ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE #3.4.3CARACTERIZACION, IDENTIFICACION, CONEXIÓN Y MANTENIMIENTO DEL

MOTOR TRIFASICO DE INDUCCION JAULA DE ARDILLA

WILSON STEVEN GIRALDO

KEVIN ANDRES NUÑEZ

VICTOR ANDRES PASTRANA

JOHNNY VALLES

INSTRUCTOR

JHON BRANDLEY GARCIA

SENA

CENTRO DE ELECTRICIDAD Y AUTOMATIZACION INDUSTRIAL

(C.E.A.I) CALI

TECNOLOGIA EN ELECTRICIDAD INDUSTRIAL

TEI-14

2015

JUSTIFICACION

Mediante la realizacion de este taller, investigaremos y complentaremos temas vistos en clase, afianzando conocimientos y garantizando el entendimiento de los mismos.

Este tipo de talleres son necesarios en la parte practica, donde nos veremos enfrentados a problemas de tipo laboral o personal, donde tendremos que saber consultar, buscar informacion para resolver problemas sobre motores o simplemente responder una simple consulta.

En la siguiente figura se muestra una placa de características de un motor.

1. Según la placa de características, el diseño del motor es B (Desing B). Esta especificación se refiere a:

a. El motor está diseñado para ambientes peligrosos clase 1.b. El motor está diseñado para ambientes peligrosos clase 2.c. La forma de la curva par – velocidad.d. La forma de la curva Tensión – corriente.

R/ Es la C.La Categoría y Diseño establecen los valores mínimos normalizados, de acuerdo a las características del par y corriente, con relación a la velocidad desde el arranque, para los motores trifásicos de inducción con rotor de jaula de ardilla.

Diseño NEMA B: Corresponde a aquellos motores cuya corriente y pares de arranque son normales. Corriente de arranque normal se considera aquella cuyo valor se encuentra entre 5 y 6 veces la corriente de plena carga de un motor, y las cifras de los pares de arranque están tabuladas por la norma NEMA. Además, el deslizamiento de estos motores a plena carga debe ser de 1 a 5%. Estos motores se conocen como motor de propósito general.

2. Según la placa de características, el factor de servicio (SF 1.15) es 1,15. Esto quiere decir que:

a. Que el motor puede soportar sobretensiones del 15%.b. Que el motor puede soportar sobretensiones del 150%.c. Que el motor puede soportar sobrecargas del 115% en forma continua.d. Que el motor puede soportar sobrecargas del 115% en forma intermitente.

R/ Es la C.

Cuando el motor está dimensionado para operar como máximo a su capacidad nominal (Potencia de Placa), de manera continua, se dice que no tiene factor de servicio. Para definir el Factor de Servicio hay que referirse al estándar NEMA MG-1 - Section 1 - Part 1, que dice lo siguiente:

El Factor de Servicio se expresa como un multiplicador el cual se aplica a la potencia de placa del motor, para indicar la carga que puede llevar en condiciones nominales de servicio. Significa que el motor puede ser sobrecargado continuamente si el mismo es alimentado a voltaje y frecuencia nominal, y sin provocar daños. Por normativa, la placa debe indicar el factor de servicio.

El Factor de Servicio se expresa en Por Unidad, con valores como: 1.1, 1.15, 1.2, otros. Esto quiere decir que un motor con factor de servicio igual a 1.15, puede operar a un 115% de carga continua sin dañarse.

3. Explique las especificaciones “Drive end bearing 65BC03J30X” y “OPP D E bearing 65BC03J30X”.

R/ Cojinete, Balinera o rodamiento [D.E. BEARING] [OPP.D.E. BEARING]: En los motores que tienen cojinetes, Balinera o rodamiento, éstos se identifican con sus números y letras correspondientes conforme a las normas de la Anti-Friction Bearing Manufacturers Association (AFBMA). Por tanto, los cojinetes, Balinera o rodamientos, pueden sustituirse por otros del mismo diseño, pues el número AFBMA incluye holgura o juego del ajuste del cojinete, tipo de retención, grado de protección (blindado, sellado, abierto, etc.) y dimensiones.

4. La especificación “DUTY CONT” se refiere a:a. El motor puede funcionar continuamente a las condiciones nominales.b. El motor puede funcionar en forma intermitente a las condiciones

nominales.c. El motor puede funcionar en forma continua en condiciones de sobrecarga.d. El motor puede funcionar en forma intermitente en condiciones de

sobrecarga.

R/ La respuesta es la C, ya que la placa del motor nos indica que este puede soportar sobrecargas continuas del 115% en forma continua y la palabra “DUTY CONT” nos indica lo siguiente:

Servicio o Uso [DUTY]: En este espacio se graba la indicación «intermitente» o «continuo». Esta última significa que el motor puede funcionar las 24 horas los 365 días del

año, durante muchos años. Si es «intermitente» se indica el periodo de trabajo, lo cual significa que el motor puede operar a plena carga durante ese tiempo. Una vez transcurrido éste, hay que parar el motor y esperar a que se enfríe antes de que arranque de nuevo.

5. La especificación “INSUL CLASS F” se refiere a:a. La clasificación del aislamiento del alambre de las bobinas del motor.b. La clasificación del aislamiento de las ranuras del núcleo del motor.c. La clasificación del aislamiento de los cables que van a la bornera del motor.d. La clasificación de todos los aislamientos del motor.

R/ La respuesta es la A.

Clase de aislamiento [INSULATION CLASS]: Se indica la clase de materiales de aislamiento utilizados en el devanado del estator.

6. La anterior especificación significa que:a. La temperatura máxima que pueden alcanzar los aislamientos es de 180

Grados centígrados.b. La temperatura máxima que pueden alcanzar los aislamientos es de 155

Grados centígrados.c. La temperatura máxima que pueden alcanzar los aislamientos es de 105

Grados centígrados.d. La temperatura máxima que pueden alcanzar los aislamientos es de 120

Grados centígrados.

R/ La respuesta es la b.

Clase Y:     90º C Papel, algodón, seda, goma natural, Clorido de Polivinilo, sin impregnacion.Clase A:   105º C Igual a la clase Y pero impregnado, mas nylon.Clase E:   120º C Polietileno de teraftalato (fibra de terileno, film melinex) triacetato de celulosa Enamel-acetato-poliviniloClase B:   130º C Mica, fibra de vidrio (Borosilicato de alumino libre de alcalinos), asbestos bituminizados, baquelita, enamel de poliester.Clase F:   155º C Como los de la clase B pero con alkyd y resinas basadas en epoxy, poliuretano.Clase H:   180º C Como los de clase B con algutinante resinoso de siliconas, goma siliconada poliamida aromatica (papel nomex y fibra), film de poliamida (enamel, varniz y film) y enamel de estermida.Clase C:  >180º C Como la clase B pero con aglutinantes inorgánicos apropiados (Teflon, Mica, Mecanita, Vidrio, Ceramicos, Politetrafluoroetileno).

En esta clasificación los materiales no-impregnados, que absorben humedad de la clase Y no son generalmente usados para el aislamiento de motores eléctricos, ya que absorben humedad facilmente y su calidad se degradan rápidamente.  Los materiales de la clase C, son por lo general, quebradizos, así que por lo general tampoco son aptos para motores. Los

materiales de las clases A y B han sido usados por largo tiempo para aislamiento. En épocas recientes se están usando más los aislamientos de la clase F y H.

7. La especificación “ENCL TEFC” (Enclosure) significa que:a. El motor es cerrado enfriado por aire.b. El motor es cerrado sin ventilación externa.c. El motor es a prueba de explosión.d. El motor es resistente a la inflamación del polvo.

R/ La respuesta es la a, y se refiere al tipo de enfriamiento del motor.

Los motores tipo Totalmente Cerrados Enfriados por Ventilador (TEFC), son enfriados por un ventilador externo montado en el extremo opuesto al eje. El ventilador sopla aire ambiente hacia la superficie exterior del motor para extraer el calor. Los motores TEFC son apropiados para aplicaciones al aire libre y donde haya suciedad y polvo.

8. La especificación “CODE G” significa que:a. El motor está diseñado para acoplarlo axialmente.b. El motor está diseñado para acoplarlo radialmente.c. La corriente nominal del motor se calcula según la tabla 430-150 de la NTC

2050.d. La corriente de arranque del motor se calcula según la tabla 430-7.b de la

NTC 2050.

R/ La respuesta es la d.

9. Como se interpreta la especificación “MAX CORR KVAR 20”?

R/ Los motores sincrónicos pueden también actuar como generadores  de KVAR.  Su capacidad  para generar KVAR es función de su excitación y de la carga conectada; cuando operan en baja excitación no genera los suficientes KVAR para suplir sus propias necesidades y en consecuencia los toman de la red eléctrica.Cuando operan sobrexcitados (operación normal) suplen sus requerimientos de KVAR y pueden además entregar KVAR a la red; en este caso son utilizados como compensadores de bajo factor de potencia. 

De esta información depende la construcción del banco de condensadores necesario para solucionar el bajo factor de potencia generado a la red por este motor.

10. Calcular la corriente de arranque del motor.

R/

Corriente de Arranque = (Valor de la letra código x HP x 577) / Voltaje NominalI (arranque) = (5.9 x 150HP x 577) / 460VI (arranque) = 1110ª

11. Identifique en la siguiente gráfica el tipo de par que corresponde a cada punto señalado.

A: Breakaway starting torque - Par de arranque inicial.B: Pull-up torque - Par mínimo de arranque o par de inflexión.

C: Pull-out torque or breakdown torque – Par máximo al aplicar tensión.D: synchronous speed (cero torque) -velocidad sincrónica o normalizada (par cero)

12. Calcular el torque del motor en libras pie.

R/ T = (HP x 5252) / RPMT = (150 HP x 5252) / 3577 RPMT = 220.24 Libras – pie

13. La siguiente gráfica par - velocidad muestra las curvas características de los diseños A, B, C y D de los motores de inducción. ¿Cuál es el tipo de diseño motor para un ascensor (Esta carga se caracteriza por un muy alto par de arranque)?

R/ Con el fin de obtener una idea general de los muchos y variados diseños de máquinas accionadas, éstos se categorizan en función de sus características de carga típicas o sus curvas de potencia de salida, como se indica en la Figura 3.2.1. Aquí hay que tener en cuenta que, por ejemplo, los ventiladores y los compresores muestran características distintas, dependiendo de si funcionan a plena carga o sin carga. Es mejor arrancarlas sin carga.

a M ≈ const. ⇒ P proporcional a n b M ≈ proporcional a n, ⇒ P proporcional a n2 c M ≈ proporcional a n2 ⇒ P proporcional a n3 d M ≈ proporcional a 1/n ⇒ P ≈ const.

En muchos casos, es importante el par de carga medio MLm. Para una característica de par conocida, puede determinarse de acuerdo con el par Mn tras la aceleración completa.

Par constante Básicamente, el par de una máquina accionada es resultado del rozamiento mecánico que permanece constante en una amplia gama de velocidades, como se indica en la Figura 3.2.1 a. Durante el arranque, suele ser necesario superar un rozamiento estático mayor

P = M · 2 π · n = M · ω Con un par constante M, la potencia P es una función proporcional de la velocidad n. P ~ n

Éstos son algunos ejemplos de cargas mecánicas con par constante: - mecanismos de elevación, ascensores, montacargas - máquinas herramienta con una fuerza de corte constante - cintas transportadoras, motores de alimentación - rectificadoras sin ventilación - bombas y compresores de pistón con presión constante - laminadoras - en parte también cizallas y perforadoras - cepilladoras - rodamientos, engranajes

En estas aplicaciones, el par de carga medio MLm corresponde aproximadamente al par nominal MN de la carga. Por tanto, en estas aplicaciones, la potencia P puede reducirse proporcionalmente disminuyendo la velocidad n. Al reducir la velocidad a la mitad, también se reduce la potencia a la mitad.

Podemos indicar que de la gráfica el tipo más indicado es el diseño D, que son motores diseñados para arrancar con plena tensión, desarrollando un par de arranque que para motores de 4, 6 y 8 polos y potencia hasta 150 Hp, no debe ser menor de 275%, y alto resbalamiento mayor del 5%. Se trata de rotores de jaula con alta resistencia, por ejemplo para las barras se utiliza latón.Tienen menor rendimiento en condiciones normales de funcionamiento. Se los utiliza para impulsar cargas intermitentes que requieren una gran aceleración (por ejemplo troqueladoras, cizallas).

14. Calcular las potencias activa, reactiva, aparente y la corriente que consume el motor con carga nominal y eficiencia de 95,8%.

R/ FP = 0.898Ɵ = cos-1 0.898Ɵ = 26.1˚

P = 150 HP x 746 WP = 112 KW.

S = P / cos ƟS = 112 KW / 0.898S = 124.7 KVA.

Q = S x Sen ƟQ = 124.7 KVA x Sen 26.1˚Q = 54.9 KVAR

IP = 112 KW / (√3 x 460V x 0.898 x 0.958)IP = 112 KW / 685.4 VIP = 163.4 A

15. Calcular el deslizamiento a carga nominal.

R/ Al no tener el motor de forma real para hacer su respectiva medición de las RPM con el aparato de medición tacómetro no podemos decir o calcular su real deslizamiento. Para efectos prácticos y poder resolver este ejemplo trabajaremos con un ejemplo de 97 RPM menos como si hubiese sido nuestra medición en el laboratorio.

S = (ns – n / ns) x 100S = (3577 – 3480 / 3577) x 100

S = 2.71 %

16. De cuantos polos es este motor?

R/

N = No. De PolosP = RPM

N = 120 x Frecuencia (Hz) / PN = 120 x 60 Hz / 3577 RPM

N = 2 Polos

Bobinas = 617. Según la especificación “DESIGN B” , el motor es adecuado para:

a. Cargas de alto par arranque.b. Cargas de muy alto par de arranque.c. Cargas con alto par de desenganche.d. Servicio industrial normal.

R/ La respuesta es la a y la d.

Deslizamiento máximo del 5%Baja corriente de arranquePar de arranque altoPar normal desgloseAdecuado para una amplia variedad de aplicaciones, par de arranque normal - común en aplicación de climatización con ventiladores, sopladores y bombas.

18. Con base en la especificación “FRAME SIZE 445 TS” y la tabla de referencia rápida NEMA determinar:

a. El diámetro del eje.b. Longitud de eje para colocación de la polea.c. Diámetro externo del motor.d. Distancia entre agujeros de fijación izquierdo y derecho.e. Distancia entre agujeros de fijación anterior y posterior.f. Tamaño del tubo conduit con el que se debe llegar a la caja de conexiones

del motor.g. Distancia desde la base hasta el centro del eje (altura del eje).

R/ Los valores se dan en pulgadas, adjunto se agrega tabla “FRAME SISE NEMA”

a. 2.375”b. 4.5”c. 22.375”d. 18”e. 16.5”

f. 3”g. 11”

19. Calcular el torque ejercido por la masa sobre el eje de la polea:

M = Momento o TorqueF = Fuerza aplicadad= distancia al eje de giro

F = m x aF = 10 Kg x 9.8 m/s2

F = 98N

M = F x dM = 98N x 0.25mM = 24.5 NmM = 24.5 x 0.738 Lb-FtM = 18.1 Lb-Ft