5-Guía para la Conexión de Motores Eléctricos Industriales

GUÍA PARA LA CONEXIÓN
DE MOTORES ELÉCTRICOS
INDUSTRIALES
Las 9 Conexiones que Debes Dominar
para Conectar Cualquier Motor
Eléctrico...
RONI DOMÍNGUEZ
Roni Domínguez
Manual de Control de Motores Eléctricos
CONTENIDO
Introducción .................................................................................................................................. 2
1.
Conexión de Motores Eléctricos Monofásicos ...................................................................... 3
2.1 Conexión de motor monofásico a 120V o a la menor tensión ............................................ 4
2.2 Conexión de motor monofásico a 230V o a la mayor tensión ............................................ 4
2.3 Inversión de giro de motores monofásicos ......................................................................... 5
2.4 Código de Color de terminales de Motores monofásicos ................................................... 6
2.
Conexión de Motores Eléctricos Trifásicos ........................................................................... 7
2.1 Conexión de Motores eléctricos trifásicos de 6 terminales ................................................ 7
2.2 Conexión de Motores eléctricos trifásicos de 9 terminales .............................................. 10
2.3
Conexión de Motores eléctricos trifásicos de 12 terminales ...................................... 13
Identificación de terminales ................................................................................................ 13
2.4 Motores de inducción con rotor bobinado ....................................................................... 14
3.
Conexión de Motores Eléctricos de Corriente Directa (DC) ................................................ 16
3.1
Motor serie.................................................................................................................. 16
3.2 Motor Shunt o de derivación en paralelo ......................................................................... 16
3.3 Motor Compound .............................................................................................................. 17
Roni Domínguez
Manual de Control de Motores Eléctricos
Introducción
A nivel industrial y comercial los motores eléctricos juegan un papel
imprescindible, ya que son los elementos motrices de las maquinarias y equipos,
tales como sistemas de bombeo, compresores de los sistemas de aire
acondicionado, correas transportadoras, ventiladores y una infinidad de
aplicaciones.
La clasificación de los motores viene fundamentalmente según la fuente de
alimentación de estos. Por lo que estos se pueden clasificar en dos grandes
grupos, los motores eléctricos de corriente continua (CC o DC) y los motores de
corriente alterna (CA).
Los motores AC son los tipos más utilizados. Estos se pueden clasificar a su vez en
motores monofásicos y en motores trifásicos.
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1. Conexión de Motores Eléctricos
Monofásicos
Algunos motores monofásicos de fase partida se fabrican con 2 bobinados de trabajo para
conectarse a 2 voltajes comerciales, 110 Y 220 Volts de corriente alterna.
Motor monofásico de fase partida con 2 bobinados de marcha o trabajo
Este tipo de motor conserva misma potencia (hp) indistintamente de la conexión.
Si los 2 bobinados de trabajo, si se conectan en paralelo la resistencia es la mitad
que si se conectan en serie. Si lo contamos con 220 Volts, consumirá solo la mitad
de corriente.
"Si tenemos 220 volts los bobinados de trabajo van en serie, si tenemos 110 volts
van en paralelo"
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2.1 Conexión de motor monofásico a 120V o a la menor tensión
Conexiones en bajo voltaje para motor monofásico de doble voltaje
En 110 voltios los bobinados de marcha se conecta en paralelo.
2.2 Conexión de motor monofásico a 230V o a la mayor tensión
Conexiones en alto voltaje para motor monofásico de doble voltaje
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En 220 voltios los bobinados de marcha se conecta en serie y en medio de estos
una terminal del bobinado de arranque se conecta para que al bobinado de
arranque por medio de este “divisor de voltaje” le lleguen solo 110 voltios.
Es importante recordar que el bobinado de arranque en bajo voltaje se alimento
a plena tensión 110 volts. En alto voltaje no deseamos que le lleguen los 220
volts, por lo que limitamos el voltaje por medio de conexión serie-paralelo.
2.3 Inversión de giro de motores monofásicos
Los motores monofásicos de fase partida pueden girar porque en el arranque se
conectan como motores bifásicos.
El cambio de giro se obtiene modificando la secuencia del bobinado de arranque
con respecto al bobinado de trabajo.
Estos cables son las terminales T5 y T8 pertenecientes al bobinado de arranque.
Conexiones para cambio de giro de motor monofásico de fase partida
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2.4 Código de Color de terminales de Motores monofásicos
Para obtener un motor para dos tensiones, se cuenta con doble bobinado de
marcha, estos se conectaran en paralelo para bajo voltaje (110 voltios) y en serie
para alto voltaje (220 voltios).
El marcado de las terminales NEMA tiene un código de color que no todos los
fabricantes sigen, las terminales T1, T2 , T3 , T4 corresponden a 2 bobinados de
marcha, las terminales de bobinados de arranque son T5, T6, T7 y T8, dado que
la mayoría de los motores monofásicos cuentan con un solo bobinado de arranque
a las terminales T6 y T7 no se les ha asignado color para la protección térmica P1
y P2.
Código de Color de terminales de Motores monofásicos
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2. Conexión de Motores Eléctricos
Trifásicos
2.1 Conexión de Motores eléctricos trifásicos de 6 terminales
Los motores de 6 terminales son diseñados para trabajar en 2 tensiones,
conexión “Triángulo” (Delta) para un voltaje bajo y conexión “Y” (Estrella) para
un voltaje alto. La relación entre tensiones es 1,732 (raíz cuadrada de 3) a 1,
ejemplo 220/380 voltios. El voltaje más alto es siempre una conexión en estrella.
Son fabricados con normas de La Comisión Eléctrica Internacional “Motores IEC"
Conexión de motor trifásico de 6 terminales en delta para la menor tensión de servicio
220V
Conexión de motor trifásico de 6 terminales en estrella para la mayor tensión de
servicio 380V
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Configuración interna de los devanados
Cuentan con una placa bornera alojada dentro de la caja de conexiones.
La bornera trae normalizada su disposición y la identificación de las terminales de
los bobinados del estator como en el esquema de la figura siguiente.
Motor de 6 terminales
Las distancia entre los bornes tanto vertical como horizontal son iguales, y
normalmente cuenta con tres chapas de cobre, con dos agujeros separados por
dicha distancia, de forma tal de poder unir eléctricamente con ellas dos bornes
entre si, los bobinado pueden conectarse en estrella o en triangulo.
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Sistema de conexión de bornes simétricos
Recordemos que estamos hablando de motores con normas " IEC", donde los
valores de los parámetros de su diseño son diferentes a los del continente
americano, la frecuencia nominal utilizada es de 50 en lugar de 60 Hertz.
Si conectamos un motor de 220 volts trifásicos y 50 hz. En un sistema de de 220
volts trifásicos y 60 hz. La velocidad del motor aumentara un 20%, en la practica
si se lleva a cabo estas conexiones tomarse en cuenta los cambios en los
parámetros mecánicos y eléctricos.
En el caso de los motores de 6 terminales en vez de utilizar la nomenclatura de
U,V y W, utiliza las de terminales T1, T2, T3…T6, pudiéndose conectar tanto para
una configuración en estrella como en delta.
Conexión de motor trifásico de 6 terminales norma NEMA
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2.2 Conexión de Motores eléctricos trifásicos de 9 terminales
Los motores eléctricos trifásicos asíncronos o de inducción, fabricados bajo las
norma Estadunidenses de la Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos NEMA
( National Electrical Manufacturers Association), más comunes tienen 9
terminales.
•
•
•
Se diseñan para dos tensiones, con una relación de 2 a 1. Ejemplo
230/ 460 voltios.
Y dos tipos de conexiones; “Conexiones Tipo Delta “ o “Conexiones
Tipo ESTRELLA”,
Cada tipo puede ser conectado en bajo voltaje (en paralelo) y o en
alto voltaje (serie)
Si comprobamos continuidad identificamos el tipo de conexión, en Delta
tendremos 3 grupos de 3 terminales, en Estrella tendríamos 1 grupo de 3
terminales y 3 grupos de 2 terminales.
Terminales de un motor trifásico de 9 puntas
En potencias bajas (hasta 40 HP) las conexiones más utilizadas son Estrella
Serie para alto voltaje y Doble Estrella (estrellas en paralelo) en bajo voltaje.
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Conexión de motor trifásico de 9 terminales con estrella interna a la menor tensión de
servicio 220V (doble estrella)
Conexión de motor trifásico de 9 terminales con estrella interna a la mayor tensión de
servicio 440 V (doble estrella)
En potencias más altas las conexiones utilizadas son Delta Serie para alto voltaje
y Doble Delta (Deltas en paralelo) en bajo voltaje.
Conexión de motor trifásico de 9 terminales con delta interna a la mayor tensión de
servicio 440 V (delta serie)
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Conexión de motor trifásico de 9 terminales con delta interna a la menor tensión de
servicio 220 V (delta doble)
EL diagrama de conexiones tiene esa función, guiarnos a conectar el motor, en
cambio los diagramas de interpretación su función es facilitar la lectura y
comprender la relación que guardan los elementos en un circuito.
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2.3
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Conexión de Motores eléctricos trifásicos de 12 terminales
Los motores eléctricos trifásicos asíncronos, fabricados bajo las norma
Estadunidenses de la Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos NEMA (
National Electrical Manufacturers Association), pueden tener en algunos casos
12 terminales.
Motor trifásico de 12 terminales
En los EE.UU., se diseñan para dos tensiones con una relación de 2 a 1. Ejemplo
230/ 460 voltios. Y dos tipos de conexiones; “Conexiones Tipo Delta “ o
“Conexiones Tipo ESTRELLA”, cada tipo puede ser conectado en paralelo (para
bajo voltaje) y en serie (para voltaje alto).
En potencias bajas (hasta 40 HP) las conexiones más utilizadas son Estrella, en
potencias más altas las conexiones utilizadas son Delta
Se puede recurrir a un sistema de identificación de terminales para realizar los
diagramas de conexiones cuando no tengamos a la mano los diagramas.
Identificación de terminales
El sistema utilizado como medio para determinar la secuencia de los números de
las terminales de un motor trifásico, consiste en dibujar una conexión “Y”
invertida con 12 terminales, después numerar dichas terminales comenzando
en exterior con la terminal T1 en la parte superior y siguiendo una espiral hacia
la derecha, terminando en el interior.
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Sistema para identificar terminales en conexión estrella
A partir de aquí se complementa el dibujo, para alto voltaje se hace la conexión
estrella serie y para bajo voltaje una conexión doble estrella.
Esta conexión suele venir en la placa de datos o bien en la tapa de la caja de
conexiones.
2.4 Motores de inducción con rotor bobinado
Su uso no está tan extendido como los de rotor en jaula de ardilla o cortocircuito,
pero se utilizan para aplicaciones muy concretas que requieren un gran par
motor.
La caja de bornes tiene los seis bornes habituales en los motores trifásicos, que
permiten conectar los devanados del estator en estrella y triángulo, de igual
forma que se ha visto para los motores de rotor en jaula de ardilla. Pero además,
dispone de tres bornes adicionales para el conexionado externo del devanado del
rotor, etiquetados como K,L,M.
Caja de bornes de un motor con rotor bobinado.
Estos motores están diseñados para trabajar con el rotor en cortocircuito, pero si
esta conexión se realiza en el momento del arranque, la sobrecorriente sería de
tal magnitud que pondría en peligro la aparamenta y los conductores que lo
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alimentan. Por tanto, es necesario «cortocircuitar» el rotor en diferentes
tiempos, eliminando varios grupos de resistencias de potencia.
La complejidad técnica que requiere la maniobra para la eliminación de estas
resistencias por escalones, desaconseja el arranque manual, haciéndose
necesario el uso de un circuito de automatismos. En próximas unidades tendrás
oportunidad de practicar este tipo de arranque.
Conexión de resistencia regulables a motor de rotor bobinado
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3. Conexión de Motores Eléctricos
de Corriente Directa (DC)
Un motor de corriente directa o continua es una máquina capaz de transformar energía
eléctrica, suministrada en forma de corriente continua, en energía mecánica.
Los motores de corriente continua se clasifican principalmente teniendo en cuenta la
disposición del devanado inductor (excitación) y del inducido. Pueden ser:
Motor de excitación independiente
•
•
•
Motor en serie
Motor en derivación, motor Shunt o paralelo
Motor Compound o compuesto
3.1 Motor serie
Como se comentó antes, en este tipo de motores las bobinas inductoras y las inducidas
están conectadas en serie.
Conexión de motor DC serie
El motor serie es tal que:
1. Puede desarrollar un elevador par-motor de arranque, es decir, justo al arrancar, el
par motor es elevado.
2. Si disminuye la carga del motor, disminuye la intensidad de corriente absorbida y el
motor aumenta su velocidad. Esto puede ser peligroso. En vacío el motor es
inestable, pues la velocidad aumenta bruscamente.
3. Sus bobinas tienen pocas espiras, pero de gran sección.
3.2 Motor Shunt o de derivación en paralelo
Las bobinas inductoras van conectadas en paralelo (derivación) con las inducidas.
Las características de este motor son:
1. En el arranque, par motor es menor que en el motor serie.
2. Si la Intensidad de corriente absorbida disminuye y el motor está en vacío. La
velocidad de giro nominal apenas varía. Es más estable que el serie.
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3. Cuando el par motor aumenta, la velocidad de giro apenas disminuye.
Conexión de motor DC paralelo o shunt
3.3 Motor Compound
En este caso, se puede decir que el motor es una combinación del motor serie y el
motor shunt, puesto que una de las bobinas inductoras está en serie con el inducido,
mientras que la otra está en paralelo con él.
Conexión de motor DC compuesto o compound
Se caracteriza por tener un elevado par de arranque, pero no corre el peligro de ser
inestable cuando trabaja en vacío, como ocurre con el motor serie, aunque puede llegar
a alcanzar un número de revoluciones muy alto.
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Manual de Control de Motores Eléctricos
Domina los Automatismos
Industriales con el Manual de
Control de Motores Eléctricos
Industriales
Donde…
- Conocerás el funcionamiento de los dispositivos de
control tales como pulsadores, selectores y sensores.
- Dominarás los componentes del panel o armario tales
como: contactores, relays, temporizadores y dispositivos
de protección.
- Desarrollarás los principales arranque de motores
eléctricos
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