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15 de septiembre de 2018

Dimensionamiento de Motores y Variadores de Frecuencia conceptos basicos.

Tamaño correcto de motores y convertidores

Los fabricantes de motores eléctricos y variadores de frecuencia han desarrollado varios métodos para seleccionar rápidamente el tamaño de un motor y un convertidor de frecuencia para una carga en particular. El mismo procedimiento básico es utilizado por la mayoría de los ingenieros en sus distintas aplicaciones.
En la actualidad, la selección de aplicaciones generalmente se realizan sobre la base de un software basado en PC. Sin embargo, es importante que los ingenieros comprendan claramente el procedimiento de selección.

Selección 1 

Primero, se debe seleccionar el tipo y tamaño del motor. Se debe elegir el número de polos (velocidad básica) para que el motor funcione tanto como sea posible a una velocidad ligeramente superior a la velocidad base de 50 o 60 Hz.
Esto es deseable porque:
  • La capacidad térmica del motor mejora cuando f ≥ 50/60 Hz debido a una refrigeración más eficiente a velocidades más altas.
  • Las pérdidas de conmutación del convertidor son mínimas cuando opera en el rango de debilitamiento de campo por encima de 50/60 Hz.
  • Para una carga de par constante , se obtiene un rango de velocidad mayor cuando el motor funciona bien a la velocidad máxima. Esto significa que el uso más eficiente se hace bajo la capacidad de par / velocidad del variador a su máxima velocidad. 

  • Esto podría significar un ahorro de costos por el tamaño de un motor y un convertidor más pequeño .
  • Aunque muchos fabricantes afirman que sus convertidores pueden producir frecuencias de salida de hasta 400 Hz, estas altas frecuencias son de poco uso práctico a excepción de aplicaciones muy especiales (e inusuales). La construcción de motores de jaula de ardilla estándar y la reducción de la capacidad de par máximo en la zona de debilitamiento de campo, restringen su uso en frecuencias superiores a 100 Hz.

  • En la Figura 1 se muestra una comparación del par producido por un motor de 4 polos y 6 polos . Esto ilustra la mayor capacidad de par de la máquina de 6 polos.

  1. Motor de 4 polos de 90 kW (1475 rev / min)
  2. Motor de 6 kw de 90 kW (985 rev / min)

Selección 2 

La selección de un motor sobredimensionado para ser 'seguro' no suele ser aconsejable, ya que significa que también se debe seleccionar un VDF de mayor tamaño. Los convertidores de frecuencia, particularmente el tipo PWM, están diseñados para el valor de corriente máxima, que es la suma de las corrientes fundamentales y armónicas en el motor.
Cuanto más grande sea el motor, mayor serán la corriente máxima.

Selección 3 

Una vez que se ha seleccionado el motor, es razonablemente fácil seleccionar el tamaño de VDF correcto del catálogo del fabricante . Por lo general, se clasifican en términos de corriente (no de kW) y en función de un voltaje específico. Esto debe usarse solo como una guía, ya que los convertidores siempre deben seleccionarse en función de la máxima corriente continua del motor.
Aunque la mayoría de los catálogos se basan en las clasificaciones de potencia del motor IEC estándar (kW), los motores de diferentes fabricantes tienen clasificaciones de corriente ligeramente diferentes.

Selección 4 


Aunque parezca obvio, el motor y el convertidor deben especificarse para la tensión de alimentación y la frecuencia a la que se conectará el variador de velocidad.

Los convertidores de frecuencia están diseñados para producir la misma tensión de salida que la del suministro, por lo que tanto el motor como el convertidor deben especificarse para la misma tensión de base.

Aunque la frecuencia de salida del convertidor es variable, la frecuencia de entrada (50 Hz o 60 Hz) debe especificarse claramente porque esto puede tener un efecto en el diseño de los componentes inductivos .
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11 de septiembre de 2018

Interpretación de la placa de datos de un motor

La placa de datos de un motor se encuentra visible normalmente en todos los motores eléctricos. Comprender la información de la placa puede ser difícil a veces, pero es esencial. En la mayoría de los países, es un requisito para los fabricantes mostrar toda la información en la placa del motor, pero a menudo este no es el caso.

Sin embargo, cuando un motor ha estado en funcionamiento durante mucho tiempo, a menudo no es posible determinar su información porque las placas de identificación de los motores se pierden o se despintan.

Dependiendo del tipo de fabricante puede incluir mayor o menor información, lo más común es encontrar los siguientes datos:

  1. Voltaje
  2. Frecuencia
  3. Número de fases
  4. Corriente
  5. Tipo
  6. Factor de potencia
  7. kW o caballos de fuerza
  8. Velocidad a plena carga
  9. Eficiencia
  10. Tipo de servicio.
  11. Clase de aislamiento
  12. Temperatura ambiente máxima
  13. Grado de Protección. 
Aquí la descripción de cada uno de los parámetros más importantes.

Características eléctricas 


1. Voltaje

Este dato indica el voltaje adecuado para hacer funcionar el motorLos parámetros definidos por la placa, como el factor de potencia, la eficiencia, el par y la corriente, se encuentran bajo control del voltaje y frecuencia nominal. Cuando el motor se usa con un voltaje distinto al  indicado en la placa de identificación, su rendimiento se verá afectado.

2. Frecuencia

Usualmente para motores, la frecuencia de entrada es 50 o 60 Hz . Si marca más de una frecuencia en la placa, también debe de indicar los parámetros que difieran a las distintas frecuencias de entrada aplicada.

3. Número de fases

Este parámetro representa la cantidad de líneas de alimentación de AC que alimentan el motor. monofásico y trifásico se consideran como el estándar.

4. Corriente

La corriente indicada en la placa de identificación corresponde al consumo de potencia nominal. La corriente puede diferir al valor indicado en la placa de identificación si las fases están desbalanceadas o si el voltaje aplicado es más bajo del indicado.

5. Tipo

Algunos fabricantes utilizan el tipo para definir el motor como monofásico, trifásico, multivelocidad, con freno o por tipo de construcción. Sin embargo, no hay estándares de la industria para el tipo. SEW EURODRIVE usa la siguiente designación de tipo: DRS71M4BE1/FF. además este dato te servirá para poder solicitarle al fabricante un motor de reemplazo.

6. Factor de potencia

El factor de potencia se indica en la placa de datos del motor como "PF" o "P .F" o cos φ . El factor de potencia es una expresión de la relación de potencia activa (W) a potencia aparente (VA) expresada como un porcentaje.
La placa de identificación del motor le proporciona el factor de potencia para el motor a plena carga .

Características mecánicas.

7. kW o caballos de fuerza

El kW o la Potencia en HP es una expresión de la potencia de salida mecánica del motor, es decir, su capacidad para entregar el par necesario para la carga a la velocidad nominal. 


8. Velocidad 

La velocidad de a plena carga es la velocidad a la que se entrega el par de carga nominal a la salida. Normalmente, la velocidad a plena carga se da en RPM. Esta velocidad a veces se denomina velocidad de deslizamiento o velocidad real del rotor.

9. Eficiencia

La eficiencia es la potencia de salida del motor dividida por su potencia de entrada multiplicada por 100. La eficiencia se expresa como un porcentaje. La eficiencia está garantizada por el fabricante para estar dentro de una cierta tolerancia, que varía según el estándar de diseño, por ejemplo, IEC o NEMA.
Por lo tanto, preste atención a las eficiencias mínimas garantizadas cuando evalúa el rendimiento del motor.

10. Tipo de servicio.

Este parámetro define el período de tiempo durante el cual el motor puede llevar su clasificación de placa de forma segura. En muchos casos, el motor puede hacerlo continuamente, lo que se indica mediante un S1 o "Cont" en la placa de identificación. Si no se indica nada en la placa de identificación, el motor está diseñado para el ciclo de servicio S1.

11. Clase de aislamiento

La clase de aislamiento (INSUL CLASS) es una expresión de la clasificación estándar de la tolerancia térmica del bobinado del motor. La clase de aislamiento es una designación de letra como "B" o "F" , dependiendo de la capacidad del devanado para sobrevivir a una temperatura de funcionamiento determinada para tener una vida útil. Cuanto más lejos en el alfabeto, mejor será el rendimiento.
Por ejemplo, un aislamiento clase "F" tiene una vida nominal más larga a una temperatura de operación dada que una clase "B".

12. Temperatura ambiente máxima

La temperatura ambiente máxima a la cual un motor puede funcionar se indica a veces en la placa de identificación . De lo contrario, el máximo es de 40 ° C para los motores EFF2 60 ° C,  para los motores EFF1 . El motor puede funcionar y aún estar dentro de la tolerancia de la clase de aislamiento a la temperatura máxima nominal.


13. Grado de Protección.

El gabinete clasifica un motor en cuanto a su grado de protección de su entorno y su método de enfriamiento. El gabinete se muestra como IP o ENCL en la placa de identificación.
Y más, no son todos los datos que puede indicar una placa de identificación de un motor eléctrico también es común incluir el factor de servicio, el número de rodamientos, el factor de montaje etc. todo depende del fabricante y de la normativa en la cual se rige el motor NEMA o IEC.

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