viernes, 9 de mayo de 2008

Los motores eléctricos en corriente alterna.

El motor eléctrico por excelencia en corriente alterna es el motor de inducción o motor asíncrono trifásico, es el más utilizado para el accionamiento de máquinas en la industria y gracias a la electrónica de potencia está desbancando a otros tipos de motores de corriente continua como por ejemplo en tracción eléctrica, su amplia utilización es debido a su sencillez de mantenimiento, facilidad de instalación, bajo coste y robustez.

Empezaremos con el motor trifásico asíncrono, estos pueden ser de rotor en cortocircuito (el más utilizado) o de rotor bobinado.

Sus partes fundamentales son:

El estator, parte fija de la máquina donde van alojados las bobinas inductoras, las tapas laterales o también llamadas escudos que llevan dos cojinetes que permite el giro del rotor.

Estator.Foto: viatger

El rotor en cortocircuito, parte móvil de la máquina, bobinada con unas barras de cobre o aluminio, introducidas en las ranuras y que van soldadas a dos anillos, del mismo material, llamados anillos de cortocircuito. Este conjunto se denomina jaula de ardilla por su parecido a una jaula de ardilla. Existen motores con rotor de doble jaula de ardilla.

Rotor. Foto: viatger.

Partes de un
motor asíncrono trifásico.

En esta imagen se puede apreciar el eje del motor que es el que desarrollará la potencia útil del motor y es esa la potencia que viene indicada en la placa de características del motor, observamos la caja de bornes donde se efectúan las conexiones a la red y las aletas que lleva es para refrigerar la máquina mediante las aspas que llevan casi todos estos motores en la el escudo contrario al eje, es decir, cuando funciona el motor al mismo tiempo un ventilador proporciona aire que pasa a través de las aletas de refrigeración evacuando el calor que produce la máquina.

Despiece motor. Imagen sacada del Telesquemario de Telemecanique.
Conexión del motor.

Arranque directo del motor.

Cuando el motor tiene una potencia inferior a 0,75 Kw se puede conectar de forma directa a la red, el motor dispone de tres bobinas que se deben conectar a la red para que funcione, estas bobinas pueden conectarse en estrella o en triángulo dependiendo de la tensión que soporten las bobinas y de qué tensión sea la red trifásica.

En la placa de características nos encontraremos siempre dos valores de tensión, el valor más pequeño de esos dos valores es la tensión nominal que soporta cada bobina, es decir, si un motor eléctrico nos indica que es 230/400 v, nos está indicando que la tensión nominal que aguantan las bobinas es 230 voltios.

Unos ejemplos nos aclararán las ideas, si la red que tenemos es de 230 V y el motor es de 230/400 v debemos conectar el motor en triángulo ya que con esta conexión cada bobina recibirá 230 v.

Con la red trifásica de 400 v, y el mismo motor 230/400 v, deberemos conectar el motor en estrella porque así cada bobinado recibirá 400/√3 = 230 v, es decir, la tensión que soporta cada bobina.

El motor dispone de unos puentes que se colocarán según las fotos si se conectan en estrella o en triángulo.

Caja de bornes de un motor asíncrono. Foto viatger.


Disposiciones típicas de las bobinas en la caja de bornas del motor. Dibujo viatger (ya, es malo de narices)

Motor asíncrono conectado en estrella. En las bornas superiores iría una fase por borna y como se puede apreciar las bornas de abajo están puenteadas. Foto viatger.

En esta imagen se aprecia de qué forma conectan los puentes las bobinas en estrella.

Motor asíncrono conectado en triángulo. En las bornas superiores iría una fase por borna y se puede apreciar cómo deben ir los puentes. Foto viatger.

En esta imagen se aprecia de qué forma conectan los puentes las bobinas en triángulo. Dibujo viatger.

Esquema de potencia del arranque directo de un motor de inducción. Imagen sacada del Telesquemario de Telemecanique.
En el esquema podemos observar un seccionador con fusibles incorporados que protegerán el circuito contra cortocircuitos, un contactor que efectuará la conexión y desconexión del motor, el relé térmico que protegerá al motor contra sobrecargas dicha protección es como si realizara una imagen térmica del motor en otra entrada hablaremos de este relé.

La nomenclatura de los bornes del motor no es aleatoria cumplen con una normativa actual, pero todavía hoy se conservan y se construyen muchos motores con la anterior normativa por tanto sus equivalencias son:

- U1 en la norma antigua es U.
- V1 en la norma antigua es V.
- W1 en la norma antigua es W.
- W2 en la norma antigua es Z.
- U2 en la norma antigua es X.
- V2 en la norma antigua es Y.
- Así como las fases, según la actual normativa, son L1, L2, L3 en la antigua era R, S, T, aunque se utilizan mucho ambas nomenclaturas. En otras obras de electrotecnia a las fases las denominan A, B, C.

Si somos observadores nos daremos cuenta que la normativa actual deja bien definidas los principios y finales de cada bobina del motor.

Arranque estrella-triángulo.

Los motores de poca potencia pueden arrancarse directamente como vimos en el apartado anterior, pero cuando las potencias superan un valor se deben conectar los motores mediante algún sistema de arranque para evitar la sobreintensidad de arranque elevada que puede provocar perturbaciones en la red como por ejemplo caídas de tensión inadmisibles. Un motor eléctrico en el arranque puede consumir entre 6 y 8 veces la intensidad nominal.
Por otra parte el Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión en su ITC- BT-47 Instalación de receptores. Motores, indica que aquellos motores de potencia superior a 0,75 Kw deberán llevar dispositivos de arranque.

Existen diversos dispositivos de arranque mediante, resistencias estatóricas, autotransformador, relés estáticos, variadores de frecuencia, etc., pero en esta ocasión solamente trataré el clásico arranque estrella-triángulo que todo electricista que se precie debe conocer sin vacilar.

El arranque estrella-triángulo lo que hace es arrancar a tensión reducida el motor asíncrono mediante la conexión estrella que se hará a través de los contactores KM1 y KM3, una vez que el motor alcanza el 80 % de su velocidad nominal, se desconecta la conexión estrella, es decir, el contactor KM3 y se conecta la conexión triángulo, el contactor KM2.

Al esquema de potencia que he puesto hay que hacer algún comentario:

A) En el arranque estrella-triángulo en la caja de bornes NO se debe colocar ningún puente.

B) El relé térmico debe proteger tanto en una conexión como en otra, es decir, durante todo el proceso de arranque.


Motores que se pueden conectar en estrella triángulo:

Red de 230 v y motor bitensión de 230/400 v
Red de 400 v y motor bitensión de 400/690 v

En estas gráficas se puede observar la diferencia de intensidad consumida y el par entre el arranque directo y el estrella-triángulo.

Se puede ver que en el caso de la gráfica de intensidad la corriente en arranque directo consume el motor 6 A, mientras que cuando lo hace en conexión estrella consume 2 A para pasar a consumir 3 A al entrar en triángulo.

COMPARACIÓN ENTRE ARRANQUE DIRECTO Y EL ESTRELLA-TRIÁNGULO.

La primera cifra corresponde al arranque directo y la segunda al estrella-triángulo:

- Corriente de arranque: 100 % - 33%.
- Sobrecarga de la línea: 4 a 8 In – 1,3 a 2,6 In.
- Par inicial en el arranque: 0,6 a 1,5 Cn – 0,2 a 0,5 Cn.
- Mando: todo/nada – todo/nada.
- Tiempos de arranque: 2 a 3 segundos – 3 a 7 segundos.

Ventajas arranque directo:

- Arrancador simple y económico.
- Par de arranque importante.
Inconvenientes arranque directo:

- Punta de corriente muy importante.
- Arranque muy brusco.

Ventajas arranque estrella-triángulo:

- Arrancador económico.
- Buena relación par/corriente.

Inconvenientes arranque estrella-triángulo:

- Débil par de arranque sin posibilidad de ajuste.
- Corte de tensión en el cambio de acoplamiento.
- Motor de 6 bornas.

Dada la importancia de este tipo de motor de ca, en próximas entradas trataré la inversión de giro, averías frecuentes en estos motores, placas de características y fórmulas de aplicación para saber consumos de la máquina.

35 comentarios:

Anónimo dijo...

Hola, me llamo Carmen, soy profe interina de secundaria y mañana me enfrento con un instituto nuevo, una asignatura nueva y una práctica de motores asíncronos de la que no tengo ni idea. Gracias a tu Blog por lo menos he cogido conceptos básicos y espero sobrevivir la experiencia. Y gracias también por haberlo escrito en español, nos haces un favor enorme a los que no hablamos catalán.

Viatger dijo...

Muchas gracias Carmen, en un principio el blog nació con la idea de ser práctico y si a ti te lo resulta me doy por satisfecho.

Lo de la lengua te he de decir que la idea del blog es que sea bilingüe (castellano-català), pero por falta de tiempo no está solucionado, siento un profundo respeto por cualquier lengua y/o dialecto.

un saludo,
viatger

carlos dijo...

Buen artículo, práctico y bien explicado, felicitaciones, a carmen suerte en tu nuevo curso, si en algo puedo ayudar avisa

viatger dijo...

Gracias Carlos.

saludos,
viatger

Anónimo dijo...

Excelente publicación, gráfica y teórica, eres un gran maestro Viager. Soy Rodrigo de Bolivia y me gustaria que hagas un compilado de: Servicio de motores (S1-S4), tipos de aplicación (severa y stándar), clases de protección (10,20), porque el es importante como decias proteger a los motores que vayamos a instalar, gracias, con mucha consideracion. Rodrigo (nyr_cocha@hotmail.com)

viatger dijo...

Muchas gracias Rodrigo.

Tengo pensado escribir alguna cosa sobre lo que me comentas en breve aunque aún no sé si lo pondré todo en una entrada o en varias, dado el interés que muestra en cuanto ponga alguna cosa del compilado que hablas te mando un correo, de nuevo gracias.

un saludo y abrazo,
viatger

Anónimo dijo...

Ante todo infinitas gracias por ser tan especifico y no con tanta fórmula y retaila, soy de Colombia y estudio mantenimiento electrónico y a última hora nos avisan que faltarón temas pendientes y a punto de salir estamos viendo "a toda" esté tema, los guias que son disque profesores no utilizan la metodología magistral nos dan un tema, unos parametros y el resto es por investigación propia y sustententación; la metodología es por competencias laborales y yo soy de la vieja guardia y estoy acostumbrado a otro ritmo pero gracias a personas como usted que comparten el conocimiento vislumbro una luz al final del tunel muchas gracias por el compilado y que esto sea una motivación para seguir con el desarrollo pleno de su blog.
Att: Stivf...

viatger dijo...

Muchas gracias, espero que los estudios de mantenimiento electrónico le vayan más que bien.

saludos,
viatger

Anónimo dijo...

Buenas soy daniel "dagatec", todos los comentarios expresan mejor lo que pienso de este tema, aunque no sobra agradecerle a la vida por crear seres de tan particulares caracteristicas altruistas; Yo llevo ¡varios! DIAS buscando una pagina que me hiciera comprender bien la interaccion de estos motores con la energia trifasica y por fin un dia antes de tener que realizar mi primera instalacion trifasica de un motor con contactor y breaker abordo, logro comprender con LOGICA y seguridad lo que debo hacer mañana.
Mil gracias y por favor no cambie que la vida siempre recompensa la buena voluntad.

Att: dagatec@gmail.com

viatger dijo...

Muchas gracias dagatec,

espero y deseo que la instlación que deba realizar mañana (y en su carrera profesional) le salga muy bien.

un saludo,
viatger

Anónimo dijo...

Como lo comentan en verdad muchas gracias por hacer este tipo de publicaciones; y sobre todo por ser tan especifico. soy de Mexico, me sirvio bastante el articulo. Creo que estare revisando que mas hay por aqui. saludos

Viatger dijo...

Muchas gracias!

espero que siga leyendo el blog y, sobre todo, que le sirva de ayuda.

saludos,
viatger

Anónimo dijo...

Buenisimo el blog, como sugerencia podrian poner los ctos. estrella-triangulo con inversion de giro.


eso felicitaciones

ricardo dijo...

hola me llamo ricardo soy tecnico y me surgieron algunas preguntas.sobre el tema del arranque estrella traingulo que tipo de contactor debo colocar para el de linea,estrella y triangulo? y el relevo de que calibre debe ser? muchas por toda la informacion de esta pagina ingeniero me son de mucha ayuda

Viatger dijo...

Hola ricardo,

el calibre del contactor depende de muchos factores, no tan solo de la potencia, se debe tener en cuenta el número de maniobras, etcétera en esta entrada puede encontrar alguna información que le puede ser de ayuda: http://electricidad-viatger.blogspot.com/2009/02/el-contactor.html

Sobre lo que me pregunta una vez escoge el calibre de los contactores bajo mi punto de vista escogería los tres contactors iguales así no deberá tener en caso de avería diversos tipos de contactor de recambio, teniendo uno, en caso de que se averiase cualquiera éste ya le serviría.

La regulación del relé térmico, guardamotor o relevo, deber estar calibrado de la siguiente forma:

Si tiene un motor de 30 Kw que absorbe 60 amperios a 380 voltios
como la intensidad considerada por el relé térmico es la de fase, tendremos que coger los 60 A y dividirlos por la raíz de tres que será igual a 35 A, es esta la intensidad de regulación del relé térmico, mirando un catálogo de relés térmicos entonces debe estar regulado a 35 A y su playa de reglaje ha de estar entre 32 y 41 A, estos valores podrían cambiar dependiendo de las casa comercial que escoja.

un saludo y buenas vacaciones,
Viatger

Anónimo dijo...

Buenas,
Mi nombre es carlos y tengo una pregunta..

¿Por qué no puede dejar al motor conectado a tensión reducida por un largo período?
(en la conexión estrella-triángulo)

(Es una pregunta que me mandaron del colegio..)

El blog está muy bueno, Saludos!

Anónimo dijo...

Increible blog, de lo mejor que he visto ultimamente, me sirvio para aclarar la conexion de las borneras por que estaba un poco confundido. muchas gracias.

Anónimo dijo...

hola me llamo diego quiciera saber donde colocar el rele termico de un estrella triangulo si en el triangulo o en el de linea y por que

Anónimo dijo...

hola viatger
soy j.carlos, gracias por publicar cosas tan practicas y bien explicadas, es de gran ayuda.
eres un gran profe!!
saludos!

Viatger dijo...

Gracias, J. Carlos.

war10ck dijo...

Hay algún problema si conecto las bobinas con diferente polaridad, esto es en vez de tomar como U1-U2 la tomo como U2-U1.
Lo pregunto porque no tengo acceso a los terminales del motor y solo poseo los terminales de las bobinas. Existe alguna forma de saber cual es U1 y U2.
Si tienes alguna idea te lo agradezco.

Viatger dijo...

war10ck , si solamente tienes los terminales con que sepas cuáles son las bobinas es suficiente.

Saludos,
Viatger.

Anónimo dijo...

Me encanto tu explicacion! muy completa y bien sencilla de entender! yo soy estudiante en un colegio tecnico y me ayudaste a sacarme muchas dudas sobre este tipo de motores! muchisimas gracias! saludos desde argentina!

Català dijo...

bona vesprada, volia preguntar-li si podria utilitzar un motor de trifasica en corrent alterna normal, la de casa (monofasica?), i en cas de ser posibe a quins dels 6 bornes he de conectar el dos cables. moltes gracies

Viatger dijo...

Bona vesprada,Català, ací pots trobar com i de què manera pots connectar un motor trifàsic a una xarxa monofàsica com les dels habitatges.

http://electricidad-viatger.blogspot.com/2009/10/conexion-steinmetz.html

Una salutació,
Viatger.

Francisco dijo...

Me parece uno de los mejores blogs de electricidad que he visitad

douglas dijo...

Hola primero que nada, te quiero dar las gracias por tan importe información que has publicado en tu blogger. la información que has publicado me ha cérvido de mucho porque tenia dudas con respecto al arranque de los motores

guarnizo douglas

Bob_Dylan_1975 dijo...

Buenas tardes. Qusiera sabber si hay un tiempo promedio para que los motores electricos alcancen su velocidad nominal ? y cuanto seria este tiempo ?

Anónimo dijo...

hola, soy Karen, me elegro mucho a leer este blog, por tus aportes son demasido entendiibles y muy buenos. felicitaciones!! bueno soy una estudiante d electronica y la verdad estamos en clases de circuitos.. me han estado enseñando sobre esto, pero lo penoso es no entender o no tener conocimientos de estos temas para la comprension de los mismos.. me gustaria m ayudase o si existe una forma d contactarlo p.???? muchas gracias y nuevamente gracias por su aporte.. ;)

Anónimo dijo...

por cierto mi correo es karencit_92@hotmail.com
si existe alguna novedad y nuevas entradas en tu blog... para pasar permanentemente leyendo sobre estos temas de interes!!

electricista madrid dijo...

buen articulo muy bien explicado

Anónimo dijo...

Felicitaciones por el blog, soy Gabriel y escribo desde Chile, en Sud América. Primero quiero agradecer ya que el blog me ha permitido refrescar conocimientos. Egresé como electromecánico en 1990 y a mis 43 años voy a comenzar en una empresa como técnico en motores eléctricos, dándoles mantención. Profesor, una duda: Mientras estudiaba en la escuela técnica (el milenio pasado), usábamos "el chillador" para encontrar fallas en el inducido (rotor) del motor. era una máquina que producía un campo magnético y al poner una hoja de sierra sobre el inducido (rotor), la hoja saltaba si el inducido estaba dañado. Mi pregunta es si esta prueba está vigente actualmente y si puede ser reemplazada midiendo continuidad en los polos o en las delgas (colector) de inducido(rotor)o si esta prueba es capaz de encontrar daños no detectables por otros chequeos.

Saludos Cordiales,

motor electrico y chile dijo...

Una verdadera clase, todo muy bien explicado.Gracias.

Elías

Jesús López dijo...

Hola buenos dias.
Me ha gustado mucho por lo sencillo que lo eplicas,ademas como complemento a fotos y graficos has puesto dibujos a mano que lo complementan mucho
Enhorabuena y muchas gracias
Jesús

Alejandro dijo...

Muchas gracias Jesús, la idea es hacer entradas sencillas y aunque los recursos son pocos que todo resulte sobre todo gráfico.

Saludos,
Alejandro