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ARRANQUE DE MOTORES TRIFÁSICOS DE DOS VELOCIDADES. CONEXIÓN DAHLANDER
19.1. - MOTORES ASÍNCRONOS TRIFÁSICOS DE VARIAS VELOCIDADES
Los motores asíncronos trifásicos pueden construirse para mas de una velocidad, bien sea realizándolos con varios bobinados, de distinto número de polos, o bien con un solo bobinado, pero construido de tal forma que pueda conectarse exteriormente con diferente número de polos. Por tal motivo algunos tipos de motores asíncronos trifásicos de varias velocidades se les denomina también motores de polos conmutables.
En la figura 19.1 se ven, esquemáticamente, los diferentes tipos de bobinados y conexión de los mismos, que más se emplean actualmente en la construcción de motores de varias velocidades, siendo el segundo tipo él mas utilizado de todos ellos.
Este tipo de motores, cuyo rotor se construye siempre de jaula de ardilla, se suele emplear por lo general para el accionamiento de máquinas herramientas y ventiladores, y refiriendonos a los tipos constructivos de la figura 19.1, sus características principales son las siguientes:
- Motores con dos devanados independientes. Estos motores tienen dos velocidades, y se construyen de tal forma que cada devanado se ejecuta, interiormente, con un número de polos diferente y por tanto, según se conecte a la red uno u otro devanado, el motor girará con un número de revoluciones diferente. En este tipo de motores suelen conectarse ambos devanados en estrella y las combinaciones de polos más frecuentes son: 6/2, 6/4, 8/2, 8/6, 12/2 y 12/4.
- Motores con un solo devanado, en conexión Dahlander. Estos motores, de dos velocidades, se construyen con un devanado trifásico normal, pero conectado interiormente de tal forma, que según se conecten los bornes exteriores a la red, el motor tendrá un número de polos u otro distinto, pero siempre doble el uno del otro; por tanto tendrá dos velocidades de rotación, una doble que la otra. Según se aprecia en la figura 19.1, la conexión de sus devanados, se realiza en triángulo o estrella, para la velocidad menor y en doble estrella para la mayor, y las combinaciones de polos más frecuentes son: 4/2, 8/4 y 12/6.
- Motores con un devanado Dahlander y otro independiente. Con este tipo de motores se consiguen tres velocidades diferentes, dos con el devanado en conexión Dahlander y la tercera con el devanado independiente, que estará construido con un número de polos distinto a las dos polaridades obtenidas con el primero. Las conexiones mas utilizadas son las representadas en la figura 19.1 y las combinaciones de polos más frecuentes son: 6/4/2, 8/4/2, 8/6/4, 12/4/2, 12/6/4, 12/8/4, 16/12/8 y 16/8/4.
- Motores con dos devanados Dahlander. Con este tipo de motores se consiguen cuatro velocidades, dos con cada devanado, que han de estar diseñados para polaridades diferentes el uno del otro, siendo las combinaciones de polos mas utilizadas: 12/8/6/4 y 12/6/4/2.
19.2- MOTORES DE DOS VELOCIDADES, EN CONEXIÓN DAHLANDER O DE POLOS CONMUTABLES
El tipo de motor asíncrono trifásico de varias velocidades mas utilizado (podríamos decir que casi el único que se emplea actualmente) es el de un solo devanado en conexión Dahlander y por tanto es el que describiremos con detalle a continuación.
En la figura 19.2, está representado el devanado de un motor asíncrono trifásico en conexión Dahlander, donde se pueden apreciar tanto las conexiones internas como las conexiones de la placa de bornes a la red, en sus dos posiciones de funcionamiento. Este motor esta diseñado para trabajar con cuatro polos, cuando se conecta en triángulo y dos polos, cuando se conecta en doble estrella, según se aprecia en el devanado de la fase U1-V1 resaltada en el dibujo.
Según se aprecia en la figura 19.2, para el arranque en la velocidad menor, no hay mas que aplicar la tensión de la red a los bornes U1, V1 y W1 de la placa de conexiones, por estar ya realizada la conexión triángulo, entre sus tres fases, en el interior del motor. Por el contrario, para la velocidad mayor, se deben de realizar dos operaciones: primeramente hay que cortocircuitar los bornes U1, V1 y W1, y a continuación, aplicar la tensión de la red a los bornes U2, V2 y W2, en su placa de conexiones. La conclusión obtenida de lo anteriormente expuesto es que, para el arranque automatizado de un motor en conexión Dahlander, se necesitan tres contactores.
También se aprecia en la figura 19.2, que cuando se conecta el motor para la pequeña velocidad, se forma doble número de polos, por quedar todas las bobinas de una fase conectadas en serie, mientras que para la velocidad mayor, las bobinas de cada fase se conectan por mitades en paralelo, obteniendose de esta forma, la mitad del número de polos que en el caso anterior.
Seguidamente pasamos a describir, los esquemas de mando y protección, mas comúnmente empleados, para el accionamiento de motores en conexión Dahlander, que están dibujados en las figuras 19.3 y 19.4. El primero es un arranque simple, en cualquiera de las dos velocidades y el segundo es el mismo tipo de arranque, pero con los circuitos necesarios para que en cada una de sus dos velocidades, pueda arrancarse el motor en ambos sentidos de giro indistintamente.
19.3.- ARRANQUE DE UN MOTOR DE POLOS CONMUTABLES, DE DOS VELOCIDADES, SIN INVERSIÓN DE GIRO (Figura 19.3)
Las características eléctricas de los elementos de mando y protección necesarias, para ejecutar este tipo de arranque serán como mínimo las siguientes:
- Contactor K1, para la conexión y desconexión del motor en pequeña velocidad (PV). Será de una intensidad igual o superior a la In del motor en conexión triángulo, y con categoría de servicio AC3.
- Contactores K2 y K3, para la conexión y desconexión del motor en gran velocidad (GV). Serán de una intensidad igual o superior a la In del motor conectado en doble estrella, y con categoría de servicio AC3.
- Relés térmicos F3 y F4, para la protección contra sobrecargas en ambas velocidades. Cada uno se calibrará a la In del motor que este consuma, en la velocidad que protege.
- Fusibles F1 y F2, para la protección contra cortocircuitos. Serán del tipo aM e intensidad igual o superior a la máxima In del motor, en cada una de sus dos velocidades.
- Fusible F5, para la protección de los circuitos de mando.
- Botonera, con un pulsador simple de parada S0 y dos pulsadores dobles de marcha S1 y S2.
Seguidamente se describe, de forma resumida, el proceso de arranque, tanto en pequeña como en gran velocidad:
a)- Arranque y parada en pequeña velocidad (PV)
- Arranque, por pulsación sobre S1.
- Cierre del contactor de línea K1 y arranque del motor, conectado en triángulo.
- Autoalimentación, por (K1, 13-14).
- Apertura de (K1, 21-22), que actúa como enclavamiento, para que aunque se pulse ahora marcha S2, no se exciten los contactores de gran velocidad K2 y K3.
- Parada, por pulsación sobre S0.
b)- Arranque y parada en gran velocidad (GV).
- Arranque, por pulsación sobre S2.
- Cierre del contactor de estrella K2, que forma la estrella del motor, al cortocircuitar: U1, V1 y W1.
- Cierre del contactor de línea K3, por (K2, 21-22), con lo cual el motor se pone en marcha, conectado en doble estrella.
- Autoalimentación, por (K2, 13-14)
- Apertura de (K2, 21-22) y (K3, 21-22), que actúan como enclavamiento, para que nunca pueda cerrarse K1, mientras lo estén K2 o K3.
- Parada, por pulsación sobre S0.
Los contactos auxiliares de la botonera (S1 y S2, 21-22), actúan como enclavamiento doble de botonera, para que si se intentan pulsar a la vez ambos pulsadores de marcha, no pueda excitarse ningún contactor. Estos contactos podrían suprimirse, siempre que existiera un enclavamiento de tipo mecánico, entre los contactores K1 y K2.
19.4.- ARRANQUE DE UN MOTOR DE POLOS CONMUTABLES, DE DOS VELOCIDADES, CON INVERSIÓN DE GIRO (Figura 19.4)
Las características eléctricas de los elementos de mando y protección serán los mismos que en el ejemplo anterior, siempre que se tenga en cuenta que existen dos intensidades nominales del motor, según cual sea su velocidad de funcionamiento.
Los circuitos de la figura 19.4, son unos de los mas utilizados, aunque no los únicos, para el arranque de un motor de polos conmutables en ambos sentidos de giro y en cualquiera de sus dos velocidades.
Entre los dos contactores de cada inversor K1-K2 y K3-K4, se han puesto enclavamientos dobles: uno con contactos auxiliares de los propios contactores (K1, K2, K3 y K4; 21-22) y el otro con contactos de las propias botoneras de marcha (S1, S2, S3 y S4; 21-22). Estos últimos podrían ser sustituidos por enclavamientos mecánicos entre cada par de contactores: K1-K2 y K3-K4, evitando en este caso el empleo de pulsadores de triple contacto para las marchas S3 y S4. Ademas tenemos enclavamientos entre los contactores empleados para la pequeña velocidad K1 y K2, y los restantes K3, K4 y K5, empleados para la gran velocidad, realizados por medio de los contactos auxiliares de los propios contactores (K1, K2, K3 y K4, 31-32) y (K5, 21-22).
A continuación de describe, resumidamente, el funcionamiento del circuito, en cada una de las cuatro posibilidades de marcha, pero prescindiendo de la actuación de los contactos de enclavamiento, por entender que con lo anteriormente descrito sobre los mismos y con el estudio de los muchos esquemas de los capítulos anteriores, es suficiente para entender éste perfectamente. Es el siguiente:
a)- Arranque y parada en PV, sentido de giro a derechas
- Arranque, por pulsación de S1
- Cierre del contactor de línea K1 y arranque del motor en pequeña velocidad y sentido a derechas, conectado en triángulo.
- Autoalimentación, por (K1, 13-14)
- Parada, por pulsación sobre S0.
b)- Arranque y parada en PV, sentido de giro a izquierdas
- Arranque, por pulsación de S2
- Cierre del contactor de línea K2 y arranque del motor en pequeña velocidad y sentido de giro a izquierdas, conectado en triángulo.
- Autoalimentación, por (K2, 13-14)
- Parada, por pulsación sobre S0
c)- Arranque y parada en GV, sentido de giro a derechas
- Arranque, por pulsación de (S3, 13-14 y 23-24).
- Cierre del contactor de estrella K5, que forma la estrella del motor, al cortocircuitar: U1, V1 y W1.
- Cierre del contactor de línea K3, por (K5, 23-24), con lo cual el motor ya se pone en marcha, en gran velocidad y sentido de giro a derechas, conectado en doble estrella.
- Autoalimentación, por (K5, 13-14) y por (K3, 13-14).
- Parada, por pulsación sobre S0.
d)- Arranque y parada en GV, sentido de giro a izquierdas
- Arranque, por pulsación de (S4, 13-14 y 23-24).
- Cierre del contactor de estrella K5, que forma la estrella del motor, al cortocircuitar: U1, V1 y W1.
- Cierre del contactor de línea K4, por (K5, 23-24), con lo cual el motor ya se pone en marcha, en gran velocidad y sentido de giro a izquierdas, conectado en doble estrella.
- Autoalimentación, por (K5, 13-14) y por(K4, 13-14).
- Parada, por pulsación sobre S0.
Si debido a una sobrecarga en el motor, salta alguno de los relés térmicos F3 o F4, el efecto es el mismo que si pulsamos paradaS0, ya que cualesquiera que sea el contacto que se abra (F3 o F4, 95-96), interrumpe el circuito de mando.
Un motor eléctrico es una máquina eléctrica que transforma energía eléctrica en energía mecánica por medio de interacciones electromagnéticas. La mayoría de los motores eléctricos son reversibles, es decir, pueden transformar energía mecánica en energía electrica funcionando como generadores. Los motores eléctricos de tracción usados en locomotoras realizan a menudo ambas tareas, si se los equipa con frenos regenerativos.
Son ampliamente utilizados en instalaciones industriales, comerciales y de particulares. Pueden funcionar conectados a una red de suministro eléctrico o a baterías. Una batería de varios kilogramos equivale a la que contienen 80 g de gasolina.[cita requerida] Así, en automóviles se están empezando a utilizar en vehículos híbridos para aprovechar las ventajas de ambos.
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Los motores de corriente alterna y los motores de corriente directa se basan en el mismo principio de funcionamiento, el cuál establece que si un conductor por el cual circula una corriente eléctrica se encuentra dentro de la acción de un campo magnético, éste tiende a desplazarse perpendicularmente a las líneas de acción del campo magnético.
El conductor tiende a funcionar como un electroimán debido a la corriente eléctrica que circula por el mismo adquiriendo de esta manera propiedades magnéticas, que provocan, debido a la interacción con los polos ubicados en el estator, el movimiento circular que se observa en el rotor del motor.
Partiendo del hecho que cuando pasa corriente eléctrica por un conductor se produce un campo magnético, además si lo ponemos dentro de la acción de un campo magnético potente, el producto de la interacción de ambos campos magnéticos hace que el conductor tienda a desplazarse produciendo así la energía mecánica. Dicha energía es comunicada al exterior mediante un dispositivo llamado flecha.
En diversas circunstancias presenta muchas ventajas respecto a los motores de combustión:
Los motores de corriente continua se clasifican según la forma como estén conectados, en:
Además de los anteriores, existen otros tipos que son utilizados en electrónica:
Los motores de C.A. se clasifican de la siguiente manera:
Los motores asíncronos o de inducción son aquellos motores eléctricos en los que el rotor nunca llega a girar en la misma frecuencia con la que lo hace el campo magnético del estator. Cuanto mayor es el par motor mayor es esta diferencia de frecuencias.
A tres fases
En este tipo de motores y en condiciones normales, el rotor gira a las mismas revoluciones que lo hace el campo magnético del estator.
Para efectuar el cambio de sentido de giro de los motores eléctricos de corriente alterna se siguen unos simples pasos tales como:
En los motores asíncronos trifásicos existen dos formas de poder variar la velocidad, una es variando la frecuencia mediante un equípo electrónico especial y la otra es variando la polaridad gracias al diseño del motor. Esto último es posible en los motores de devanado separado, o los motores de conexión Dahlander.
PROGRAMAS TECNICOS
A continuación se ofrecen algunos de los programas técnicos con que cuenta la Inspección Estatal Energética para la realización de los cálculos, herramienta de apoyo de gran utilidad, la cual agiliza los cálculos de las pérdidas de energía, además de minimizar los errores.
Estos programas han sido adquiridos por varias vías, algunos por compras en proyectos desarrollados con entidades extranjeras, otros por intercambio entre especialistas (nacionales y extranjeros), varios bajados de INTERNET, el resto desarrollados por especialistas de la propia inspección, por profesores y estudiantes de las Universidades cubanas.
Todos los programas están compactados en .ZIP y para poder ejecutarlos primero deben ser bajados hacia su computadora, descompactarlo y posteriormente utilizarlos, algunos necesitan que sean instalados antes de ser usados.
DESCRIPCION | NOMBRES | BYTES |
Aforo de tanques | Tanqcfgs.zip | 42848 |
Cálculo de biogas | Biogas.zip | 31613 |
Evaluación de Sistemas de Bombeo | Bombas.zip | 395390 |
Pérdidas por no control del Brix | Brix.zip | 37905 |
Cálculos de pérdidas de combustión en calderas | Audit.zip | 39288 |
Cálculos de balance de calor en calderas | Audem.zip | 73892 |
Cálculo de pérdidas en las calderas | DTV02.zip | 35579 |
Cálculo de cogeneración en Centrales Azucareros | Central1.zip | 301947 |
Cálculo de pérdidas en compresores de refrigeración | Compresores.zip | 43501 |
Cálculos eléctricos | Eléctrico.zip | 902851 |
Cálculo del espesor óptimo en aislamientos | Espesor.zip | 29526 |
Programa de facilidades de cálculos en ingeniería | Ingeniería.zip | 306148 |
Cálculo de la ganancia de calor en los sistemas de refrigeración | Gancaltu.zip | 46579 |
Cálculo de características de los gases | Gas.zip | 111799 |
Cálculo de las dimensiones de un gasógeno | Gasógeno.zip | 53465 |
Iluminación de interiores por el método de la cavidades zonales | Cavilum.zip | 117617 |
Sistema para el diseño de magnetizadores | Magnetizadores.zip | 66445 |
Programa para el análisis de la eficiencia energética | Mai.zip | 43213 |
Propiedades de los materiales | Materiales.zip | 145717 |
Programa para estimar la eficiencia de un motor eléctrico | Efical.zip | 26760 |
Herramienta de cálculo de ingeniería mecánica | Mtb.zip | 194022 |
Cálculo del espesor económico, ganancia o pérdida de calor y la temperatura de la superficie de las tuberías o equipos aislados, para superficies frías o calientes | NAIMA.zip | 862388 |
Cálculos de las pérdidas en neveras por puertas abiertas | Nevera.zip | 42473 |
Cálculos de las pérdidas de vapor por orificios | Orificio.zip | 44237 |
Cálculo de caída de presión líquida en tuberías | Loss.zip | 72479 |
Cálculo del peso molecular de compuestos | Pesomolecular.zip | 79223 |
Cálculos de las propiedades del aire húmedo y el vapor para equipos seleccionados de Plantas | Prop.zip | 140790 |
Sistema para el ahorro y control de la energía eléctrica | SACEE25.zip | 175664 |
Sistemas eléctricos industriales | Sei.zip | 219120 |
Propiedades de los fluídos térmicos THERMINOL | Therminol.zip | 294681 |
Cálculos de cargas térmicas | Térmicas.zip | 43741 |
Cálculos de algunos parámetros de las torres de enfriamiento | Torres.zip | 52252 |
Cálculo de pérdidas por transformación | Transfor.zip | 88239 |
Programa para analizar el consumo de combustibles en motores de combustión interna | Transpo.zip | 47662 |
Convertidor de unidades | Unit.zip | 54025 |
Propiedades termodinámicas del vapor de agua | Vapor.zip | 52337 |
Propiedades del vapor y el agua | Wasp.zip | 133141 |
Cálculo de matrix | Mtxcalc.zip | 441812 |
Convertidor universal de medidas | Hscnv231.zip | 262738 |
Cálculos de las propiedades del agua y el vapor | Steam97.zip | 32263 |