Profesor del Curso : Ms.Sc. César L. López Aguilar Ingeniero Mecánico Electricista CIP 67424
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- Juana Quintana Jiménez
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1 TRANSFORMADOR UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA ESCUELA DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL MODULO SEMANA 15: MOTORES ELECTRICOS CURSO: CIRCUITOS Y Profesor del Curso : Ms.Sc. César L. López Aguilar Ingeniero Mecánico Electricista CIP MOTOR
2 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 2 CONTENIDO 1.FUNDAMENTOS DE OPERACIÓN DE MOTORES ELECTRICOS 2.CLASIFICACION. 3. MOTORES DC 4. MOTORES CA 5. SELECCIÓN DE MOTORES 6. PRACTICA DE AUTOCOMPROBACION
3 Las máquinas eléctricas son convertidores electromecánicos capaces de transformar energía desde un sistema eléctrico a un sistema mecánico o viceversa 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 3
4 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 4 1. Fundamentos de Operación de los Motores Eléctricos
5 MÁQUINAS ELÉCTRICAS En los motores eléctricos las espiras rotativas del conductor son guiadas mediante la fuerza magnética ejercida por el campo magnético y la corriente eléctrica. Se transforma la energía eléctrica en energía mecánica. 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 5
6 Se basan en la ley de Faraday que indica que "en cualquier conductor que se mueve en el seno del campo magnético se generará una diferencia de potencial entre sus extremos, proporcional a la velocidad de desplazamiento". 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 6
7 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 7
8 En los motores eléctricos las espiras rotativas del conductor son guiadas mediante la fuerza magnética ejercida por el campo magnético y la corriente eléctrica. Se transforma la energía eléctrica en energía mecánica. 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 8
9 Clasificación: 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 9
10 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 10
11 2. MOTORES DC 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 11
12 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 12 Motor de Corriente Directa (DC) Un motor eléctrico de Corriente Continua es esencialmente una máquina que convierte energía eléctrica en movimiento o trabajo mecánico, a través de medios electromagnéticos.
13 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 13 Utilización de los Motores de Corriente Directa [C.D.]
14 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 14 Funcionamiento del Motor DC Cuando una corriente eléctrica pasa a través de un cable conductor inmerso en un campo magnético, la fuerza magnética produce un par el cual provoca el giro del motor
15 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 15 Corriente en un Motor DC Cuando una corriente eléctrica pasa a través de un cable conductor inmerso en un campo magnético, la fuerza magnética produce un par el cual provoca el giro del motor
16 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 16 Campo Magnético en el Motor DC Cuando una corriente eléctrica pasa a través de un cable conductor inmerso en un campo magnético, la fuerza magnética produce un par el cual provoca el giro del motor
17 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 17 Fuerza Magnética en el Motor DC Cuando una corriente eléctrica pasa a través de un cable conductor inmerso en un campo magnético, la fuerza magnética produce un par el cual provoca el giro del motor
18 Fuerza Magnética 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 18
19 Principio de Funcionamiento: 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 19
20 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 20 Par en el Motor DC Cuando una corriente eléctrica pasa a través de un cable conductor inmerso en un campo magnético, la fuerza magnética produce un par el cual provoca el giro del motor
21 MOTORES ELÉCTRICOS 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 21
22 Principio de Funcionamiento: 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 22
23 Constitución general: 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 23
24 Constitución general: 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 24
25 Constitución general: 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 25
26 Constitución general: 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 26
27 Constitución general: 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 27
28 Motor de Corriente Directa (DC): 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 28
29 Motor de Corriente Directa (DC)Resumen 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 29
30 3. MOTORES CA 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 30
31 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 31
32 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 32
33 Motor Asíncrono o de Inducción: 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 33
34 Motor Asíncrono o de Inducción: 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 34
35 Motor Asíncrono o de Inducción: 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 35
36 Motor Asíncrono o de Inducción: 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 36
37 Motor Asíncrono o de Inducción: 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 37
38 Motor Asíncrono o de Inducción: 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 38
39 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 39
40 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 40 Cual es la velocidad del motor?
41 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 41 Cual es la velocidad del motor?
42 Motor Asíncrono o de Inducción: 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 42
43 Motor Asíncrono o de Inducción: 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 43
44 Motor Asíncrono o de Inducción: 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 44
45 Motor Asíncrono o de Inducción: 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 45
46 Motor Asíncrono o de Inducción: 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 46
47 Motor Asíncrono o de Inducción: 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 47
48 Motor Asíncrono o de Inducción: 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 48
49 MOTOR SINCRONO 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 49
50 PARTES PRINCIPALES 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 50
51 PAR DE ARRANQUE 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 51
52 CAMPO GIRATORIO 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 52
53 ORIGEN DEL CAMPO GIRATORIO 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 53
54 VELOCIDAD DEL CAMPO GIRATORIO 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 54
55 5. Selección de motores Placa de datos Clase de diseño Velocidad síncrona y polos Deslizamiento Tamaño de armazón Elevación de temperatura y clase de aislamiento Factor de servicio Código de rotor bloqueado Factor de potencia Desempeño y factor de carga 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 55
56 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 56 Frame = tamaño de armazón = 445T Enclosure = tipo de carcasa = TEFC Design = Clase de diseño = B RPM = 1785 Code = Código de rotor bloqueado AMPS = Corriente de plena carga = 163 A SF = Factor de servicio = 115 %. Phase = # de fases = 3 Insulation class = aislamiento clase F Power factor = factor de potencia de plena carga = 89.7% Guaranteed efficiiency = eficiencia garantizada a plena carga = 95.8% Max Corr KVAr = Cantidad máxima de capacitores que se han de instalar si se desconectan a la vez que el motor.
57 Clases de diseño NEMA 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 57
58 Características de las clases de diseño 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 58
59 Velocidad sícrona 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 59
60 Dos polos 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 60
61 Cuatro polos 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 61
62 Deslizamiento La FMM (Fuerza Magnetomotriz) gira a velocidad síncrona. La FMM induce voltajes en las barras del rotor y debido a que éstas se encuentran en corto circuito aparecen corrientes trifásicas balanceadas en el rotor. Las tres corrientes dan lugar a una fuerza magnetomotriz giratoria de amplitud constante en el rotor. Esta FMM trata de alinearse con la del estator y se presenta un par. El rotor no puede girar a velocidad síncrona ya que alcanzaría a las FMMs y no se inducirían voltajes, sin voltajes no hay corrientes y sin corrientes en rotor no hay par, sin par no hay oposición al par de frenado de carga y de fricción y ventilación. Se dice entonces que el rotor se desliza con respecto a la FMM que gira a velocidad síncrona. 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 62
63 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 63
64 Rapidez de giro, polos y tipo de carcasa 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 64
65 Historia del tamaño de armazón 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 65
66 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 66 Evolución del tamaño de la armazón del motor de inducción
67 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 67 Temperatura ambiente y elevación de temperatura Estándar de máxima temperatura permisible del ambiente: 40 ºC Ambientes: Aire Gas Líquido Temperatura ambiente (Estándar AIEE No. 1, 1947) : es la temperatura del medio empleado para enfriamiento, directo o indirecto, esta temperatura se resta de la temperatura medida en la máquina para determinar el aumento de temperatura bajo condiciones específicas de prueba El aumento máximo permisible de temperatura es sobre éste estándar de 40 ºC La elevación o el aumento de temperatura es un cambio de temperatura en el motor, desde una temperatura ambiente con el motor apagado y frio, hasta que el motor opere a plena carga de manera continua para alcanzar estado estable térmico.
68 Clases de aislamiento 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 68
69 Factor de servicio 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 69
70 Límites de temperatura 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 70
71 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 71 Efecto de la temperatura en la vida del motor
72 Cálculo de la temperatura del punto más caliente 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 72
73 Condiciones usuales de servicio 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 73
74 Desbalance de voltaje 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 74
75 Código de rotor bloqueado 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 75
76 Letras en la placa de datos 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 76
77 Factor de potencia 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 77
78 Reducción en corriente de línea 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 78
79 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 79
80 Máxima corrección de kvar 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 80
81 Eficiencia 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 81
82 Desempeño en función de la carga 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 82
83 GRADO DE PROTECCION IP 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 83 El Grado de proteccion IP hace referencia al estándar internacional IEC Degrees of Protection utilizado con mucha frecuencia en los datos técnicos de equipamiento eléctrico y/o electrónico Nomenclatura estandar IEC 941
84 GRADO DE PROTECCION IP 1er símbolo 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 84 Nivel Tamaño del Objeto entrante Efectivo contra 1 <50 mm El elemento que debe utilizarse para la prueba (esfera de 50 mm de diámetro) no debe llegar a entrar por completo. 2 <12.5 mm El elemento que debe utilizarse para la prueba (esfera de 12,5 mm de diámetro) no debe llegar a entrar por completo. 3 <2.5 mm El elemento que debe utilizarse para la prueba (esfera de 2,5 mm de diámetro) no debe entrar en lo más mínimo. 4 <1 mm El elemento que debe utilizarse para la prueba (esfera de 1 mm de diámetro) no debe entrar en lo más mínimo. 5 Protección contra polvo 6 Protección fuerte contra polvo La entrada de polvo no puede evitarse, pero el mismo no debe entrar en una cantidad tal que interfiera con el correcto funcionamiento del equipamiento. El polvo no debe entrar bajo ninguna circunstancia
85 GRADO DE PROTECCION IP. 2do símbolo 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 85 Nivel Protección frente a 1 Goteo de agua 2 Goteo de agua 3 Agua nebulizada. (spray) Efectivo contra Se coloca el equipamiento en su lugar de trabajo habitual. Se coloca el equipamiento en su lugar de trabajo habitual. Se coloca el equipamiento en su lugar de trabajo habitual. Resultados esperados No debe entrar el agua cuando se la deja caer, desde 200 mm de altura respecto del equipo, durante 10 minutos (a razón de 3-5 mm3 por minuto) No debe entrar el agua cuando de la deja caer, durante 10 minutos (a razón de 3-5 mm3 por minuto). Dicha prueba se realizará cuatro veces a razón de una por cada giro de 15º tanto en sentido vertical como horizontal, partiendo cada vez de la posición normal de trabajo. No debe entrar el agua nebulizada en un ángulo de hasta 60º a derecha e izquierda de la vertical a un promedio de 10 litros por minuto y a una presión de kN/m2 durante un tiempo que no sea menor a 5 minutos.
86 GRADO DE PROTECCION IP. 2do símbolo 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 86 Nivel Protección frente a 4 Chorros de agua 5 Chorros de agua. 6 Chorros muy potentes de agua. Efectivo contra Se coloca el equipamiento en su lugar de trabajo habitual. Se coloca el equipamiento en su lugar de trabajo habitual. Se coloca el equipamiento en su lugar de trabajo habitual. Resultados esperados No debe entrar el agua arrojada desde cualquier ángulo a un promedio de 10 litros por minuto y a una presión de kN/m2 durante un tiempo que no sea menor a 5 minutos. No debe entrar el agua arrojada a chorro (desde cualquier ángulo) por medio de una boquilla de 6,3 mm de diámetro, a un promedio de 12,5 litros por minuto y a una presión de 30kN/m2 durante un tiempo que no sea menor a 3 minutos y a una distancia no menor de 3 metros. No debe entrar el agua arrojada a chorros (desde cualquier ángulo) por medio de una boquilla de 12,5 mm de diámetro, a un promedio de 100 litros por minuto y a una presión de 100kN/m2 durante no menos de 3 minutos y a una distancia que no sea menor de 3 metros.
87 PLACA DE LOS MOTORES DEL LABORATORIO DE ELECTRICIDAD DE LA UNS 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 87
88 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 88 PRACTICA DE AUTOCOMPROBACION 1. Explique el fundamento de operación de un motor eléctrico 2. Explique el fundamento de operación de un generador eléctrico. 3. Realice dos clasificaciones de los motores del laboratorio de electricidad. 4. En qué casos se utiliza un motor de c.c. 5. A qué es igual la fuerza magnética de un motor de c.c. 6. Cuáles son las partes constitutivas de un motor de c.c., de que material está compuesto; realice un esquema. 7. Porqué a un motor AC, se le llama motor de inducción. 8. Porqué un motor AC, es asíncrono. 9. En un motor de c.a. asíncrono, defina bobinados de campo y armadura, que tensión se le aplica. 10.Calcular la velocidad angular en el entrehierro o campo magnético giratorio o velocidad de sincronismo (ns) en rpm de un motor de 02 polos y 04 polos), a una frecuencia de 60 Hz. 11.Cuál es la relación de la velocidad del motor en vacio, respecto a la velocidad angular en el entrehierro; cuál es la relación en carga.
89 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 89 PRACTICA DE AUTOCOMPROBACION 12. Clasifique los motores de inducción, de acuerdo a la construcción del rotor. Especifique dos diferencias entre ellos. 13. Cuales son la características para un motor de diseño clase B. 14. Calcular el valor de deslizamiento s en % a plena carga, para un motor de diseño clase C. Cual es su valor al 200% de la carga. 15. Calcular el deslizamiento s en %, para los motores del laboratorio de electricidad y verificar a que clase de diseño NEMA pertenece. 16. Cuales son los valores de rapidez de giro y polos de los motores eléctricos de c.a. 17. Cuales son los códigos de los tipos de carcasa de los motores de c.a. y que significan. 18. Cuál es el tamaño en pulgdas del armazón del motor de inducción 326T. Cuál es el tamaño para un motor 56 ODP. 19. Cuál es la temperatura estándar permisible, de un motor de inducción. 20. Cuál es el aumento máximo permisible sobre 40 C de un motor de inducción jaula de ardilla clase B
90 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 90 PRACTICA DE AUTOCOMPROBACION 21. Qué es el factor de servicio de un motor de inducción. Cuales son los factores de servicio comunes 22. Cual es la temperatura máxima del punto más caliente de un motor clase B y factor de servicio 1.0. Si el factor de servicio aumenta a 1.15, cuál es el temperatura máxima. 23. Cuál es el efecto de la temperatura en la vida del motor. 24. Cuáles son las condiciones usuales de servicio de los motores que utilizan ambiente estándar de 40 C 25. Cuál es el factor de degradación para un desbalance de tensión del 2.5 %. Cuál es el factor para un desbalance de 1.5 % 26. Calcular la corriente de arranque de los motores del laboratorio de electricidad. 27. Qué tipo de motor de inducción, son los motores del laboratorio de electricidad. 28. Cuáles son las principales designaciones NEMA de los motores de inducción
91 26/12/2013 Profesor: Msc. César López Aguilar 91 PRACTICA DE AUTOCOMPROBACION 29. Cuál es el efecto si el capacitor instalado en un motor aporta más reactivos 30. Cual son las principales pérdidas en un motor. 31. Para un motor de inducción, cuál es la relación entre el factor de potencia y el factor de carga. 32. Para un motor de inducción, cuál es la relación entre la eficiencia y el factor de carga 33. Para un motor de inducción, cuál es la relación entre la potencia de entrada y el factor de carga. 34. Para un motor de inducción, cuál es la relación entre la corriente y el factor de carga. 35. Qué es el grado de protección IP, qué significa el grado de protección IP Verificar las corrientes nominales especificados en la placa de características de los motores del laboratorio de electricidad.
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