Notas técnicas. Aclaraciones y bases de proyecto
Por otra parte, el momento de aceleración no debe ser excesivamente grande, puesto que, de lo contrario, los elementos de transmisión mecánica y la máquina accionada pueden sufrir daños.
Fig. 11
nn Ma Mk Mn Ms ns
= velocidad nominal de rotación = par inicial de arranque = par máximo = par nominal = par mínimo en el arranque = velocidad de rotación de sincronismo
El margen comprendido entre M = 0 y M = Mn es el de trabajo; entre M = Ma y M = Mk queda comprendido el margen de aceleración. El límite de la capacidad mecánica de sobrecarga está constituído por el par máximo. Los valores correspondientes al par inicial de arranque; al par mínimo de arranque y al par máximo, así como la intensidad en el arranque para un cierto motor, pueden deducirse de los catálogos correspondientes. Según las curvas que representan funciones del par motor y de la velocidad de rotación, se pueden trazar en caso necesario, con suficiente exactitud la característica en función de la velocidad de rotación y de los pares motores. Teniendo en cuenta estas funciones, el par inicial de arranque tiene que superar en una magnitud suficiente el par resistente inicial de arranque de la máquina accionada, encontrándose durante todo el proceso de arranque el par motor por encima del par resistente, hasta llegar a alcanzar la velocidad de rotación de servicio.
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Un diseño NEMA superior se utilizará cuando se pretenda conseguir un par de arranque elevado. Para conexión directa
ta=
∑J x nn
9.55 x Mbmi siendo: ta = tiempo de arranque en s J = momento de inercia total en kgm2 nn = velocidad de rotación de servicio en rpm Mbmi = par medio de aceleración en Nm La figura 13 expone un método sencillo para determinar de una forma relativamente exacta el par medio de aceleración. Gráficamente se obtendrá el valor medio (por ejemplo, contando los cuadros sobre un papel milimétrico) de la característica del par motor y del par resistente.
Fig. 12
La velocidad nominal de rotación del motor se diferencia de la velocidad de sincronismo en el deslizamiento nominal sn. sn = ns - nn 100 ns
Fig. 13
siendo:
Mm = par motor ML = par resistente Mbmi = par medio de aceleración nb = velocidad de rotación de servicio
sn = deslizamiento nominal en % ns = velocidad de rotación de sincronismo en rpm nn = velocidad de rotación nominal en rpm.
El par nominal se calcula de la siguiente forma: Mn = 9.55 x Pn 1000 nn siendo: Mn = par motor nominal en Nm nn = velocidad nominal de rotación en rpm Pn = potencia nominal en kW
Determinación del tiempo de arranque Partiendo del par medio de aceleración, se puede determinar aproximadamente el tiempo de duración del ciclo de arranque, desde n = 0 hasta n = nn, de la siguiente forma
El momento de inercia total es igual al momento de inercia del motor más el correspondiente a la máquina impulsada y al acoplamiento o de la polea para correa (referido a la velocidad de rotación del motor). Si el tiempo de arranque así determinado fuese superior a 7 s aproximadamente tratándose de motores de 3600 rpm y a 10 s en caso de motores con velocidades de rotación inferiores, sería preciso consultar para determinar si el arranque es admisible considerando el calentamiento del motor. Igualmente, será necesario verificar el cálculo en el caso de que en pequeños intervalos se repitan los arranques. En el caso de que por
ser grande el momento de impulsión y elevado el par resistente no se pueda conseguir un arranque correcto utilizando un motor con el diseño NEMA más elevado, habría que tomar un motor mayor, el cual, bajo la carga normal, resultaría mal aprovechado, o un motor trifásico con rotor de anillos rozantes y un reóstato de arranque; considerando las condiciones que para la acometida exigen las compañías distribuidoras de electricidad, es posible que resulte necesario recurrir a la clase de motor últimamente indicada. Otra de las posibilidades con que se cuenta para vencer un arranque dificil, es el empleo de embragues de fricción por fuerza centrífuga, en combinación con un motor de rotor de jaula. Tiempos de arranque de motores con rotor de jaula que arrancan en vacío El diagrama de la figura 14 da a conocer los tiempos aproximados de arranque en vacío (sin contar el momento de inercia adicional externo) de motores tetrapolares con rotor de jaula, provistos de refrigeración interna y de refrigeración superficial (valores medios) a = motores con refrigeración interna APG. b = motores con refrigeración superficial TCCVE.
Fig. 14
Los tiempos de arranque en vacío no deben considerarse para estudiar los procesos de arranque en lo que a la solicitación térmica de los motores se refiere.