Generadors, Motors CC i
Motors CA
1
Generadors: Llei de Faraday.
El principi de funcionament dels generadors es basa en el fenomen d'inducció electromagnètica. La Llei
de Faraday.
Aquesta llei ens diu que el voltatge induït en un circuit és directament proporcional al canvi del flux
magnètic en un conductor o espira.
Això vol dir que si tenim un camp magnètic generant un flux magnètic, necessitem una espira per on circuli
un corrent per aconseguir que es genera la f.e.m (força electromotriu).
En fer girar l'espira dins de l'imant aconseguirem una tensió que variarà en funció del temps. Aquesta
tensió tindrà una forma alterna, ja que de 180 º a 360 º als pols estaran invertits i el valor de la tensió serà
negatiu.
El principi de funcionament de l'alternador i de la dinamo es basa en el fet que l'alternador manté el
corrent altern mentre la dinamo converteix el corrent altern en corrent continu.
2
Generadors: Alternador.
Generador de corrent altern: l'alternador.
Els generadors de corrent altern o alternadors són màquines que transformen energia mecànica, que
reben pel rotor, en energia elèctrica en forma de corrent altern. La majoria d'alternadors són
màquines de corrent altern síncrona, que són les que giren a la velocitat de sincronisme, que està
relacionada amb el nom de pols que té la màquina i la freqüència de la f.e.m. Aquesta relació fa que
el motor giri a la mateixa velocitat que li imposa l'estator a través del camp magnètic. Aquesta relació
ve donada per l'expressió:
On f és la freqüència a la qual aquesta
connectada la màquina i P és el
nombre de parells de pols.
3
Generadors: Alternador.
L'alternador és una màquina elèctrica rotativa síncrona
que necessita d'un corrent d'excitació en el bobinatge
inductor (rotor) per generar el camp elèctric i funcionar. Per
generar el camp magnètic, cal aportar un corrent
d'excitació (Ie) en corrent continu. Aquest corrent genera
el camp magnètic per aconseguir el corrent induït (Ii) que
serà corrent altern.
Per tant els alternadors necessiten una font de corrent continu per alimentar els electroimants
(debanats) que formen el sistema inductor. Per això, a l'interior del rotor s'incorpora la excitatriu.
La excitatriu és la màquina encarregada de subministrar el corrent d'excitació a les bobines de l'estator,
part on es genera el camp magnètic. Segons la forma de produir el flux magnètic inductor podem parlar
de:
Excitació independent. El corrent elèctric prové d'una font exterior.
Excitació sèrie. El corrent d'excitació s'obté connectant les bobines inductores en sèrie amb l'induït. Tota
la corrent induïda a les bobines del rotor passa per les bobines de l'estator.
Excitació shunt o derivació. El corrent d'excitació s'obté connectant les bobines de l'estator en paral·lel
amb l'induït. Només passa per les bobines de l'estator una part del corrent induït.
Excitació compound. En aquest cas les bobines de l'estator estan connectades tant en sèrie com en
paral·lel amb l'induït.
4
Generadors: Dinamo.
Una de les característiques de les dinamos és que són màquines reversibles: es poden utilitzar tant com
a generador o com a motor. El motor és la principal aplicació industrial de la dinamo, ja que té facilitat a
l'hora de regular la seva velocitat de gir en el rotor. Les principals parts d'aquesta màquina són: el
Estator i el Rotor.
L'estator és la part fixa exterior de la dinamo. El estator
conté el sistema inductor destinat a produir el camp
magnètic. Està format per:
Pols inductors: Dissenyats per repartir uniformement
el camp magnètic. Distingim en ells el nucli i l'expansió
polar. El nombre de pols ha de ser parell, en cas de
màquines grans s'han d'utilitzar pols auxiliars.
Debanament inductor: Són les bobines d'excitació
dels pols principals, col·locades al voltant del nucli.
Estan fets amb conductors de coure o d'alumini
recoberts per un vernís aïllant.
Culata: La culata serveix per tancar el circuit magnètic i
subjectar els pols. Aquesta construïda amb material
ferromagnètic.
5
Generadors: Dinamo.
Rotor: El rotor és la part mòbil que gira dins de l'estator. El rotor en
estar sotmès a variació de flux crea la f.e.m induïda, per tant conté el
sistema induït. Està format per:
Nucli de l'induït: Cilindre construït per reduir les pèrdues
magnètiques. Disposa de ranures longitudinals on es col·loquen les
espires del enrotllament de l'induït.
Debanat induït: Format per espires que es distribueixen
uniformement per les ranures del nucli. Es connecta al circuit exterior
de la màquina per mitjà del col·lector i les escombretes.
Col·lector: Cilindre solidari a l'eix de la màquina format per segments de coure o làmines aïllades
elèctricament entre elles. A cada làmina es connecta una bobina. És l'encarregat de realitzar la
conversió de corrent altern a corrent continu.
Escombretes: Són peces de carbó-grafit o metàl·liques, que estan en contacte amb el col·lector. Fan la
commutació del corrent induït i la transporten en forma de corrent continu cap a l'exterior.
Coixinets: Serveixen de suport i permeten el gir de l'eix de la màquina.
Entreferro: El entreferro és l'espai d'aire comprès entre el rotor i l'estator. El entreferro és imprescindible
per evitar fregaments entre la part fixa i la part mòbil.
6
Motor.
•
•
•
•
Un Motor es un receptor elèctric que transforma l’energia elèctrica amb energia
mecànica
Hi ha 3 tipus de motors elèctrics, en funció del sistema elèctric d'alimentació:
– Motor de corrent continu
– Motor de CA monofàsic
– Motor de CA trifàsic
El motor trifàsic més utilitzat és el motor trifàsic d'inducció, o motor trifàsic
asíncron.
Són motor senzills, robustos i econòmics.
7
Motor síncron i asíncron.
•
S’enumera asíncron perquè el rotor gira més
lentament que la velocitat en que gira el camp
magnètic creat a l’estator. Ns>N2
•
S’enumera síncron perquè el rotor gira igual que
la velocitat en que gira el camp magnètic creat a
l’estator. Ns=N2
60
N f * (rpm)
p
8
Motor CC.
Tant els motors com els generadors tenen dos unitats bàsiques: el camp magnètic, que és l'electroimant
amb les seves bobines, i l'armadura, que és l'estructura que sosté els conductors que tallen el camp
magnètic i transporta el corrent induït en un generador, o el corrent d'excitació en el cas del motor.
L'armadura és en general un nucli de ferro dolç laminat, al voltant del qual s'enrotllen en bobines dels
cables conductors.
Una dinamo o generador dc és una màquina elèctrica que produeix energia elèctrica en forma de
corrent continu aprofitant el fenomen d'inducció electromagnètica. Els motors són màquines elèctriques
rotatives que transformen l'energia elèctrica en mecànica. Per a això estan dotades d'una armadura fixa
(estator) encarregat de crear el camp magnètic en l'interior gira un cilindre (rotor) on es crearan les
forces electromotrius induïdes.
9
Especejament de un motor cc.
10
Inductor (estator) y les seves parts.
Estator (Inductor):
Electroimant encarregat de crear el camp magnètic fix. Format per una corona de material ferromagnètic
anomenada culata o jou en l'interior, regularment distribuïts i en nombre parell, van disposats uns sortints
radials amb una expansió en el seu extrem, denominats pols, subjectes per cargols a la culata. Envoltant els
pols, es troben unes bobines de fil, o platina de coure aïllat, la missió és, en ser alimentades per corrent
continu, crear el camp magnètic inductor de la màquina, el qual presentarà alternativament polaritats nord i
sud.
Llevat de les màquines de potència reduïda, en general de menys d'1 kW, trobem també en l'estator,
alternant els pols abans esmentats, altres anomenats pols de commutació, compensació o auxiliars.
11
Rotor (induït).
Rotor (Induït):
És un cilindre on s'enrotllen bobines de coure, que es fa girar a una certa velocitat tallant el flux inductor i
que es coneix com induït. Format per una columna de material ferromagnètic, a força de xapes de ferro,
aïllades unes de les altres per una capa de vernís o d'òxid. La corona de xapa magnètica presenta en la
seva superfície externa 1 ranurat on s'allotja el debanat induït de la màquina.
Aquest debanat està constituït per bobines de fil o de platina de coure convenientment aïllats, tancat sobre
si mateix en connectar el final de l'última bobina amb el principi de la primera.
12
Col·lector i escombretes.
Col·lector i Escombretes.
El induït sol tenir moltes més espires i l'anell col·lector està dividit en un major nombre de parts o lamel·les,
aïllades entre si, el col·lector està constituït essencialment per peces planes de coure dur de secció
trapezoïdal, anomenades delgues, separades i aïllades unes de les altres per primes làmines de mica
(anomenades miques), formant el conjunt un tub cilíndric empresonat fortament. El col·lector té tantes
delgues com bobines posseeix el debanat induït de la màquina.
Les escombretes són de grafit o carbó pur muntat sobre porta-escombretes que mitjançant un ressort
asseguren un bon contacte que establiran l'enllaç elèctric entre les lamel·les i el col·lector i el circuit de
corrent continu exterior. En girar el rotor, les escombretes van fregant amb les delgues, connectant la
bobina d'induït corresponent a cada parell de lamel·les amb circuit exterior.
13
Estructura d’una màquina DC
14
Connexions de motors CC.
Els
motors
de
excitació
independent, sèrie, derivació i
composta, se distingeixen amb
els següents bobinats que es
denominen i marquen de la
següent manera:
15
Connexionat motors CC.
- Parell d'arrencada molt
elevat.
- Força estable.
- Fàcil control de la
seva velocitat de
forma automàtica.
- Imprescindible
reòstat d'arrencada.
- Utilitzat en motors
de petita i gran
potència.
- Parell d'arrencada
molt elevat.
- Força inestable.
- Tendència
a
embalar-se.
- Imprescindible
reòstat d'arrencada.
- Utilitzat en tracció
elèctrica.
- Parell d'arrencada
menys elevat.
- Força estable.
- Convé
reòstat
d'arrencada.
- Utilitzat
en
màquines eina per la
seva estabilitat.
- Parell d'arrencada
molt bo, millor que el
shunt.
- Molt estable. No
s’embala.
- Tendència
a
embalar-se.
- Precisa
reòstat
d'arrencada.
- Utilitzat en tracció
elèctrica
i
màquines eines.
16
Inversió de gir d’un motor CC.
Inversió del sentit de gir: Hi ha dues maneres de canviar el sentit
de gir dels motors de CC:
- Canviant la polaritat de l'induït.
- Canviant la polaritat de l'excitació.
- Però no tots dos alhora.
Se sol triar el primer mètode pels problemes que planteja l'alta
inductància de l'excitació i pel magnetisme remanent de les peces
polars.
17
Parts d’un motor CA
Les principals parts d'un motor elèctric són l'estator (part fixa) i el rotor (part giratòria).
18
L’Estator
Part de la màquina que es manté fixa i que
sosté el rotor
•
El circuit de l'estator (Inductor) està format
per 3 debanats (cada un comprèn una o
més bobines) connectats cada una a una
de les fases del sistema trifàsic.
Aquesta foto il·lustra la disposició de la bobina
de l'estator d'un motor trifàsic, de quatre pols.
Per a aquest propòsit, les quatre bobines o
pols, de cadascuna de les tres fases tenen el
mateix color, per facilitat d'identificació.
Observeu que les bobines de les tres fases
apareixen a la sèrie de colors: groga, que
representa una fase, i que es repeteix a cada
interval de 90 graus; blau, representant una
altra fase; i vermell, que representa l'última
fase, que també es repeteix a cada interval de
90 graus.
19
Nº de pols del camp magnètic giratori.
•
•
•
•
Amb un inductor (estator) format per 3 bobines, s'obté un camp magnètic giratori
bipolar (N - S).
Si l'estator està format per 6 bobines (2 per fase), el camp magmàtic giratori serà
tetrapolar (N -S - N - S). I així successivament.
El nombre de pols és parell, i es pot representar per 2p. p seria el nombre de
parells de pols (p = nombre de pols N = nombre de pols S).
En realitat l’estator estar formata per un nombre elevat de bobines (motors
Standard 18 o 24 bobines). I en funció de com es connectin entre elles tindrem un
nombre determinat de parells de pols.
1 PARELL POLS
2 PARELL POLS
3 PARELL POLS 20
Lliscament
•
•
•
El lliscament (ns) expressa la diferència entre la velocitat del CM giratori
(nf) i la velocitat de gir del rotor (n).
El lliscament absolut seria: ns = nf – n
El lliscament (s) sol expressar-se en tant per 1 o en %
Exemple: Velocitats en funció nombre de pols.
VELOCIDADES DE GIRO TÍPICAS
Fuente: ABB – “Guide for selecting a motor”
21
Exemple: placa característiques motor.
22
Rotor de gàbia d’esquirol
•
Està formada per una sèrie de barres de material conductor col·locades dins
de ranures fetes a la cara del rotor.
23
Motor de Rotor Bobinat
•
Té un joc de bobines trifàsiques idèntic al de l’estator. Les tres fases del
rotor estan en estrella. Els extrems de cada bobina estan connectats als
anells de fregament que hi ha a l’eix, permetent la connexió amb l’exterior.
24
Connexionat motor- estrella
La tensió de línia es reparteix damunt dues bobines de manera
que la tensió damunt la bobina serà la igual a Vf = Vl/3
Vl
Vf
25
Connexionat motor- triangle
La tensió de línia és la mateixa que va damunt de les bobines per tant
Vf = V l
Vl
Vf
26
Potència del motor
•
•
El motor absorbeix de la xarxa una potència igual a:
– Pabs = √3 . U . I . Cosφ
La potència mecànica transmesa per l'eix del motor, o potència útil a qualsevol
motor elèctric:
– Pu = M . ω
• M : moment del parell motor, en Nm
• ω : velocitat de gir, en rd/s
Balanç Energètic
27
La importància de la protecció en les
instal·lacions elèctriques
•
•
•
•
•
les proteccions elèctriques tenen l’objectiu de protegir les persones, les pròpies
instal·lacions i tot el que les envolta, dels efectes que pugui desencadenar un funcionament
anòrmal d’una instal·lació o circuit elèctric.
Sempre que aparegui qualsevol anomalia, la funció d’una protecció és la detecció i ràpid
aïllament de la part afectada.
Xoc elèctric, contacte
elèctric.
• contacte directe
• contacte
indirecte
Sobreintensitats
• Sobrecàrrega.
• Curtcircuit.
sobretensions
28
Xoc elèctric, contacte directe
•
El contacte directe es produeix
quan s’entra en contacte amb parts
actives de la instal·lació o parts en
tensió dels materials elèctrics en
servei normal.
Xoc elèctric, contacte indirecte
•
El contacte indirecte es produeix
en una instal·lació amb un defecte,
quan a través d’una massa
conductora, que per una fallada
d’aïllament se sotmet a una tensió
pel que fa a terra o a altres masses.
29
Posades a terra.
•
Una posada a terra és una connexió elèctrica directa, de masses d’un circuit elèctric
o parts conductores que no pertanyen al mateix, que permeti el pas a terra dels
corrents de defecte i les de descàrrega d’origen atmosfèric.
•
La protecció contra els contactes indirectes està lligada per les diferents maneres de
posada a terra de les xarxes d’energia elèctrica i per la forma de connexió de les
masses de la instal·lació.
Posada a terra de
les xarxes de distribució.
•
Per a la seva identificació s’utilitzen dues lletres:
– La primera indica el tipus de posada a terra de la xarxa elèctrica i pot ser:
• T, si existeix una connexió directa amb terra.
• I, si estan aïllades les parts actives o estan connectades a través d’una
impedància a terra.
– La segona la forma de la connexió de les masses de la instal·lació i potser:
• T, quan les masses estan directament connectades a terra.
• N, quan les masses estan directament unides al punt d’alimentació posat a
terra (normalment el punt neutre).
30
Dispositius de protecció.
•
L’interruptor diferencial (ID) és l’encarregat de protegir les persones contra els
contactes directes i indirectes i les instal·lacions elèctriques contra incendis.
Elecció d’un int. Diferencial:
•
•
•
La tensió assignada (Un) de l’interruptor diferencial ha de ser igual o major que la tensió
nominal de l’aplicació.
La intensitat assignada (In) de l’interruptor diferencial ha de ser igual o major que la
intensitat nominal de l’aplicació.
El corrent diferencial de funcionament assignada (In) s’ha de triar segons les
recomanacions del REBT. Per a les instal·lacions elèctriques d’interior s’utilitzen els d’In =
30 mA o inferiors. En les instal·lacions de tipus industrial, s’utilitzen des d’In = 30 mA fins a
31
1 A.
Fusibles
•
•
El fusible és un element de protecció que
s’utilitza per protegir les instal·lacions de les
sobreintensitats
causades
per
una
sobrecàrrega o un curtcircuit.
Quan el corrent que circula a través d’un fusible
excedeix el valor permès, l’element de fusió es
fon i s’evapora (parcialment), provocant un fort
augment de la temperatura (de diversos milers
de graus) i la interrupció del corrent.
Elecció i tipus:
•
La tensió assignada (Un) del fusible ha de ser igual o major que la tensió nominal de l’aplicació.
•
La intensitat assignada (In) del fusible ha de ser igual o major que la intensitat nominal de l’aplicació.
•
El poder de tall assignat (I1) al fusible ha de ser igual o major que la intensitat de curtcircuit prevista
en el circuit de l’aplicació.
•
•
•
•
•
•
Tipo gG. Fusibles d’ús general (protecció de conductors).
Tipo aM. Fusibles d’acompanyament de motor. han d’anar necessàriament associats a dispositius de
protecció tèrmica (rele tèrmic)
Tipus gB. Fusibles per a la protecció de línies molt llargues.
Tipus aD. Fusibles d’acompanyament de disjuntor.
Tipus aR i gR. Fusibles de protecció de semiconductors.
Tipus gL, gF, gI i gII. Tipus de fusibles antics per a la protecció de conductors (substituïts pel tipus
32
gG).
Interruptors magnetotèrmics
•
•
L’interruptor magnetotèrmics és
un dispositiu de tipus mecànic capaç
d’establir, suportar i interrompre
corrents en condicions anormals
(sobrecàrrega i curtcircuit).
En un quadre de comandament i
protecció de l’habitatge recorda que
existeixen tres tipus d’interruptors
magnetotèrmics (depenent de la
seva aplicació) anomenats: ICP, IGA
i PIA.
Elecció:
• Tensió assignada (Un) de l’interruptor magnetotèrmic ha de ser igual o major que la
tensió nominal de l’aplicació.
• La intensitat assignada (In) de l’interruptor magnetotèrmic ha de ser igual o major que
la intensitat nominal de l’aplicació.
• El poder de tall assignat (Icn) a l’interruptor magnetotèrmic ha de ser igual o major
que la intensitat de curtcircuit prevista en el circuit de l’aplicació.
• Corba de resposta. Generalment el tipus d’interruptor magnetotèrmic es tria a més
depenent dels receptors que s’han de protegir. Els tipus més utilitzats es classifiquen
atenent a la rapidesa o lentitud del disparament magnètic i tèrmic.
33
Corba B.
•
S’utilitzen amb equips electrònics. El disparament
tèrmic és lent i el disparament magnètic és ràpid.
• Disparament magnètic
Situat entre 3 In i 5 In
3 In: 0,1 < t < 45 s (In > 32 A)
3 In: 0,1 < t < 90 s (In > 32 A)
5 In: t < 0,1 s
• Disparament tèrmic
Limitat fins a 3 In
Corba C.
•
S’utilitzen en el sector terciari-industrial, en edificis i
indústries. El disparament tèrmic és lent i el
disparament magnètic és mig.
• Disparament magnètic
Situat entre 5 In i 10 In
5 In: 0,1 < t < 15 s (In ≤ 32 A)
5 In: 0,1 < t < 30 s (In > 32 A)
10 In: t < 0,1 s
• Disparament tèrmic
Limitat fins a 5 In
34
Corba D.
•
S’utilitzen en el sector terciari-industrial en edificis i
indústries, especialment per a la protecció de motors
amb arrencades molt exigents i de llarga durada.
• Disparament magnètic
Situat entre 10 In i 20 In
10 In: 0,1 < t < 4 s (In ≤ 32 A)
10 In: 0,1 < t < 8 s (In > 32 A)
20 In: t < 0,1 s
• Disparament tèrmic
Limitat fins a 10 In
Corba ICP-M.
•
És un interruptor magnetotèrmic que utilitzen les
companyies elèctriques per a realitzar un control de la
potència consumida. Se’l coneix com a interruptor de
control de potència de rearmament manual.
• Disparament magnètic
Situat entre 5 In i 8 In
5 In: t > 0,1 s
8 In: t < 0,1 s
• Disparament tèrmic
Limitat fins a 5 In
35
Altres corbes i simbologia
•
•
•
•
•
Corba K. Protecció de motors. El disparament tèrmic és ràpid i el disparament magnètic
és lent.
Corba Z. Protecció d’equips informàtics i electrònics. El disparament tèrmic és ràpid i el
disparament magnètic és ràpid.
Corba U. Protecció de motors i receptors en general, actualment s’ha substituït pels
interruptors magnetotèrmics corba C.
Corba L. Protecció de cables, actualment s’ha substituït pels interruptors magnetotèrmics
de corba B.
Curva MA Protecció de motors i aplicacions específiques, no te protecció tèrmica.
36
Relés tèrmics i disjuntors
A diferència del magnetotèrmics aquest element tan sols té protecció tèrmica. La qual pot
ser ajustada dins un marges. S’utilitzen principalment per la protecció de motors.
El relé tèrmic actua en el circuit de comandament, mitjançant els dos contactes auxiliars
(95-96 i 97-98). La làmina de compensació regula ta intensitat necessària per realitzar la
commutació. NO TALLA LA POTÈNCIA
37
Enumeració relé tèrmic
Bornes principals o de potència: són els que suporten la majors intensitats (numerats amb
una sola xifra de l'1 al 6 de forma ordenada). Per norma general els nombres imparells o
senar son les entrades i els nombres parells la sortida Contactes auxiliars: són els que
soporten valors inferiors de intensitats (a l'esquema són els contactes més petits, numerats
amb dues xifres).
Numeració:
95-96 Contacte normalment tancat funcionament
correcte.
97-98 Contacte normalment obert indica
averia
Disjuntor magnètic
També anomenat Interruptor
automàtic
electromagnètic.
Aquest aparell nomes protegeix
contra curtcircuits, amés permet
la engegada i aturada manual
del
motor.
Ha
d’anar
acompanyat amb un relé tèrmic.
38
Disjuntor Guarda motor
Aquets aparell combina el disjuntor electromagnètic i el relé tèrmic. Permet afegir contactes
auxiliars.
39
Manteniment de motors fallides i
anomalies.
Hi ha 2 tipus ben diferenciats de fallides en els motors elèctrics: falles degudes a causes internes del motor
i falles degudes a causes externes. Causes internes del motor:
- Curtcircuits entre una fase i terra.
- Curtcircuits entre 2 fases.
- Curtcircuits en els debanats.
- Sobreescalfament dels debanats.
- Barres rompudes en motor de gàbia d’esquirol.
- Problemes de debanats, etc.
Causes externes:
- La xarxa d’alimentació:
- Falla de la xarxa.
- Fases invertides o desequilibrades.
- Caigudes de tensió, etc.
- Les condicions de funcionament del motor:
- Estats de sobrecàrrega.
- Excessiu numero d’arrancs o frenades.
- Condicions ambientals severes.
- Inèrcia de la càrrega elevada, etc.
- Les condicions d'instal·lació del motor:
- Desalineació.
- Desequilibri.
40
- Fatiga de l’eix.
Posada en marxa de motors
VERIFICACIONS ABANS DE L’ARRENCADA. Sistema Elèctric:
1. Primerament, verifiqui que totes les connexions elèctriques estiguin ben apretades. Les
connexions adequadament ferms són molt importants, ja que les connexions amb cables
fluixos causaran caiguda del voltatge el que podrà servir d'instrument com a causa primària
de diversos fallades elèctriques.
2. Comproveu les condicions de tots els contactors. Si els contactes estan en males
condicions, canvieu-los. Hi ha informacions específiques del fabricant referent a com
determinar si els contactes ja han superat la seva vida útil.
3. El voltatge del contactor del motor haurà de verificar per assegurar-vos que s'està dins del
+ 10% del voltatge de la placa del motor.
4. El desequilibri de fases ha de ser verificat. El càlcul és definit com 100 vegades la suma
dels desviaments entre les fases i la tensió mitjana (en valor absolut) dividits per dues
vegades la tensió mitjana.
Exemple: Lectura de les tensions elèctriques entre fases = 219, 216 i 225 Volts.
Tensió mitjana = (219 + 216 + 225) / 3 = 220 V
El percentatge de desequilibri és: (({[219-220] + [216-220] + [225-220]}) / 2 + 220) x 100 =
2,27%
41
Com el desequilibri de fases màxim acceptable és de 2%, aquest percentatge de 2.27%
no és acceptable. Quan aquesta condició passa o la tensió del contactor no estigui dins de
+ 10% de la tensió nominal, se li haurà d'avisar a la companyia d'energia local i corregir la
condició abans d'intentar donar arrencada al motor.
5. Inspeccioni els relés de sobrecàrrega pel que fa a un correcte ajust. Si hi ha
equipament disponible, és una bona idea carregar realment i desarmar els relés de
sobrecàrrega per conferir el seu punt d'ajust (calibratge).
Ajust RT segons la intensitat nominal:
Exemple:
Motor en connexió
estrella:
400 V, In = 3,5 A
Regular RT = 3,5 A
Motor connexió triangle:
230 V, In = 6,1 A
Regular RT = 6,1 A
Ajust RT segons la càrrega real (càrregues cte):
Posar el motor en càrrega de funcionament, mesurar intensitat i ajustar el RT a la
lectura obtinguda. I = 5,6 A ajust del RT a 5,6 A.
42
Posada en marxa i falles de motors
És extremament difícil que sorgeixi una falla deguda a mitjans elèctrics, si els dispositius
de protecció del motor com ara: relé de sobrecàrrega, disjuntor motor, relé de falta de fase,
termistor, etc., estaven funcionant adequadament.
Alguns dels problemes comuns del motor relacionat amb la part elèctrica s'originen per la
falta de fase en una de les tres fases, del baix voltatge (subtensió), dels bobinats en
curtcircuit, de reescalfaments, d'arrossegament del rotor i de problemes de comandament
elèctric.
Els bobinats de l'estator d'un motor trifàsic, s'han d'examinar. La identificació dels d’aquets
i de cadascuna de les tres fases és important en diagnosticar un problema del motor.
Els bobinats d'un motor típic són també fàcilment
identificables perquè cada enrollament és separat
dels altres per una barra aïllant. Per tant amb un
polímetre es fàcil assegurar-nos que les bobines
estan ben connectades als bornats del motor.
Si no ens assegurem de la connexió real de les
bobines als bornats exteriors podrem tenir
problemes de curtcircuits o canvi de sentit del gir,
entre altres. (Mirar exemple).
43
Exemple:
44
Mesures per comprovar els bobinats
Detectar les bobines
Detectar sentit de les fases
45
Cremada completa
dels bobinats
Hi ha major probabilitat de produir-se una cremada completa quan el motor està en la
posició de aturada. En el moment en què el motor s'energitza, les demandes elèctriques i
físiques sobre els bobinats són les més fortes. Si en aquesta ocasió la tensió és baixa o el
motor està mecànicament travat, el motor es cremarà, tret que els relés de sobrecàrrega
siguin disparats dins d'un espai de temps molt curt.
Quan un motor es crema en la posició d’aturada, la carbonilla i altres subproductes de la
crema queden confinats als bobinats, això podrà ajudar-lo en el seu diagnòstic. Amb
l'absència d'una protecció adequada del motor, una altra causa de crema és el inadequat
46
refredament del motor a causa d'un flux reduït, o inexistent, d’aire.
Causes de Cremades Completes
Quan totes les fases del motor estan cremades, verifiqui la mecànica del motor per veure si
està lliure. Si sembla estar en raonables condicions de funcionament la causa del problema
pot ser elèctrica. L'anàlisi elèctric haurà d'iniciar amb la verificació de la tensió elèctrica i
del desequilibri de fases. La tensió elèctrica haurà d'estar dins de més o menys un 10% de
la tensió de placa del compressor i el desequilibri de fase no ha d'excedir el 2%. Si per altra
banda, les parts mecàniques estan agafades, es pot pensar que la causa de la crema del
motor i de la falla és mecànica.
El funcionament del motor en cicles curts pot
també causar escalfament del motor. Les
arrencades freqüents, amb el corresponent pic
de corrent, aliat a una reduïda refrigeració del
motor durant els breus cicles de funcionament,
resulten en reescalfament del motor el que, al
final, pot causar la crema elèctrica. (falla típica
en compressors refrigeració).
Si el sistema està subjecte a prolongats
períodes de funcionament en càrrega mínima o
fluctuacions de càrrega que ho fan ciclar
freqüentment,
un
relé
de
anticiclatje
(temporitzador) s’haurà d'instal·lar per limitar
les arrencades.
47
Punts cremats
Punts Cremats (Cremades Localitzades): Fragments de metall resultant de la falla mecànica
poden quedar allotjats als bobinats del motor. Aquí poden funcionar com a eina de tall,
causant dany al aïllament del motor.
En l'estator mostrat, un tros de la làmina de succió del conjunt plat de vàlvules quedar allotjat
entre el rotor i l'estator, on va damnificar l'aïllament elèctrica dels bobinats, fent que el motor
es cremés. Una crema localitzada com aquesta pot portar setmanes o mesos després d'un
compressor recuperat haver estat reinstal·lat en l'equipament. Les partícules metàl·liques
queden en el motor fins que assoleixin una posició on puguin causar danys. En conseqüència,
és sempre recomanable remoure i inspeccionar el motor i el trencament després de la
48 falla,
principalment les peces involucrades.
Punts cremats
Observi que el curt circuit va començar al cap de la bobina que entra a la ranura de
l'estator. Aquí va poder haver-hi un punt de pressió entre les espires o un fragment
metàl·lic podrà haver-se enclavat entre les espires, el que va accelerar el desgast de
l'aïllament.
Recordant que, tota vegada que es produeixi una crema localitzada (punts cremats),
remogui sempre el motor i examini el rotor i els bobinats prestant especial atenció a
indicis d'existència de fragments metàl·lics. És absolutament necessari remoure tot i
qualsevol material d'aquest tipus abans de intentar-se qualsevol recol·locació
(substitució) del motor.
49
Punts cremats
Una crema localitzada també podrà ser causada per un esforç en el motor. si l’examen
d'un motor amb un punt cremat no revela cap indici de partícules metàl·liques, ja sigui
enclavada en els bobinats o en l'estator, es pot sospitar que la ruptura l'aïllament va
resultar d'esforç normal.
Un altre motiu podrà estar relacionat amb la sobre correcció del factor de potència, que
ocasionarà el peak de tensió en el motor. Es recomana en general que la correcció del
factor de potència, com a màxim, 0,95.
Ja que la potència reactiva no realitza cap treball, el FP indica el percentatge de la
potència útil pel que fa a la potència total i és més eficient quan la relació s'apropa a la
unitat; un baix FP contribueix amb una menor eficiència, augment de les pèrdues i a
càrrecs innecessaris per part de l'empresa d'energia elèctrica.
És important recalcar que per al seu funcionament, els motors requereixen de tant
l'energia activa com de la reactiva. La potència real (kW) produeix treball i calor; la
potència reactiva (kVAr) estableix el camp magnètic en el motor i permet que operi. El
factor de potència FP d'un motor és més baix quan el motor aquesta amb poca càrrega i
la seva reducció es torna més significativa quan la càrrega disminueix per sota del 70%,
de manera que els motors han de ser seleccionats amb potències molt properes al valor
de la càrrega.
La potència reactiva és l'encarregada de generar el camp magnètic que
requereixen per al seu funcionament els equips inductius com els motors i
transformadors.
50
Recordatori
-
Quan el receptor és una
resistència pura (resistiu), l'ona
de la intensitat està en fase amb
l'ona de la tensió.
-
Quan el receptor és una bobina
(inductiu), l'ona de la intensitat
està endarrerida 90º respecte a la
de la tensió.
-
Quan el receptor és un
condensador (capacitiu), l'ona
de la intensitat està avançada 90º
respecte a la de la tensió.
51
Problemes d'un Baix Factor de Potència
Problemes tècnics:
- Major consum de corrent.
- Augment de les pèrdues en conductors.
- Sobrecàrrega de transformadors, generadors i línies de distribució.
- Increment de les caigudes de voltatge.
Problemes econòmics:
- Increment de la facturació elèctrica per major consum de corrent.
- Penalització de fins a un 120% del cost de la facturació.
Beneficis per corregir el factor de potència
Beneficis en els equips:
- Disminució de les pèrdues en conductors.
- Reducció de les caigudes de tensió.
- Augment de la disponibilitat de potència de transformadors, línies i generadors.
- Increment de la vida útil de les instal·lacions.
Beneficis econòmics:
- Reducció dels costos per facturació elèctrica.
- Eliminació del càrrec per baix factor de potència.
- Bonificació de fins a un 2.5% de la facturació quan es tingui factor de potència major a 0.9
Les càrregues inductives requereixen potència reactiva per al seu funcionament. Aquesta demanda de
reactius es pot reduir i fins i tot anul·lar si es col·loquen condensadors en paral·lel amb la càrrega. Quan
es redueix la potència reactiva, es millora el factor de potència.
52
Connexió del condensador
53
Manca de Fase i les seves causes
La manca de corrent en una de les fases d'un motor trifàsic produeix que aquest actuï
com si fos monofàsic. Això vol dir que les dues fases restants treballen amb corrent
excessiva. Si els relés de sobrecàrrega no aturen el motor ràpidament, aquestes dues
fases es cremaran. Aquest és l'aspecte d'un motor que ha estat sotmès a la condició de
manca de fase. Observeu que els bobinats de dues de les fases estan cremats, mentre
que els quatre pols de la fase romanent (interrompuda) estan il·lesos.
54
Manca de Fase i les seves causes
La situació descrita és una cremada típica d'operació monofàsica. Però, en una
condició de falta de fase, una d'elles pot reescalfar més ràpid que l'altra, fent que una
fase es cremi, com en les imatges inferiors. Quan una fase estigui cremada, verifiqui
els bobinats de les dues fases restants. Si una presenta dany per la calor, es pot
considerar la falta de fase com la causa de la crema.
55
L'arrossegament del motor
L'arrossegament del motor és una altra causa dels problemes elèctrics. Com la folgança entre
el rotor i l'estator és molt petita, el desgast de la bancada principal pot fer que el rotor s'inclini
prou per fregar en l'estator. Els estators aquí il·lustrats presenten senyals de ratlles causades
per arrossegament del rotor. El rotor va raspar les laminacions, provocant una falla de
l'aïllament de la ranura, el que va resultar en un curtcircuit fase terra.
56
L'arrossegament del motor
Un desgast de la bancada principal prou seriosa pot causar arrossegament del motor.
Exemple concret. Compressors de refrigeració:
Algunes de les possibilitats són la dilució de l'oli o oli contaminat per brutícies o per altres
abrasius, per exemple en compressor de refrigeració. D'altra banda, oli que conté partícules
en suspensió, aliat a una brutícia trobada en el filtre d'arrossegament oli, indica la presència
de materials contaminants.
Després de l'arrencada del compressor substitut, en convenient:
És sempre aconsellable verificar periòdicament el color i la claredat de l'oli.
Si es torna descolorit per un material en suspensió després de l'arrencada, canviï
l'oli, d'acord sigui necessari, fins que quedi net.
En alguns casos, es pot desitjar instal·lar un filtre de succió per retenir els
contaminants abans que entrin en el compressor.
Òbviament, si l'oli continua indicant la formació contínua de material en suspensió
després de la instal·lació d'un filtre de succió, hi ha bones possibilitats que les
partícules provinguin d'una altra falla mecànica que estigui succeint.
57
