(239396190) Aplicación Industrial de Motores de Inducción. Clases de Servicio

8/18/2019 (239396190) Aplicación Industrial de Motores de Inducción. Clases de Servicio

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Aplicación industrial de motores de

inducción. Clases de servicio

Apellidos, nombre Puche Panadero, R ubén (r u pu pca@d ie.u pv .es)

Departamento Departamento de Ingeniería Eléctrica

Centro Escuela Técnica Superior de Ingenier ía del Diseo!niversidad Poli"écnica de #alencia

mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]


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1 Resumen$as %&'uinas eléc"rica en general, "rabaan a por"ando co%o %ucho la po"encia

no%inal o %&)i%a po"encia 'ue de *or%a 'ue "ér%ica no provo'ue unenveeci%ien"o acelerado de la %&'uina, pero en %uchas ocasiones puededisponer de una po"encia bas"an"e %a+or a la deno%inada co%o po"encia no%inal.

-on es"e ar"ículo se plan"ean posibles al"erna"ivas de a plicaciones de%o"ores eléc"ricos de induccin, de * or%a 'ue se o p"i%ice los recursosdisponi bles en el %o"or . /sí se anali0an los lí%i"es %ec&nicos de la %&'uinaeléc"rica + seg1n en 'ué caso cual es el lí%i"e real de dicha %&'uina.

$a 2or%a, es"a ble unas ecuaciones 'ue li%i"an, en cada "i po es"andari0ado de

a plicacin, el li%i"e "ér%ico + el li%i"e %ec&nico. En es"e "rabao se plan"ean losdi*eren"es "i pos nor%ali0ados de a plicaciones + de ellos a %odo ilus"ra"ivo see"raen + plan"ean unos eercicios de o p"i%i0acin de recurso.

2 Introducción

-uando se pre"ende hacer uso de un %o"or eléc"rico co%o ele%en"o pro pulsor de una %&'uina cuales'uiera, uno de los par&%e"ros %&s i%por"an"es a la

hora de elegir el %o"or es el 'ue de"er%ina 'ue el %o"or "iene su*icien"e po"encia para poder arras"rar3, lo 'ue se deno%ina co%o po"encia no%inal3 del %o"or .Pero real%en"e se pueden plan"ear varias pregun"as4 56ue es lo 'ue de"er%ina

es"a po"encia no%inal7. 5Es"a es la po"encia 1nica a la 'ue puede* uncionar el %o"or7.5$a po"encia no%inal es la %&)i%a a la 'ue puede "ra ba ar el%o"or7.

Pues bien, en los "ra"ados cl&sicos "odas es"as pregun"as se pueden con"es"ar %edian"e una gr&*ica 'ue nos relaciona el par disponi ble en el %o"or eléc"rico, con la velocidad de giro del ro"or de dicha %&'uina. En el a par "ado 8se es"udia es"a carac"erís"ica, 'ue es pro pia de cada %o"or , en "odo caso, +dependiendo del "i po de a plicacin, la po"encia %&)i%a depende delrégi%en de "rabao a 'ue se so%e"a al %o"or.

9a+ 'ue dec ir 'ue el deno%inado co%o pun"o de *unciona%ien"o no%inal, esa'uel en el 'ue el %o"or no sobrepasa una de"er%inada "e%pera"ura ('ue en la

i%pone los aislan"es). Por lo "an"o, el pun"o de *unciona%ien"o no%inal'ueda de"er%inado por carac"erís"icas "ér%icas + por "an"o son %uchos los par&%e"ros 'ue puede in*luir en ese pun"o.

En la placa de carac"erís"icas de un %o"or + en los ca"&logos, solo se puede poner un n1%ero li%i"ado de valores iden"i*ica"ivos, en"onces los da"os 'ue son r e*leados

son los de * unciona%ien"o en unas condiciones de"er%inadas. En"re o"ras se puede resal"ar4

R égi%en de "rabao con"inuo, signi*ica 'ue "rabaos de : horas consecu"ivas.

/l"i"ud de "rabao, los da"os es"&n re*eridos al nivel del %ar.

Te%pera"ura a%bien"e %&)i%a.

Toda variacin de es"as condiciones a%bien"ales + de "rabao i%plica 'ue

el %o"or pueda "ra ba ar a por"ando po"encias sensible%en"e di*eren"es. Enes"e "rabao nos re*erire%os al pri%er pun"o indicado, 'ue seg1n el

"ie%po de


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*unciona%ien"o + el "ie%po de parada se de"er%ina una serie de clases

de servicio. -o%o es"e "i po de incidencia es "an ha bi"ual, ha hecho 'ue sedesarrolle una nor %a"iva sobre regí%enes de "rabao (deno%inada -lases deservicio3) 'ue es a plica ble a es"e "i po de %&'uinas eléc"ricas, a la apara%en"aeléc"r ica, + o"ros e'ui pos si%ilares.

!b "etivos

Son varios los o b e"ivos 'ue se pre"enden alcan0ar con el desarrollo de es"e

"rabao, "odos ellos relacionados con a'uellas necesidades 'ue "iene el "écnico para poder reali0ar a plicaciones con cri"erio de econo%ía + prac"icidad. De

hecho en la gran %a+oría de a plicaciones se podía haber u"ili0ado un

%o"or di*eren"e al 'ue real%en"e se u"ili0a, general%en"e %&s pe'ueo. Por lo"an"o, bao es"a perspec"iva se plan"ean los siguien"es o b e"ivos4

o -onsul"ar las di*eren"es par"es de la 2or%a re*erida a las a plicaciones de%o"ores + sus clases de servicio.

o ;b"ener las li%i"aciones "an"o %ec&nicas co%o "ér%icas del*unciona%ien"o de un %o"or a par"ir de los da"os de ca"&logo .

o Evaluar las %odi*icaciones de los valores no%inales del %o"or en

*uncin del "i po de a plicacin.

# Desarrollo

-uando se 'uiere accionar una %&'uina %edian"e un %o"or eléc"rico, el procesoha bi"ual de seleccin del %o"or es calcular previa%en"e la po"encia dearras"re de la %&'uina a accionar + la velocidad de *unciona%ien"o de dicha

%&'uina, o lo 'ue es lo %is%o, el par necesario de arras"r e de dicha

a plicacin. En"onces desde un ca"&logo, o %edian"e los da"os de la placa decarac"erís"icas, se elige el %o"or 'ue a por"e dicha po"encia o par . 9a+ 'ueresal"ar 'ue los da"os 'ue aparecen en es"os dos docu%en"os son los

correspondien"es al pun"o de *unciona%ien"o no%inal + es"e pun"o de "ra ba (oes uno %&s de los posibles, den"ro del rango de "rabao del %o"or a elegir .

-on los da"os no%inales de un %o"or desde ca"&logo se puede e"raer lo 'ue seconoce co%o curva de par velocidad En ella se re*lea el r angode *unciona%ien"o de un %o"or eléc"rico, 'ue para el caso de un %o"or indus"rial convencional de los deno%inados %o"or asíncr ono con ro"or en aulade ardilla3 podría ser la de la *igura


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F i gura 1.- Cur va de par vel ocidad de un mot or a síncrono

-uando un %o"or "rabaa de * or%a con"inua (al %enos las : horas diarias), se dice'ue es"& "rabaando en una clase de servicio deno%inada co%o S4

F i gura 2.- E vol ución de l a t emperatura

Q − Q = M ⋅ C ⋅ ∆θ

I E e∆t

E cuación 1. Definición de l a ecuación de cal or .

Dnde 6I es el calor in"erno generado, 6E es el calor evacuado, ? es la %asa del

%o"or , -e el calor especi*ico + @ es el incre%en"o de "e%pera"ura respec"o ala%bien"e. Por "an"o, el sal"o de "e%pera"ura % ! es ins"an"&neo. El %o"or "iene

una inercia "ér%ica3 'ue de"er%ina la velocidad de calen"a%ien"o +en* ria%ien"o.


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Para cada %o"or, el * a brican"e pro porciona el valor de su inercia

"ér%ica %edian"e una cons"an"e en %inu"os T3. -uando se alcan0a un"ie%po de 8 veces el de la cons"an"e pro porcionada por el *abrican"e el %o"or ha alcan0ado a pro)i%ada%en"e el ABC de su "e%pera"ura *inal. En la "a blaGL S e rv ic io " e% p o r a l o d e c o r "a

d ur a c i n

-iclos de carga cons"an"e breves con reposos pr olongados en 'ue la %&'uina seen*ría a "e%pera"ura a%bien"e. Se deno%ina indicando la duracin del servicio +la po"encia4 E e% plo &'2( 2) minutos, 1* + -

F i gura '.- E vol ución de l a temperatura en & 2


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• S 8 , S I + S B S erv ic io in " er% i" e n " e

-iclos * or%ados por un periodo con carga cons"an"e + o"ro de r eposo, losu*icien"e%en"e cor"os para 'ue la %&'uina no alcance el e'uili brio "ér%ico. Sedeno%ina indicando4

$a duracin de la %anio bra + la po"enciaM '( 1* min . /) min, 2) + -

El porcen"ae de %archa + la po"enciaM '( 2* 0, /) min, 2) + -

F i gura (.- E vol ución de l a temperatura en & %-&'-&(

El servicio SI "iene en cuen"a el so brecalen"a%ien"o en el arran'ue. Se especi*icaindicando el porcen"ae de %archa + el n1%ero de arran'ues por horaM '#(#)0,

*2) arranues, )+ -.

El servicio SB "iene en cuen"a ade%&s el so brecalen"a%ien"o en el*renado eléc"rico, indicando el "i po de *renadoM '*( )0, 2*) maniobras2ora,3renado por contracorriente, *) + -.

• S H,S F,S : S erv ic io in in " err u % p ido

$a %&'uina no llega a parar. El servicio SH es"& *or%ado por periodos en carga +en vacío. El SF aade so brecalen"a%ien"os en arran'ue + * renada eléc"rica. N elS: incorpora ade%&s per iodos a dis"in"as velocidades.

F i gura ).- E vol ución de l a temperatura en & %-&'-&(

Den"ro de las di*eren"es clases de servicio in"eresa re%arca 'ue ha+ unas las S>, S8

+ SH 'ue per%i"en un au%en"o de po"encia (es dec ir u"ili0ar %o"ores de%enor po"encia no%inal al re'uerido por la a plicacin) en co%paracin con elservicio con"inuo S


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Decir "a%bién 'ue se necesi"an de unos valor es de los %o"ores asíncronos (causa

de nues"ro ar"ículo) 'ue nor%al%en"e no suelen encon"rarse ni en ca"&logosconvencionales ni "a%poco en las placas de carac"erís"icas, pero 'ue en "odocaso pueden solici"arse al *abrican"e 'ue los pondr& a disposicin delos diseadores de es"e "i po de a plicaciones. En la *igura F se presen"a unahoa de ca"&logo con una serie de %o"or es. En ella aparecen %uchas varia blesde es"as %&'uinas pero no los de car&c"er "ér%ico 'ue se necesi"an para la

a plicacin de las clases de ser vicio.

F i gura *.- +o,a de cat -l o go de motores a sí ncr ono s

Por o"ro lado ha+ 'ue "ener en cuen"a la po"encia %ec&nica disponi ble en un%o"or puede ser %a+or a las de"er%inadas así, se "iene 'ue el “L ímite de

s egu r id ad me c án ica” , 'ue en la nor%a #DE GB8G se especi*ica del

%odo siguien"e4

$os %o"or es poli* &sicos de inducc in deben ser sobr ecar ga bles has"a


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Es dec ir, la po"encia %ec&nica %&)i%a 'ue puede pr o porcionar el

%o"or respec"o a la no%inal 'ue *igura en su placa de carac"erís"icas,a"endiendo al cri"erio de so brecarga i% pues"o por la nor%a, es4

/ ≤

m

⋅ / carga %&

.

Ta%ao cons"ruc"ivo > polos I polos H polos : polos

BG a AG $ G,8B G,IB G,B G,B

B G,8 G,8

B G,8 G,8

>GG$ a >BG? G,>B G,8 G,8 G,8

>:GS a 8 con un "ie%po de carga de


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/"endiendo a la relacin de %o"ores de la *igura >, + su poniendo 'ue se

"ra"ase de una a plicacin con una clase de servicio con"inuo (S)

?o"or4 B.B JK S 15A6 1)7#AA


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/nalice%os los dos lí%i"es de po"encia4 4otencia mec8nica(

/ ≤

m⋅ /

= >, :

⋅ 8 = I, HF 3

carga %&


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4ote n cia m ec8ni c a (

/

≤

m

⋅ / =

>, F

⋅ F, B =


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Se puede observar 'ue ahora el lí%i"e de po"encia i%pide suu"ili0acin.

* Cierre

Se puede co%pro bar 'ue en di*eren"es a plicaciones no ha+ 'ue 'uedarse con

los da"os b&sicos de a plicacin de un %o"or asíncr ono, 'ue pode%os disponer en la placa de carac"erís"icas +=o en el ca"&logo, si no 'ue con un an&lisisehaus"ivo de la a plicacin a veces se puede econo%i0ar en el %o"or dei%pulsin.

!n "écnico cuali*icado debe ser concien"e de 'ué par&%e"ros son los ver daderosli%i"adores de cual'uier %&'uina, + en par"icular los %o"ores eléc"ricos. Es"e "e"ose ha presen"ado desde un pun"o de vis"a educa"ivo + pr&c"ico. Se ha deado dea

na

li0a

r o"ras cla

ses de servicio 'ue el lec"or puede es"udia

r en la

pro pia

2or%a, pero se ha "ra"ado de re*lear de *or%a clara + concisa, %edian"e ee%plosde a plicacin, co%o se puede op"i%i0ar los recursos disponi bles.

/ 9ibliogra3ía

/.1 5ibros

WGX R oger Zolch, Y ., R iera [uasp, ?., R old&n Por"a, -. TecnologíaEléc"rica3.Sín"esis.>GG

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