Motores trifásicos de 6 puntas

Dependiendo de las necesidades, y razones constructivas, los bobinados internos del motor pueden estar previamente conectados, dejando así en la bornera las puntas para que el técnico instalador realice las conexiones según el nivel de voltaje.

Antes de empezar esta parte es necesario aclarar el término de conexión en serie y paralelo, ya que es vital a la hora de realizar las conexiones de un motor.

CONEXIÓN SERIE
Las bobinas en serie se conectan para el alto voltaje presente en la conexión, para ello se une un principio y un final de las bobinas, de esta manera se realiza la conexión en serie de bobinados de un motor, ahora la pregunta seria como saber cual es el principio o fin ?? Bueno mas adelante les presento una tabla donde se indica, según el tipo de norma.

CONEXIÓN EN PARALELO
Las bobinas en paralelo se conectan para el bajo voltaje presente en la conexión, en esta los principios de las bobinas van unidos, y los finales también.

Para poder indentificar los inicios y finales de bobinas es necesario la tabla que voy anexar a continuación. La lectura de esa tabla se hace de la siguiente manera; supongamos que tenemos un motor que en la bornera tiene 6 cables y estan identificados como 1,2,3,4,5,6 entonces eso significa que es un motor con 1 solo grupo de bobinas, es tipo americano, y sus inicios y finales son tal como se indican en la tabla es decir el 1 es principio de bobina, el 4 es principio de bobina, y así sucesivamente...

MOTOR DE 6 PUNTAS (IDENTIFICADAS)

Asumamos los siguientes datos de un motor:

220/440 V     Δ/Y       (Tomado de una placa característica cualquiera)

       

Esto significa que el motor se conecta en delta (Δ) para 220 V, y en Y para 440 V. Es evidente que los consumos de corrientes son desiguales según la ecuación de potencia para motores trifásicos. A partir de ahora tomaremos por convenio que las letras R,S,T se usan para denotar la alimentación trifásica (cada fase)

CONEXIÓN EN Δ

 

Los esquemas anteriores serian una representación gráfica de las bobinas del motor, sin embargo en la realidad el motor posee es una bornera como la que se muestra a continuación. Esta se denomina una bornera mejorada ya que simplemente colocando las platinillas metálicas en forma vertical se estaría conectando en Δ. Nota: como estamos realizando la conexión en delta entonces la tensión de línea debe ser igual a 220 V, es decir, VRS = 220 V, VST = 220 V y VRT = 220 V ! Sabemos que en la realidad esto no es así debido a los desbalances de cargas pero los voltajes deben de parecidos, por ejemplo si tomo el tester y mido lo siguiente: VRS = 210 V, VST = 215 V y VRT = 218 V. Esta bien !

   
CONEXIÓN EN Y

  

Igualmente debe de realizar un análisis de como sería el esquema anterior, pero visto en la bornera de un motor de 6 puntas. Como puede observarse en la figura anexa a continuación, ahora la disposición de las pletinas solo se encuentra uniendo los puntos 4,5,6 para formar de esa manera el neutro de la estrella. Solo quedaría alimentar entonces el motor por las puntas 1, 2 y 3 Nota: como estamos realizando la conexión en estrella entonces la tensión de línea debe ser igual a 440 V, es decir, VRS = 440V, VST = 440V y VRT = 440V !

Leyendo la placa característica I

De acuerdo a las normas DIN y NEMA, el motor al igual que cualquier máquina eléctrica, debe llevar una placa característica, la cual se tiene que colocar de modo que pueda leerse incluso cuando la máquina se encuentre en servicio.

Entre los datos mas importantes caben destacar los siguientes:
 

- Nombre del fabricante
- Tipo
- Clase de aislamiento
- Potencia
- Intensidad de corriente nominal
- Factor de potencia
- Corriente de arranque
- Velocidad
- Frecuencia 
- Eficiencia
- Frame
- Servicio

Acá les anexo algunas placas características, como pueden observar es posible encontrarse con placas que posean muchos mas datos, tales como el peso o el serial de fabricación. Es interesante si observamos la última de la izquierda, ya que esta también te indica como vas a realizar la conexión en la bornera dependiendo del voltaje suministrado por el sistema eléctrico (motor de 12 puntas)

SERVICIO

Esta básicamente indica como va estar funcionando el motor (para nuestro caso es S1 para ambos motores según placas anteriores) a lo largo de su vida útil, existen distintos tipos de servicios tales como:

S1: Es un servicio de tipo permanente o carga constante (potencia nominal), cuya duración es suficiente para alcanzar el estado de equilibrio térmico del motor.

S2: Es un servicio a carga constante (potencia nominal), este se caracteriza debido a que el uso del motor es breve, es decir, la pausa en la que la máquina es tan larga que este prácticamente se refrigera por efectos de la temperatura ambiente.

S3: Consiste en una sucesión de ciclos de trabajos continuos iguales, y otro de reposo (intermitente), lo suficientemente corto como para que la máquina no alcance su estado de equilibrio térmico. Algo que caracteriza este servicio es que la corriente de arranque no influye en el calentamiento de la máquina, recuerden que mientras mas grande sea el motor (potencia eléctrica) mayor será la demanda de corriente de arranque.

S4:  Consiste en una sucesión de ciclos de trabajos continuos iguales, y otro de reposo (intermitente), lo suficientemente corto como para que la máquina no alcance su estado de equilibrio térmico. A diferencia del anterior, en este si se toma en cuenta la corriente de arranque del motor, es decir para motores de gran capacidad.

S5:  Consiste en una sucesión de ciclos de trabajos continuos iguales, donde hay un tiempo de trabajo, uno de frenado eléctrico y otro de reposo (intermitente), lo suficientemente corto como para que la máquina no alcance su estado de equilibrio térmico. Ahora para este caso no solo se esta tomando en cuenta la corriente de arranque, sino también se le agrega un frenado eléctrico, es decir, esto consiste en alimentar el motor que se encuentra girando a plena velocidad de modo tal de obligarlo a girar en sentido contrario, obteniendo un alto par de frenado.

PROTECCCION - IP (ENCLOSURE)

Tal como se especifica IP (índice de protección); estas siglas indican la protección internacional contra contactos y penetraciones de cuerpos extraños, y el contacto con el agua. Esto viene acompañado de 2 dígitos. La primera cifra (0-6) representa la protección contra contactos, el segundo dígito (0-8) representa la protección contra la penetración de agua al motor. A continuación anexo la tabla indicando cada cifra:

Fuente: es.rs-online.com

Para el caso de las placas que presente se tienen que los índice de protección son 55 ambos, acá les muestro como serían las diferencias físicas de un tipo IP 55 Vs IP 22

AISLAMIENTO (INSULATION CLASS)

La temperatura de operación del motor dependerá del tipo de aislamiento que se utilice para sus bobinados (alambre del campo). Esta viene indicada en la placa de la siguiente forma "INSULATION" seguida de una letra que denota el nivel del aislamiento del mismo. Para los casos mostrados en las placas anteriores noten que existe una manera estándar de denotar el aislamiento, SIEMENS lo denota como "AISL" seguido de la letra "F" y METALCORTE lo denota como "AISL. CL" seguido de la letra "F"

CLASE A --> 105  °C               Nota: La norma NEMA toma una temperatura ambiente de

CLASE B  --> 135 °C               40 °C y un margen de protección de 15 °C, por otra parte la

CLASE F  -->  155 °C              norma DIN considera una temperatura ambiente de 30 °C  y

CLASE H  --> 180 °C               un margen de protección de 10 °C.

                                                                                                                                                                                     

En otras palabras la clase de un motor viene definida por la siguiente ecuación:

CLASS = (Temperatura ambiente) + (Margen de protección) + (Temperatura de trabajo)

Entonces si quisieramos establecer la temperatura de trabajo de un motor  fabricado en america, que es de clase F, se procedería de la siguiente forma:

Temperatura de trabajo = (CLASS F) - (Margen de protección) - (Temperatura ambiente)

Temperatura de trabajo = 155 °C - 15 °C - 40 °C

Temperatura de trabajo = 100 ° C           
Esto significa que por encima de esta temperatura se estaría poniendo riesgo la integridad de los devanados del motor

SERVICE FACTOR

Según normas americanas (NEMA) toda placa indicará el factor de servicio de la máquina; este indica la capacidad de sobrecarga continua del motor. Se denota como "SF", por ejemplo para el motor SIEMENS este indica que es 1.15, esto significa que puede trabajar con una sobrecarga de 15% más sin que el mismo se sobrecaliente o presente problemas. Para las normas Europeas (DIN) muchas veces no aparece este factor si considera que es igual a 1. Este factor es importante ya que en base a este es que se ajusta el nivel de disparo de los térmicos.

LETRA DE DISEÑO

La norma NEMA agrupa los motores en categorias distintas, las cuales se diferencian por el par de arranque, esto se logra modificando la disposición y geometría de la jaula de ardilla, pudiendo pasar mas o menor corriente. En la gráfica mostrada a continuación se observan los distintos tipos de comportamiento de los motores, en el eje horizontal se denota el porcentaje de velocidad de trabajo, y en el eje vertical se denota el torque de la carga aplicado.

DISEÑO B: Poseen un par de arranque normal, sin embargo tienen una corriente de arranque baja, y un par máximo elevado; estos motores son los más utilizados, tienen las mismas características y aplicaciones que las del diseño A.
 
DISEÑO A: Este tipo de motores tienen un torque, y una corriente de arranque normal. Estos motores se utilizan en máquinas como bombas centrifugas, compresores, e incluso herramientas como taladros, fresadoras, tornos.

DISEÑO C: Poseen un par de arranque elevado, baja corriente de arranque y pueden desarrollar un par máximo en el eje normal. se suelen utilizar en sistema hidroneumáticos, molinos, bandas transportadoras.

DISEÑO D: Estos motores tienen un par de arranque muy elevado y baja corriente de arranque, con este tipo de motores se presenta una curva de disminución gradual del par de arranque al aumentar la velocidad. Se utilizan en motores que manejan prensas.


Si te interesó la parte 1, te invito a que visites Leyendo la placa característica II 

  
 

Motores Trifásicos

Antes de iniciar, es necesario hacer una introducción sobre lo que vamos a ver, específicamente sobre los motores; primeramente estos se pueden clasificar en 2 grandes grupos, uno constituido por los que trabajan con corriente directa, y otros que trabajan con corriente alterna, estos últimos desempeñan un papel muy importante en la vida doméstica y a nivel industrial, ya que la mayoría de los motores son alternos. Sin embargo los motores de corriente directa tienen cierta ventaja sobre los alterna, lo cual veremos mas adelante !

Los motores trifásicos se construyen con una parte fija denominada estator o campo, y una parte móvil que se llama rotor ó inducido, también hay muchas otras partes que forman parte de esta máquinas las cuales mencionare las siguientes imágenes:

Vale la pena mencionar que la alimentación de estos motores es a través de 3 grupos devanados (alambre de cobre en el estator) separados entre sí 120°, es decir al recibir alimentación trifásica se supone que se alimentaran esas 3 fases separadas entre sí 120°, además existen muchas maneras de conectarlos a la red, y eso va depende del número de puntas que tenga el motor (6, 9 y 12 puntas) ya sea en delta o en estrella dependiendo de las necesidades de la aplicación y de la empresa que suministra el sistema eléctrico.
Los motores de jaula de ardilla son llamados así debido a la forma en que están construidos los rotores de estos, que tienen una forma similar a la rueda en la que se encuentran los roedores, es decir se componen barras de cobre de gran sección, que son alojadas dentro de las ranuras del paquete de chapas del rotor, estas barras se encuentran soldadas en ambos extremos de manera de crear un circuito cerrado.

En la imagen anterior esto no se logra ver, pero al tomar un rotor verán que su cuerpo es macizo, y que en la parte delantera tiene unos puntos, esos son las barras por la que circula la corriente de alimentación, de manera mas explicita sería algo así:

También esta el rotor devanado, la principal diferencia entre este y el anterior es que el jaula de ardilla es imposible de modificar sus características, por otra parte el rotor devanado, si se pueden modificar, ya que hay una salida de conexiones afuera, donde por ejemplo se podrían conectar unas resistencias en serie para variar su velocidad.

Introducción

Gracias por visitar, la finalidad de este blog es explicar de una manera entendible y sencilla lo referente a  los controles eléctricos y como estos se encuentran involucrados en las industrias (Motores, Neumática, Hidráulica, Electronica, etc...), de esta manera pretendo dar una ayuda y aportar mi grano de arena al libre conocimiento a través de internet ! 

De manera general los controles eléctricos estan destinados para sustituir la mano de obra humana, para simplificar el trabajo que realizan estos, mejorando al mismo tiempo la calidad de los productos de la empresa y aumentando significativamente los niveles de producción, sin embargo esto trae como consecuencia la necesidad de un personal calificado para las labores inherentes de mantenimiento, ya sea correctivo, preventivo u otro.

Acá nos centraremos en los controles eléctricos o automatismos a nivel industrial incluyendo también los neumáticos e hidráulicos, pero antes de continuar es necesario definir los elementos principales que conforman todo sistema de control que son:

La máquina o planta que es la razón por la cual se esta implantando el control, puede estar constituido por un equipo único, como un tanque, motor eléctrico, o también puede estar constituido por múltiples elementos.

El controlador que es básicamente el dispositivo o los dispositivos que ejercen el criterio de control basados en una señal de referencia previamente definida por el operador, podría decirse que es el valor del consigna para el sistema, ejemplos de esta referencia pueden ser el valor máximo de nivel de un tanque para evitar su desbordamiento, la velocidad en rpm que debe tener un motor eléctrico para una determinada aplicación, la temperatura que debe mantener una caldera, entre otros.

Por otra parte tenemos al actuador como elemento utilizado para modificar los suministros de energía al sistema, generalmente estos estan representados por contactores, relés, electroválvulas, tiristores, etc.

El sensor que es elemento empleado para medir o detectar cambios en la magnitud de una variable (caudal, nivel, temperatura, presión) enviando en forma de una señal (normalmente eléctrica) al dispositivo controlador.

AUTOMATISMOS 

Según la aplicación en cuestión se aplicará una automatización orientada hacia una mecanismo en específico, o varios; estos abarcan áreas tales como la mecánica, neumática, eléctrica, los mecanismo que corresponden al área de mecánica lo componen las ruedas dentadas, poleas de transmisión, levas y palancas, como ejemplo de estos sistema se puede citar de los mecanismos que componen los relojes antiguos. Por otro lado tenemos la neumática que tiene muchas aplicaciones a nivel industrial en procesos en los que el producto es de consumo o uso humano, ya que esta rama trabaja con el aire comprimido que es una excelente fuente de energía limpia, además brinda una alternativa económica de automatización dada la sencillez de sus piezas, sin embargo dado que trabaja con aire, el mantenimiento de estos sistemas esta prácticamente orientado a mantenerlo limpio y seco. su principio de funcionamiento esta basado en el movimiento lineal o angular de pistones que puede ser muy rápido o lento, los cuales pueden ser accionados tanto mecánica como eléctricamente. La hidráulica es muy similar a la neumática con la diferencia que no trabaja con una energía limpia, sino con fluidos generalmente aceite, a diferencia del anterior es mucho mas lento, pero en contraposición puede manejar mucho mas energía, es decir es aplicable donde donde se deba desarrollar mas trabajo y la velocidad de respuesta no sea importante, este tipo de mando se encuentran generalmente en industrias metal-mecánicas, como prensas, o también en automóviles (dirección, frenos), etc. Finalmente la automatización eléctrica involucra todos los dispositivos encargados de gobernar un accionamiento (motores en su mayoría).