Placa de características de un motor eléctrico

TPAI-3

Maquinas e instalaciones eléctricas

Objetivos

Conocer de forma apropiada cada una de las especificaciones que nos presenta una placa de característica de un motor eléctrico.

Placa de característica de un motor eléctrico

La placa de característica es aquella donde se especifica el tipo del bastidor (carcasa) del motor y sus características mecánicas, las características de entrada y salida, y las condiciones bajo las cuales debe operar un motor.

• Números de modelo, de serie, de catalogo, de parte y de existencia:

Algunos de estos números aparecen en la mayoría de las placa de fabrica. Normalmente tienen códigos que incluyen:

La fecha de fabricación del motor

La planta o la línea de ensamble

La serie de producción

La serie y el diseño particular

Ciertas características del motor- Su tipo básico, el tamaño de bastidor o carcasa, la potencia (caballos de fuerza) o el numero de polos.

El catalogo del fabricante puede proveer los códigos para algunos de estos números. Por lo general, los

códigos del numero del modelo dan una breve descripción de un motor. Al ordenar la partes de un motor o un repuesto exacto del mismo, se debe hacer referencia a los números de partes, de existencia (“stocck”) y del catalogo.

• Tipo de motor:

Es posible que la placa de carateristicas especifique el tipo del motor, ya sea como parte del numero de modelo o como una categoría independiente.

Los tipos comunes de los motores de DC son los motores en serie, aquellos en derivación, los compuestos y los de imán permanente. Los térmicos “estabilizado” y “compensado” también son utilizados para describir motores que tienen un campo débil en serie además de un campo principal de derivación.

Los tipos comunes de motores de AC son los motores sincrónicos y los de inducción. Dentro de cada clasificación principal hay muchas variedades. Los motores de arranque por repulsion/inducción, los universales y los de AC-DC son, también, bastante comunes.

Nota: las características de operación de los diferentes tipos de motores son bastante diferentes. Por lo general, un tipo de motor no puede ser remplazado con otro.

• Potencia (caballos de fuerza) y trabajo

La potencia (caballos de fuerza o HP) nominal o de placa de característica es la potencia que un motor puede suministrar sin sobrecalentarse. El régimen de potencia de un motor se relaciona con el tiempo y con el trabajo nominal:

La mayoría de los motores tienen un régimen para trabajo continuo. Ellos pueden suministrar continuamente la potencia (caballos de fuerza) indicada en la placa de características, sin sobrecalentarse.

2. Si un motor es especificado para un trabajo de 20 o

30 minutos en cada hora, se sobrecalentara si se

espera que produzca la potencia especificada en la placa de características durante mas de dicho tiempo sin dejarlo enfriar.

3. Un motor puede accionar una carga que le permita

operar libremente durante la mayor parte del tiempo y, después, periódica intermitentemente requerirá mas de la potencia indicada en la placa de características. Mientras el motor pueda producir la potencia pico necesaria, no deberá sobrecalentarse si: a) la salida de potencia promedio no es superior a la potencia indicada en la placa de características y b) el tiempo durante el cual se espera que el motor produzca mas de la potencia indicada en la placa de fabrica es breve.

4. Los arranques demasiados frecuentes sobrecalentaran un motor aun cuando este no este suministrando mas de su potencia nominal al operar. El frenaje eléctrico de un motor también hace que se caliente.

Nota: un motor debe tener la potencia adecuada para su carga. Un motor sobrecargado se sobrecalentara, disparara los disyuntores de protección contra sobrecarga o se quemara. Un motor subcargado operara en forma ineficiente y con un factor de potencia bajo.

• Velocidad:

La velocidad mencionada en la placa de características es:

La velocidad aproximada a la cual un motor de inducción produce su potencia nominal.

La velocidad normal de operación de un motor sincrónico

La velocidad “base” aproximada de un motor de DC los motores de DC operaran a una velocidad superior a la velocidad base al reducir la corriente de campo y a una velocidad inferior al reducir el voltaje de la armadura (inducido).

La mayoría de los motores reducirán su velocidad conforme aumenta su carga. Los motores con una regulación deficiente de la velocidad (motores de DC en serie o motores de AC-DC) cambiando mucho su velocidad cuando la carga cambia. Los motores con una buena regulación de velocidad (la mayoría de los motores de DC en derivación y de inducción) mantienen una velocidad mas constante conforme a la carga cambia. Los motores sincrónicos operan a la velocidad sincrónica desde la condición sin carga hasta que llevan una sobre carga considerable; sin embargo, cuando la torsión de

carga se incrementa mas allá de un cierto punto, su velocidad desciende repentinamente.

En algunos motores, la placa de característica indicara la velocidad sin carga aproximada. En ocasiones, se encontrara el rango de velocidad de operación aceptable del motor. A menudo, la velocidad mínima mencionada depende de la capacidad de enfriamiento de motor. Ningún motor cuyo enfriamiento dependa de un ventilador impulsado por el eje debe ser operado a una velocidad demasiado baja.

• Corriente de carga completa (FLA):

Los motores consumen corriente de carga completa cuando producen su potencia nominal. A la corriente de carga completa se hace referencia, en la placa de características, como “FLA” (“full load amperage” o “Amperaje de carga completa”). Bajo una carga ligera o sin carga los motores consumen menos del amperaje de carga completa y bajo condiciones de sobrecarga consumen mas de dicho amperaje.

El amperaje de carga completa indicado en la placa de características de los motores trifásicos es la corriente en cada conductor de fase. Para que el motor opere en la

forma apropiada, la lectura del amperaje en cada conductor de fase. Para que el motor opere en la forma apropiada, la lectura del amperaje en cada conductor de fase debe ser igual, si acaso con una diferencia porcentual muy pequeña.

La corriente de carga completa es un factor importante al seleccionar los alimentadores correctos del circuito derivado, los conductores del circuito derivado y el equipo de protección, los contactores del motor y el equipo de control.

Los disyuntores de protección contra sobrecarga(“overload breakers” o “Ols”), en el equipo de arranque y control del motor, deben ser también los adecuados para el amperaje de carga completa. Dichos disyuntores protegen al motor contra el sobrecalentamiento detectando el calor que la corriente del motor genera en un elemento de calentamiento de baja resistencia. El calor depende de la corriente. Cuando la corriente es demasiado alta, durante mucho tiempo, un interruptor térmico abre el circuito de control del motor.

• Voltaje:

A menudo, los motores DC tienen un régimen para los diferentes voltajes de armadura (inducido) y de campo o para un rango de voltajes de campo (suponiendo que la velocidad del motor sea controlada ajustando el voltaje de campo).

El voltaje de alimentación mencionado para los motores de AC es voltaje completo que el motor necesita a la frecuencia de AC mencionada para producir su salida de potencia nominal.

Debido a las perdidas de transmisión de la línea, es probable que el voltaje real en cualquier motor sea algo inferior al voltaje nominal de alimentación del sistema.

Debido a esto, el voltaje mencionado en la placa de fabrica es ligeramente inferior a los voltajes nominales de alimentación. Por ejemplo, es probable que el régimen que se asigne a un motor nuevo que se va a conectar a un suministro de corriente alterna de 480V, sea de 460V. A la mayoría de los motores de AC construidos antes de la mitad de la década de 1960, época en que entraron en vigor nuevas normas, se les asignaba un régimen de servicio de voltajes relativamente inferiores (característicamente de 110/220/440V) aquellos que fueron construidos posteriormente (115/230/460V)

Dependiendo de la carga total del sistema de alimentación, el voltaje de un motor puede variar de vez en cuando. Los motores son construidos para operar con voltajes que difieren alrededor de un 10% por arriba o por abajo del voltaje indicado en la placa de características.

Cuando el voltaje real en las terminales del motor de un motor conectado directamente a las líneas es superior a un 10% arriba o debajo del voltaje indicado en la placa de fabrica, hay pasibilidad de que surjan problemas:

Los motores de inducción y los motores de DC reducen un tanto su velocidad cuando el voltaje fluctúa y hay posibilidades de que desciendan la potencia y al torsión máximas disponibles de un motor.

Hay mas probabilidades de que los motores de que los motores sincrónicos se desincronicen con el voltaje bajo.

Hay posibilidades de que los motores de inducción se ahoguen bajo la carga pico o de que no arranquen con el voltaje bajo.

Por lo general, la eficiencia y el factor de potencia de un motor bajan con el voltaje ato o bajo.

Algunos motores que impulsan ciertos tipos de cargas, consumirán mas corriente cuando el voltaje es demasiado bajo. Otros consumirán mas corriente

cuando el voltaje es demasiado alto. De acuerdo con la ley de Ohm, la corriente del motor no esta relacionada directa y simplemente con el voltaje. La corriente alta hacia un motor producirá el sobrecalentamiento sin importar que el voltaje sea alto o bajo.

• Fuente de energía:

Corriente

La mayoría del servicio industrial utiliza energía trifásica de AC de 50 o 60 Hertz que es suministrada por una planta generadora.

La mayoría de los motores de AC tienen un régimen para 50 o 60Hz y, normalmente, operaran con la otra frecuencia en una emergencia, pero no la velocidad normal. Un motor de 60Hz accionado con 50Hz operara a la 5ª/6ª parte de su velocidad normal. Un motor de 50 hz. operara mas rápido de lo normal con 60Hz. En ambos casos, la salida de energía disponible será inferior

Voltaje

El voltaje DC de una batería o conjunto de motor y generador (a) es perfectamente suave. Cuando se produce la DC rectificando la AC, la forma de onda es una burda. El voltaje sigue siendo de DC debido a que no se invierte, pero el voltaje real instantáneo varia entre 0

y el valor pico. La AC monofásica rectificada (b) es mas áspera que la trifásica rectificada (c) Ambas clases de AC rectificada son, a menudo, filtradas con capacitores y/o inductores para suavizar la forma de onda (d).

• Factor de servicio:

El factor de servicio (“power factor” o “SF”) provee una indicación de la sobrecarga continua que un motor puede tolerar sin dañarse.

Un motor de 4HP con un factor d servicio de 1.25 puede realmente producir 4x1.25=5 HP antes de que se sobrecaliente. Sin embargo, un motor con un régimen de 5HP producirá 5HP en forma mas eficiente y con un factor de potencia mas alto.

• Factor de potencia:

El factor de potencia (“power factor” o “PF”) de un motor AC, un numero decimal entre 0 y 1, es una medida de la corriente del motor que esta en fase con el voltaje que le llega.

Si el factor de potencia es 1, el voltaje y la corriente están totalmente en fase. Toda la corriente multiplicada por el voltaje, produce vatios (w) que son convertidos en potencia (HP) o calor en el motor.

Un factor de potencia de 0 significa que le voltaje y la corriente están a 90º fuera de la fase y que la corriente multiplicada por el voltaje no produce vatios (w), sino solo voltios-amperes. Aun cuando un motor pueda estar consumiendo alta corriente, no se le estarán suministrando vatios (w) si el factor de potencia es 0 y n puede producir salida de potencia y, ni siquiera, operar sin carga.

El factor de potencia mencionado en las especificaciones del motor es el factor de potencia a la carga nominal. Normalmente fluctúa entre 0.6 y 1. El factor de potencia sin carga o cuando el motor esa arrancado será menor.

• Eficiencia:

La placa de característica en mucos motores modernos incluye un régimen de eficiencia a plena carga. La figura sirve para hacer una comparación entre motores. Un motor que opera bajo una carga muy ligera o bajo condiciones de sobrecarga será menos eficiente de lo indicado.

Muchos fabricantes ofrecen una línea de motores de primerísima eficiencia. Estos consumen menos amperaje de carga completa que los motores estándar a su salida nominal . En comparación con un motor de eficiencia

• Temperatura ambiente

La mayoría de las placas especifican la temperatura máxima del ambiente alrededor del motor. Esta temperatura “ambiente” especificada es, con frecuencia, de 40º Celsius, que corresponde a 104 grados Fahrenheit.

A temperaturas ambiente mas altas, el motor no podrá liberarse del calor proveniente de sus diferentes perdidas y se sobrecalentara. Si un motor debe operar en un ambiente mas caliente, no debe ser operado a su capacidad de carga completa.

Tabla de contenido

• Objetivos ..................................1

• Placa de característica de un motor

Eléctrico ...............................2-14

-Números de modelo, de serie, de catalogo, de parte y de existencia .....................2-3

-Tipo de motor .........................3-4

-Potencia (caballos de fuerza) y trabajo ..4-5

-Velocidad ................................6-7

-Corriente de carga completa (FLA) .....7-8

-Voltaje ..............................9-10-11

-Fuente de energía .....................11-12

-Factor de servicio .......................12

-Factor de potencia .....................12-13

-Eficiencia .....................13-14

-Temperatura ambiente ..................14