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1. J.Roldan Viloria

2. MDTDRE§ ELECTRICD§
VARIACION DE VELDCIDAD

3. (
IfIIOTORE§ ELECTRICO§
VARIACION DE VELOCIDAD
J. Roldan Viloria
SEGUNDA ED/C/ON
PARANINFO
Australia • Canada • Mexico • Singapur • Espana • Reino Unido • Estados Unidos

4. (
PARANINFO
Motores electricos. Variacion de velocidad
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5. IN DICE DE MATERIAS
Introducci6n 7
Capitulo 1
SIMBOLOS Y NORMAS ELECTRICOS . 9
Capitulo 2
ELECTRICIDAD Y MECANICA APLICADA. 23
Capitulo 3
INTRODUCCION A LA VARIACION DE VELOCIDAD : 35
Capitulo 4
MOTORES TRIFASICOS DE CA CON ROTOR EN CIC 47
Capitulo 5
VARIACION DE VELOCIDAD CON MOTORES HIDRAULICOS Y NEU-
MATICOS 65
Capitulo 6
REDUCTORES Y MULTIPLICADORES MECANICOS DE VELOCIDAD ... 77
Capitulo 7
OTROS PROCEDIMIENTOS DE VARIACION DE VELOCIDAD 93
Capitulo 8
MOTORES TRIFASICOS DE CA CON DOS 0 MAS VELOCIDADES ... 105
Capitulo 9
EJERCICIOS DE APLICACION PARA MOTORES TRIFASICOS DE DOS
o MAS VELOCIDADES 137
Capitulo 10
VARIACION DE VELOCIDAD PARA MOTORES TRIFASICOS DE CA .. 153
Capitulo 11
MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA.. 175
Capitulo 12
MOTORES ESPECIALES 211

6. INTRODUCCION
Continuando con la serie de titulos que estudian los MOTORES
ELECTRICOS, en sus diferentes campos de utilizacion. como han sido
hasta ahora su puesta en marcha y su aplicacion industrial, en este
tercer libro se ofrece al lector, el estudio de la variacion de velocidad.
La variacion de velocidad es un campo sumamente sugestivo, de
gran utilidad industrial, dado que los procesos industriales, rnaquinas 0
sus elementos, requieren a menudo disponer de movimientos con
variacion de velocidad. Los rnetodos para conseguir la variacion de
velocidad son varios y seran elegidos en funcion de las necesidades
que imponga su aplicacion industrial.
Espero que el estudioso de esta materia en Escuelas Profesionales
y Tecnicas, encuentre en esta obra un medio util en su objetivo de
forrnacion y el Tecnico que ya trabaja en la aplicacion industrial de los
MOTORES ELECTRICOS, la eleccion del mejor sistema de variacion,
que resuelva con garantfas, los problemas que se Ie planteen.

7. ~ff!fi![}@@§@~JY flD@!l!fi![}@J~
@§~©f]!lO©@~
Normas generales '" . . . . . . . . . . . . . . . 11
Slmbolos electricos 16

8. SIMBOLOS Y NORMAS ELECTRICOS
11
NORMAS GENERALES
1) ORGANISMOS MAS IMPORTANTES DE NORMALIZACION
Norma Designacion
UNE Una Norma Espanola. Organismo espariol de publicaci6n de normas.
CEI Comitato Elettrotecnico Italiano. Cornite electrotecnico italiano.
UTE Union Technique de l'Electricite. Asociaci6n electr6nica francesa.
VDE Verband Deutscher Elektrotechniker. Asociaci6n electr6nica alemana.
DIN Deutsche Industrienormen. Normas alemanas para la industria.
IEC International Electrotechnical Commission.
En esta comisi6n participan las principales naciones industrializadas.
ABS American Boureau of Shipping. Sociedad clasificadora de buques, en USA.
ANSI American National Institute. Instituto de normalizaci6n nacional de USA.
BS British Standard. Prescripciones inglesas.
CEE Prescripciones internacionales preferentes para aparatos de instalaci6n.
CEMA Canadian Electrical Manufactures Association. Uni6n de los fabricantes canadienses de productos
electr6nicos.
IS Indian Standard. Prescripciones de la India, en parte unificadas con IEC.
NK Nippon Kaiji Kiokai. Asociaci6n marina japonesa.
2) EMPRESAS CLASIFICADORAS
Empresa Designaci6n
LRS lloyd's Register of Shipping.
GL Germanischer lloyd.
ABS American Boureau of Shipping.
BV Boureau Veritas.
DNV Det Norske Veritas.
RINA Registro Navale Italiano.
3) TENSIONES DE SERVICIO EN DIFERENTES PAISES
PAIS A- t, Hz
Europa 3X 1271220 3X220 50
CE, Este y 3X220/380 3X380
CEI 3X660 3X500
Inglaterra 3X 240/415 - 50
USA 3X 1201208 3X230 60
3X 265/460
Argentina 3 X 220/380 - 50
Brasil 3 X 1271220 3X220 60
3 X 127/380 3 X 440
Canada 3 X 2401415 3 X 230-3 X 460 60
3X575

9. Simbolos y normas electricos
12
4) CLASIFICACION DEL AISLAMIENTO DE LOS MOTORES
Temperatura
Clase
maxima en °C
y 90
A 105
E 120
B 130
F 155
H 180
C Mas de 180
5) TEMPERATURA DEL AIRE DE REFRIGERACION DE UN MOTOR EN FUNCION DE LA ALTITUD
DEL LUGAR DE EMPLAZAMIENTO
Temperatura maxima
Altitud en m
del aire en refriqeracion
o hasta 1.000
1.000 hasta 2.000
2.000 hasta 3.000
3.000 hasta 4.000
6) PROTECCION DE MOTORES CONTRA EXPLOSION (Segun VDE 0170/0171)
La mencionada norma preve las siguientes clases de proteccion:
«~eo,Clase de proteccion «seguridad aurnentada» (Ex)e
«do,Clase de proteccion «blindaje resistente a la presion 0 antideflagrante- (Exld
«po,Clase de proteccion «presurada- (Ex)p
«0», Clase de proteccion «blindaje de aceite» (Ex)o
«i»,Clase de proteccion «seguridad propia» (Exli
«5», Clase de proteccion «proteccion especial- (Ex)s
7) TABLA DE VELOCIDADES PARA DIFERENTES FRECUENCIAS X POLARIDADES (n - r.p.m.)
2p p 40Hz 50Hz 60 Hz
2 1 2.400 3.000 3.600
4 2 1.200 1.500 1.800
6 3 800 1.000 1.200
8 4 600 750 900
10 5 480 600 720
12 6 400 500 600
14 7 342 425 514
16 8 300 375 425
18 9 266 322 400
20 10 240 300 360
8) TIPO DE MOTOR Y FORMA CONSTRUCTIVA
Tipo DN Motores construidos sequn norma DIN 42673-VDE 0530.
Todos los motores construidos sequn esta norma pueden ser sustituidos por otro de diferente
marca e incluso de diferente nacionalidad.
Tipo DNI Motores de servicio intermitente.
Tipo DNP Motores de polos conmutables.
TipoDNT Motores de varias tensiones.
Tipo eDN Motores preparados para atrnosteras especiales.
Tipo DNB Motores freno.

10. Simbolos y normas electricos
13
9) LETRAS PARA IDENTIFICAR LOS MATERIALES Y APARATOS ELECTRICOS SOBRE LOS
ESQUEMAS
letra de
Clase de material 0 aparato Ejemplos
resistencia
A Conjuntos y subconjuntos constructivos. Amplificadores, laser, requlacion de velocidad,
automates programables, amplificadores mag-
neticos ...
B Convertidores de magnitudes no electricas a Presostatos, termostatos, rnicrofonos, altavoces,
magnitudes electricas 0 viceversa. pic-up, dinamornetros. cristales de cuarzo, ce-
lulas fotoelectricas ...
C Condensadores.
D Operadores binarios, dispositivos de tempori- Registrador, memoria de disco, de nucleo. ele-
zacion, de memoria. mentos biestables, linea de retardo.
E Material diverso. Alumbrado, calefaccion y otros elementos no
agrupados en la presente relacion.
F Dispositivos de proteccion. Fusibles (cortacircuitos), reles de proteccion. li-
mitadores, pararrayos, disparadores ...
G Generadores. Generadores, alternadores, baterfas, equipos de
alirnentacion, osciladores, regulador de fases.
H Dispositivos de serializacion. Dispositivos de sefializacion opticos y acusticos.
J
K RelE~s y contactores Se utiliza normal mente KA para reles y aparatos
auxiliares y KM para contactores.
L Inductancias. Bobinas de induccion y bloqueo.
M Motores.
N Subconjuntos (fuera de serie).
P Instrumentos de medida, equipos de prueba. Instrumentos de medida indicadores, registra-
dores, contadores, relojes, emisores de impulso ...
Q Aparatos rnecanicos de maniobra para circuitos Interruptores, seccionadores, disyuntores.
de potencia.
R Resistencias. Resistencias de requlacion, potenciornetros, re-
ostatos, shunt, termistores.
S Interruptores, selectores para circuitos de Interruptores, conmutadores, pulsadores, fines
mando. de curso, selectores rotativos, emisores de se-
nales.
T Transformadores. Transformadores de tension, de intensidad.
u Modulares, convertidores. Discriminador, demodulador, convertidores de
frecuencia, variadores, onduladores, autonornos,
codificador convertidor inversor.
v Valvulas electronicas. semiconductores. Valvulas de vaclo, de gas, de descarga, diodos
transistores, tiristores rectificadores.

11. Simbolos y normas electricos
14
w Vias de transrnision. guias de ondas, antenas. Hilos de conexion. cables, bornas de conexion. antenas
parabOlicas.
x Bornas, clavijas, z6calos. Clavijas y cajas de conexion, clavijas de prueba, re-
gletas de born as, regletas de soldadura.
y Aparatos electricos accionados mecanicamente. Frenos, embragues, electroimanes, electrovalvulas.
z Equipos de cornpensacion, filtros correctores,
limitadores. Equilibradores, reguladores, filtros.
10) INDICATIVOS PARA DESIGNAR FUNCIONES GENERALES (DIN 40710)
Indicativo Funciones generales Indicativo Funciones generales
A Funcion auxiliar. M Funcion principal.
B Oireccion de movimiento (adelante, hacia atras, N Medida.
subir, bajar, sentido horario y sentido anti- P Proporcional.
horario). Q Estado (marcha, parada, tirnitecion).
C Contar. R Reposicion, bloqueo.
D Direnciar. S Memorizar, registrar.
E T Medida de tiempo, retardar.
F Proteccion. U
G Prueba. V Velocidad (acelerar, frenar).
H Sefializacion. W Sumar.
I lnteqracion. X Multiplicar.
K Servicio pulsador. Y Anal6gica.
L Z Digital.
11) CLASES DE SERVICIO
- Clase 0,03 3 ciclos/hora
- Clase 0,1 12 ciclos/hora
- Clase 0,3 30 ciclos/hora
- Clase 1 120 ciclos/hora
- Clase 3 300 ciclos/hora
- Clase 10 1.200 ciclos/hora
12) DESIGNACION DE LOS CONDUCTORES
Conductor Desiqnacion
Red de corriente alterna: 1.' fase L1
2.' fase L2
3.' fase L3
neutro N
Red de corriente continua: positivo L+
negativo L-
neutro M
Conductor de proteccion PE
Tierra E
Masa MM
Tierra bajo tension debit TE

12. Simbolos y normas electricos 1
15
13) GRADOS DE PROTECCION DE LAS ENVOLVENTES DEL MATERIAL ELECTRICO DE BAJA
TENSION, SEGUN NORMAS IEC 144/63
EIgrado de proteccion se indicara por las siglas IP seguidas de tres cifras caracteristicas.
La primera cifra (del 0 al 6) indica el grado de proteccion contra cuerpos solidos.
'·l~'r""
La segunda cifra (del 0 al 8) indica el grado de proteccion contra Hquidos.
I r (0,1,3,5,7, 9) indica el qrado d. proteccion
Esta cifra se omite normalmente.
C"",,' ""00 rnecanicos
'---
IP - - -
Se puede omitir una(s) cifra(s) caracterfstica(s), poniendo en su lugar un guion (-), aunque en la practice esta
regia no se sigue cuando se omite la tercera cifra caracterfstica.
Estas normas no son utilizables para la proteccion contra los riesgos de explosion 0 condiciones tales como
humedad, vapores corrosives, hongos 0 plagas.
Ciertos materiales estan destinados a ir montados en una envoltura que contribuya a darles el grado de
proteccion deseado.
Ejemplo: unidades de mando montadas en cofre.
En este caso, los materiales no cumplen con las normas citadas mas que cuando estan montados en las
condiciones previstas.
Las diferentes partes de un material pueden presentar unos grados de proteccion diferentes, esto de acuerdo
con las normas.
Ejemplo: apertura en la parte inferior de un cofre.
1 .' cifra caracteristica 2.' cifra caracteristica 3.' cifra caracteristica
Protecci6n contra 105 contactos y la Protecci6n contra la penetraci6n Protecci6n contra danos
penetraci6n de cuerpos s6lidos. de liquidos. rnecanicos.
Peso' Altura Energia
dela del
caida* choque'
kg m J
0 No protegido 0 No protegido 0 No protegido
1 Protegido contra cuerpos so- l Protegidocontra las cafdas ver- 1 0,15 0,15 0,225
lidos superiores a 50 mm. ticales de gotas de agua.
2 Protegido contra cuerpos so- 2 Protegido contra las caidas de 2 0,15 0,25 0,375
lidos superiores a 12 mm. agua verticales (anqulo rnax,
15°)
3 Protegido contra cuerpos so- 3 Protegido contra el agua de 3 0,25 0,20 0,50
lidos superiores a 2,5 mm. «lluvia»,
4 Protegido contra cuerpos so- 4 Protegido contra las proyec-
lidos superiores a 1 mm. ciones de agua.
5 Protegido contra el polvo. 5 Protegido contra el lanzamien- 5 0,50 0.40 2
to de agua.
6 Totalmente protegido contra 6 Protegido contra los «qolpes
el polvo. de mar».
7 Protegido contra los efectos 7 1,50 0,40 6
de inrnersion.
8 Protegido contra la inrnersion
prolongada.
9 5 0,40 20
• Definida por las condicionesde los ensayoscon un martillo.

13. Simbolos y normas electricos 1
16
SIMBOlOS ElECTRICOS II
Por la importancia en la proteccion de los aparatos que se manipulan y que lIevan alirnentacion electrica,
sefialamos a continuacion los slrnbolos que hacen indicacion a la proteccion con que han sido construidos los
elementos electricos que intervienen en una instalacion 0 en una maquina.
Es importante no sobrepasar la garantia de proteccion que representa el slrnbolo y cuyo significado se indica a
continuacion.
Junto a los simbolos se sefiala su equivalencia con la norma IEC 1444.
IPOO Ninqun signo.
Ninguna proteccion particular.
II
Locales secos y sin excesivo polvo.
IP.l 1 gota
•
Proteccion contra una saturacion hurneda del aire y gotas de agua en caida
vertical.
Para locales hurnedos y calientes.
IP.3 1 gota dentro de un cuadro.
rn Proteccion contra gotas de agua cayendo oblicuamente, 30
Locales al aire libre.
0 sobre la horizontal.
IP.4 1 gota dentro de un trianqulo.
Proteccion contra gotas de agua caliente en todas las direcciones.
& Para locales humedos y calientes. Lugares al aire libre.
IP.5 2 gotas dentro de dos trianqulos,
Protegido contra chorro de agua en todas las direcciones.
&& Para locales mojados y embebidos de agua, donde se trabaja con chorro de agua
fria.
IP.7 2 gotas.
Estanco al agua. Proteccion contra infiltraciones de agua sin presion bajo el agua.
Para locales mojados de agua. Bajo el agua sin presion.
" IP.B 2 gotas con indicacion de la sobrepresion.
Proteccion contra infiltraciones de ilgua bajo presion.
" ...
Estanco al agua bajo presion.
Para lavados de agua a alta presion.
IP.5 Rejilla.
+
Proteccion contra infiltraciones de polvo sin proteccion.
Locales con polvo inflamable.
Rejilla encuadrada.
+
Estanco al polvo. Proteccion contra infiltraciones a presion.
Locales con polvo inflamable.
Dos cuadros concentricos.
Proteccion contra contactos fortuitos de las piezas bajo tension.
[g] Para aparatos que deben manipularse bajo tension para limpieza, accionamiento,
traslado, etc.

14. Simbolos y normas electricos
17
CORRIENTES, CONDUCTORES, APARATOS ACUSTICOS, MATERIAlES
Simbolo Desiqnacion Simbolo Designaci6n
Corriente alterna (c.a.) Contacto deslizante
T (corredera)
Corriente continua (c.c.) Bocina
--
---
Corriente ondulada 0 rectifi- Timbre
_'Y.._ cada
Corriente alterna trifasica Sirena
3",50 Hz a 50Hz
Conductor Zumbador
L1 LInea trifasica Lampara
L2---
L3---
LInea trifasica Resistencia 6hmica
R
As' Representaci6n unifilar
Conductor neutro Resistencia inductiva
I L
fI
Conductores blindados Potenci6metro
(apantallados)
T
+
Cruce de conductores sin Resistencia variable
conexi6n
Cruce de conductores con .1 Condensador
conexi6n
T
Borna de conexi6n .L Pila 0 acumulador
o
T
Puesta a tierra Rectificador
Puesta amasa Tiristor
+
Tierra de protecci6n
Puente rectificador
+ Polo positivo
+ - - Polo negativo

15. Simbolos y normas electricos 1
18
CONTACTOS
Simbolo Desiqnacion Simbolo Desiqnacion
Contacto normal mente Interruptor.
--:,,--
abierto.
Se cierra a la conexi6n. I Simbolo general.
~ 1
Contacto normal mente Seccionador.
cerrado.
1
r
Se abre a la conexi6n.
~
1
Contacto de dos direcciones. Disyuntor.
~
~ ~
Contacto de dos direcciones Contactor.
J
It I
con centro abierto.
Contacto normalmente
1 Interruptor tripolar.
1 1-~~
I -
abierto.
-1 Temporizado a la conexi6n.
lnstantaneo a la
desconexi6n.
Contacto normalmente Contactor trifasico.
cerrado. J J J
+ ~
Temporizado ala conexi6n.
lnstantaneo a la
desconexi6n.
Contacto normal mente
1-11 Cortacircuito. fusible.
1
abierto.
-X- Temporizado ala
desconexi6n.
lnstantaneo a la conexi6n.
~
i ~
Contacto normal mente
cerrado.
Temporizado ala
desconexi6n.
lnstantaneo a la conexi6n.
, Seccionador con fusible
incorpora do.
11
Contactos temporizados a la
conexi6n y a la desconexi6n.
, Conjunto disyuntor y fusible.

16. Simbolos y normas electricos 1
19
ORGANOS DE ACCIONAMIENTO Y APARATOS DE MEDIDA
Simbolo Desiqnacion Simbolo Desiqnacion
c? Organo de mando de un rele
o contactor.
Simbolo general. $J--i Contacto accionado por
minima tension.
Rele que acciona sus Contacto accionado por
contactos temporizando su presion.
desplazamiento a la
~ conexion.
~~
Rele que acciona sus Contacto accionado por
contactos temporizando su temperatura.
desplazamiento a la
~ desconexi6n. ~-~
Organo de mando con 2 Contacto aceion ado por
# arrollamientos.
~~
velocidad.
Organo de mando para un Contacto accionado por
~
rele intermitente.
Organo de mando para un
~H celula fotoelectrica.
Reloj.
~
rele de impulso.
0)
Rele que acciona sus Voltimetro.
~
contactos temporizando su
desplazamiento a la
conexi6n y a la desconexi6n. 8
Organo de mando accionado Amperfmetro.
~-
por efecto terrnico que tiene
su origen en la
sobreintensidad. 8
Organo de mando accionado Frecuencimetro.
$- por efecto maqnetico que
tiene su origen en la
sobreintensidad. G
Organo de mando accionado Cosimetro.
~-
por efecto rnaqnetoterrnico
que tiene su origen en la
sobreintensidad. 8
Dispositivo de Term6metro.
0- accionamiento de contactos.
Sirnbolo general.
G
$-~ Contacto accionado por
maxima intensidad.
8- Taquimetro.

17. Simbolos y normas electricos 1
20
ELEMENTOS DlVERSOS Y AUXllIARES DE MANIOBRA
Simbolo Designacion Simbolo Desiqnacion
Transformador monofasico Pulsador.
de tensi6n. Abierto en reposo.
E~
Pulsador.
~ Ef Cerra do en reposo.
Autotransformador.
E...1•..• -)-
r' I r Aparato de dos posiciones
estables para los contactos.
~ ~
]--, I Aparatos de dos posiciones
estables, de dos posiciones.
E-•..-
·
1
f= Transformador de
intensidad.
Transformador trifasico de
n-&~
Conexi6n con
enclavamiento.
Pulsador con accionamiento
por lIave.
50.000 V dos devanados 1..-1. I Pulsador de efecto
)... 5.000 KVA
50 Hz
7,5%
Ejemplo:
50.000/5.000 V
5.000 KVA. 50 Hz
E*) retardado.
A
7,5 % de tensi6n de
Pulsador con larnpara
5,000 V cortocircuito. I
Par terrnoelectrico.
~l indicadora de su
accionamiento.
a:::::::=: ~ 1
Conmutador rotativo de 3
Arrancador automatico,
J-'¥-1 posiciones.
LJ Sfmbolo general.
Contacto accionado por
palanca.
Contador.
~-~
EJ Sfmbolo general.
I Contacto accionado por leva.
Contador de impulsos.
0--1
Pulsador tipo seta con
~ (J-.fI.~--r enclavamiento.
Abertura par giro del
Transductor maqnetico. pulsador.
Sfmbolo general.
~ Pulsador de abertura con
Amplificador de transductor
E--~,t
fr-_J
enclavamiento.
Cierre por lIave.
-~ J,.-
rnaqnetico.
Simbolo general. Representaci6n horizontal
~ LL de los contactos.
Ll.I

18. 1
Simbolos y normas electricos
21
ORGANOS MECANICOS
Simbolo Designaci6n Simbolo Designaci6n
-------
--
Enlace rnecanico.
neurnatico,
Simbolo general.
@--- Accionamiento por volante.
--~-
Dispositivo de enganche.
rt--- Accionamiento
restringido.
de acceso
~~--~~
(1) (2)
(1)
(2)
Anciado.
Liberado.
---
Accionamiento par palanca.
Retorno autornatico. Mando par roldana.
---<}--- G----
Enciavamiento rnecanico. Mando par palanca y
---'l--- ~--- roldana.
---y--- Retorno no autornatico.
/t, Accionamiento par fuerza
o d)I
centrifuga.
Enciavamiento. Embrague 0 acoplamiento
--+-- _1t_ rnecanico. accionado.
Mando rnecanico natural. Embrague 0 acoplamiento
•... --- Simbolo general. _IT_ mecanico, desaccionado.
Mando par pulsador. Freno. Simbolo general.
f--- Retorno autornatico. ~
Freno activado.
-~-
Mando por tirador. Freno desactivado.
:r---- -~-
Mando rotativo. Valvula para fluidos.
.f--- ~
Mando a pedal. Electrovalvula.
,,/----
~
Mando por pulsador (seta). Traslaci6n derecha.
G---- .. •
Traslaci6n izquierda .
Conexi6n por pulsador. •• • Traslaci6n izda.-dcha .
rr--- Desenganche autornatico.
,.,--.....
fr---
Accionamiento a llave. ,--..... Rotaci6n
Rotaci6n
Rotaci6n
derecha.
izquierda.
dcha.-izda.
Rotaci6n limitada a ambos
~ lados.
Accionamiento a manivela.
J---
~

19. Simbolos y normas electricos
22
MOTORES ELECTRICOS
Simbolo Desiqnacion Sfmbolo Desiqnacion
Motor de corriente alterna Motor de corriente continua
CD
(c.a.) (c.c.)
Sfmbolo general. Sfmbolo general.
Motor asfncrono trifasico. Motor de corriente continua.
Rotor en cortocircuito. Excitaci6n independiente.
Conexi6n estrella (A) 0
trianqulo (M.
Motor asfncrono trifasico, Motor de corriente continua.
Rotor bobinado. Excitaci6n serie.
Conexi6n estrella (A) 0
trianqulo (~).
Motor de corriente continua.
Excitaci6n derivaci6n.
Motor asfncrono trifasico de
2 velocidades.
Rotor en cortocircuito.
Varias posibilidades:
Bobinados separados.
Bobinado en conexi6n A-A"- t----------t---------------i
(estrella doble estrella) Motor de corriente continua.
Bobinado en conexi6n Excitaci6n compuesta
Dahlander. (serie-derivaci6n).
Motor asfncrono trifasico de
3 velocidades.
Rotor en cortocircuito.
Conexi6n Dahlander para 2
velocidades y bobinado
independiente para la otra Motor mixto de corriente
velocidad. alterna y continua, lIamado
universal.
Excitaci6n serie.
Motor asfncrono
rnonofasico. Motor de corriente continua,
Rotor en cortocircuito. con irnan permanente.
Bobinado auxiliar de
arranque.

20. W@!lO@©O@@ cQ}@)W@)§@©OcQ}@cQ}fJ@!l@
/
!liJiJ@U@!l@)~ U!lOfliJ~o©@~ cQ}@)©D@D
Caracterfsticas 1 55
Variaci6n de velocidad para motores trifasicos 156

21. 10
VARIACION DE VELOCIDAD PARA MOTORES TRIFASICOS DE C. A.
155
CARACTERISTICAS
MOTORES TRIFASICOS CON ROTOR EN CORTOCIRCUITO DE f = 50 Hz.
CONECTADOS A REDES DE f = 60 Hz
Como es sabido, en EE.UU. de America y otros palses, la frecuencia de la red es de f = 60 Hz. Un motor de
f = 50 Hz conectado a una red de f = 60 Hz sufre alteraciones importantes en sus caracteristicas, a saber:
a) Velocidad
A mayor frecuencia. mayor velocidad.
AI pasar de 50 a 60 Hz la velocidad del motor se incrernentara un 20 %.
b) Par motor
Las curvas de par motor correspondientes al arranque y a su valor maximo varian de forma inversamente
proporcional al cuadrado de la frecuencia.
EI par es tarnbien directamente proporcional al cuadrado de la tensi6n.
c) Tensi6n
Un motor babinado para una tensi6n en barnes de 380 V Y 50 Hz puede conectarse a una red de 440 V Y 60 Hz.
oa460Vy60Hz.
Si la tensi6n nominal de la red a f = 60 Hz es la misma que a f = 50 Hz. se reduciran 105 valores de referencia
a un 80 % aproximadamente.
En el supuesto de que no pueda aceptarse esta disminuci6n. sera necesario pedir al constructor un arrollamiento
especial en el motor.
Los motores trifasicos se construyen para tensiones de 220 V. 380 V. 500 V a 50 Hz. Tarnbien para otras
tensiones y frecuencias bajo pedido.
d) Potencia
Si se conecta el motor a una red de f = 60 Hz. siendo de f = 50 Hz. 0 la tensi6n de la red cambia mas de ± 5 %.
las potencias en el eje del motor podrian ser las siguientes:
Conexi6n a % de Un
80% I 90% T 100% I 110% I 120%
Frecuencia Potencia en % de la nominal (tipo)
- -
50 Hz
60 Hz
80
- I
90
90 I 100
100 I 108 I 115
e) Arranque
EI arranque de 105 motores trifasicos puede hacerse de forma directa 0 indirecta.
EI arranque de forma directa consiste en alimentar al motor en el momento de conexi6n con la tensi6n nominal.
con 10 que la intensidad absorbida en este momento podra ser de hasta 8 veces la intensidad nominal (In).
La forma indirecta de arranque tiene la finalidad de reducir la intensidad absorbida en la fase de arranque, 10
que se consigue a base de reducir la tensi6n de alimentaci6n.
Las conexiones de arranque con Iimitaci6n de intensidad absorbida en la fase de arranque. son:
1) Conexi6n estrella-trianqulo (A. - t.).
2) Arranque con resistencia rot6ricas.
3) Arranque por conexi6n Kusa. Resistencia en una fase.
4) Arranque mediante transformador.
f) Conexi6n de la caja de bomas 0 conexiones
Los motores trifasicos IIevan 6 barnas en la caja de conexion, correspondiendo 3 a principios de fase (U-V-W)
y 3 a finales de fase (X-Y-X).
Los motores podran conectarse en A. 0 t. atendiendo a su tensi6n y a la de linea.
Motor para Uf = 220 V. con tensi6n de linea UL = 220 V: Conexi6n t.. Uf = UL.
Motor para Uf = 220 V. con tensi6n de linea UL = 380 V: Conexi6n A.. Uf = uu,J3.
Motor para Uf = 380 V. con tensi6n de linea UL = 380 V: Conexi6n t.. Uf = UL.

22. Variaci6n de velocidad para motores trifasicos de c. a. 10
156
VARIACION DE VELOCIDAD PARA MOTORES TRIFASICOS
Cada vez es mas utilizada la variacion de velocidad en maquinaria y procesos diversos, tanto en grandes, como
en medias y pequerias potencias.
En la mayorfa de los casos en que se aplica la variacion de velocidad, se requiere un par mantenido, sin que
influya la variacion de velocidad en mas 0 menos.
En corriente aiterna, la velocidad dada por un motor tritasico de tipo jaula de ardilla, es fija y no tiene posibilidad
de variacion. Su valor viene dado por la siguiente formula:
n - revoluciones por minuto.
La velocidad real dada por el motor es inferior a la de esta formula, ya
que corresponde a la velocidad de sincronismo. Los motores asincronos
60· f (motores trifasicos] tienen una velocidad menor como consecuencia
n=-- del deslizamiento y de otras perdidas debidas a causas electricas y
p
rnecanicas.
f - frecuencia.
p - pares de polos del motor (N + S).
Solamente variando la frecuencia de alirnentacion al motor, se consigue variar la velocidad. EI variar la frecuencia
de la red, significa para el motor, un cambio sustancial de las condiciones electricas del motor, 10que obliga a
un reajuste de otros para metros como 10es principalmente el de la tension.
Los variadores de velocidad son aparatos electronicos cuya base principal es el tiristor, teniendo como rnision
la de variar la frecuencia de alirnentacion al motor, para asl conseguir distintas velocidades. Ahora bien, un
aumento de frecuencia exige un aumento de tension y una disminucion de frecuencia, reduccion de tension. La
tension y la frecuencia, varian siempre en igual proporcion, Si se bajara por ejemplo la frecuencia y no la
tension, la intensidad de corriente aumentarfa tanto que podria quemarse el motor.
Lo importante en estos variadores de frecuencia es el de conseguir una modulacion senoidal de la corriente que
alimenta al motor para que pueda dar el mas elevado par nominal. En variadores de onda cuadrada, el par dado
por el motor se reduce en aproximadamente un 20 %.
ESQUEMA BASICO DE UN VARIADOR DE FRECUENCIA
K M1
L 1 LZ L31
I
f = 50 Hz
1) Conjunto variador de frecuencia compuesto basicarnente de:
2) Rectificador de corrientes tritasicas.
3) Filtrado por condensador.
4) Paso de corriente continua a corriente alterna, 0 base de tiristores.
5) Deteccion de la intensidad de corriente 1mabsorbida por cada fase motor.
6) Regulacion de la variacion de frecuencia.
7) Control de la velocidad, que con las referencias de 1m(5), velocidad elegida (6) y filtrado (3), actua directamente
sobre los tiristores a traves de (8).
8) Control digital que envia la serial de (7) a (4).

23. 10
Variaci6n de velocidad para motores trifasicos de c. a.
157
REGULADORES DE VElOCIDAD PARA MOTORES DE c.a. CON ROTOR EN c/c
A continuacion se estudian los principales conceptos a tener en cuenta en el momento de estudiar la aplicacion
de reguladores de velocidad para motores de c.a. con rotor en c/c (corto/circuito).
1) Velocidad (n)
La velocidad que se obtiene en el eje del motor viene dada par la siguiente formula:
n - velocidad en r.p.m.
60· f f - frecuencia a que se alimenta el estator en Hz.
n=-p- (l-s)
p - pares de palos del motor.
s - deslizamiento.
ns - velocidad sincronica en r.p.m.
ns - n
s=---
ns
2) Par transmitido por el eje del motor (Mm)
Mm - par en Nm.
Mm = K (i)' K
V
- coeficiente.
- tension aplicada al estator en V.
f - frecuencia con que se alimenta el estator en Hz.
P - potencia en KW.
Mm= 9550' P n - velocidad en r.p.m.
n
3) Control del par, con variaci6n de velocidad
Manteniendo constante la relacion V1/f1. se obtiene una regu-
lacion de velocidad a par constante y par tanto:
Alcanzada la tension nominal. puede seguirse regulando la velocidad
del motor. aumentando la frecuencia (f). pero manteniendo la
tension nominal (V). En este caso habra una disminucion de la
a 2f potencia (P) y el par (M).
En la figura arriba representada pueden apreciarse graficamente las variaciones que se dan en potencia y par
al no ser constante la relacion V1/f1.
t
IlIn
M/Mn
6
5
~ r-, Curva caracterfstica del arranque de un motor de c.a.
can rotor en c/c, can sus valores principales y lugar
donde se dan.
~
4 ~ M - par en Nm.
Ma - par de arranque en Nm.
3
IK
Mk
Mn
Ms
-
-
-
par maximo en Nm.
par nominal en Nm.
par de recuperaci6n en Nm.
-- V
nk - velocidad can par maximo en r.p.m.
ns - velocidad de sincronismo en r.p.m.
2 ~
sk - deslizamiento maximo.
MA sn - deslizamiento nominal.
Ms
I~ la - corriente de arranque en A.
Mn Ik - corriente can par maximo en A.
10 1m - corriente del motor.
I In - corriente nominal.
o

24. Variaci6n de velocidad para motores trifasicos de c. a. 10
158
1) Ondulador
EI ondulador es un convertidor electrico que transforma tensi6n continua (DC) en alterna (AC) con posibilidad
de variaci6n de tensi6n y frecuencia.
2) Senal anal6gica de referencia
Senal variable en forma continua. por ejemlo 07 10V 0 4 a 20 mA y que se utiliza como referencia para fijar
la velocidad deseada.
3) Senal digital
Serial oscilante y no continua con la que trabaja un aut6mata y un ordenador.
4) Modulador senoidal
Metodo que permite a partir de una tensi6n continua, obtener una tensi6n alterna cuya componente fundamental
es senoidal, careciendo de arm6nicos de baja frecuencia.
La corriente obtenida en cargas inductivas (motor), es practicarnente senoidal,
V
,
---
/
I I I
t •••
~~ ••• III. ~
, I~ II' lilt. ~
I
Fig. 1.-Tensi6n con modulaci6n senoidal.
Fig. 2.-Corriente en el motor, visto en el osciloscopio.
5) Relaci6n tension. frecuencia. par y escalones de variaci6n
En el grMico abajo representado pueden apreciarse las variaciones de frecuencia, tensi6n y par.
U
-..;.-
Umrix
/T /--:7'J / 1 //1--1--1--
/1
y'
/I
1/
.(
/ )<;.//-1 .........
/f //1 1//1-...---:::..r-
I /
5.-- --
_--
-r
_-t- 1
I
I
I
1
1
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....-t/_::.t--'"1-- I I 1 I
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:~ ~:::::-¥;::F"':::--I I I I I I I
Umln •
T 0
:~~II
sr
1 1
I
I
80
I
I
O
I
I
120
I
I
150
I
I
180 200
I
I
I
I
f
30 40 60
1r
I
Par constante Tension constante
La relaci6n tensi6nffrecuencia (Uff) puede regularse por medio de un potenci6metro, pudiendo seleccionarse
la gama de control a par constante y tensi6n constante.
Existe la posibilidad de seleccionar curvas de par reducido para ahorro de energia en rnaquinas de par creciente.

25. 10
Variaci6n de velocidad para motores trifasicos de c. a.
159
6) Reactancia de linea
Ll------eE:3~------~o~I~~--~
••~---QR U 6--------('"
- v 0-----1
M
o~~~---~----"----~T W~----.... .
L2----~E3~~--~o~ S 3 IJ
L3 E3
Fl KMl XL
Se coloca una reactancia en la linea de alirnentacion, cuando la potencia de cortocircuito es tal que: 40 % I cc
(red) > In equipo.
7) Protecci6n de 105 equipos de variaci6n de frecuencia
A continuacion se relacionan una serie de sistemas de proteccion de los equipos de variacion de frecuencia.
1) t.imitecion de sobreintensidad
Este dispositivo permite durante la aceleracion (arranque). 0 durante la marcha nominal. reducir la tension
y la frecuencia para limitar la corriente. siempre que se detecta una intensidad que supere un porcentaje
determinado sobre su valor nominal.
2) Dispara por sobreintensidad
Este sistema proteje contra puntas de corriente instantaneas, cuyo valor supere el 300 % de In eficaz.
3) Disparo por sobrecarga
Esta proteccion actua por ejemplo. cuando se da una intensidad punta durante un tiempo. Ejemplo: > 130 %
In. > 35s.
4) Limite de la sotxetension
Durante la deceleracion, la tension en ellado del ondulador aumenta. Cuando alcanza un valor determinado
(120 % de Uc. por ejemplo). se detiene la deceleracion.
5) Disparo por sobretension
Cuando el ondulador en su lado de c.c. supere por ejemplo los 120 % de su tension nominal. se para el equipo.
6) Dispara por baja tension
Se producira paro del equipo. cuando falta por ejemplo tension en la red de alimentacion durante> 20 s.
o baja la tension de la red por debajo de 85 % de su valor nominal.
7) Otras elementos de proteccion
EI equipo podra IIevar otros elementos de proteccion que podran ser internos como los arriba descritos 0
externos. como los fusibles. reles termicos de proteccion, etc.
8) Caracteristicas principales de un equipo variador de frecuencia
Para hacer mas ilustrativo este apartado y teniendo en cuenta que los equipos tendran diferencias entre sf
sequn sea su eplicacion y la evolucion de la tecnologfa en el tiempo. ponemos un ejemplo de caracteristicas de
un equipo. con sus posibles valores.
- Proveedor: Marca del equipo . lZl.
- Modelo _ . XXX
- Potencia del equipo . . p= 7.5 kw.
- Corriente de salida .. 1= 11 I'l.
- Potencia maxima del motor . Pl = 5.5 kw.
- Entrada trifasica: Tension . U =440± 10% V.
Frecuencia . . f= 50/60 Hz.
- Salida tritasica: Tension maxima . Us = 44OV. sin carga.
Frecuencia . . f, = 2.5 -i- 240 Hz.
- Estabilidad de la frecuencia . 0.5 % de la frecuencia maxima.
- Frecuencia de arranque . fr = 0.5 Hz.
- Posibilidades de control . Marcha adelante/atras/impulsos/paro emergencia/mar-
cha lenta.
- Capacidad de sobrecarga . 110% continuo. 150 % durante 30 s.
- Tiempo de aceleracion y deceleracion .. . 1 a 20 s/3 a 60 s.
- Par de arranque . . Mas dell 00 %.
- Precision . % = 0.5 de la frecuencia nominal. 25' C ± 10' C.
- Hesolucion . f3 =0,01 Hz.
- Sefial de referencia . Potenciornetro 0-1 OV (4 ..;.. 0 mA. 1 ..;.. V opcionales).
2 5
- Control velocidad: Por potenciornetro . 3k/0.5w.
Por corriente .. . 0-12V DC.
Especial por corriente . 0-20mADC.

26. 10
Variaci6n de velocidad para motores trifasicos de c. a.
160
- Protecciones .. . Diversos.
- Funciones exteriores . . . . . . . . . . . .. Diversos.
- Ventilaci6n . Autoventilado 0 ventilaci6n forzosa.
- Condiciones ambientales . Temperatura ambiente. 0 -i- 40> C.
Humedad relativa de hasta 90 %. sin condensaci6n.
No a ambientes contaminantes.
9) Elecci6n del motor
Determinar las caracteristicas de un motor trifasico de c.a. con rotor en cortocircuito que acciona una rnaquina
que necesita en su eje un par constante de 35 Nm en una gama de velocidades. variable entre 400 y 2000
r.p.m.
Se procedera en primer lugar a calcular la potencia del motor. a partir del par necesario en el eje de la rnaquina.
M = --,9c..:5..:.50-=-.;·
P- M'n 35 X 2000
P= =7.33 KW
n 9550 9550
A continuaci6n. sobre el cataloqo del constructor de motores elegido se seleccionara el motor cuya potencia
tenga un valor inmediatamente superior a la potencia de calculo.
a) Caracteristicas del motor
Potencia P = 7.5 KW
Velocidad n = 1.440 r.p.m.
Rendimiento l] = 86 %
Factor de potencia cos IJ = 0.85
Intensidad a 380 V I = 15.4 A
Intensidad de arranque I, = 6.6 In
Par de arranque MAIM.= 2.4
Par maximo.. .. . .. . . .. MM/M. = 2.8
b) Cstcuto de los valores dados
1) Potencia del motor (P)
_ y'3'U'I'cos<jl'l] y'3 X 380 X 15.4 X 0.85 X 0.86
P- 1000 1000 = 7.409 KW (7.5 KW del motor)
2) Par nominal del motor (M,J
9550· P 9550 X 7.409 = 49.13 Nm
n 2000
3) Par maximo del motor (M,J
M. = 2,8 M. = 2.8 X 49.13 = 137.58 Nm
4) Par de arranque (MJ
M. = 2.4 M. = 2.4 X 49.13 = 117.91 Nm
c) Precisiones sabre el motor elegido
Un motor de 4 polos como el elegido puede alcanzar mas del doble de su velocidad nominal. Por encima de
2.000 r.p.m. el motor puede ser sobrecargado de acuerdo con las posibilidades del variador elegido.
d) Posibilidades que permite la utilizaci6n de variadores de frecuencia
Los variadores de frecuencia. adernas de proporcionar al motor una variaci6n de velocidad. pueden incrementar
la potencia del motor. variando la relaci6n tensi6n/frecuencia.
Sobre cada aplicaci6n debe exponerse al proveedor de 105 equipos las necesidades que la maquina tiene. para
conseguir que las prestaciones dadas por el equipo sean las que cubren las necesidades planteadas.
A 10 largo de la obra, se insiste en la necesidad del contacto directo del utilizador con el proveedor. Siempre
estara mas al dia el que investiga. inventa y crea, que el que utiliza.

27. Variaci6n de velocidad para motores trifasicos de c. a. 10
161
10) Frenado dinamico
EI frenado dinarnico es un procedimiento que permite el frenado controlado del motor, haciendo que el motor
devuelva energia al equipo de continua del ondulador, disipandose esta energia sobre una resistencia de forma
controlada.
Este sistema de frenado es imprescindible cuando se desean decelaraciones rapidas y controladas.
La resistencia de frenado se coloca exteriormente.
r'-'-'-'-'-'-'-'~
i I
L1
L2
------9-~ ~~~----~
L3 ----0--1
I
L _
i
I RESISTENCIA DE
FRENADO
I
L._._._._._._._.
11) Clases de corriente
Utilizamos dos clases de corriente, que se simbolizan tal como se indica a continuaci6n.
Representaci6n
En espanol En ingles
a) Corriente alterna CA AC
b) Corriente continua CC DC

28. Variaci6n de velocidad para motores trifasicos de c. a. 10
162
VARIACION DE FRECUENCIA
Ll-l2-L3
Esquema de principio
RED TRIFASICA Frenado dinarnico
FUSIBLES
REACTANCIA DE CHOQUE
CURVA DE TENSION
r-- -----------------------, I
I
I
RECTIFICADOR
(A diodos)
DE CA A C.C.
I
I I
I I
I I
I RESISTENCIA DE FRENADO I
I FUSIBLE I
I I
I I
ELEMENTO DE IMPULSOS
~1-4---4~ DE FRENADO (A tiristores) I
I' I
TENSION ALTERNA
RECTIFICADOR (U)
I I
I I
I I
I I.U I
ONDULADOR I
(A tiristores)
I I
I I
I I
I I
I SELECCION DE LA I
I.U. FRECUENCIA (velocidad)
I I
I
L _ I
----------------------~ UNIDAD DE MANDO
Y REGULACION
TENSION ALTERNA
MOTOR TRIFASICO
Esquema basico de un equipo para variacion de frecuencia (convertidor). para el
mando de un motor trifasico con rotor en jaula de ardilla.
CORRIENTE
EI equipo arriba representado en sus elementos principales puede resumirse en
Arriba se representa la el esquema que a continuacion les representa.
transforrnacion de la
tension e intensidad entre
la red y el motor.
CONVERTIDOR
MOTOR
RED

29. Variaci6n de velocidad para motores trifasicos de c. a. 10
163
L1 L2 L3 MOTOR TRIFASICO DE C.A. CON
CONTROL DE VELOCIDAD
ENTRADAS Y SALIDAS
EXTERIORES
I I I XL
I
I
I ENTRADA DE SENALES DE I
I MANDO Y CONTROL I
r------..,-- - ---1
I I I UNIDAD
DE
POTENCIA
I I MANDO I MANDO
I ACTIVACION I REGULACION I
I ETAPA I CONTROL I
I POTENCIA I DIGITAL I
F2 I I I
CONVERTIDOR DE FRECUENCIA
RF
Variaci6n de velocidad para motor trifasico de c.a. por medio de un convertidor de impulsos digitales, que
permite variaci6n de velocidad sin escalonamiento, bien sea para control de un solo motor, como es este caso,
o para motores agrupados en paralelo.
Caracterfsticas del esquema, en la paqina siguiente.

30. 10
Variaci6n de velocidad para motores trifasicos de c. a.
164
EI esquema de la paqina anterior correspande al mando de un motor trifasico de c.a. con variacion de velocidad,
10 que se logra par medio de un convertidor de impulsos digitales.
ESTUDIO DEL ESQUEMA
1) Esquema de potencia
EI esquema de potencia esta formado par:
L 1, L2, L3 - Red de alirnentacion tritasica.
F1 - Fusibles de proteccion general.
KM 1 - Contactor trifasico.
XL - Inductancias de red.
CF - Convertidor digital de frecuencia.
M - Motor trifasico de c.a.
F2 - Rele de sobreintensidad.
RF - Resistencia de frenado.
f) - Sondas terrnicas para control de temperatura en devanados de M.
GI - Generador de impulses.
2) Esquema de maniobra
Mando de un contactor (KM1) desde un pulsador de marcha S1 y otro de paro S2.
EI esquema dispone de fusibles (F3) de proteccion,
En este caso. el esquema de maniobra tiene par finalidad alimentar de corriente al equipo convertidor y con ello
al motor.
3) Convertidor
En el convertidor se aprecian las partes siguientes:
- Etapa de potencia.
- Activacion etapa de potencia.
- Mando, requlacion, control (digital).
- Unidad de mando.
- Entrada de senates de mando y control.
4) Caracteristicas tecnicas principales del equipo
Las caracteristicas del equipo seran en cada caso las que ofrezca el constructor y algunas de estas podrian ser:
- MOdulos de inversion de giro (derecha-izquierda).
- Entradas para finales de carrera.
- Rampas de aceleracion y deceleracion.
- Indicador de frecuencia.
- Indicador de r.p.m.
- l.irnitacion de intensidad para sobrecargas en aceleracion 0 desaceleracion.
- Control de temperatura de devanados.
- Regulacion de curvas de tension y frecuencia.
- Mensajes de funcionamiento y fallos del equipa.

31. Variaci6n de velocidad para motores trifasicos de c. a. 10
165
380/415 V
50160 Hz
Q1 ESQUEMA
KM1
Mando
remota
2
3
@
® 4
5
6
7
8
9
,10
I
u v "'---"""T"j __ ..••
1
Otras entradas y
R controles opcionales
',-' ',-'
Frenado
Dinarnico L L -1 +-5V(C.C.)
4+-20mA @
® Serial analoqica
I. Red trifasica de alimentaci6n.
II. Regulador electr6nico de velocidad. por variaci6n de frecuencia.
III. Motor trifasico de c.a. con rotor en c! c.
IV. Resistencia para el frenado dinarnico.
V. Esquema de maniobra del contactor KM1.
VI. Mando remoto del equipo.
VII. Otras entradas y controles opciones.