8 Arranque de motores Clasificación de las máquinas eléctricas Las máquinas eléctricas se pueden dividir en tres grandes grupos, a sa- ber: a) Generadores. b) Receptores. c) Transformadores y convertidores. Se llaman generadores las máquinas eléctricas que transforman cual- quiera de las formas de energía (mecánica, química y calorífica) en eléc- trica. Ejemplos son el alternador, pila química y pares termoeléctricos. Receptores. - Son receptores las máquinas que transforman la energía eléctrica en otra forma de energía. Así se tiene, por ejemplo, que el mo- tor transforma la energía eléctrica en mecánica; la estufa, en calorífica y la cuba electrolítica, en química. Transformadores y convertidores. - Los transformadores son máquinas eléctricas que elevan o reducen la tensión yen contraposición reducen o elevan la corriente eléctrica. Para transporta la energía eléctrica, se eleva la tensión con el fin de reducir la sección de los conductores. Los convertidores son máquinas que cambian la corriente continua en alterna y viceversa. Un ejemplo de ello es la conmutatriz. Funcionamiento de las máquinas Las máquinas eléctricas pueden funcionar durante su trabajo de estas tres formas: a) En vacío. b) A media carga. c) A plena carga. Un motor funciona en vacío cuando sólo consume la potencia necesa- ria para vencer las resistencias mecánicas y eléctricas. Funciona a media carga cuando la carga mecánica o resistencia a ven- cer es aproximadamente la mitad de sus posibilidades. 112
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Arranque de motoresClasificación de las máquinas eléctricas
Las máquinas eléctricas se pueden dividir en tres grandes grupos, a sa-ber:
a) Generadores.b) Receptores.c) Transformadores y convertidores.
Se llaman generadores las máquinas eléctricas que transforman cualquiera de las formas de energía (mecánica, química y calorífica) en eléctrica. Ejemplos son el alternador, pila química y pares termoeléctricos.
Receptores. - Son receptores las máquinas que transforman la energíaeléctrica en otra forma de energía. Así se tiene, por ejemplo, que el motor transforma la energía eléctrica en mecánica; la estufa, en calorífica yla cuba electrolítica, en química.
Transformadores y convertidores. - Los transformadores son máquinaseléctricas que elevan o reducen la tensión yen contraposición reducen oelevan la corriente eléctrica. Para transporta la energía eléctrica, se elevala tensión con el fin de reducir la sección de los conductores.
Los convertidores son máquinas que cambian la corriente continua enalterna y viceversa. Un ejemplo de ello es la conmutatriz.
Funcionamiento de las máquinas
Las máquinas eléctricas pueden funcionar durante su trabajo de estastres formas:
a) En vacío.b) A media carga.c) A plena carga.
Un motor funciona en vacío cuando sólo consume la potencia necesaria para vencer las resistencias mecánicas y eléctricas.
Funciona a media carga cuando la carga mecánica o resistencia a vencer es aproximadamente la mitad de sus posibilidades.
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Cuando funciona un motor a plena carga se dice que funciona a sus valores nominales, tanto de tensión como de intensidad y en consecuencia,de potencia.
Si al motor se le carga por encima de 10 previsto, funciona en sobrecarga.
Clases de servicio
Las clases de servicio que pueden realizar los motores, los podemos di-vidir en los siguientes:
a) Servicio continuo.b) Servicio continuo variable.e) Servicio intermitente.d) Servicio temporal.
Servicio continuo
Un motor será de servicio continuo cuando los períodos de funcionamiento son largos y muy seguidos y además la carga siempre es igual.
Servicio continuo variable
Es igual al anterior, con la diferencia de que la carga no siempre es lamisma, sino variable. En este apartado entran las máquinas herramientasen general.
Servicio intermitente
Un motor funciona en estas condiciones cuando se le conecta de vezen cuando, con intervalos más o menos grandes. Un ejemplo de este apartado es el motor que mueve un ascensor.
Servicio temporal
Se dice que un motor es de servicio temporal cuando el período defuncionamiento no es suficiente para calentar el motor a una temperaturaestable. A este período de funcionamiento le ha de seguir otro en el queel motor adquiera la temperatura ambiente.
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Pérdidas en los motores
Las pérdidas se dividen en dos grupos: mecánicas y eléctricas.
Las pérdidas mecánicas se deben a los rodamientos, frenado por elaire, etc. Las pérdidas eléctricas dependen de los conductores, así comolas pérdidas debidas al magnetismo, pérdidas habidas en el hierro y queestán en función del ciclo de histéresis.
Protección de los motores
Los motores eléctricos llevarán la protección adecuada a la clase detrabajo que hayan de realizar. Por lo pronto, se ha indicado que en la actualidad no están permitidos los motores con ninguna clase de abertura,aunque todavía en instalaciones antiguas quedan motores de este tipo.
Así, pues, todos los motores irán completamente cerrados, evitandode esta forma que penetren en ellos salpicaduras de líquidos, polvo, virutas, etc.
Para la refrigeración, la carcasa está construida con aletas, que al hacerpasar por entre ellas el aire, las enfría y con ellas los devanados, que es loque en definitiva interesa. Este tipo de motores reseñado se llama cerradoy es el normalmente empleado.
En instalaciones para ambientes explosivos se colocan motores debidamente protegidos, de forma que se elimine el peligro que puede existir enlos lugares de esta naturaleza.
El ambiente explosivo se puede generar por gases, líquidos y tambiénpor sólidos.
Para sumergir motores en líquidos, deberán llevar la protección adecuada, a fin de que el líquido, al igual que se ha indicado para las sustancias inflamables, no pueda penetrar dentro del devanado del motor, conlas consecuencias naturales que ello originaría.
Refrigeración de los motores y máquinas en general
Las máquinas deberán llevar para su refrigeración una serie de dispositivos que reduzcan la temperatura, que siempre es origen de una pérdida,ya que, con el calor, se eleva la resistencia de los devanados, originando enla máquina una pérdida de potencia.
Existen diferentes tipos de refrigeración, habiendo máquinas que son
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autorefrigeradas, como los motores en general, que llevan acoplado al ejeun ventilador, para su propia refrigeración.
Otras· máquinas, por el contrario, tienen una refrigeración independiente, disponiendo de uno o más ventiladores, movidos por sus respectivos motores. El aire por ellos creado incide sobre la parte a refrigerar.
Para la refrigeración de transformadores, si son de pequeña potencia,usan el aire ambiente. Si tienen más potencia se les inyecta aire. Paratransformadores de mayor potencia, sobre todo los de mediana y granpotencia, se emplea para su refrigeración el aceite, que baña directamentelos devanados. El aceite caliente se refrigera a su vez por medio de radiadores a los que se alimenta aire fresco.
En la actualidad los aislamientos que se ponen a los conductores o hilode bobinar, soportan muy bien las temperaturas, pudiendo trabajar losmotores a temperaturas muy superiores a las toleradas antes. Por tanto,un motor, por el hecho de que se caliente, no debe pensarse que funcionemal. Ahora bien, si el calentamiento es excesivo se deberán estudiar lascausas que lo originan, como podría ser el que en una fase haya algunasespiras en cortocircuito o a masa; menor número de espiras en una faseque en otra, etc.
En la puesta en marcha de los motores se han de distinguir las siguien-tes fases o períodos:
a) Conexión.b) Aceleración.e) Régimen nominal.
Conexión, es el momento en que se conecta el motor para darle corriente.
Aceleración, es el período que va desde el momento de conexión hastael período de régimen nominal.
Se entiende que un motor funciona en régimen nominal, cuando trabaja dentro de sus valores nominales de tensión, corriente, potencia y velocidad.
Para motores de corriente alterna se establece la velocidad en funciónde la frecuencia F y del número de pares de polos de la máquina p.
De la fórmula que da la frecuencian
F=p-60
Se despeja el valor de n (r.p.m.)60 ·F
n=---p
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Ejemplo: Determinar el número de r.p.m. de un motor de 6 polos, conectado a una red de frecuencia 50 Hz:
60' F 60·50n =--= - 1.000 r.p.m.
p 3
Como se puede apreciar en la práctica, un motor de 6 polos (pares depolos p = 3), en la placa de característica pone por ejemplo 965 r.p.m.,en lugar de 1.000, ya que la velocidad última 10 es de sincronismo y elmotor dará los valores indicados cuando lleva la velocidad de 965 r.p.m.
A continuación se da una relación de números de polos y las velocidades que corresponden a las máquinas que los tienen.
polos pares de polos velocidad2p p en r.p.m.
2 1 3.0004 2 1.5006 3 1.0008 4 750
10 5 60012 6 50014 7 428
REBOBINADO DE MOTORES
Generalidades
En el taller electromecánico, una de las reparaciones más frecuentes enlos motores es la de su rebobinado, por haberse quemado o tener fasescornunicadas, hilos en cortocircuito, a masa, etc.
Por la importancia que tiene el rebobinado de motores en todo tallerelectromecánico o lugar de mantenimiento, damos a continuación unassencillas indicaciones del proceso a seguir para efectuarlo con toda garantía, en los aspectos técnico y económico.
Un motor llega al exterior, para su revisión, por uno de estos motivos:
a) Limpieza.b) Engrasado.e) Sustitución de rodamiento u otras piezas mecánicas.
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Como puede apreciarse, estas reparaciones o revisiones son de tipo me-cánico.
Entre las reparaciones de tipo eléctrico se citan las siguientes:
d) Principios y finales de fase interrumpidos.e) Fase a masa.j) Cortocircuito entre espiras.g) Cortocircuito entre fases.h) Que esté el bobinado quemado en una o más fases.
La primera operación será determinar cuál es la avería. Para ello, semirará, con una lámpara serie o un óhmetro, si existe continuidad entrelas fases, masa, cortocircuito entre fases, o bien si la avería es mecánica.
Determinada la avería, se procederá según convenga. Supóngase que esinterna y hay que desmontar el motor. En este caso se hacen una serie derecomendaciones, para que la reparación sea perfecta.
1.0 Se marcarán, con uno o varios puntos de granete, las tapas delmotor. En una de las tapas se dará un punto de granete así como en laparte de la carcasa que corresponde la posición de dicha tapa. De esta forma a la hora de hacer el montaje, se sabrá a qué lado correspondía, asícomo el eje. En caso de que sea posible la confusión, se anotará en un papel un pequeño croquis del motor con estos detalles.
2.° Se quitarán las chapas de la caja de bornes, anotando si van colocadas para la conexión en estrella o en triángulo. Se soltarán los conductores que corresponden a los principios de las fases U-V-W y a los finalesZ-X-Y.
3.° Después de tener preparada una caja, donde se colocan todas laspiezas que se desmonten del motor, se procederá a ello.
4.° Una vez desmontado, se revisará la parte mecánica, sobre todolos rodamientos, para ver si están en perfectas condiciones, para, en casode que no lo estén, sustituirlos por otros y si no limpiarlos y engrasarlos.También se revisará el ventilador y se limpiarán las demás partes del motor.
5.° A partir de aquí comienza el trabajo propio de electricidad. Si almotor se le ha de eliminar una puesta a masa, se procederá a encontrar elpunto en que exista el contacto, y 10 mismo se hará cuando haya espirasen cortocircuito o esté cortada alguna de las salidas o entradas de fase.
Si, por el contrario, el motor se ha de rebobinar, se tomarán los siguientes datos, necesarios para volverlo a rebobinar con las mismas características que antes tenía:
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a) Número de ranuras del estator del motor.b) Número de grupos por fase, del bobinado.e) Tipo de bobinado (si es concéntrico o imbricado).d) Forma de las conexiones.e) Por la velocidad se determinará el número de polos de la máquina.
6.0 Seguidamente, se procederá a sacar el hilo de las ranuras. Se sacará al menos un grupo entero, para tomar las medidas de las bobinas.
7.o Desmontado el motor, se procederá a medir una de las espiras,después de haberle quitado el aislamiento.
8.0 A continuación se colocarán los cartones en las ranuras y se harán los moldes.
9.0 Con los datos obtenidos se confeccionará el esquema del bobinado a realizar.
10.0 Por medio de la bobinadora, bien de mano o automática, se procederá a confeccionar las bobinas. Si el bobinador dispone de un ayudante, puede coordinar el trabajo, de forma que mientras uno hace las bobinas, el otro puede poner los cartones y montar las bobinas en el motor.
11.0 Como se indica en el punto anterior, a medida que se van haciendo las bobinas, se colocan en las ranuras del motor.
12.0 Cuando todas las bobinas estén montadas, se procederá a la conexión de los grupos, atendiendo al esquema confeccionado antes de desmontar el motor averiado.
Las salidas se harán por el lado que corresponde a la caja de bornes,encintándose o atándose la parte contraria a las conexiones y dejando sinhacerlo la parte donde van las conexiones, por si no estuvieran bien hechas.
13.0 Hecho lo indicado en el punto anterior se procederá al montajedel motor para probar seguidamente si es correcto su funcionamiento enconexiones y corriente absorbida por cada una de las fases, lo que ha deser idéntico en las tres, si el motor bobinado es trifásico.
Si todo funciona normalmente se procederá de nuevo a desmontar elmotor, para encintar o atar la parte de las conexiones.
14.<J Hecho el bobinado de forma definitiva, se procederá al barnizado, que ~e podrá hacer con secado al aire o al horno.
Para barnizar un motor con secado al aire bastará con impregnar conun pincel todo el devanado, haciendo que el barniz penetre en el interiorde las ranuras. Si no es suficiente con una mano, se podrán dar dos o más.Entre una y otra aplicación, se esperará a que se seque y penetre la capaanterior.
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Para barnizar con secado al horno se meterá al horno el motor duranteel tiempo que oscilará entre una o dos horas a una temperatura de unos900 C, para que se seque la humedad que pudiera haber en los devanadosy facilitar la buena penetración del banliz, ya que con el calor se hacemás fluido y resulta más fácil que penetre por las ranuras.
Dada la primera capa, se metará al horno, a una tet:llperatura de unos1100 C, durante unas tres horas aproximadamente para, a continuación,darle una nueva capa de barniz y dejarlo en el horno unas seis horas. DeEsta forma se tiene asegurado un aislamiento perfecto.
15.0 Una vez barnizado el motor se procederá al montaje definitivo,habiéndose reparado y limpiado con anterioridad, como ya se ha indicado mas arriba, la parte mecánica. Una vez montado se volverá a verificary se dispondrá su devolución al cliente.
Reparación de aparatos electrodomésticos
En el taller es frecuente tener que bobinar motores de aparatos electrodomésticos, que, por lo general, son monofásicos o universales, de corriente alterna, que también se pueden conectar a corriente continua.
En los motores universales el inductor resulta de fácil rebobinado,mientras que es más complicado el rebobinado del inducido.
Por lo general, los talleres especializados en reparaciones de electrodomésticos disponen de repuestos para las diferentes marcas de que sonconcesionarios y, de esta forma, resulta más fácil, y casi siempre más económica, la reparación, que se ha reducido a una reposición.
Los motores monofásicos constan de dos devanados independientes.Uno, el principal, y otro, el auxiliar. Este último sólo funciona durante elperíodo de la puesta en marcha del motor.
Una de las averías más comunes en estos motores es que se queme subobinado auxiliar, por no desconectarse a su debido tiempo el interruptor centrífugo, una vez puesto en marcha el motor.
Por lo general, tan sólo es necesario en tal caso reparar el interruptor yrebobinar el devanado de arranque o auxiliar.
También, como este tipo de motores es pequeño y las carcasas son débiles, se desajustan éstas con el movimiento, por lo que, al rozar, puedendesgastarse los rodamientos y hasta ser motivo de que se queme el bobinado.
En cuanto a los esquemas de motores, siempre es conveniente consul-
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tar un libro que trate de esta materia, ya que es imposible incluir en uncapítulo toda la materia sobre el cálculo y rebobinado de motores, atendiendo a cada clase en particular.
Otras reparaciones
Es frecuente que presenten reparaciones de material electrodoméstico,como planchas, lavadoras, cocinas, ventiladores, calefacción por resistencia, etc., en los que la avería muchas veces es de fácil reparación. Pero nospodemos encontrar con el problema del recambio de una marca determinada del que no se disponga. En casos como éste es más conveniente yhonrado decir que no se puede reparar, que intentar repararlo de malamanera.
Reparación de instalaciones
En este caso, se recomienda consultar el capítulo referente a este .tipode instalaciones. De todas formas, se puede recordar que las secciones acolocar en las líneas, aunque sean grandes, nunca son excesiva ya que elpersonal que las utiliza no está en general preparado para su uso adecuado y, a la hora de ampliar potencias, lo hace sin ningún miramiento de tipo técnico, pensando sólo en la necesidad que trata de cubrir.
Otras reparaciones
Aquí se incluyen las de tipo meramente industrial, como son las demantenimiento de instalaciones y aparatos de mando y control. De ellasse dan en la obra ejercicios que pueden ayudar mucho a solucionar algunos problemas que se presentan en el mantenimiento en general.
Se ha de tener presente que surgen cantidad de averías que no se solucionan con dar un esquema y mucha teórica, sino que es con experienciay conociendo la variedad tan grande de tipos y marcas con que nos podemos encontrar.
Muchas veces resulta más fácil realizar un montaje nuevo que encontrar una avería en una instalación ya hecha, de la que, aunque se conozcael esquema, se desconoce la forma de hacerla y por dónde van los hilos.
Gran cantidad de personal electricista y electromecánico se dedica almantenimiento en fábricas y talleres. De su gran habilidad y preparaciónen el oficio, dependerá que el tiempo perdido en una determinada avería
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sea mínimo y, en consecuencia, que los paros que de ellas se deriven noimpliquen pérdidas de consideración.
MANTENIMIENTO DE LOS MOTORES
Se puede dividir en dos partes: eléctrico y mecánico.
Eléctrico
Conexión correcta de la placa de bornes.
Protección adecuada al trabajo a realizar. Se evitará el calentamiento yque se queme el devanado.
Protecciones adecuadas de fusibles y relés protectores.
En caso de no funcionar el motor, comprobar si las fases tienen continuidad; si tiene la misma resistencia; si hay fase a masa (antes de desmontar).
Para desmontar, anotar el lado de salida de eje y placa de bornes. Unavez desmontado, comprobar el estado del bobinado.
Mecánico
Que el deslizamiento del rotor sea bueno.
Mantener un buen estado de rodamientos.
Engrase adecuado.
Que el motor sea adecuado al tipo de trabajo que realiza.
ARRANQUE DE MOTORES TRIFASICOS
GENERALIDADES
Los motores son máquinas que transforman la energía eléctrica en mecánica, pudiendo ser:
a) Síncronos.b) Asíncronos.
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ESQUEMA CIRCULAR
I II II II I
-- --- _J IIII
e 6 e
ESQUEMA DESARROLLADO
LAMINA NII AUTOMATISMOS
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a) SINCRONOS
Son los que llevan la velocidad que corresponde a la fórmula
60·Fn=--- enr.p.m.
p
F =frecuencia en Hz
p = pares de polos del motor
Este tipo de motor no se emplea industrialmente, por una serie de pro:'blemas que origina su puesta en marcha, proceso de trabajo y desconexión.
b) ASINCRONOS
Estos motores llevan siempre una velocidad inferior a la que le correspondería por fórmula.
Ejemplo: Para un motor de 4 polos, la velocidad de sincronismo sería:
60·F 60·50n =--= - 1.500 r.p.m.
p 2
Sin embargo, este motor dará la potencia para la que ha sido calculadoa 1.450 r.p.m. que, como se ve, es inferior a la de sincronismo.
El motor asíncrono no ofrece problemas de puesta en marcha y parada, ni durante el proceso de trabajo, siendo su rendimiento "muy aceptable.
Como se indica en la lámina n.o 1, consta de estator y rotor.
El estator es la parte en reposo del motor. En él están las ranuras enque va el bobinado, esquema representado en la parte inferior de la lámina. Los principios U-V-W y finales X-Y-Z de las fases van en una caja deconexiones o bornes, que podrán ir conectados en estrella (A) o triángulo(~), lámina n.o 2. .
El rotor es generalmente de jaula de ardilla o cortocircuito. En este caso no lleva bobinado alguno.
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Conexión en triángulo
En la conexión en triángulo (fig. 2), al igual que se ha hecho en la deestrella, se ha de tener presente 10 siguiente:
La tensión a la que está sometida la fase es igual a la de la línea:
Vf= VL
La intensidad de la fase es inferior a V3 a la de la línea:
lL _¡;;lf=- de donde lL =v 3 ·lf
V3En la fig. 4 se ha representado gráficamente la forma en que van colo
cados los bornes en la placa de conexión del motor.
Se unen un principio y un fmal que no sean de la misma fase, quedando de la siguiente forma: U-Z, V-X y W-Y. En la fig. 6 puede verse la disposición interna de las fases. Para conectar el motor es indistinto ponerlas fases R-S-T en U-V-W o en Z-X-Y.
PLACA DE CARACTERISTICAS
Todo~ los motores llevan colocado en lugar visible la llamada placa decaracterísticas, donde se indican, además de la marca del motor y númerode fabricación, las características eléctricas, tales como:
Tensión. - Por ella se sabe si el motor se puede conectar en estrella oen triángulo, para una determinada tensión.
En la actualidad quedan muy pocos motores que sean para conectara red trifásica a 127 V. Comoquiera que las redes son normalmente a220 V, los motores con estas tensiones sólo se pueden conectar en estrella para la tensión de 220 V.
Se recomienda que cuando haya de rebobinarse un motor de este tipose haga para las tensiones de 220 y 380 V.
Con motores cuyas tensiones son 220 y 380 V, al hacer la conexión ala red se habrá de tener presente 10 que sigue:
Para red de 220 V se conectará en triángulo (~).
Para red de 380 V se conectará en estrella (A).
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Fig.1
R---9--------S--+----e~---
T---I---+---.-.o---
VL
v
w
Fig.3(-Z----X-----y-"I (o (o o) 1
I I1 I1 I
I@ @ @ 1\_~ X !_)
Fig.2
R-.-...v--------S--+--~>-----
1'0--4---.....--....--
VL
R s T R s T
u
Fig.5 FIg.6
LAMINA N~2 ARRANQUE DE MOTORES
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Frecuencia. - En la placa también se indica la frecuencia de la red aque se ha de conectar. La más generalizada en toda Europa, al igual queen España, es la de 50 Hz (hercios).
50 Hz =50 c/s
La velocidad viene indicada por el número de revoluciones por minuto(r.p.m.) dados por el eje del motor.
n =1.500 r.p.m.
Con la indicación de la velocidad se sabrá también cuál es la polaridaddel motor, ya que a n = 1.500 le corresponde una polaridad de 4 polos(2p = 4).
Otros datos. - En la placa se indican otros datos, como son temperatura admisible, engrase, refrigeración, peso, etc.
Conexión de los devanados en un motor trifásico. Conexión estrella(Lámina n.o 2)
En los motores trifásicos se han de considerar dos clases de conexiónen lo que atañe a sus fases. Una es la llamada conexión estrella ('7\), fig. 1.
En la conexión estrella se ha de tener presente lo siguiente:
La tensión a la que está sometida la fase es inferior a 0 a la de la línea:
VL _PiV¡=- de donde VL =v3· V¡V3
La intensidad de la fase es igual a la de la línea:
J¡=JL
En la fig. 3 se representa gráficamente la forma en que van colocadoslos bornes en la placa de conexión del motor. Quedan libres las fasesU-V-W, mientras que Z-X-Y se unen por medio de unas chapas, con loque se consigue el punto de estrella que se puede apreciar en la fig. s.
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Intensidades. - La primera intensidad equivale a la primera tensión.
Ejemplo: En la placa de características de un motor está escrito, A == 15,5/9. 15,5 corresponde a la tensión de 220 V Y 9 a la tensión de380V.
Potencia. - La potencia se indica en caballos de vapor CV o en kilovatios KW.
1 CV = 736 W
1 KW= 1.000W
1 KW= 1,36 CV
Factor de potencia. - El factor de potencia se indica por medio del coseno de fi (cos 'P).
Ejemplo: cos 'P = 0,866.
FORMA DE ARRANQUE DE LOS MOTORES TRIFASICOS
A continuación se hace una relación de las formas de arranque másempleadas y que se explican en esta parte de la obra.
Tipos de arranque
1.-Arranque directo.
2.-Inversión de giro.
3.-Arranque en conexión estrella-triángulo (A - A).
4.-Arranque a través de resistencias estatóricas.
5.-Arranque por resistencias rotóricas.
6.-Arranque por autotransformador.
7.-Motores de varias velocidades.
8.-Arranques diversos.
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ARRANQUE DE MOTORES
Esquema n~o 1
En este esquema se representa el arranque directo de un motor pormedio de un interruptor de cuchillas solidarias. En esta forma de.mando,el operario ha de accionar directamente el circuito de potencia, 10 queimplica peligro, cosa que se ha de eliminar siempr~ que sea posible. Aquíse inserta esta forma de mando por dos motivos: para su conocimiento ypor ser el esquema que representa de manera más esquemática la formadirecta de arranque de un motor, por medio de un interruptor. La instalación lleva fusible, que no se deberá suprimir nunca de una instalación oaparato receptor.
Esquema n.o 2
En esta figura se representa el mismo esquema o circuito de mando deun motor, estudiado en la figura anterior.
En lugar de emplear un interruptor de cuchillas solidarias se empleaun interruptor de tipo rotativo, que resulta de accionamiento más simple y que implica menos peligro para el operario que 10 ha de manipular.
Los demás esquemas que siguen se han hecho de forma que un mismo mando esté realizado con cuchillas solidarias y con elementos rotativos.
Esquemas n.o 3 y 4
Inversor de giro
Inversión de giro de un motor trifásico con un conmutador
Para invertir el sentido de giro de un motor trifásico, bastará con invertir el campo magnético, cosa que se logra invirtiendo dos de las tres fases del motor indistintamente.
El inversor, como puede apreciarse en el esquema, es de tres posiciones, a (O) le corresponde la posición intermedia; en (D) el motor girará ala derecha y en (1), a la izquierda.
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ESQUEMA N!2
R-~----5----+0 --T--+ -o--
•
ESQUEMA NII
U V
R--..---5-....--00--T"--+....."'9--
I
OD
ESQUEMA NI3
R- ---5- -0---T- -+--oo--
VVW
R- ---5- -0---T- -o-o_
uv.w UVW ESOUEMA NI'
LAMINA NI3 ARRANOUE DE MOTORES
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Esquemas n.o 5 y 6
Arranque de un motor en conexión estrena-triángulo (A - Ll)
Para efectuar el arranque de un motor en conexión estrella-triángulose dispone de un inversor trifásico preparado de forma que en una posición queden cortocircuitadas las fases U-V-W, llegándole al motor corriente a través de Z-X-Y, con 10 que funcionará en estrella (A). Recuérdese 10 explicado con anterioridad respecto a las conexiones en estrella ytriángulo.
Pasado un tiempo, durante el cual el motor ha alcanzado al menos el80 por 100 de su velocidad nominal, se cambiará la palanca a la posiciónde triángulo, con 10 que al estar las tres fases sometidas a la tensión de lared, el motor funcionará en la conexión (Ll), alcanzando entonces los valores nominales de tensión e intensidad, además de los que de ambos sederivan.
Finalidad del arranque de un motor en la conexión (A - Ll)
La finalidad primordial de este tipo de arranque es limitar la intesidadabsorbida por el motor en el momento de conexión.
Un motor arrancado directamente con la tensión de 220 V entre fases(motor de V = 220/380), durante el período de arranque absorbe una intensidad superior a 5 'veces el valor de la intensidad nominal (In).
Si el arranque se hiciera primero en conexión estrella con la tensión de127 V entre fases del devanado, el motor absorbería durante el mismoperíodo una intensidad del orden de 2 veces In.
En el esquema n.o 6 se usa el llamado arrancador (A -- Ll). Aquí sí queno existe la posibilidad de comenzar en la conexión (Ll) sin haber hechoantes la conexión (A).
Esquema n.o 7
Lámparas indicadoras de fusible quemado
Para avisar que se ha quemado un fusible, puede colocarse en paralelocon él una lámparita de elevada resistencia, tal como se indica en el esquema.
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A N!6
~ A- ...,
IIIIII1II_ _.J
o.....1:0-11-1-1-0 I
ISI IR! IL_J_
U~~
~Z~ ESQUEfoI
RS1
R----o---5----+-0--1----+......-0--
ESQUEMANR5
ESQUEMA N!1
R S 1
LAM I NA N!1. ARRANQUE DE M010RES
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Esquema n.o 8
Frenado por contracorriente
Este procedimiento de frenado es menos brusco que el estudiado acontinuación, pero si su empleo se hace de forma manual, el operario deberá estar muy atento, para abrir los interruptores en el momento oportuno.
Funcionamiento: Cerrado el interruptor 1 funcionará el motor encondiciones normales. Si se desea que el paro sea normal, bastará conabrir el interruptor I. Ahora bien, si el paro ha de ser más rápido, se cerrará el interruptor FR, que está enclavado con 1. (Para cerrar FR, interruptor de freno, habrá de abrir el 1, y viceversa.) Entonces llegará al motor lacorriente a través de este interruptor y de las resistencias R de forma que,al estar invertidas las fases, el sentido de giro del motor tenderá a ser inverso al que antes tenía, con lo que el motor tenderá a pararse, frenandola velocidad anterior. Cuando ambas velocidades se han anulado será elmomento de desconectar el interruptor por el operario destinado a estemenester.
Las resistencias colocadas en serie con el circutio tienen por fmalidadreducir la corriente de llegada al motor, para que la inversión no sea tanbrusca.
Otro procedimiento es el de frenado del motor por corriente continua.
Esquema n.o 9
Frenado por electroimán
En el esquema se representa el circuito de frenado de un motor pormedio de un electroimán. El frenado por este procedimiento resulta brusco, pero rápido.
Estando desconectado el motor, también lo está el electroimán, demodo que el eje del motor queda frenado.
Cuando se suministre corriente al motor, también se dará al electroimán, con lo que, al atraer el núcleo la armadura, levantará el freno queaprisionaba el eje del motor y éste girará libremente.
Al cortar la corriente al motor, también se cortará al electroimán, vol'viendo la armadura a su posición de reposo y frenando de esta forma eleje del motor.
El electroimán sirve tanto girando el eje a derechas como a izquierdas.
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R---o-----S- -'9----T- -+--v---
RESISTENCIAS
u V
ESOUEMA N!8
R-...q----S--+-.---T- ......-+--9"'--
ESQUEMA N!9
u V W
LAMINA N!S
I
(:\ eELECTROFRENO
~
ARRANQUE DE MOTORES
13,3
Esquema n.o 10. Arranque de motores de dos velocidades
Arranque de un motor de dos velocidades en conexión (A - A).
Para la puesta en marcha de un motor de' dos velocidades se usa unconmutador de tres posiciones, de las que corresponden, una al paro, quees la intennedia, y las otras dos a los bobinados independientes.
A cada bobinado corresponde una polaridad; asÍ, por ejemplo, para:
1 - 2p =4 polos le corresponde 1.500 r.p.m.
2 - 2p = 6 polos le corresponde 1.000 r.p.m.
Esquema n.o 11
Arranque de un motor de dos velocidades con conexión DHALANDER.
En este esquema se representa el mando para un motor de dos velocidades, conseguidas con un solo bobinado conmutable en conexión estrella y triángulo y para una de las cuales corresponde una velocidad diferente, ya que al cambiar la conmutación también lo hace la polaridad.
A la conmutación triángulo le corresponde la velocidad lenta (L).
Ejemplo: 2p =8 polos le corresponde 750 r.p.m.
A la conmutación estrella le corresponde la velocidad rápida (R).
Ejemplo: 2p =4 polos le corresponde 1.000 r .p.m.
Esquema n.o 12. Arranque de un motor de inducido bobinado
Una fonna de reducir la corriente durante el período de acrranque esel empleo de motores de rotor bobinado, con los que se obtiene, además,un gran par de arranque durante el período de la puesta en marcha.
A los tres bornes de salida del bobinado rotórico , sacados por anillosrozantes, se conecta un reostato, que en el momento de la conexión estará al máximo de resistencia, para, de forma progresiva, ir eliminándola, yque desaparecerá en su totalidad cuando el motor haya alcanzado la velocidad nominal o esté próximo a alcanzarla.
Estando cortocircuitadas las resistencias, el motor funciona como unode rotor en' cortocircuito.
Cuando se efectúe el paro, se procederá seguidamente a accionar elreostato, para que la resistencia, en el momento ~e nueva puesta en marcha, vuelva a ser máxima.
Para efectuar el mando de un motor monofásico se realizará el circuitoindicado en la figura, empleando un interruptor bifásico.
Los motores monofásicos disponen de dos bobinados: el principal P,que está constanteménte conectado a la red durante el funcionamientodel motor, y el secundario o auxiliar (Aux) que sólo estará conectado durante el período de arranque, siendo su misión crear el.desfase suficientepara que exista reacción en el inducido y así comienza el rotor a girar.Cuando se haya logrado esto, un interruptor 1 centrífugo desconectaráeste bobinado (fig. 1).
Esquema n.o 14. Inversión de giro de un motor monofásico
Para invertir el sentido de giro de un motor monofásico, sólo es necesario invertir el de la corriente en uno de sus dos devanados, indistintamente, ya que de hacerlo en los dos a un tiempo, giraría en el mismo sentido que 10 hacía antes de la inversión.
En este ejercicio se ha realizado la inversión ~n el bobinado auxiliar(Aux), de modo que en una posición del conmutador el rotor gira a la izquierda y en la otra, a la derecha.
Esquema n.o 15. Motor de excitación serie
En este dibujo se representa el esquema para el mando de un motor dec.c con excitación serie. El equipo dispone de protección por fusibles yde regulación por reostato.
Este tipo de motor, de excitación serie, es muy inestable, 10 que haceque se embale con facilidad. .
Su par de arranque es muy elevado. Se emplea en tracción eléctrica(con preferencia en locomotoras), grúas, trenes de laminación, etc.
Esquema n.o 16. Motor con excitación shunt
Este esquema corresponde al mando de un motor de c.c. con excitación en derivación, también llamada shunt, y que, al igual que la anterior,dispone de protección por fusibles y de reostato de regulación. El bobinado inductor C-D siempre irá conectado a la tensión de la red.
136
ESQUEMA N!! 1~
R-....--1\_-1--0__
MOTOR
Fig.1
u V
,6iju v
ESQUEMA NR 13
R-......g--
O-.....-~-
ESQUEMA N!l15 ESQUEMA Ng 16
D
e
LAMINA N9.? ARRANQUE DE MOTORES
137
Esquema n.o 17
Condensadores para compensar el factor de potencia en un receptor
Seguidamente se hace un sencillo estudio del empleo de condensadores para mejorar el factor de potencia.
Cuanto mayor sea la tensión Vaque está sometido el condensador,menor tendrá que ser su capacidad para obtener un mismo resultado. Porello, en general, los equipos compensadores del factor de potencia porcondensadores se conectan en triángulo, por recibir mayor tensión que siestuvieran en estrella.
En conexión estrella, la capacidad de los condensadores ha de ser 3 veces mayor que en triángulo.
Para calcular un condensador se usan las siguientes fórmulas.
Potencia reactiva de la red, o circuito donde se ha de colocar el condensador.
KVAr =KW . (tg 'P2 - tg 'PI )
tg 'PI = Corresponde al ángulo del cos 'PI , que se desea obtener
tg 'P2 =Corresponde al ángulo del cos 'P2 que se tiene.
Valor de la capacidad del condensador en microfaradios (~F)
109• KVAr
~F=-----2 '1T • Hz . y2
Esquema n.o 18
Condensador para red trifásica
La conexión, cuando se hace a la red, es igual a lo estudiado en la figura anterior. Pero en lugar de hacerlo de forma directa se ha empleadoun inversor, de modo que al desconectar los condensadores queden conectados a unas resistencias, a través de las cuales se descargarán, para seguridad de los operarios.
138
R S T
ESQUEMA N!!. 17
1 O 11 Resistenci~.
CARGA
LAMINA N!!8
ESQUEMA N!! 18
ARRANQUE DE MorORES
139
Inversión de giro en motores de c.c.
Para invertir el sentido de giro de un motor de corriente continua sóloes necesario invertir uno de sus devanados.
Normalmente se suele invertir la corriente del bobinado inductor y nodel inducido.
La resistencia que llevan estos esquemas de c.c. en serie con su circuitotiene por finalidad regular la corriente suministrada, para así obtener velocidades variables.
Esquema n.o 19
Inversión de giro de un motor con excitación serie
En este esquema el mando se hace por medio de un inversor rotativo,en el que corresponde una posición a paro y las dos restantes a los girosdel rotor a izquierda y derecha, respectivamente.
Esquema n.o 20
Inversión de giro de un motor con excitación shunt
Al igual que en el esquema anterior, el mando de este motor se hacecon un conmutador rotativo.
La regulación de la velocidad en ambos casos se consigue por mediodel reostato.