Mostrando entradas con la etiqueta Motores. Mostrar todas las entradas
Mostrando entradas con la etiqueta Motores. Mostrar todas las entradas
martes, 26 de septiembre de 2023
sábado, 20 de mayo de 2023
lunes, 1 de mayo de 2023
martes, 22 de noviembre de 2022
miércoles, 26 de octubre de 2022
jueves, 29 de septiembre de 2022
miércoles, 24 de agosto de 2022
Efectos de la variación de la tensión y la frecuencia sobre las características de los motores de inducción
Los motores polifásicos de inducción se construyen de modo
que pueden funcionar satisfactoriamente (aunque sin cumplir las normas
establecidas para el funcionamiento en las condiciones nominales), bajo las
siguientes condiciones de variación en la tensión y la frecuencia:
Cuando la variación de tensión no excede del 10% por encima
o por debajo de la tensión nominal.
Cuando la variación de frecuencia no excede del 5% por
encima o por debajo de la frecuencia nominal.
Cuando la suma de las variaciones de tensión y de la frecuencia no excede del 10% (a condición de que la variación de frecuencia no sea mayor del 5%), por encima o por debajo de la nominal.
Los efectos de la variación de la tensión y la frecuencia sobre las características de los motores polifásicos de inducción típicos, se indican en la siguiente tabla.
NOTA:
Cuando se desea variar la velocidad de un motor superando
los porcentajes de tensión y frecuencia indicados anteriormente, ver:
"Sistemas de variación de velocidad en motores
trifásicos asíncronos" en el siguiente link:
PARA SABER MÁS:
¿Puede un motor fabricado para 50 Hz funcionar a 60 Hz?
Comportamiento del motor de c.a. debido a variaciones en la
tensión y frecuencia nominal
martes, 31 de mayo de 2022
viernes, 17 de diciembre de 2021
jueves, 28 de octubre de 2021
Determinación del modo de arranque de motores de AT
Este post se complementa con el publicado en este blog
con el título: “Procedimientos de arranque de Motores de Alta Tensión” disponible
en el siguiente link:
https://imseingenieria.blogspot.com/2021/10/procedimientos-de-arranque-de-motores.html
El objetivo del siguiente ejemplo no es abordar
completamente un problema, sino ilustrar, de manera concreta, un proceso que
guíe la elección del modo de arranque de un motor de Alta Tensión.
Hipótesis
de cálculo
Motor asíncrono de
■ Potencia nominal Pn
= 1500 kW
■ Tensión nominal Un = 5500 V
■ Rendimiento x
factor de potencia: ɳ X cos φ = 0,84
■ Relación entre el par de arranque y el par nominal a plena tensión: Cd = 0,8 Cn.
■ Relación entre la corriente de arranque y la corriente nominal a plena tensión: Id = 5 In.
■ Par de arranque de
la máquina accionada: 0,2 Cn
■ Potencia del
transformador de alimentación principal Pt = 3 MVA
■ Punta máxima de potencia aparente limitada por la red del transformador St = 6 MVA.
Otros datos necesarios para el cálculo:
■ Característica par-velocidad C(N) del motor
■ Característica del par resistente velocidad Cr(N) de la máquina accionada
■ Potencia de otras cargas del transformador distintas al motor: 1200 kVA con cos φ = 0,87.
Arranque
directo
Solución económica y sencilla de realizar, implica la
necesidad de comprobar si la red de alimentación es capaz de soportarla.
Potencia aparente del motor al inicio del arranque
teniendo, como factor de potencia en el arranque, cos φd = 0,15 o bien φd
≈ 81º.
Esta potencia se suma vectorialmente a la entregada
por el transformador a las demás cargas (fig. 1). Se deduce gráficamente el
valor total de la potencia aparente solicitada al transformador S ≈ 9580 kVA.
La punta máxima limitada es 6000 kVA, el arranque
directo no será posible.
Arranque
por reactancia
La introducción de una reactancia permite reducir la
potencia aparente absorbida por el motor. La potencia disponible para el
arranque se determina gráficamente (fig. 1).
La presencia de la reactancia acerca a cero el factor
de potencia en el arranque del motor.
En tal caso φd ≈ 90º
OA = 1.200 kVA: potencia del transformador utilizada
en otras cargas
OB = St = 6.000 kVA: potencia aparente máxima limitada.
La potencia aparente disponible para el arranque
(motor + reactancia) se deduce gráficamente AB = Sd = 5300 kVA
Reducción de potencia que debe originar la reactancia:
Figura 1
Resuelto el problema desde el punto de vista eléctrico,
queda por verificar si esta solución es válida desde el punto de vista
mecánico.
En arranque directo, el par de arranque Cd = 0,8 Cn.
(Fig. 2).
En el arranque por reactancia,
Este valor es compatible con el par de arranque de la
máquina accionada.
Queda por comprobar un último punto: si el punto de
equilibrio mecánico Cm = Cr se sitúa en una velocidad demasiado baja, la
conmutación a plena tensión puede efectuarse con riesgo de una punta de
corriente. Si es demasiado alta para la red, se debe reconsiderar el modo de
arranque y elegir, por ejemplo, el arranque por autotransformador (fig. 2).
Figura 2
Nota 1
Supongamos que el par resistente de la máquina
accionada tiene un valor de 0,35 Cn en lugar de 0,2 Cn. El arranque por
reactancia sería incompatible con el par resistente.
Es hace necesario considerar la solución de un arranque
por autotransformador.
La potencia aparente disponible sigue siendo Sd =
5.300 kVA.
A este valor, se deducirá. la potencia magnetizante
del autotransformador Smg que en el primer momento de arranque se suma
aritméticamente a la potencia aparente del motor. Smg es del orden de 0,2 a 0,4
veces la potencia nominal aparente del motor.
Con el coeficiente 0.4 sería:
El coeficiente de reducción de potencia se convierte
entonces en
A tensión constante Un, la punta de corriente en el
lado de la red es por tanto: 0,513 Id.
Determinación
de la tensión de arranque reducida Ud.
La igualdad de las potencias primaria y secundaria del
autotransformador permite escribir 0,513 Id Un = I"d Ud
I"d
corriente de arranque a tensión reducida en el lado del motor, donde:
Ud = 0.718 Un
Nuevo par de arranque:
Este valor es suficiente para permitir el arranque.
Nota 2
Para un par resistente mayor de 0,41 Cn, el arranque estatórico
con este motor no es posible - Sería necesario utilizar un motor de rotor
bobinado con arranque rotórico o un motor de jaula de ardilla especialmente
adaptado con un par de arranque alto.
domingo, 24 de octubre de 2021
sábado, 16 de octubre de 2021
Procedimientos de arranque de Motores de Alta Tensión
Hoja de cálculo Excel de la caída de tensión en el arranque directo de grandes motores:
Solo accesible con la compra del libro Ingeniería de Máquinas y Sistemas Eléctricos
jueves, 7 de octubre de 2021
lunes, 26 de julio de 2021
Protección de mínima corriente de fase (ANSI 37)
Esta protección se utiliza para detectar descebados
en bombas o la ruptura en el acoplamiento de la carga.
El descebado de una bomba aspirante puede
deberse a la ausencia de líquido en la bomba.
El descebado de una bomba o la ruptura en el
acoplamiento provocan el funcionamiento en vacío del motor y por lo tanto una
caída de la corriente absorbida.
El funcionamiento en vacío del motor se puede
detectar mediante la protección de mínima corriente.
Principio
La protección se activa cuando la corriente es
menor que el umbral Iset.
Está inactiva cuando el motor no está funcionando, es decir, cuando la
corriente es cero, o por ejemplo, inferior al 1,5 % de In.
Incluye un retardo a tiempo definido.
El umbral de protección se regula entre la
corriente en vacío del motor y la corriente mínima normalmente absorbida (Figura
1).
Figura
1: Caso de funcionamiento del motor en vacío
Indicaciones de regulación
- corriente en vacío
< umbral de corriente Iset
< corriente mínima normalmente absorbida;
- el ajuste de
retardo de tiempo es de aproximadamente 1 segundo.
viernes, 2 de julio de 2021
Fenómenos de compatibilidad electromagnética “CEM”: Conceptos
1.-
Introducción
En este post, se abordan las nociones relativas a los
fenómenos relacionados con tensiones y corrientes de Alta Frecuencia «AF».
Estos fenómenos modifican las características y, por
tanto, el comportamiento de las instalaciones eléctricas.
«Controlar» estos fenómenos es esencial si se desea
comprender, pero sobre todo resolver, los problemas que se encuentran sobre el
terreno.
Los siguientes ejemplos ilustran estos objetivos.
1.1.- Respuesta en frecuencia de conductores eléctricos
Valores característicos de la
impedancia de un conductor eléctrico de longitud L = 1 m
• Vemos que la impedancia del
cable aumenta rápidamente con la frecuencia de la señal que circula por él.
(impedancia Ω) Z = K (cte) x f
(frecuencia Hz)
• En el caso de señales de baja frecuencia «BF»
(ejemplo 50-60 Hz)
==> la
impedancia del cable es poco significativa
==> la sección del cable es determinante
• En el caso de señales de alta frecuencia «AF» (F
> 5 MHz)
==> la
impedancia del cable es determinante
==> la
longitud del cable es determinante
==> la sección del cable es poco significativa
1.2.- Respuesta en frecuencia de inductancias y capacidades
• Z = 2πLf En
alta frecuencia «AF», la impedancia
de un cable es muy elevada.
==> La «longitud» de los conductores no es
despreciable,
==> Deformación de la señal (amplitud,
frecuencia...)
• Z=1/2πCf En
alta frecuencia «AF», la impedancia de una capacidad parásita es muy baja.
==> Los acoplamientos capacitivos son eficaces
==> Aparecen corrientes de fuga en la instalación
==> La señal útil se parasita fácilmente
Z = Impedancia L = Inductancia C = Capacidad f = frecuencia de la señal
2.-
Compatibilidad electromagnética de un sistema
2.1.- Compatibilidad
electromagnética: «CEM»
Las Normas definen la compatibilidad electromagnética
«CEM» como «la aptitud de un dispositivo, aparato o sistema para funcionar en
su entorno electromagnético de forma satisfactoria y sin producir
perturbaciones electromagnéticas intolerables para cualquier otro dispositivo
situado en el mismo entorno».
2.2.- Campo
de aplicación
Se le llama sistema a un conjunto de equipos (accionadores, motores, captadores...) que contribuyen a la realización de una función determinada.
Es necesario indicar que, desde un punto de vista electromagnético, el sistema comprende todos los elementos que interactúan, incluidos los dispositivos de desacoplamiento de la red.
Las alimentaciones eléctricas, las conexiones entre los diferentes
equipos, los dispositivos asociados y sus alimentaciones eléctricas, forman parte
del sistema.
Esto significa que:
■ El nivel de inmunidad de cada
aparato es tal que su entorno electromagnético no lo perturba.
■ Su nivel de emisión de perturbaciones debe ser lo suficientemente bajo como para no perturbar los aparatos situados en su entorno electromagnético.
3.- Tipos de perturbaciones electromagnéticas
3.1.- Definición de una perturbación electromagnética
Cualquier fenómeno electromagnético que puede degradar el funcionamiento de un dispositivo, equipo o sistema...
La perturbación electromagnética
puede ser un ruido electromagnético, una señal no deseada o una modificación
del propio medio de propagación.
Como su nombre indica, la perturbación
electromagnética se compone de un campo eléctrico E, generado por una diferencia de potencial, y de un campo
magnético H, que tiene su origen en la
circulación de una corriente I por un
conductor.
La perturbación electromagnética «parásita» no es más
que una señal eléctrica no deseada que se suma a la señal útil.
Esta señal se propaga por conducción, a través de los
conductores, y por radiación, a través del aire...
3.2.- Origen de
las emisiones electromagnéticas
3.3.- Perturbaciones de baja frecuencia «BF»
Zona de frecuencia: 0 ≤ Frecuencia ≤ 1 a 5 MHz. Las perturbaciones de baja frecuencia «BF» se producen en la instalación principalmente por CONDUCCIÓN (cables...).
Duración: Generalmente prolongada (algunas decenas de ms). En algunos casos, el fenómeno puede ser permanente (armónico).
Energía: La energía conducida puede ser elevada y, como resultado, los aparatos interconectados funcionan mal o se averían.
(Energía) W(J) = U(V) I(A) t(seg)
3.4.- Perturbaciones
de alta frecuencia «AF»
Zona de frecuencia: Frecuencia ≥ 30 MHz. Las perturbaciones de alta frecuencia «AF» se producen en la instalación principalmente por RADIACIÓN (aire...).
Duración: Impulsos AF. Tiempo de subida del
impulso < 10 ns. El fenómeno puede ser permanente (rectificadores,
relojes...).
Energía: Generalmente, la energía radiada es baja y,
como resultado, los dispositivos del entorno funcionan mal.
3.5.- Armónicos
Con independencia de su forma, una señal periódica
puede descomponerse matemáticamente en una suma de señales sinusoidales con
amplitudes y fases diferentes, cuya frecuencia es un múltiplo entero de la fundamental.
Fundamental: frecuencia más baja y útil de la señal.
Procede de la descomposición de una señal en una serie
de FOURIER.
Representación
temporal
Representación espectral
Las perturbaciones armónicas son perturbaciones de
tipo baja frecuencia «BF» y se transmiten principalmente por «conducción».
3.5.1.- Índice
de distorsión armónica (IDA)
El índice de distorsión armónica total permite
calcular la deformación de una señal cualquiera respecto de la señal sinusoidal
fundamental (rango 1).
Donde:
Ai = amplitud del armónico
de rango
A1= amplitud de la fundamental (rango 1)
Que puede simplificarse como sigue:
El efecto de los armónicos de rango superior a 40 sobre el índice de distorsión armónica es despreciable (pero su efecto sobre las instalaciones no lo es).
3.5.2.- Origen
Todas las cargas (receptores) no
lineales (alumbrado fluorescente, rectificador...) consumen una corriente no
sinusoidal y, por tanto, generan corrientes armónicas.
Corriente consumida por un tubo fluorescente
La fuente de alimentación transforma
estas corrientes armónicas en tensiones armónicas por medio de su impedancia
«Z» interna.
U = Z · I
Esta tensión armónica conducida por la red es la que genera perturbaciones en otros receptores.
3.5.3.- Principales generadores de armónicos
- onduladores, convertidores directos
de corriente continua,
- puentes rectificadores:
electrolisis, grupos de soldadura, etc,
- hornos de arco,
- hornos de inducción,
- arrancadores electrónicos,
- variadores de velocidad para
motores de corriente continua,
- convertidores de frecuencia para
motores asíncronos y síncronos,
- electrodomésticos tales como
televisores, lámparas de descarga, tubos fluorescentes, etc,
- circuitos magnéticos saturados (tranformadores...).
Este tipo de receptores se utilizan cada vez más y la «potencia» que controlan es cada vez más alta, de ahí la importancia creciente de las perturbaciones
3.5.4.- Principales
receptores a los que perturban los armónicos
3.6.- Transitorios
Con el término de «perturbaciones transitorias» nos referimos a las sobretensiones por impulsos acopladas en los circuitos eléctricos, que se encuentran en forma conducida en los cables de alimentación y en las entradas de control y señal de los equipos eléctricos o electrónicos.
3.6.1.- Características de los transitorios normalizados (tipo IEC 1000-4-4)
Los elementos significativos de estas perturbaciones son:
- El muy bajo tiempo de subida del
impulso ≈ 5 ms
- La duración del impulso ≈ 50 ms
- La repetitividad del fenómeno:
ráfagas de impulsos durante ≈ 15 ms
- La frecuencia de repetición:
sucesión de ráfagas cada ≈ 300 ms
- La muy baja energía de los impulsos
≈ 1-10-3 Julios
- La muy alta amplitud de la sobretensión ≤ 4 kV
Ejemplo:
Representación temporal
Representación espectral
Según el tipo de la señal transitoria considerada, el espectro puede ser de banda ancha (0...100 MHz o más).
3.6.2.- Origen
Proceden de la conmutación rápida de los «interruptores» mecánicos y, sobre todo, electrónicos...
Cuando se conmuta un «interruptor», la tensión en sus bornas pasa con mucha rapidez de su valor nominal a cero y viceversa, generando variaciones bruscas y elevadas de la tensión (dv/dt) conducida a través de los cables.
3.6.3.- Fuentes principales
■ Rayos, fallos de la conexión a tierra, fallos en la
conmutación de circuitos inductivos (bobinas de contactores,
electroválvulas...).
■ Las perturbaciones transitorias son perturbaciones
de tipo alta frecuencia «AF».
Se transmiten por conducción a través de los cables, pero se acoplan fácilmente a otros cables por radiación.
3.7.- Descargas electrostáticas «DES»
Con el término de «descarga electrostática» se hace referencia a los impulsos de corriente que recorren un objeto cualquiera cuando este objeto conectado a masa entra en contacto (directo o indirecto) con otro cuyo potencial con respecto a la masa del anterior es elevada.
3.7.1.- Características de las descargas electrostáticas normalizadas (tipo IEC 1000-4-2)
Los elementos significativos de estas perturbaciones son:
- el muy bajo
tiempo de subida del impulso ≈ 1 ns
- la duración
del impulso ≈ 60 ns
- el carácter
aislado del fenómeno: 1 descarga
- la muy alta tensión que origina la descarga (2...15 kV...)
Ejemplo:
Representación temporal
Representación espectral
3.7.2.- Origen
Las cargas electrostáticas proceden del intercambio de electrones entre los materiales o entre el cuerpo humano y los materiales. La combinación de materiales sintéticos (plásticos, tela…) y un ambiente seco favorece este fenómeno.
3.7.3.- Fuentes principales
El fenómeno se produce, por ejemplo, cuando una persona camina sobre suelo de moqueta (intercambio de electrones entre el cuerpo y el tejido), debido al frotamiento de la ropa con la silla en la que está sentado el operario…
Las descargas pueden producirse entre una persona y un objeto o entre
dos objetos cargados...
Valores máximos de
tensión electrostática con que se pueden cargar los operarios
3.7.4.- Efectos
Cuando la tensión
electrostática acumulada en un operario se descarga en un dispositivo, éste
puede funcionar mal o incluso estropearse.
■ Las perturbaciones que generan los distintos tipos de descargas electrostáticas son perturbaciones de tipo alta frecuencia «AF» que se producen por conducción, pero se acoplan fácilmente a otros dispositivos por radiación.
3.8.- Perturbaciones de la red pública de alimentación «BT»
Tensión: variaciones, cortes, caídas, sobretensiones
Frecuencia: variaciones
Forma de onda: armónicos, transitorios, corrientes portadoras
Fases: desequilibrio
Potencia: cortocircuitos, sobrecargas (efectos sobre la tensión)
Principalmente son
perturbaciones de tipo baja frecuencia «BF»
Ejemplos de
perturbaciones en la red de baja tensión “BT”
FUENTE:
Compatibilidad electromagnética “CEM” (Telemecanique)
POST RELACIONADOS:
Perturbaciones en el suministro eléctrico (Parte 1ª)
https://imseingenieria.blogspot.com/2020/05/perturbaciones-en-el-suministro.html
Perturbaciones en el suministro eléctrico (Parte 2ª)
https://imseingenieria.blogspot.com/2020/05/perturbaciones-en-el-suministro_5.html
Perturbaciones en el suministro eléctrico (Parte 3ª)
https://imseingenieria.blogspot.com/2020/05/perturbaciones-en-el-suministro_6.html
Perturbaciones en el suministro eléctrico (y Parte 4ª)
https://imseingenieria.blogspot.com/2020/05/perturbaciones-en-el-suministro_8.html
Suscribirse a:
Entradas (Atom)