Hoja de cálculo Excel de la caída de tensión en el arranque directo de grandes motores

La presente hoja Excel calcula a partir de los datos aportados en las celdas C 8 a C 24, marcados con numeración roja, las caídas de tensión en el/los motor/es en el momento de su arranque directo en un bloque Transformador/motor, de esta forma se verificará la adecuada potencia del transformador elegido y su apropiada tensión de cortocircuito, recuérdese que a mayor tensión de cortocircuito en el transformador mayor caída de tensión y viceversa. Se trata, además, de verificar que  las caídas de tensión calculadas no superan las estipuladas por las normas o exigencias del proyecto, así como comprobar si estas son también adecuadas para vencer el par de arranque.

La hoja también calcula la caída de tensión en el arranque directo de un motor cuando existe una carga previa en el transformador, celda C 33.

Parámetros eléctricos calculados:

Los parámetros calculados son justo en el momento del arranque directo del motor y en concreto:

Impedancias:

Red (celda F14)

Transformador (celda F16)

Motor (celda F 18)

Total (celda 20)

Tensión en bornes del motor (celda F 22),

Caída de tensión en el motor (celda F 24),

Caída de tensión en el Transformador (celda F 26)

Caída de tensión de la red (celda F 28)

Idem con carga inicial en celdas F 33 a F 45.

En el estudio se han supuesto que todas las impedancias están en fase por lo que se pueden sumar aritméticamente. Este supuesto nos lleva a obtener valores de caídas de tensión más elevadas, pues la suma aritmética de los módulos de dos vectores es mayor que el módulo de la suma vectorial.

Para facilitar la comprensión de la hoja Excel, se expone seguidamente un ejemplo donde se determinan y exponen los parámetros que calcula directamente la hoja Excel, (véanse los mismos resultados en la hoja Excel).

CÁLCULOS GRUPO TRANSFORMADOR - MOTOR

DATOS:

Red = 15 kV., 500 MVA.

Transformador = 1000 kVA, 15/0,525 kV en vacío, Ucc = 6%

Motor = 160 kW. Rendimiento 95%, factor de potencia = 0,662, Un = 500 V. Corriente de arranque = 5 veces In.

Carga auxiliar = 2 motores de iguales características.

DEDUCIONES:

Transformador                  

Motor 1                                

Pm1 = 254,4  KVA

Se calcula, reduciendo al secundario del transformador

Zr = 0,525²/500 = 0,00055 Ohmios

Zt = (6/100)² · (0,525²/1) = 0,01654 Ohmios

Zm1 = (500/1000)²/(254,4 ·  5/1000) = 0,19653 Ohmios

Zt = Zr + Zt + Zm1 = 0,21362 Ohmios

La tensión secundaria es 525 V que se repartirá en función de sus impedancias:

En los bornes del motor: 525 · 0,19653/0,21362 = 483 V.

Caída de tensión en el motor: (500 - 483) · 100/500 = 3,4%

Caída de tensión en el transformador: (525 - 483) · 100/525 = 8%

Caída de tensión en la red: 0,00055 · 100/0,21362 = 0,26%

CÁLCULOS CON CARGA AUXILIAR:

Si el motor arranca con una carga auxiliar de 508,8 kVA correspondiente a la potencia aparente de dos motores de las mismas características, se obtienen las siguientes conclusiones:

Se verifica que In trafo > In de los 3 motores

Zm2+3 = (500/1000)²/(508,8/1000) = 0,49135 Ohmios

Z equiv. (Zm2+3 + Zm1) = 1/(1/0,19653 + 1/0,49135) = 0,14038 Ohmios

Zt = Zr + Zt + Zequiv. = 0,00055 + 0,01654 + 0,14038 = 0,15747 Ohmios

Tensión en bornes del motor 1: 525 · 0,14038/0,15747 = 468 V

Caída de tensión en motor 1: (500 - 468) · 100/500 = 6,39%

Caída de tensión en transformador: (525 - 468) · 100/525 = 10,85%

Caída de tensión en la red: 0,00055 · 100/0,15747 = 0,35%

CONCLUSIONES:

El transformador calculado de 1000 kVA es el más ajustado a las necesidades del estudio con una caída de tensión aceptable del 10,85% en el peor de los casos, sin embargo, debe consultarse al fabricante de los motores si la caída de tensión en el arranque del 6,39% es igualmente aceptable.

Si los datos de partida se modifican sustancialmente en cuanto a los tiempos de arranque demasiado largos de los motores o gran número de maniobras de arranque es conveniente que la potencia del transformador sea la inmediata superior, es decir, 1250 kVA.

Texto en pdf en la siguiente URL:

http://www.mediafire.com/view/7lj8gqjp38bjrbn/Hoja_de_c%C3%A1lculo__de_la_ca%C3%ADda_de_tensi%C3%B3n_en_el_arranque_directo_de_grandes_motores%282%29.pdf


Descargar hoja de cálculo Excel en la siguiente URL:

http://www.mediafire.com/view/ajuplg3nak9qtn4/Hoja_de_c%C3%A1lculo__de_la_ca%C3%ADda_de_tensi%C3%B3n_en_el_arranque_directo_de_grandes_motores.xls