Selección y aplicación de motores eléctricos

Transcripción

1 Selección y aplicación de motores eléctricos Tomo 1 Motores eléctricos Accionamientos Construcción Potencia, calentamiento y refrigeración Ensayos Medio ambiente Sistema aislante Instalación y mantenimiento Protección y especificación Autores: Dr. Orlando Silvia Lobosco y José Luiz Pereira da Costa Dias Siemens Aktiengesellschaft Marcombo S.A.

2 Índice 1 La familia de los motores eléctricos Introducción El árbol genealógico de los motores eléctricos Motores síncronos Principios de funcionamiento y características Ventajas del motor síncrono Arranque de los motores síncronos Motores asíncronos Principio de funcionamiento y características Ventajas de los motores asíncronos Arranque de los motores asíncronos Motores de corriente continua Principios de funcionamiento y características Tipos de excitación Ventajas de los motores de corriente continua Arranque de los motores de corriente continua Características de accionamiento Característica par motor-velocidad de cargas mecánicas Característica par-velocidad de motores eléctricos Punto de funcionamiento y estabilidad Aceleración de la carga Refinamiento del cálculo del tiempo de aceleración Cálculo del tiempo de arranque utilizando el método simplificado La expresión numérica del valor de la inercia Momento de inercia de masa en traslación referido a un eje Cadena cinemática Las curvas de la corriente-velocidad angular (rotación) y de la corriente-tiempo durante la aceleración de un motor de inducción Cálculo del tiempo de aceleración y curva de la corriente en función del tiempo con uso de ábaco Categorías de motores de inducción de rotor enjaula Inercias normalizadas Potencia y energía durante el arranque Dependencia entre par motor y corriente para el motor de inducción... : 70 VII

3 Métodos de arranque de motores Arranque estrella-triángulo Arranque de motores con arrollamiento dividido Arranque con autotransformador Arranque con resistor primario Arranque con reactancia primaria Motores de inducción de anillos Accionamientos con embragues en el arranque Aplicación de motores en accionamientos de velocidad variable 105 Control discreto de velocidad Principios de control continuo de velocidad para motores de corriente alterna Estudios de la variación de la velocidad de motores de corriente continua Aspectos constructivos Elementos comunes Elementos específicos Motores asíncronos Motores síncronos Motores de corriente continua Motores con imanes permanentes Accesorios utilizados en máquinas eléctricas Cajas de empalme Intercambiadores térmicos Tacómetros Potencia, calentamiento y refrigeración de los motores eléctricos Determinación de la potencia Pérdidas en motores eléctricos Condición de máximo rendimiento para transformadoresanalogía con la condición de máximo rendimiento de motores Estudio del comportamiento térmico de las máquinas eléctricas Tipos de regímenes Regímenes normalizados Métodos de frenado Métodos de refrigeración Ensayos de motores eléctricos Finalidad de los ensayos Ensayos realizados Ensayos ejecutados en motores trifásicos de inducción Ensayos ejecutados en motores CC Ensayos finales de entrega Ensayos en máquinas grandes VIII

4 5.2.5 Algunas consideraciones Sugerencias para prescribir ensayos en ocasión de la compra El medio ambiente El medio ambiente como factor influyente en la selección del motor La «agresividad>> del medio ambiente Grados de protección mecánica de las cubiertas de los motores Instalaciones de aire libre (externas) Comparación de normalizaciones Ensayos de comprobación del grado de protección mecánica de las carcasas Grados más usados de protección mecánica de las cubiertas La taconita y el grado de protección IP Drenaje Ambientes agresivos típicos y las cubiertas de los motores Resistencia a agentes químicos Utilización de motores en áreas peligrosas Clasificación de las áreas peligrosas Tipos de motores para áreas clasificadas Ensayos y certificación..., Las áreas de particular interés Consideraciones adicionales El sistema aislante Propiedades y definiciones Resistencia y resistividad de aislamiento Absorción dieléctrica Constante dieléctrica Pérdida dieléctrica Factor de potencia Factor de disipación Tensión soportable Deterioro del aislamiento Teoria térmica Teoría iónica Teoría disruptiva Clases de aislamiento y clasificación térmica La vida útil y su determinación La elevación de temperatura del motor y su medición Algunas consideraciones La temperatura y la altitud del medio ambiente La temperatura La altitud IX

5 Variación combinada de la temperatura y la altitud Otros fenómenos implicados en el deterioro del aislamiento 269 Distancia de aislamiento Corona Distorsiones de campo Sobretensiones debidas a enclavamiento Efectos del ambiente sobre el aislamiento Ambientes químicamente agresivos Análisis de las causas de fallo de aislamiento Fallos más frecuentes en el aislamiento Aspectos de la instalación de motores que influyen en su selección 276 Formas constructivas y montajes Dimensiones de montaje de los motores Normalización de potencias y correspondencia carcasa-potencia (y velocidad angular) para motores de inducción Esfuerzos mecánicos que actúan sobre el motor Esfuerzos externos Esfuerzos internos Parámetros mecánicos del motor Tensiones (o solicitaciones) en el eje Deflexiones en el eje Velocidades angulares críticas Cojinetes Consideraciones relativas a los apoyos Esfuerzos sobre la base Transmisiones Transmisiones por poleas y correas Transmisiones por ruedas dentadas y cadena Transmisiones por engranajes Comentarios y conclusiones sobre transmisiones Instalación de motores Fijación del motor Alineación del motor Cuidados adicionales Vibración Ruido Medidas sonoras Respuesta en frecuencia Fuente impulsiva de ruido Bandas de octavas Variación del nivel sonoro con la distancia-mediciones Límites de ruido para motores Ruido de propagación estructural Orígenes del ruido en motores eléctricos y su reducción X

6 Aspectos de mantenimiento que influyen en la selección de motores 326 Los cojinetes Cojinetes de deslizamiento o fricción Cojinetes de rodamientos Lubricación Mantenimiento de los cojinetes de motores a prueba de explosión Contactos deslizantes Colectores Anillos rozantes o deslizantes Portaescobillas Dispositivo de elevación de las escobillas Escobillas de carbón Mantenimiento de los arrollamientos o devanados El almacenaje de motores antes de su entrada en operación; los calentadores internos La resistencia de aislamiento Secado de los arrollamientos Cuidados con los cojinetes Protección de motores Protecciones del estator Protección contra cortocircuitos Protección contra sobreimpulsos de tensión Protección contra sobrecargas Protección contra faltas de tierra Protección contra subtensiones Protección diferencial Protección contra falta y desequilibrio de fases Protección contra la pérdida de sincronismo Protecciones del motor Protección contra tiempos de arranque muy largos y arranques sucesivos Protección contra rotor bloqueado durante el funcionamiento 362 Protección contra rotor bloqueado durante el arranque Protecciones por detectores de temperatura Detectores de temperatura bimetálicos Detectores de temperatura tipo termopar Detectores de temperatura tipo resistencia dependiente de la temperatura Detectores de temperatura tipo semiconductor (termistor) Especificación de motores XI