Características de motores eléctricos trifásicos

ETR Rómulo Gallegos Taller de Electricidad 2
Motores Eléctricos.
Parte 2. Características de los motores eléctricos trifásicos.
Introducción
En la guía anterior iniciamos el estudio de motores eléctricos, concentrándonos en
los motores de CA trifásicos asíncronos, por ser estos por mucho los más
utilizados en las plantas industriales. Aquí continuaremos su estudio analizando
los datos de placa y las características más importantes que deben ser evaluadas
por los técnicos electricistas. Esto incluye características netamente eléctricas y
otras de tipo constructivo.
Como son bastantes tales características y explicar cada una de ellas haría muy
extensa la guía, hemos decidido dar explicaciones cortas, dejando los detalles
para los anexos. De esta manera el estudiante puede revisar más a fondo las
características que le sean más interesantes o más útiles.
CARACTERÍSTICAS DE UN MOTOR
Empezaremos con las características netamente eléctricas.
Placa de datos.
Lo primero que tenemos a la mano es la placa del motor, donde aparecen sus
características básicas De las cosas importantes que se debe tener claridad es
sobre el significado de los datos mostrados. Veamos un ejemplo
PH 3 220-380V 3 HP
60Hz 5,38-9,3 A 2,2 KW
1710 PM Código B Cos(φ) 0,85
SF 1,0 IS F Duty S1
Su interpretación es la siguiente:
Tensión aplicada en triángulo = 220 V
Tensión aplicada en estrella = 380 V
Corriente nominal en estrella = 5,38 Amp.
Corriente nominal en triángulo = 9,3 Amp.
Número de fases de motor = 3 ph ( tri-trifásico)
Frecuencia en ciclos por segundo = 60 Hz.
Factor de potencia del motor = 0,85
RPM del motor con carga = 1710
Potencia en caballos fuerza = 3 HP
Potencia en Kilovatios = 2,2 Kw
Tipo de motor trifásico = Jaula de ardilla, código B.
Preparado por: Prof. José L. Vásquez Mayo 2013

Tensiones nominales.
Para motores de 6 puntas se indica la tensión alta para conexión en estrella y la
baja para conexión delta. Ver Guía N° 5 para detalles de conexión.
Corrientes nominales.
La menor es para la conexión estrella y la mayor para delta.
Potencia.
La potencia nominal puede indicarse en HP (IEC) o en KW (NEMA). Un HP
equivale a 0,746 KW. Para un análisis más detallado ver el Anexo 1.
Velocidad de trabajo.
Se indica en revoluciones por minuto (RPM) y se refiere a la velocidad para una
carga nominal. Para detalles ver el Anexo 2.
Factor de potencia.
El factor de potencia relaciona la potencia real sobre la aparente. Se utilizan las
siglas Cos(φ) o FP (factor de potencia) o PF (power factor). Ver Anexo 3.
Factor de servicio.
El factor de servicio se refiere a cuanta de la potencia del motor podemos
exceder por periodos cortos, es decir tomamos la potencia nominal y
multiplicamos por este y obtenemos la potencia disponible. Valores típicos son
1,1; 1,2. Si no aparece se toma como 1. Se simboliza con FS (factor de servicio)
o SF (service factor).
El par o torque Representa la capacidad del motor para hacer rotar una carga.
Es un concepto poco entendido y por eso lo ampliamos en el Anexo 4.
Tipo de servicio (DUTY)
Los tipos de servicio se indican mediante los símbolos S1...S9, de acuerdo con
IEC 34-1. Las potencias indicadas en los catálogos se basan en el servicio en
funcionamiento continuo, S1, a potencia de régimen. En caso de no existir
ninguna indicación del tipo de servicio, se considera que se trata de un servicio
en funcionamiento continuo S1. Ver el Anexo 5.
Aislamiento (insulate)
El código de aislamiento esta estandarizado. El más actualizado actualmente es el
Código F con aumento tipo B. Ver Anexo 6.
Diseño (Desing)
Es la letra que identifica las características de corriente de arranque, par de
arranque, par máximo y par mínimo de un motor. Ver Anexo 7

Para ampliar el entendimiento de las características eléctricas y mecánicas
invitamos al estudiante a revisar los anexos correspondientes.
Otras características eléctricas de los motores.
A parte de las características básicas revisadas que aparecen en la placa, existen
muchas otras que no aparecen tácitamente y que son importantes para la
selección del motor para una aplicación dada o para su reemplazo. Algunas de
estas se pueden calcular a partir de los datos de placa o por ensayos técnicos
sobre los motores. Vamos a revisar las más relevantes.
Corriente de arranque.
El valor de placa nos indica la corriente nominal (In), que viene siendo la corriente
máxima normal a la que puede trabajar el motor sin riesgo. Sin embargo al
arrancar esta corriente es mayor y depende de las características del motor, de la
carga y de la técnica que se utilice para arrancarlo.
Los siguientes son valores estimados.
Corriente de arranque:
Directo: 4 a 8 veces la corriente nominal.
Estrella - triángulo : 1,3 a 2,6 veces In.
Con Resistencias : 4,5 veces la In.
Con Autotransformador: 1,7 a 4 veces In.
Par de arranque. Se necesita que el par de arranque sea lo más alto posible.
Par de arranque
Directo : 0,6 a 1,5 veces del nominal.
Estrella - triángulo : 0,2 a 0,5 veces.
Resistencia : 0,6 a 0,85 Veces.
Autotransformador : 0,4 a 0,85 Veces
Los valores para la corriente y para el par de arranque se pueden obtener en
forma más exacta a partir de la prueba a motor bloqueado. Para detalles ver la
Guía N° 6 de esta serie.

Ejemplo práctico.
A continuación mostramos la placa de un motor comercial y la identificación de sus
características.

Ejercicio. Observe detalladamente la siguiente placa.
Determine las características del motor. Anote aquellas que no entienda y consulte
al instructor.
Ejercicio. Tome las características del motor de pruebas del taller y enliste los
valores de potencia, voltajes, RPM. Calcule la eficiencia y el deslizamiento
porcentual.
3-Phase Induction Motor
Type
ASGA
Cat N°
DSO/54
Amb
40°C
Output ½ HP
0,37Kw
Frame
A56
Code L Rating
con
Poles 4 Desing B Ins
F
Hz 60
Hz
SF
1,15
PH
3
Volts 230 / 460 ODP
Amps 1,77 / 0.88
Rpm 1725
Ser N°
Weight 22 / 10 Lb / Kg
Usable on 208 network at 1.98 / 0.99 Amps
50Hz data ½ HP 190/380 Volts 1,98 / 0,99 Amps

TECO W WESTINGHOUSE Motor Company
Round Rock Texas
Características mecánico-constructivas.
Formas constructivas.
Los motores se suministran en la forma constructiva básica B 3, pero se pueden
suministrar otras formas. En la figura se muestran algunas de otras formas
reguladas según la Norma DIN 42 950.
Grados de protección mecánica.
Con estas siglas se nos indica cual es el grado de protección con el que fue
construido el motor. Esto lo establece la norma DIN 40 / IEC 144
La primera cifra nos indica la protección contra cuerpos extraños y la segunda la
protección contra el agua. Veamos unos ejemplos.

Contacto y cuerpos extraños Contra agua
IP22 Objetos mayores a 12mm goteo de agua hasta 15º con la vertical
IP44 contacto con herramientas o similares Proyección de agua en cualquier dirección, no debe
producir efecto nocivo.
IP65 protección total contra contacto Proyección de agua en cualquier dirección, no debe
producir efecto nocivo.
Estructura o FRAME.
La asociación nacional de fabricantes de equipos eléctricos de los Estados
Unidos, mejor conocida por su sigla NEMA, con el objeto de estandarizar los
tamaños constructivos o las dimensiones de los motores eléctricos, utiliza la
designación del FRAME para definir el tamaño de la armazón o carcaza para
identificar las dimensiones del motor
Si se trata de una armazón normalizada por la NEMA o IEC incluye las
dimensiones para montaje (que indica la MG1), con lo cual no se requieren los
dibujos de fábrica. También sirve para facilitar remplazos o reposiciones de los
motores por mantenimiento
La Nema reglamentó unas medidas básicas que deben cumplir todos los
fabricantes de su asociación o de otros países que produzcan motores bajo la
norma Nema. Pero con la globalización de la economía mundial, norma europea
IEC establece una tabla de equivalencias, de los Frame de los motores fabricados
en EUROPA o países que trabajan para la comunidad CEE.
Básicamente las medidas reglamentadas son las distancias entre sus patas de
anclaje, la altura al centro del eje, el diámetro externo del mismo, peso, longitud,
ubicación y espacio para la chaveta del eje o rotor hasta la ubicación de los
orificios para fijar la carcaza del equipo a su base
La designación del FRAME de un motor se hace mediante código de un par de
números o un par de números seguido de la letra T, la S o la U. Es bueno
comentar que dos motores de igual potencia en HP, no necesariamente tiene el
mismo FRAME
Veamos unos ejemplos.
71M 80M 112M 200L A56

Ejercicios.
1. En la figura se muestra la placa de un motor WEG. Elabore dos tablas. En la
primera indique todas las características indicadas. Proceda a calcular
características como la, par de arranque, potencia de entrada, eficiencia. Elabore
una tabla con estos datos calculados.
2. Si Ud arranca este motor en estrella, en forma directa ¿Qué corriente y que par
de arranque esperaría?

Anexo 1. Análisis de potencia.
La potencia nominal viene indicada en la placa, expresada en HP y/o KW. Esta
será la potencia que desarrolla el motor a plena carga y a plena velocidad.
Normalmente un motor trabaja en régimen permanente por debajo de tal potencia.
Es posible que en determinados momentos se requiera superar la potencia
nominal y el fabricante nos garantiza que lo podemos hacer con seguridad hasta
donde lo indique el factor de servicio (SF). Por ejemplo si SF = 1,1 quiere decir
que podemos exceder en un 10% la potencia nominal en periodos cortos, si lo
necesitamos.
Eficiencia.
La eficiencia es el cociente entre la potencia de salida y la de entrada
η = Ps / Pe x 100
La potencia de salida es aquella que puede entregar el motor a la carga y es la
potencia nominal indicada.
La potencia de entrada es la que toma el motor de la línea para realizar su trabajo
Potencia de entrada = 1,73 x Vn.In cosφ
Para el motor que se tomo de ejemplo:
Ps = 3 HP = 3 x 746 = 2238 W. (2,24Kw)
Pe = 1,73 x 220 x 9,3 x 0,85 = 3008,6 W =3,0Kw
η= (2238 / 3008,6)*100 = 74,4%

Anexo 2. Velocidad de giro.
La velocidad de sincronismo depende del numero de polos y viene dado por la
formula.
N = 120xf / p [RPM] f frecuencia p N° de polos (2,4,6 . . .)
Si f = 60 la formula se reduce a:
N = 7200/p
A la velocidad anterior se le conoce como “síncrona” y es la máxima que se
puede obtener, normalmente en vacío. A medida que aumenta la carga, la
velocidad tiende a disminuir y a este fenómeno se le conoce como
DESLIZAMIENTO.
Deslizamiento.
El deslizamiento es la diferencia entre la velocidad de operación y la
velocidad síncrona.
Cuando es absoluto se da en RPM y cuando es relativo, en %.
Sa = N – Nt Nt: Velocidad de operación en carga
Sa: Deslizamiento absoluto
Sp = (N – Nt / N)x100 Sp: Deslizamiento porcentual.
Para el motor tomado de ejemplo, a plena carga tendrá un deslizamiento de:
Sp = [(1800 - 1710 )/ 1800] x 100%= 5,0%

Anexo 3. Factor de potencia.
Un motor consume, a la vez, potencia activa, que se convierte en trabajo
mecánico, y potencia reactiva, necesaria para la magnetización pero que no
realiza ningún trabajo.
Juntas, la potencia activa y la reactiva, representadas en el diagrama (abajo) por P
y Q, proporcionan la potencia aparente S. La relación entre la potencia activa,
medida en kW, y la potencia aparente, medida en kVA, se conoce como el factor
de potencia. Generalmente, el ángulo entre P y S se designa como φ [phi]. El
factor de potencia equivale al cosφ.
El factor de potencia se sitúa generalmente entre 0,7 y 0,9. En motores pequeños
es inferior y en motores grandes mayor.
Si hay varios motores en una instalación, se consumirá una gran parte de la
potencia reactiva y, por lo tanto, el factor de potencia será menor. Por este motivo,
los suministradores de potencia a veces requieren que se aumente el factor de
potencia de una instalación. Esto se consigue conectando condensadores al
suministro, los cuales generan potencia reactiva y, en consecuencia, aumentan el
factor de potencia.

Anexo 4. Par de un motor eléctrico.
El par o torque de un motor eléctrico representa su capacidad para hacer rotar
cierta “cantidad de carga”. Veamos
La segunda ley de Newton nos dice que fuerza es igual a masa por aceleración. O
sea que para una masa m se necesita cierta fuerza F para acelerarla a un valor
dado a.
F = m*a Esto es valido para un movimiento lineal.
Para un movimiento rotacional esta formula se transforma así:
T = J*α T torque o par. Nwxm
J momento de inercia Kgxm2
α aceleración angular. Rad / s2
J depende de la masa y de “la forma” del objeto. Los cuerpos redondos tienen
más facilidad para rotar y por tanto menor J.
En otras palabras el torque es la “fuerza rotacional” que necesitamos aplicar a una
“masa rotativa” para que se acelere angularmente a un valor dado α. Es decir que
el torque en movimientos rotacionales es el equivalente a la fuerza en el
movimiento lineal.
Para un motor el torque o par se mide en Nw*m o en Kg*m y nos indica la
capacidad que tendrá este para mover ciertas cargas mecánicas, más allá del cual
se sobrecargaría.
A partir de la potencia y de la velocidad se calcula el par nominal del motor
El par en Nw*m se calcula como:
Tn = 9,55 * Pn / Nn Pn : Potencia en vatios
Nn= velocidad nominal en RPM
El par en Kg*m lo calculamos con la expresión:
Tn = 0,974 * Pn / Nn ~ Pn / Nn
Para el motor del ejemplo Pn = 3 HP y Nn=1710 RPM
Tn = 0,974 * 746 x HP /RPM = 746 x 3 / 1710 = 1,31 Kg x m.

El torque es un valor critico en los arranques donde hay que vencer la inercia
natural de las cargas, donde el motor tiene que efectuar un mayor esfuerzo lo cual
se traduce en mayor consumo de corriente.
El par de arranque es usualmente mayor al par nominal. Se suele estimar como:
Ta = 1,5 Tn
Este valor se puede hallar con más precisión a través del ensayo a MOTOR
BLOQUEADO. En la Guía N° 6, se detalla esta prueba.
Anexo 5. Tipo de servicio.
Los tipos de servicio se indican mediante los símbolos S1...S9, de acuerdo con
IEC 34-1 y VDE 0530 Parte 1. Las potencias indicadas en los catálogos se basan
en el servicio en funcionamiento continuo, S1, a potencia de régimen.
En caso de no existir ninguna indicación del tipo de servicio, se considera que se
trata de un servicio en funcionamiento continuo.
Código Descripción
S1 Servicio en funcionamiento continuo
S2 Servicio de corta duración
S3 Servicio intermitente
S4 Servicio intermitente con arranque
S5 Servicio intermitente con arranque y frenado eléctrico
S6 Servicio periódico con funcionamiento ininterrumpido
S7 Servicio periódico de funcionamiento continuo con frenado eléctrico
S8 Servicio periódico ininterrumpido con variaciones de carga y de
velocidad
S9 Servicio con variaciones no periódicas de la carga y de la velocidad
Algunos fabricantes lo indican como Rating. Ej. Rating: cont ( esto es S1)
Debido al menor aumento de la temperatura del motor en períodos breves o en
servicio intermitente, generalmente es posible pedir una potencia más elevada al
motor en estos tipos de servicio que en el servicio continuo.

Anexo N° 6. Aislamiento.
Los materiales aislantes son definidos como materiales que ofrecen una gran
resistencia al paso de la corriente, y por ese motivo, se utilizan para conservar su
flujo a través de los conductores. Esto es evidente cuando tocamos una maquina
que se encuentra en operación. No recibimos ninguna descarga eléctrica debido al
aislamiento. La ruptura del aislamiento implica un cortocircuito entre espiras,
causando flujos de corrientes en caminos indeseados. Esto también puede
resultar en shocks eléctricos a humanos operando la maquinaria y también daño
a las maquinas.
Requerimientos de los materiales aislantes buenos involucran propiedades físicas,
confiabilidad, costo, disponibilidad, adaptabilidad al uso en las maquinas, etc..
Aislamiento eléctrico y materiales dieléctricos incluyen varias formas de materiales
que rodean y protegen a los conductores eléctricos y previenen flujos de corriente
indeseados, perdidas. Las especificaciones eléctricas incluyen resistividad, rigidez
dieléctrica y constante dieléctrica.
Entonces los materiales aislantes se agrupan en diferentes clases: Y, A, B, y C con
temperaturas limite de 90ºc, 105ºc y 130ºc para las primeras tres clases y sin
limite especificado para la clase C. Las clases Y y A cubren varios materiales
orgánicos con y sin impregnación respectivamente. Mientras que las clases B y C
cubren materiales inorgánicos, respectivamente con y sin aglutinante.
Con el advenimiento de materiales nuevos, por ejemplo, los plásticos y las
siliconas durante los años 50, se necesito organizar reorganizar la clasificación de
los materiales aislantes. Las clasificaciones más usadas son:
Clase de aislamiento 130 (Clase B).
Es la que comprende materiales aislantes o combinación de los mismos, que
deben ser capaces de soportar la temperatura máxima de 403 K (130°C).
Clase de aislamiento 155 (Clase F).
deben ser capaces de soportar la temperatura de 428 K (155°C). Es actualmente
la más usada para motores estándar
Clase de aislamiento 180 (Clase H).
deben ser capaces de soportar la temperatura de 453 K (180°C),

Anexo 7. Diseño del motor (desing)
Es la letra que identifica las características de corriente de arranque, par de
arranque, par máximo y par mínimo de un motor.
Motor diseño “A”.
Motor trifásico que al arranque a la tensión y frecuencia nominales, desarrolla el
par de arranque normal, con una corriente de arranque que excede unas tres
veces la nominal y teniendo un deslizamiento a carga plena, igual o menor al 5%.
Motor diseño “B”.
par de arranque normal, con una baja corriente de arranque. Es el mas usado en
aplicaciones para el manejo de maquinas herramientas., ventiladores, bombas
centrifugas, prensas, trituradoras. El deslizamiento a plena carga es de 1,5 a 3 %.
Motor diseño “C”.
par de arranque alto, con una baja corriente de arranque, teniendo un
deslizamiento bajo a carga plena, igual o menor al 5%. Se utiliza para
compresores, elevadores, transportadoras, trituradores-pulverizadores, hornos.
Motor diseño “D”.
Motor trifásico que al arranque a la tensión y frecuencia nominales desarrolla un
par de arranque alto no menor de 275% del par a carga plena, con una corriente
de arranque baja y con un deslizamiento a carga plena alto, desde un 5 hasta un
13% Se usa en punzadoras, bombas de movimiento alternativo, desmenuzadoras.

Características de motores eléctricos trifásicos

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

La actualidad más candente (20)

Similar a Características de motores eléctricos trifásicos

Similar a Características de motores eléctricos trifásicos (20)

Último

Último (20)

Características de motores eléctricos trifásicos