplicaci6n

EI ejercicio aquf estudiado se aplica a la rnotorizacion del carro de un mecanismo. con desplazamiento a izquierda y derecha. para cada secuencia de puesta en marcha. EI desplazamiento del carro se hace con velocidad rapida (GV) y el acercamiento al extrema en pequei'ia velocidad (PV). En la paqina siguiente se estudia el circuito electrico.

Ejercicios de aplicacion para motores tnfasicos de dos

0

9

mas velocidades

147

MOTOR TRIFASICO DE DOS VELOCIDADES CON BOBINADOS INVERSION DE GIRO PARA DOS VELOCIDADES

SEPARADOS

Explicaci6n del esquema de la pagina anterior 1)


KM1 - Contactor de GV con giro a derecha (GVD). KM2 - Contactor de GV con giro a izquierda (GVI). KM3 - Contactor de PV con giro a derecha (PVD). KM4 - Contactor de PV con giro a izquierda (PVI). F1

- Reh~terrnico de GV (KM1 y KM2).

F2

- Rele terrnico de PV (KM3 y KM4).

FC1 - Final de carrera, para PVI y dispone de circuito para GVD (KM 1). FC2 - Final de carrera, para GVD y da marcha a PVD (KM3). FC3 - Final de carrera, para PVD y da marcha a GVI (KM2). FC4 - Final de carrera, para GVI y da marcha a PVI (KM4). Sl

- Pulsador de marcha para inicio de ciclo en GVD (KM1).

52

- Pulsador de paro con enclavamiento.

2)

Maniobra

En posicion de reposo, el carro esta situado en el lado izquierdo y el final de carrera FC1, accionado. Para poner en marcha, pulsar 51. Entra el contactor KM1 (GVD), con 10 que el carro se dirige hacia la derecha a gran velocidad. AI iniciar el carro su desplazamiento, deja de accionar a FC1, que vuelve a la posicion de repose, es decir (1) abierto, (2) cerrado. Aillegar el carro a la altura de FC2, 10 acciona, para la velocidad GVD y conecta la velocidad PVD. AI lIegar el carro al final de su recorrido, acciona FC3, que desconecta PVD y conecta GVI. es decir, inversion del sentido de giro respecto a GVD. AI lIegar el carro a la altura de FC4, 10 acciona, desconecta la velocidad GVI y conecta la velocidad PVI. Aillegar el carro al final de su recorrido, acciona FC1, desconecta PVI y dispone el circuito para iniciar un nuevo cicio. La rnecanica de accionamiento de los Fe esta preparada para asegurar que tanto en su recorrido de ida vuelta, se accionan 5010 los FC que interesan a la maniobra.

0

de

EI equipo dispone de un pulsador de paro (tipo seta) de emergencia con enclavamiento al ser accionado. Otros elementos del esquema de maniobra son 105 contactos correspondientes a los dos reles termicos F1 y F2.

Ejercicios de aplicacion para motores trifasicos de dos

0

mas velocidades

9 148

N----~~------~------~----KM3

~

PV

GV

.GV . Gran velocidad PV • Pequeria velocidad

(Inversor)

POLIPASTO PARA ElEVACION 1)

DE CAR GAS

Esquema de potencia

KMl - Contactor que selecciona GV en descenso, giro a derecha. KM2 - Contactor que selecciona GV en elevaci6n, giro a izquierda. KM3 - Contactor que selecciona PV en elevaci6n, giro a izquierda.

2)

Esquema de maniobra

. La orden de subir 51 52

0

bajar el gancho (carga) se hace por mando por pulsadores.

- Pulsador para bajar. - Pulsador para subir.

FCl - Final de carrera. Limita la bajada del gancho. FC2 - Final de carrera. Limita la subida enGv. FC3 - Final de carrera. Para 0 limita el final de la subida en PV. EI gancho sube momento.

0

baja, mientras se oprima el pulsador. AI dejar de pulsar, se para el gancho donde este en ese .

9

Ejercicios de aplicacion para motores tritasicos de dos 0 mas velocidades

149 REPRESENTACION DEL CICLO DE MARCHA

- E-"\ KM2

I

FC4

52

FO

1I

"i

Funcionamiento

F3

AI pulsar en 51, entra el motor en velocidad rapida (KM1 I·

0.1

AI lIegar el rnovtl a la altura de FC1, 10 acciona, con 10 que se para la velocidad rapida y se conecta KM2, velocidad lenta. Aillegar el movil a FC2 y cambiar su posicion, se para velocidad lenta (KM31 y entra el rele KA 1, disponiendo el circuito para que el rnovil pueda realizar el retroceso en el momenta que se pulse 52. AI pulsar 52 entra el motor en velocidad rapida (KM31 con inversion de giro respecto a KM 1. L........•..-OO--

PU

...•N

Cuando el movil alcanza FC3 desconecta la velocidad rapida y conecta la velocidad lenta (KM4).

I

KA1

--"'1--

--\1--

N----~--------~--------~--------~--------~------KMl

KM3

Riip-

Len-

KAl

KM2

-Rap

KM4

-Len

AI completar el recorrido el rnovil, acciona FC4 que realiza el paro de KM4 y por tanto la velocidad lenta. EI esquema dispone de enclavamientos que impiden la entrada de otro contactor que el que corresponda a la velocidad que requiera el ciclo de marcha.

Ejercicios de aplicaci6n para motores trifaslcos de dos

0

mas velocidades

9 150

2)

Motor

En este caso, el motor elegido es un motor trifasico de 2 velocidades con bobinados separados.

3)


EI circuito de potencia esta formado por dos inversores de giro, uno para cada velocidad, con sus correspondientes reles terrnicos de protecci6n y fusibles generales. Este esquema de potencia esta representado en el capitulo 8, que trata de motores trifasicos con dos a mas velocidades.

4) F3 Q1 F1 F2 PU 51 52 KM1 KM2 KM3 KM4 KA 1 FC1 FC2 FC3 FC4 M

5)

Elementos del esquema - Fusible de protecci6n. - Interruptor rnonofasico. - Contacto accionado por el rele termico del circuito de gran velocidad. - Contacto accionado por el rele terrnico del circuito de pequeiia velocidad. - Pulsador de parada-urgencia. - Pulsador marcha (IDA). - Pulsador marcha (RETORNO). - Contactor de circuito de gran velocidad (Ida). - Contactor de circuito de gran velocidad (Retorno). - Contactor de circuito de pequeiia velocidad (Ida). - Contactor de circuito de pequeiia velocidad (Retorno). - Rele auxiliar. - Fin de carrera doble (desconexi6n-conexi6n). - Fin de carrera doble (desconexi6n-conexi6n). - Fin de carrera doble (desconexi6n-conexi6n). - Fin de carrera a la desconexi6n. - Motor de dos velocidades con bobinados separados.

Aplicaci6n

Esta maniobra puede emplearse para el gobierno de un carro que se desplaza a derecha e izquierda. EI carro, al lIegar a los extremos, reduce su velocidad. Para cada desplazamiento, habra que pulsar marcha.

6)

Observaci6n

En los ejercicios de aplicaci6n se ha elegido prioritariamente el motor de 2 velocidades con bobinados separados por ser el esquema mas simple y resultar valido para ejemplos que puedan generalizarse a otros tipos de motores. En el presente esquema, FC4 esta accionado (pulsado), por 10 que se ha representado abierto.

Ejercicios de aplicacion para motores trifaslcos de dos

0

9

mas velocidades

151 L1

v Rap Fl

V Hed

F2

I

I

F3

I~

N----~------~ KAI

KMI

4_------4_ KA2

KH2

v Len

•.I

1CICLO

4_------4_------4___ KA3

KH3

KH 4

MOTOR DE 3 VELOCIDADES CON DOS BOBINADOS SEPARADOS. UNO DE ELLOS EN CONEXION DAHLANDER 1) F1 F2 F3 F4 51 52 KA1 KA2 KA3 KM1 KM2 KM3 KM4

Elementos del esquema - Contacto accionado por el rele terrnico del circuito de gran velocidad. - Contacto accionado por el rele terrnico del circuito de media velocidad. - Contacto accionado por el rele terrnico del circuito de lenta velocidad. - Fusible de protecci6n del circuito de maniobra. - Pulsador marcha. - Pulsador de paro. - Temporizador ala conexi6n. - Temporizador ala conexi6n. - Temporizador ala conexi6n. - Contactor del circuito de gran velocidad. - Contactor de circuito de media velocidad. - Contactor de circuito de lenta velocidad. - Contactor de circuito de lenta velocidad.

Esta publicaclon forma parte de una serie de tftulos publicados por nuestra editorial, que estudian todo 10 relativo a los Motores Electricos en sus diferentes campos de utilizacion. Los anteriores volurnenes han sido dedicados a la puesta en marcha y aplicaciones industriales de los mas modernos motores electricos. En este tercer libro se ofrece al lector cuanto se relaciona con el estudio de la variacion de velocidad, en motores electricos. campo sumamente sugestivo y util industrialmente, dado que los procesos industriales, rnaquinas 0 sus elementos, requieren a menudo disponer de movimientos con determinadas variaciones de velocidad. La obra recopila los rnetodos mas eficaces y de implantacion mas reciente para conseguirlo y permitir al tecnico 0 estudioso de esa materia en Escuelas Profesionales y Tecnicas, la eleccion del sistema mas adecuado a sus necesidades 0 para resolver los problemas que se Ie planteen con toda garantfa de seguridad y de exito.

ISBN 10: 84-283-1991-X

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www.paraninfo.es

9 788428 319911

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