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MOTORES
2.1 Aparamenta a
utilizar
El contactor-fusibles, el contactor y el disyuntor son
normalmente utilizados para las maniobras y protección de los motores.
Tipo
|
Potencia o intensidad
|
Maniobrado por:
|
Asíncronos
|
I < 200 A
|
Contactor-fusibles
|
I < 315 A
|
Contactor
|
|
P < 2 MW
|
Disyuntor
|
|
Síncronos
|
P ≥ 2 MW
|
Disyuntor
|
El contactor-fusible se utiliza para maniobrar el motor
cuando:
§ La cadencia de maniobras es elevada.
§ Las potencias son pequeñas (P <
1500 kW).
§ La tensión de servicio es inferior o
igual a 11 kV.
Los fusibles aseguran el corte de corrientes de cortocircuito
impuestas por la potencia de cortocircuito aguas arriba de la red.
El disyuntor se utiliza para maniobrar el motor cuando:
§ La cadencia de maniobras es pequeña.
§ Las potencias son elevadas (I >
315 A)
§ Las tensiones de servicio son
superiores a 12 kV.
Aparato
|
Cadencia media
|
Endurancia
(nº de maniobras)
|
Potencia admisible del motor
|
Disyuntor
|
Baja 10
veces/día
|
10.000
|
Elevada
≥ 7,2 kVA
>300 A
|
Contactor-fusibles
|
Elevada
> 10/hora
|
>100.000
|
Media ≤
300 A
|
2.2 Características de la aparamenta
Los equipos de maniobra o/y protección deben ser capaces de:
§ Soportar y maniobrar la corriente en
servicio continuo.
§ Cortar las corrientes de defecto.
§ Soportar el cierre sobre falta (ICC).
§ Cortar sin sobretensiones excesivas
las corrientes durante el arranque.
La aparamenta debe ser capaz de:
v Soportar y maniobrar la corriente de
servicio
Los
equipos de maniobra deben estar dimensionados para soportar la corriente de
carga del motor.
La
intensidad nominal In viene dada por la relación siguiente:
Siendo:
U =
tensión entre fases en kV
Cos. ϕ =
factor de potencia del motor
η = rendimiento
del motor
Ejemplo: motor de 1160 kW; cos. ϕ =
0,92; η = 0,94
Elegiremos:
§ Contactor
– fusibles: 200 A o 250 A
§ Disyuntor:
400 A
v Cortar las corrientes de defecto
Cuando la maniobra se realiza por
contactores – fusibles, el poder de corte del contactor debe ser compatible con
las necesidades de coordinación del fusible y las diferentes protecciones.
El poder de corte del
fusible debe ser superior o igual a la corriente de cortocircuito máxima
prevista.
Cuando la maniobra se
realiza por disyuntor o solo contactor, sus poderes de corte deben ser
superiores a la corriente de cortocircuito máxima prevista.
Protección por fusibles
Las solicitaciones
específicas que deben soportar los fusibles son las debidas al motor a proteger
y a la red sobre la cual se encuentran instalados.
§ Solicitaciones
del motor
o Corriente
nominal (In)
o Corriente
de arranque Id (Id = 6 a 7 In para un arranque directo)
o Duración
del arranque ta
ta
depende del motor (valores comprendidos entre 1 y 30 segundos)
o El
número de arranques sucesivos
§ Solicitaciones
debidas a la red
o Tensión
asignada (< 11 kV). Serán utilizados sólo fusibles de Un ≤ 12 kV
o Corriente
presunta de cortocircuito
§ Elección
de las características de los fusibles
o
El calibre de los fusibles viene determinado en función
de:
o
la intensidad nominal In,
o
la relación Id/In (Id = corriente de arranque),
o
la duración del arranque (ta),
Ejemplo:
In motor = 100 A
Id = 6 In
ta = 5 seg.
Sobre el
ábaco de la figura 2:
-
Trasladar sobre la curva tiempo-corriente de
los fusibles el valor de Id y
del tiempo de arranque
-
Elegir el valor inmediatamente superior a la
intersección de las rectas Id y ta.
El calibre de los fusibles sería de 200 A. (Fig. 2)
Cuando el contactor-fusible esté instalado en una celda, Id debe ser aumentada el 20%.
Conviene recordar que los fusibles protegen al motor contra las sobreintensidades
superiores a unas cinco veces la corriente nominal del motor y que deben estar asociados
a protecciones complementarias (relés térmicos).
Figura 2: Ábaco para la determinación
de los fusibles
Protección por disyuntor
La protección de los motores
está asegurada por las protecciones:
§ Imagen
térmica contra sobrecargas
§ Máxima
corriente a tiempo independiente para cortocircuitos
§ Máxima
corriente homopolar para defectos de aislamiento, fallos a masa o máxima
componente inversa para desequilibrios.
§ Contra
arranques muy largos y bloqueo de rotor.
Los
motores deben estar protegidos contra las bajadas de tensión por relés de
mínima tensión temporizados. En general, se instala un solo relé en el juego de
barras que realiza el deslastrado de todos los motores asociados.
Principios de protección
§ Sobrecargas
Las sobrecargas pueden detectarse
por relés de máxima intensidad a tiempo inverso, por relés a imagen térmica o también
por sondas térmicas.
Los relés tratan la información «corriente
absorbida por el motor», que generalmente se capta con transformadores de
corriente.
Las sondas térmicas se colocan en las partes activas del motor.
o
relés de máxima intensidad a tiempo inverso.
Su empleo necesita:
-
O una curva de funcionamiento I(t) que permita el
arranque, o un dispositivo de bloqueo del relé durante el arranque,
-
Un umbral de funcionamiento I0, próximo a la corriente nominal In del motor: I0 ≈1,10 In.
Estos
relés no memorizan las sobrecargas.
-
Relés a imagen térmica.
Estos relés son, ciertamente, los mejor adaptados, pues permiten utilizar
al máximo las posibilidades de sobrecarga del motor sin implicar deterioros.
La curva
de funcionamiento, I(t), del relé debe permitir el paso de la corriente de arranque sin desconexión
y recibir la conformidad del fabricante del motor.
-
Sondas térmicas. Son resistencias cuyo valor óhmico varía
mucho con la temperatura.
En
principio estos dispositivos no se utilizan solos, sino que se añaden los relés
que utilizan la corriente absorbida como medio de medida.
La sobrecarga debida al calentamiento
de un cojinete es, en principio, insuficiente para que la detecten los relés de
sobrecarga.
La protección de los cojinetes
debe de asegurarse con termostatos o con sondas térmicas.
§ Cortocircuitos
En los
equipamientos con disyuntor, los cortocircuitos los detectan los relés de
máxima intensidad, de funcionamiento instantáneo, ajustados por encima de la
corriente de arranque.
En los
equipos con contactor y fusibles, son los fusibles los que eliminan los
cortocircuitos.
Con todo,
una solución interesante consiste en asociar a los fusibles, relés de máxima
intensidad ligeramente temporizados. Esta disposición permite la utilización
del contactor hasta su poder de corte.
§ Corte, inversión y desequilibrio de fases
Estos
defectos son detectados gracias a un filtro que pone en evidencia las
componentes inversas.
La vigilancia
de la falta de una fase o de un desequilibrio es importante, pues estos
defectos provocan:
-
en el estator un aumento de la corriente,
-
en el rotor un calentamiento suplementario por efecto
Joule debido al hecho de que todo desequilibrio se traduce por la aparición de
corrientes inversas que circulan por el rotor a una frecuencia doble de la
alimentación.
La
inversión de las fases se detecta o por las corrientes o por las tensiones:
§ por las
corrientes: la inversión se pone de manifiesto después del cierre del
contactor, la máquina arrastrada gira al revés y puede sufrir desperfectos,
§ por las
tensiones: esta detección permite impedir eventualmente el cierre del contactor,
si la red no presenta su orden normal de sucesión de fases.
Guía para la regulación de los relés de protección
·
Sobrecargas
o
Imagen
térmica
Ajuste
de parámetros según las características de funcionamiento del motor (constante
de tiempo ≈ 10’).
o
Relé de máxima corriente de tiempo dependiente
Su regulación debe permitir el
arranque.
·
Corte,
inversión o desequilibrio de fases
o
Máximo de
componente inversa
Regulación de 0,3 a 0,4 In,
temporización ≈ 0,6 seg. Si la red puede funcionar con desequilibrios
permanentes, se utiliza una característica a tiempo dependiente con regulación
que permita 0,3 In durante el tiempo de arranque sin disparo.
·
Cortocircuitos
o
Máxima
intensidad de tiempo independiente
Tarado ≥ 1,2 Iarranque con temporización del orden de 0,1 seg.
o
Diferencial
Tarado del 10% al 20% de In.
·
Masa
estator
o
Neutro a
tierra por resistencia
Elegir el tarado más bajo posible
compatible con la corriente capacitiva propia del circuito protegido.
Tarado del 10 al 20% de la corriente
máxima de defecto a tierra. Temporización ≈ 0,1 seg.
·
Arranque
demasiado largo bloqueo del rotor
o
Tarado ≈ 2,5 In. Temporización ≈ 0,1 seg.
·
Caídas de
tensión
o
Tarado de 0,75 a 0,8 Un. Temporización ≈ 1 seg.
v Soportar la corriente de cierre sobre
defecto (Icc)
El poder de cierre del contactor o disyuntor debe ser
superior o igual al valor de cresta de la corriente de cortocircuito. Será
igual a 2,5 Icc según IEC.
v Cortar sin sobretensiones excesivas
las corrientes durante el arranque
Los motores son sensibles a las sobretensiones, por razones
tecnológicas, están menos aislados. Soportan en cada arranque las
sobretensiones creadas por la maniobra del contactor o disyuntor. La repetición
de estas sobretensiones debilita el aislamiento de las espiras del motor y le
hacen envejecer prematuramente, incluso averiarlo.
Los aparatos de maniobra que utilizan la tecnología SF6 no
generan sobretensiones o recebados
múltiples peligrosos y no necesitan dispositivos de protección contra
sobretensiones tales como sistemas R-C en los bornes de los
motores para derivar las corrientes transitorias de alta frecuencia, o bien
sistemas limitadores de tensión como autoválvulas del tipo ZnO, estas
protecciones son habituales en los interruptores de vacío.
Los interruptores y
contactores de corte al vacío son capaces de interrumpir corrientes de AF, por
el hecho de su extremadamente alta velocidad de regeneración dieléctrica.
Cuando estos interruptores cortan un circuito que posee suficiente energía para
iniciar un recebado, resulta normalmente un proceso de recebados múltiples.
Continúa en: Guía de aplicaciones de la aparamenta de Media Tensión (Parte 3/5: Condensadores)
http://imseingenieria.blogspot.com.es/2015/06/guia-de-aplicaciones-del-aparellaje-de_28.html
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