CCM APLICACIONES 1
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SISTEMAS DE ARRANQUE ING. HUBER MURILLO MANRIQUE
ESCUELA DE INGENIERIA ELECTRICA - FIEE
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO
HMELECCION DE ARRANCADORES
La coordinación de las protecciones realizada a través del estudio de la curva de disparo térmica del relé y la del disparo magnético de los interruptores termomagnéticos no asegura la selectividad del sistema, ya que no se ha tenido en cuenta los efectos electrodinámicos que son muy importantes solo en condiciones de corto circuito.
Partiendo de estas consideraciones la norma IEC 947 exige la PRUEBA DE LABORATORIO de los sistemas de arranque en condiciones de falla, siendo esta la única forma segura para garantizar la óptima operación.
SISTEMAS DE ARRANQUE ING. HUBER MURILLO MANRIQUE
HMELECCION DE ARRANCADORES
Con el método de selección conforme la norma IEC 947, el usuario escoge, de manera simple e inmediata , el arrancador que asegura el nivel de continuidad del servicio mas apto a sus exigencias según la potencia de su motor y según la tensión y frecuencia de alimentación de su sistema eléctrico.
Para garantizar la OPTIMA OPERACIÓN, la funcionalidad de los sistemas de arranques deben estar comprobados estrictamente en los laboratorios especializados para estos fines.
SISTEMAS DE ARRANQUE ING. HUBER MURILLO MANRIQUE
HM CARACTERISTICAS DE PARTIDA DE LOS MOTORES DE INDUCCION TRIFASICOS SEGUN IEC 34 - 12
ARRANQUE CON LLAVE MANUAL
A PLENA TENSION
TENSION REDUCIDA
ARRANQUE CON LLAVE MAGNETICA
ARRANQUE PART - WINDING.
ARRANQUE SERIE - PARALELO ( Y )
ARRANQUE DHALANDER Y / YY
ARRANQUE DHALANDER YY / ∆
ELECTRONICO
ESTRELLA - TRIANGULO
RESISTENCIAS ESTATORICAS
ESTRELLA RESISTENCIAS TRIANGULO
POR AUTOTRANSFORMADOR
CON INDUCTANCIA EN EL ESTATOR
ARRANQUE SERIE - PARALELO ( ∆ )
ESTADO SOLIDO AUTOMATICO
SISTEMAS DE ARRANQUE PARA MOTORES DE INDUCCION TRIFASICOS
CON VARIACIONES DE : TENSION, CORRIENTE Y TORQUE ( SUAVE )
SISTEMAS DE ARRANQUE ING. HUBER MURILLO MANRIQUE
SISTEMAS DE ARRANQUE ING. HUBER MURILLO MANRIQUE
HMDIAGRAMAS DE CONEXION DE LOS SISTEMAS DE ARRANQUE
RS T
MOTOR TRIFASICO CORRIENTE
ALTERNA
INTERRUPTOR TERMOMAGNE.
CONTACTOR TRIPOLAR
RELE TRIPOLAR
U V W
ARRANQUE DIRECTO
SISTEMAS DE ARRANQUE ING. HUBER MURILLO MANRIQUE
INSTALACION ANTIGUA
MOTOR ASINCRONO TRIFASICO
SECCIONADOR
CONTACTORTRIPOLAR
RELE TRIPOLAR
LINEA DE ALIMENTACION
TRIFASICA
FUSIBLES
HM COORDINACION TIPO I ( IEC 947 - 4 )
MOTOR ASINCRONO TRIFASICO
LINEA DE ALIMENTACION
TRIFASICA
INTERRUPTOR TERMOMAGNETICO
CONTACTORTRIPOLAR
RELE TRIPOLAR
APLICACION N° 1.- ARRANQUE DIRECTO
1.- Diseñe un tablero general, que contenga un sistema de accionamiento (arranque directo) de un motor trifásico de 50 HP, 02 polos, 380 Voltios, 60 Hz. EF = 89%, FP = 0.87. La distancia del tablero –Motor Trifásico es de 65 metros. Utilice la coordinación tipo I. Acompañar los diagramas: Trifásico del circuito de fuerza e incluya en su hoja de trabajo la conexión del banco de capacitores trifásico a un factor de potencia técnico y hacer los cálculos necesarios que me permita obtener las características nominales del banco de capacitores comerciales.
CENTRO DE CONTROL DE MOTORES HUBER MURILLO MANRIQUE
ARRANQUE DIRECTO MODELO 1
DIMENSIONAMIENTO
IA 1.2 In IA elegido …... Reg. Térmica ……… Reg. Magnética ……… ICC ………. Poder de corte ………
Capac. de ruptura ……...
CENTRO DE CONTROL DE MOTORES HUBER MURILLO MANRIQUE
KM1
Vn , FnBARRAS
DEL SISTEMA
IA
DIMENSIONAMIENTO
KM1 1.1 In.
F1 In.Tienen una tolerancia de 10%.
F1
M3φ
In Vn
RPM HP/KW
DIMENSIONAMIENTO
Idiseño = 1.25 InPara conductores y platinas
APLICACION N° 1.- ARRANQUE DIRECTO
CALCULO DE CORRIENTE NOMINAL DEL MOTOR
In = 50 x 746 / √3 x 380 x 0.89 x 0.87 = 73.19 A
CALCULO DEL INTERRUPTOR TERMOMAGNETICO
Idiseño = 1.2 x In = 87.8 A
CARACTERISTICAS DE TENSION
Tensión Tensión de empleo asignada (Ue) 380 Vac.Tensión de aislamiento asignada (Ui) 750 Vac.Tensión al impulso asignada (Uimp) 3 KV
Frecuencia asignada 50/60 Hz
100 A
CENTRO DE CONTROL DE MOTORES HUBER MURILLO MANRIQUE
APLICACION N° 1.- ARRANQUE DIRECTO
CARACTERISTICAS DE CORRIENTE:
Intensidad térmica convencional al aire libre (Ith)Intensidad térmica convencional bajo envolvente (Ithe) Intensidad asignada (In).
Poder de ruptura Icu ≈ 50 KAPoder de corte asignado en servicio Ics = …. % Icu
In = Ithe = 100 A a 40°C
Ics = 25%, 50%, 75% ó 100%)Icu
CENTRO DE CONTROL DE MOTORES HUBER MURILLO MANRIQUE
APLICACION N° 1.- ARRANQUE DIRECTO
CENTRO DE CONTROL DE MOTORES HUBER MURILLO MANRIQUE
250 AIn=Ith:250A 40°C
CATEGORIA
A
ENDURANCIA :
Mecánica 10000
Eléctrica 5000
APLICACION N° 1.- ARRANQUE DIRECTO
CENTRO DE CONTROL DE MOTORES HUBER MURILLO MANRIQUE
Padlocking
APLICACION N° 1.- ARRANQUE DIRECTO
CENTRO DE CONTROL DE MOTORES HUBER MURILLO MANRIQUE
APLICACION N° 1.- ARRANQUE DIRECTO
•Residential•Effectiv•Normal•Hi-Break•Limitor
•Residential•Effectiv•Normal•Hi-Break•Limitor
Dframe
CENTRO DE CONTROL DE MOTORES HUBER MURILLO MANRIQUE
RCD
APLICACION N° 1.- ARRANQUE DIRECTO
CENTRO DE CONTROL DE MOTORES HUBER MURILLO MANRIQUE
APLICACION N° 1.- ARRANQUE DIRECTO
CALCULO DE CONTACTOR
Idiseño = 1.1 x In = 80.5 A 90 A
CARACTERISTICAS DEL CIRCUITO DE FUERZA
Intensidad nominal de operación AC1 140 AIntensidad nominal de operación AC3 90 AImpedancia por polo (mΩ) 0.7Potencia disipada por polo AC1 (W) 14.84Potencia disipada por polo AC3 (W) 6.86Tensión nominal de operación (Ue) 690 Vac.Tensión de aislamiento (Ui) 1000 Vac.Límites de frecuencia (Hz) 25 – 400
CENTRO DE CONTROL DE MOTORES HUBER MURILLO MANRIQUE
APLICACION N° 1.- ARRANQUE DIRECTO
CALCULO DE CONTACTOR
CARACTERISTICAS DEL CIRCUITO DE CONTROL
Tensión de aislamiento (Ui) 1000 Vac.Tensión normalizada a 60 Hz 110 VacConsumo de la bobina:
Circuito magnético abierto 190 VA Circuito magnético cerrado 15.5 VA
Factor de potencia:Circuito magnético abierto 0.54 I Circuito magnético cerrado 0.26 I
Endurancia mecánica (x 10E6) 1.8Contactos auxiliares NO + NC 1
CENTRO DE CONTROL DE MOTORES HUBER MURILLO MANRIQUE
APLICACION N° 1.- ARRANQUE DIRECTO
CENTRO DE CONTROL DE MOTORES HUBER MURILLO MANRIQUE
APLICACION N° 1.- ARRANQUE DIRECTO
CENTRO DE CONTROL DE MOTORES HUBER MURILLO MANRIQUE
APLICACION N° 1.- ARRANQUE DIRECTO
CALCULO DE RELE TERMICO
In = 73.19 A
CARACTERISTICAS GENERALES
Clase 10 Rango de ajuste 64 – 82 APara ser utilizado con contactor CL10
CARACTERISTICAS GENERALES DEL CONTROL
Tensión y corriente de operación 110Vac. 3 ATensión de aislamiento asignada (Ui) 690 Vac.Capacidad en bornes (mm²) 2.5Par de apriete (N-m) 0.8
CENTRO DE CONTROL DE MOTORES HUBER MURILLO MANRIQUE
APLICACION N° 1.- ARRANQUE DIRECTO
CALCULO DE RELE TERMICO
In = 73.19 A
CARACTERISTICAS GENERALES DEL CIRCUITO FUERZA
Tensión y corriente de operación 690 Vac. Tensión de aislamiento asignada (Ui) 1000 Vac.Capacidad en bornes (mm²) 50Par de apriete (N-m) 4.5Límites de frecuencia (Hz) 0 – 400
CENTRO DE CONTROL DE MOTORES HUBER MURILLO MANRIQUE
APLICACION N° 1.- ARRANQUE DIRECTO
CALCULO DE RELE TERMICO
In = 73.19 A
CARACTERISTICAS ADICIONALES
Protección térmica contra sobre cargas simétricas.Protección térmica contra sobre cargas asimétricas.Compensación automática Tamb. -25 a 60°CPulsador frontal (test disparo).Indicador disparo.Contactos auxiliares durante y después de la:
Operación contacto NC 95 – 96Operación sobrecarga NO 97 – 98
Rearme manualRearme automático.
CENTRO DE CONTROL DE MOTORES HUBER MURILLO MANRIQUE
APLICACION N° 1.- ARRANQUE DIRECTO
CENTRO DE CONTROL DE MOTORES HUBER MURILLO MANRIQUE
APLICACION N° 1.- ARRANQUE DIRECTO
CENTRO DE CONTROL DE MOTORES HUBER MURILLO MANRIQUE
APLICACION N° 1.- ARRANQUE DIRECTO
CALCULO DE CABLES
POR CAPACIDAD
Idiseño = 1.25 x In = 91.5 A
Catalogo INDECO
Cable tipo THW de 25 mm² - Capacidad 95 Amperios
POR CAIDA DE TENSION
L = 65 m. ∆V = 1.5% (380x0.015=5.7)
Scu = 0.0309x65x73.19x0.87/5.7 = 22.43 mm²
ELEGIMOS EL CABLE THW DE 25 mm² FUERZA
ELEGIMOS EL CABLE TW DE 10 mm² TIERRA
HACER EL CALCULO DE LOS ESFUERZOSELECTRO MECANICOS
FALTA CORTO
CENTRO DE CONTROL DE MOTORES HUBER MURILLO MANRIQUE
APLICACION N° 1.- ARRANQUE DIRECTO
CABLES PARA CONEXIÓN
DE LOS CIRCUITOS
DEL SISTEMA DE FUERZA UTILIZADO
EN MAQUINAS ELECTRICAS
CENTRO DE CONTROL DE MOTORES HUBER MURILLO MANRIQUE
APLICACION N° 1.- ARRANQUE DIRECTO
CONEXIÓN DE LOS CIRCUITOS DEL
SISTEMA DE ATERRAMIENTO
CONEXIÓN DE LOS CIRCUITOS DE
CONTROL
CENTRO DE CONTROL DE MOTORES HUBER MURILLO MANRIQUE
APLICACION N° 1.- ARRANQUE DIRECTO
CENTRO DE CONTROL DE MOTORES HUBER MURILLO MANRIQUE
APLICACION N° 1.- ARRANQUE DIRECTO
CALCULO DE PLATINAS
POR DENSIDAD DE CORRIENTE (J = 2.5 A/mm²)
Inominal = 73.19 A
Scu = 73.19 / 2.5 = 29.3 mm²
Ir catalogo del fabricante:
Elijo 4 x 10 mm.
ELECCION DEL TABLERO
Hacer el dimensionamiento de los componentes
CENTRO DE CONTROL DE MOTORES HUBER MURILLO MANRIQUE
APLICACION N° 1.- ARRANQUE DIRECTO
HACER EL RESUMEN PARA LA SOLICITUD
DE COMPRA
CENTRO DE CONTROL DE MOTORES HUBER MURILLO MANRIQUE
HMDIAGRAMAS DE CONEXION DE LOS SISTEMAS DE ARRANQUE
RS T
MOTOR TRIFASICO CORRIENTE
ALTERNA
SOFT STARTER
CONTACTOR TRIPOLAR
U V W
CONTACTOR TRIPOLAR
ARRANQUE SUAVE
SISTEMAS DE ARRANQUE ING. HUBER MURILLO MANRIQUE
APLICACION N° 2.- ARRANQUE Y - ∆
Diseñe un TG, que contenga un sistema de accionamiento (arranque Y - ∆) de un motor trifásico de 450 HP, 06 polos, 380 Voltios, 665 A, 60 Hz. EF = 95%, FP = 0.85La distancia del TG – Motor Trifásico es de 48 metros. Utilice la coordinación tipo I incluyéndose una protección térmica indirecta (el RST conectado a un grupo de TC con I2 = 1A). Acompañar los diagramas: Trifásico del circuito de fuerza y del circuito de control ( incluya en su hoja de trabajo). Plantear con un esquema trifásico la compensación reactiva a un factor de potencia técnico y hacer los cálculos necesarios que me permita obtener las características nominales del banco de capacitores comerciales. El IA necesariamente debe ser regulable.K2 = Principal, K3 = Triangulo, K1 = Estrella
CENTRO DE CONTROL DE MOTORES HUBER MURILLO MANRIQUE
HMARRANQUE ESTRELLA - TRIANGULO
Y
RS T
VDE U,V,W – X,Y,Z
IEC 1,2,3 - 4,5,6 INTERRUPTOR TERMOMAGNE.
CONTACTOR TRIPOLAR
CONTACTOR TRIPOLAR
CONTACTOR TRIPOLARKM2 KM3 KM1
RELE TRIPOLARF1
W MOTOR TRIFASICO CORRIENTE
ALTERNA
V Z
U X
SISTEMAS DE ARRANQUE ING. HUBER MURILLO MANRIQUE
ARRANQUE Y - ∆ MODELO 1
DIMENSIONAMIENTO
IA 1.2 In IA elegido …... Reg. Térmica ……… Reg. Magnética ……… ICC ………. Poder de corte ………
Capac. de ruptura ……...
DIMENSIONAMIENTO
Idiseño = 1.25 InPara conductores y platinas
CENTRO DE CONTROL DE MOTORES HUBER MURILLO MANRIQUE
KM1
Vn , Fn
IA
INTERRUPTOR AUTOMATICO
TERMOMAGNETICO
M3φ
KM2 KM3
DIMENSIONAMIENTO
KM1 0.64 In.
KM2 0.64 In.
KM3 0.37 In.Tienen una tolerancia de 10%.
F1 0.58 In.
F1
In Vn
RPM HP/KW
Datos técnicosnominales del motor trifásico.
DETALLE MONTAJE RELE : DIRECTO E INDIRECTO97 95
R 1 3 5
RELE TERMICO DIRECTO Inominal directa
PARA UNIDADES CERCANAS AL TABLERO GENERAL
2 4 698 96
CENTRO DE CONTROL DE MOTORES HUBER MURILLO MANRIQUE
1 3 5
2 4 6
97 95R
98 96
RELE TERMICO INDIRECTOCON TRES TRANSFORMADORES DE CORRIENTE ……. / 5 A. MONTAJE AISLADO
1 3 5
2 4 6
97 95R
98 96
RELE TERMICO INDIRECTOCON TRES TRANSFORMADORES DE CORRIENTE ……. / 5 A. MONTAJE CONECTADO A MASA
TRANSITORIO ARRANQUE Y - ∆
EL TIEMPO DE TRANSICION ES MUY IMPORTANTE.
El tiempo de cambio del temporizador de Y a ∆ TIEMPO DE TRANSICION es de 30 a 50 mseg. Cuando K3 se abre y K2 se cierra.
Esto permitirá que algún arco originado durante la etapa de transición sea extinguido y evitar el riesgo de un cortocircuito.
Los dos contactores, K2 y K3 deben estar necesariamenteenclavados ( mecanica y electrica ) a fin de prevenir un cierresimultánea del contactor estrella y triángulo.
APERTURA DE K3
CENTRO DE CONTROL DE MOTORES HUBER MURILLO MANRIQUE
CONEXION ∆CONEXION Y
Tiempo de arranque0 … 30 seg.
CIERRE DE K2CIERRE DE K1 + K3
TIEMPO DE TRANSICION
HMARRANQUE ESTRELLLA - TRIANGULO
Como el torque ( par motor ) es proporcional al cuadrado de la tensión y de la corriente donde el torque de arranque es mayor que el torque nominal.
Siendo así, utilizaremos arranques con tensión reducida para minimizar dos efectos : - Limitación de los disturbios de líneas ( picos ).- Reducción del par motor ( torque ) excesivo en el equipo accionado.
VENTAJAS
Bajo costo. No tiene límite en el número de maniobras. Los componentes ocupan poco espacio. La corriente de arranque queda reducida en aprox. 1/3.
SISTEMAS DE ARRANQUE ING. HUBER MURILLO MANRIQUE
HMARRANQUE ESTRELLA - TRIANGULO
DESVENTAJAS Solamente aplicables para motores son seis terminales. Tensión de red debe coincidir con la tensión en ∆ del motor. Momento de arranque reducido para 1 / 3. Es beneficioso cuando el cambio de Y - ∆ debe hacerse entre el 85 a 95 % de la velocidad síncrona.
Para el arranque estrella - triángulo es fundamental que el motor tenga:
- La posibilidad de conexión en : 220 / 380, 380 / 660 ó 440 / 760 Voltios. - Podrá ser usado cuando la curva del motor es lo suficientemente alta. Si el motor no alcanza por lo menos el 90% de su velocidad nominal , elegir otro tipo de arranque por resultar muy perjudicial.
SISTEMAS DE ARRANQUE ING. HUBER MURILLO MANRIQUE
HMESQUEMA DE CONTROL Y PROTECCION DE UN
ARRANQUE ESTRELLA - TRIANGULO R 95 97 RT 96 98 S1 S2 KA1 I.T KM2 KA1 KM1 KM3 KM1 S
KA1 KM2 KM3KM1
SISTEMAS DE ARRANQUE ING. HUBER MURILLO MANRIQUE
HMCORRIENTE DE ARRANQUE DE MOTOR TRIFASICO
TIPO NV250M4 DE 90 HP 60 HZ. 440 VOLTIOS
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
VELOCIDAD ( % DE LA VELOCIDAD SíNCRONA )
CORR
IENT
E (
% D
E I N
OM
INAL
)
TRIANGULO
ESTRELLA
SISTEMAS DE ARRANQUE ING. HUBER MURILLO MANRIQUE
HMTORQUES DE ARRANQUE DE UN MOTOR TRIFASICO DE 90 HP
TIPO NV250M4 60 HZ 440 VOLTIOS
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
VELOCIDAD ( % DE LA VELOCIDAD SINCRONA )
TORQ
UE (
% D
EL T
ORQ
UE N
OM
INAL
)
TRIANGULO
ESTRELLA
CARGA
SISTEMAS DE ARRANQUE ING. HUBER MURILLO MANRIQUE
HM
TORQUES DE ARRANQUE DE UN MOTOR TRIFASICO DE 90 HP TIPO NV250M4 60 HZ 440 VOLTIOS
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
VELOCIDAD ( % DE LA VELOCIDAD SINCRONA )
TOR
QU
E (
% D
EL
TOR
QU
E N
OM
INA
L
TRIANGULO
ESTRELLA
CARGA
TORQUE DE ARRANQUE ESTRELLA - TRINAGULO
SISTEMAS DE ARRANQUE ING. HUBER MURILLO MANRIQUE
HMCORRIENTE DE ARRANQUE DE MOTOR TRIFASICO
TIPO NV250M4 DE 90 HP 60 HZ. 440 VOLTIOS
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
VELOCIDAD ( % DE LA VELOCIDAD SíNCRONA )
CORR
IENT
E (
% D
E I N
OM
INAL
)
TRIANGULO
ESTRELLA
CORRIENTE DE ARRANQUE ESTRELLA - TRINAGULO
SISTEMAS DE ARRANQUE ING. HUBER MURILLO MANRIQUE
APLICACION N° 2.- ARRANQUE Y - ∆
HACER EL RESUMEN PARA LA SOLICITUD DE COMPRA
SIGUIENDO EL PROCEDIMIENTO YA
ESTUDIADOCENTRO DE CONTROL DE MOTORES HUBER MURILLO MANRIQUE
HM ARRANQUE POR AUTOTRANSFORMADORRS T
INTERRUPTOR TERMOMAGNE.
RELE
CONTACTOR
MOTOR TRIFASICO CORRIENTE
ALTERNA
CONTACTOR
U WV
ARRANQUE POR AUTOTRANSFORMADOR
SISTEMAS DE ARRANQUE ING. HUBER MURILLO MANRIQUE
Vn , Fn DIMENSIONAMIENTO
Idiseño = 1.25 InPara conductores y platinas
ARRANQUE POR AUTOTRANSFORMADOR
DIMENSIONAMIENTO
IA 1.2 In IA elegido …... Reg. Térmica ……… Reg. Magnética ……… ICC ………. Poder de corte ………
Capac. de ruptura ……...
IA
INTERRUPTOR AUTOMATICO
TERMOMAGNETICO
CENTRO DE CONTROL DE MOTORES HUBER MURILLO MANRIQUE
M3φ
KM1 KM2
DIMENSIONAMIENTO
KM1 1.1 In.
KM2 1.1 In
KM3 0.55 InTienen una tolerancia de 10%.
F1 In.
AUTO
In Vn
RPM HP/KW
Datos técnicos nominalesdel motor trifásico.
KM3F1
ARRANQUE POR AUTOTRANSFORMADOR
Se utiliza cuando la limitación de la corriente dearranque es importante. Consiste en emplear un autotransformador conectado enestrella con las tomas variables precisas para ir aplicandoal motor tensiones cada vez más crecientes paraconseguir un arranque que generalmente es concarga. Se obtiene baja corriente de línea y bajas pérdidas en elmomento del arranque. Esta reduce la corriente del arranque evitando unasobrecarga en el circuito pero dejando al motor con unpar suficiente para que alcance un adecuado par dearranque y aceleración.
HM
SISTEMAS DE ARRANQUE ING. HUBER MURILLO MANRIQUE
ARRANQUE POR AUTOTRANSFORMADOR
Para hallar los parámetros de arranque aplicar:
Iarranq.compensado = Iarranque . K1 Tarranq.compensado = Tarranque . K2 Donde: K1 = Factor de multiplicación de corriente. K2 = Factor de multiplicación del par. Iarranque es a plena tensión. Tarranque es a plena tensión. La tensión en la llave compensadora es reducida através de un autotransformador que normalmentecuenta con taps en 50, 65 y 80% de la tensión nominalque proporcionan un par y aceleración necesaria alconjunto motor-máquina.
HM
SISTEMAS DE ARRANQUE ING. HUBER MURILLO MANRIQUE
ARRANQUE POR AUTOTRANSFORMADOR
EJEMPLO DE APLICACIÓN. Sea un motor trifásico asíncrono de 60 HP, 1760 RPM, 60 Hzconectado a un circuito de 220 Voltios, 150 Amperios nominalessiendo su corriente de arranque 1200 Amperios. Utilizar un compensador de tres taps : 50, 65 y 80% Vnom. Su Iarranque es 1200 Amperios y a 220 Voltios. A.- Solución empleando la figura siguiente . - Para una relación del 50% ( primer tap del autotrafo ) K1 = 0.4 y K2 = 0.17 Iarr.comp. = 1200 . 0.40 = 480 Amp. Tarr.comp. = 17% Tarranque - Para una relación del 65% ( segundo tap del autotrafo ) K1 = 0.55 y K2 = 0.29 Iarr.comp. = 1200 . 0.55 = 660 Amp. Tarr.comp. = 29% Tarranque
HM
SISTEMAS DE ARRANQUE ING. HUBER MURILLO MANRIQUE
FACTORES DE CORRECCION DE : CORRIENTE ( K1 ) Y TORQUE ( K2 ) EN FUNCION DE LA TENSION
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
TENSION APLICADA / TENSION NOMINAL ( V / V nominal )
FACT
ORES
K1
Y K
2
K1
K2
HM
SISTEMAS DE ARRANQUE ING. HUBER MURILLO MANRIQUE
ARRANQUE POR AUTOTRANSFORMADOR
B.- Solución empleando las ecuaciones (1) y (2). Analizando numericamente con las relaciones de los tapsy características del torque de partida tenemos que: Ilinea comp = (V.I) arr.comp./Vnominal (1) Tarranque ß V2 (2) La corriente en linea (durante el arranque), es igual alproducto de la tensión de arranque a plena tensión y lacorriente de arranque compensado dividido entre latensión nominal de la red ( 1 ). Tambien se puede decir que el torque de partida ( 2 ), esproporcional al cuadrado de la tensión aplicada en losterminales del motor.
HM
ARRANQUE POR AUTOTRANSFORMADOR
Para una relación del 80% Vnominal Varr.comp. = 220 . 0.80 = 176 Volt Iarr.comp. = 1200 . 0.75 = 900 Amp. I en línea = 176 . 900 / 220 = 720 Amp. @ Tarr.comp.= 0.8 . 0.80 = 0.64 Tarranque
Para una relación del 50% Vnominal Varr.comp. = 220. 0.50 = 110 Volt Iarr.comp. = 1200 . 0.50 = 600 Amp. I en línea = 110 . 600 / 220 = 300 Amp. Tarr.comp. = 0.50. 0.50 = 0.25 Tarranque Para una relación del 65% Vnominal Varr.comp. = 220 . 0.65 = 143 Volt Iarr.comp. = 1200 . 0.55 = 660 Amp. I en línea = 143 . 660 / 220 = 429 Amp. @ Tarr.comp. = 0.65 . 0.65 = 0.42 Tarranque
HM
ARRANQUE POR AUTOTRANSFORMADOR
Los valores antes calculados son siempre y cuando la máquina en cadauno de los taps parta del reposo, pero la máquina en cada tap yaencontrará una corriente y una velocidad en ese tiempo y por tanto lascorrientes de línea (@), serán mucho menor. Con este tipo de arranque se obtienen características mucho masfavorables comparados con los demás tipos de arranque estudiadosanteriormente. Las ventajas de este tipo de arranque : El pico de tensión cuando se pasa de tensión reducida a tensión de la reddebe ser bastante lo mas pequeño posible, esto si la elección se haefectuado satisfactoriamente, debido a que el autotranformador se haconvertido en una reactancia. La reducción de corriente es ajustada a la relación de los tapsseleccionados del autotransformador. Se uttiliza para el arranque de altas inercias como: Bombas, ventiladores y otras máquinas que demoran en tomar suvelocidad nominal. Puede ser utilizado con cualquier tipo de máquina siempre que sus tapsesten dimensionados en relación a la tensión nominal del motor.
HM
SISTEMAS DE ARRANQUE ING. HUBER MURILLO MANRIQUE
ARRANQUE POR AUTOTRANSFORMADOR
Las desventajas son las siguientes: Es mucho mas cara que el arranque estrella-triángulo. La gran desventaja es la frecuencia de maniobras. La selección del autotrafo está en función de la frecuencia demaniobras. Debido al tamaño del autotransformador la construcción esvoluminosa necesitándose paneles mas grandes, lo que aumentaconsiderablemente el precio y el espacio.
HM
SISTEMAS DE ARRANQUE ING. HUBER MURILLO MANRIQUE
TABLA .- COMPARACIÓN DE VENTAJAS Y DESVENTAJAS
DENOMINACIÓN DE LOSCOMPONENTES
MOTOR CON ROTOR JAULA DE ARDILLA
MOTOR CON ANILLOS ROZANTES
Tipo del proyecto Rotor tipo jaula Rotor bobinadoCorriente de arranque Alto BajoTorque de arranque Bajo Alto Cp / Cn Bajo Alto ³ 2.75Torque máximo > 160% Nominal >160% NominalRendimiento Alto AltoEquipos de arranque Según el tipo ReóstatoEquipos de protección Simples SimplesMantenimiento Simple Mas complejoCosto adquisición Bajo AltoRegulación velocidad No existe Si existe.Instalación Muy simple SimpleUtilización versátil Buena Muy buena
HM
SISTEMAS DE ARRANQUE ING. HUBER MURILLO MANRIQUE
HM CARACTERISTICAS DE ARRANQUE POR AUTOTRANSFORMADOR DE UN MOTOR TRIFASICO 425 CV 60 HZ 6 POLOS 4160 VOLTIOS
0
1
2
3
4
5
6
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
VELOCIDAD EN % DE LA VELOCIDAD SINCRONA
TORQ
UE Y
CO
RRIE
NTE
EN
FUN
CIO
N D
E L
A N
OM
INAL
T ( VNOMINAL )T ( 85 % VNOMINAL )
IARR ( I NOMINAL )
IARR. ( 85 % I NOMINAL )
I
IARR. ( 65 % I NOMINAL )
T ( 65 % V NOMINAL )
SISTEMAS DE ARRANQUE ING. HUBER MURILLO MANRIQUE
HMCARACTERISTICAS DE ARRANQUE POR AUTOTRANSFORMADOR DE UN MOTOR TRIFASICO DE 425 CV 60 HZ 6 POLOS 4160 VOLTIOS
0
1
2
3
4
5
6
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 VELOCIDAD EN % DE LA VELOCIDAD NOMINAL
CORR
IENT
E DE
ARR
ANQ
UE E
N %
DE
LA
I NO
MIN
AL
IARR. ( V NOMINAL )
IARR. ( 85 % V NOMINAL )
IARR. ( 65 % V NOMINAL )
SISTEMAS DE ARRANQUE ING. HUBER MURILLO MANRIQUE
HMCARACTERISTICAS DE ARRANQUE POR AUTOTRANSFORMADOR DE
UN MOTOR TRIFASICO DE 425 CV 60 HZ 6 POLOS 4160 VOLTIOS
0
50
100
150
200
250
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
VELOCIDAD EN % EN FUNCION DE LA VELOCIDAD SINCRONA
TORQ
UE E
N %
DEL
T N
OM
INAL
TARR. ( V NOMINAL )
TARR. ( 85 % V NOMINAL )
TARR. ( 65 % V NOMINAL )
SISTEMAS DE ARRANQUE ING. HUBER MURILLO MANRIQUE
HMLIMITACIONES DE LA CORRIENTE DE ARRANQUE
Siempre que sea posible, el arranque de un motor trifásico jaula de ardilla debe ser arrancado en directo, por medio de contactores u otro medio.
Las curvas de torque y corriente son fijas. Estas curvas son independientes de la dificultad que se puede presentar en el arrranque.
En los casos en la que la corriente de arranque del motor es elevada puede ocurrir las siguientes consecuencias perjudiciales:
SISTEMAS DE ARRANQUE ING. HUBER MURILLO MANRIQUE
HMLIMITACIONES DE LA CORRIENTE DE ARRANQUE
Gran caída de tensión en el sistema de alimentación de la red, provocando interferencia en los equipos que se encuentran instalados en el sistema.
El sistema de protección, cables y contactores deben ser sobredimensionados, ocacionando altos costos.
La imposición de las empresas de energía eléctrica (castigo) que limitan la caída de tensión de la red.
En tal sentido, para evitar éstas desventajas es que se utilizan los arranques indirectos tales como los arranques por : Autotrafo, Y - ∆, etc.
SISTEMAS DE ARRANQUE ING. HUBER MURILLO MANRIQUE
HMCARACTERISTICAS DE ARRANQUE POR AUTOTRANSFORMADOR DE UN MOTOR TRIFASICO DE 425 CV 60 HZ 6 POLOS 4160 VOLTIOS
0
1
2
3
4
5
6
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 VELOCIDAD EN % DE LA VELOCIDAD NOMINAL
CORR
IENT
E DE
ARR
ANQ
UE E
N %
DE
LA
I NO
MIN
AL
IARR. ( V NOMINAL )
IARR. ( 85 % V NOMINAL )
IARR. ( 65 % V NOMINAL )
SISTEMAS DE ARRANQUE ING. HUBER MURILLO MANRIQUE
HMCARACTERISTICAS DE ARRANQUE POR AUTOTRANSFORMADOR DE
UN MOTOR TRIFASICO DE 425 CV 60 HZ 6 POLOS 4160 VOLTIOS
0
50
100
150
200
250
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
VELOCIDAD EN % EN FUNCION DE LA VELOCIDAD SINCRONA
TORQ
UE E
N %
DEL
T N
OM
INAL
TARR. ( V NOMINAL )
TARR. ( 85 % V NOMINAL )
TARR. ( 65 % V NOMINAL )
SISTEMAS DE ARRANQUE ING. HUBER MURILLO MANRIQUE
HMARRANQUE SERIE - PARALELO
El motor deberá cumplir con las siguientes exigencias :
Es necesario que el motor sea conectable para dos tensiones. La tensión menor debe ser igual a la red y la mayor al doble.
Existen 09 terminales en el motor y la tensión nominal más común es 220 / 440 Voltios. -
Durante el arranque el motor es conectado en la configuración serie hasta alcanzar su velocidad nominal para cambiar a la configuración paralelo.
Este tipo de arranque puede realizarse con las siguientes configuraciones :
Triángulo serie - triángulo paralelo.Estrella serie - estrella paralelo.
SISTEMAS DE ARRANQUE ING. HUBER MURILLO MANRIQUE
HMARRANQUE SERIE - PARALELO ( TRIANGULO )
12
6 94
7
1
3 10
11 28 5
SISTEMAS DE ARRANQUE ING. HUBER MURILLO MANRIQUE
HMARRANQUE SERIE - PARALELO ( ESTRELLA )
1
DOCE TERMINALES
CONEXION ESTRELLA 47
1011
125
8
9
6
3 2
SISTEMAS DE ARRANQUE ING. HUBER MURILLO MANRIQUE
HMARRANQUE CON BANCO DE RESISTENCIAS
En éste método de arranque se colocan resistores en serie con cada una de las fases provocando una caída de tensión en los bornes del motor y consecuentemente una reducción de la corriente absorbida . Naturalmente el par de arranque también se reduce. Cuando el motor esta próximo a su velocidad nominal, se conecta directamente a la red.
VENTAJA
Este método de arranque mejora el factor de potencia en el arranque.
DESVENTAJA :
Tiene el inconveniente de producir mayor pérdida de energía en los propios resistores. En la práctica es poco utilizado.
SISTEMAS DE ARRANQUE ING. HUBER MURILLO MANRIQUE
HMARRANQUE POR RESISTENCIAS
MOTOR TRIFASICO
R S T
LL.T
RT1
KM1 KM2 KM3
R1 R2
SISTEMAS DE ARRANQUE ING. HUBER MURILLO MANRIQUE
HMARRANQUE CON BANCO DE REACTANCIAS
Este método es muy similar a la anterior .
Se conecta una reactancia inductiva en cada una de las fases del motor, de tal manera que se presentan las siguientes características :
VENTAJA
Menores pérdidas que la anterior.Mayor factor de potencia que la anterior.Par de arranque mayor que la anterior.
DESVENTAJA :
El costo de adquisición son mas caras.
Son utilizados solos para arrancar motores de :
- Gran potencia y Media tensión. SISTEMAS DE ARRANQUE ING. HUBER MURILLO MANRIQUE
HMARRANQUE POR REACTANCIAS
MOTOR TRIFASICO
R S T
LL.T
RT1
KM1 KM2 KM3
BANCO DE REACTANCIAS
SISTEMAS DE ARRANQUE ING. HUBER MURILLO MANRIQUE
HMPART WINDING
R S T
CIRCUITO DE FUERZA
LL.T
KM2 KM1
RT1RT1
T7 T8 T9 T1 T2 T3
SISTEMAS DE ARRANQUE ING. HUBER MURILLO MANRIQUE
HMPART WINDING
R
KM2
KM2
97RT1
RT2
95
9695
96
CIRCUITO CONTROL98 97
98
S
LL.T
S1
LEYENDA
KM1 Contac. primera estrella. KM2 Contac .segunda estrella. KT temporizador. RT1,2 Relés térmicos. S1,2 Pulsadores. LL.T llave termomagnética.
KM1S2
1 1 KM2KT
KM1 KT
3 6A1 A1 2
A2 7A2
SISTEMAS DE ARRANQUE ING. HUBER MURILLO MANRIQUE
ARRANQUE DIRECTO MODELO 1
DIMENSIONAMIENTO
Idiseño = 1.25 InPara conductores y platinas
DIMENSIONAMIENTO
IA 1.2 In IA elegido …... Reg. Térmica ……… Reg. Magnética ……… ICC ………. Poder de corte ………
Capac. de ruptura ……...
CENTRO DE CONTROL DE MOTORES HUBER MURILLO MANRIQUE
M3φ
Vn , Fn
IA
INTERRUPTOR AUTOMATICO
TERMOMAGNETICO
KM1
In Vn
RPM HP/KW
Datostécnicosnominalesdel motor trifásico.
DIMENSIONAMIENTO
KM1 1.1 In. KM2 0.64 In KM3 0.55 In KM4 0.35 In Tienen una tolerancia de 10%.
F1 In.
F1
KM4KM2 KM3
COORDINACION TIPO 2 ( IEC 947 - 4 )
MOTOR ASINCRONO TRIFASICO
LINEA DE ALIMENTACION
TRIFASICA
GUARDAMOTOR
COORDINACION TIPO 2Ningún peligro para las personas y para las instalaciones.
No es permitido ningún daño ó desajuste del contactor; es admitido el riesgo que los contactos del contactor se peguen, siempre y cuando éstos puedan separarse facilmente.
El aislamiento debe conservarse despues de la falla.
CONTACTORTRIPOLAR
CENTRO DE CONTROL DE MOTORES HUBER MURILLO MANRIQUE
CARACTERISTICAS DE LOS SISTEMAS DE ARRANQUE CORRIENTE VS TIEMPO
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12TIEMPO ( SEGUNDOS )
ARRANQUE ESTRELLA TRIANGULO
SOFT STARTER
CARACTERISTICAS DE LOS SISTEMAS DE ARRANQUE CORRIENTE VS TIEMPO
0
1
2
3
4
5
6
7
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12TIEMPO ( SEGUNDOS )
ARRANQUE ESTRELLA TRIANGULO
SOFT STARTER
ARRANQUE DIRECTO
ESQUEMA ELECTRICO TIPICO
` U V WOVER LOAD
M1φ
220 Vac
SOFT STARTER
M 3φ
L1 L2 L3
KM1
S2
RST
MONTAJE STANDART
Cuando se hace la adquisición del SOFT STARTER es parte de la responsabiblidad del cliente el montaje insitu, puesta en servicio y por ende su control y protección.
ESQUEMA ELECTRICO INCLUYENDO TABLERO
` U V WOVER LOAD
M1φ
220 Vac
SOFT STARTER
M 3φ
L1 L2 L3
KM1
S2
K2
RST
KA1 KA2 K1 K2
KA1 KA1 KA2
RT
T
1
1
M1φ
RT
TERMOSTATO
RT
FUSIBLES ULTRARAPIDOS
DIAGRAMA DE CONEXIONES DE LOS SOFT STARTER
MOTOR TRIFASICO
TARGETA DE DISPARO DEL BANCO DE TIRISTORES
IHMAUTOMATA
RSTRST
RELE INSTANTANEOOFF
ON RELE RETARDADO
REMOTO
RELES FALLOSOPCION
OPCION
TERMOSTATOSAVANCE
RETROCESO
RSTNPE
Ie
InCORRIENTE NOMINAL DEL STARTER IeCOINCIDE CON LA CORRIENTE NOMINAL DEL MOTOR In.
PARA CONECTAR AL MOTOR SE UTILIZAN 03 CONDUCTORES.
SOFT STARTER
SOFT STARTER CONECTADO EN LINEA
T1 T2 T3
L1 L2 L3
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RSTNPE
In
W2
W1
V1
V2
U2
U1Ie
LA CORRIENTE NOMINAL Ie DEL STARTER CORRESPONDE AL 58% DE LA CORRIENTE NOMINAL DEL MOTOR.
SE UTILIZAN 6 CONDUCTORES PARA EL CONEXIONADO.
SOFT STARTER CONECTADO EN FASE
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FUENTE DE TENSION TRIFASICA
SOFT STARTER
501 V
460 V
436 V
I1
I2
I3
MOTOR TRIFASICO
I1≈ I2 ≈ I3
EL SOFT STARTER TIENEN LA CAPACIDAD DE REALIZAR EN FORMA AUTOMATICA EL BALANCE DE LAS CORRIENTES QUE ALIMENTAN AL MOTOR.
BALANCE DE FASES
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Comparison between reduced voltage starters
Start and protection of electrical motors
Characteristics Star-delta Soft starter Autotransformer Partwinding
50 % 65 % 80 %Starting current drawn from theline as % of that wich would bedrawn upon full voltage starting
33 1/3 % 30...100 % 25 % 42 % 64 % 65 %
Starting torque developed as %of which would be developed onfull voltage starting
approx. 25%
30...100 % 25 % 42 % 64 % 42 %
Smoothness of acceleration 3rd 1st 2nd 4thStarting current and torqueadjustment Fixed Adjustible
Adjustible withinlimits of taps Fixed
Price 2nd 3rd 4th Lowest cost forstarter but moreexpencive motor
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