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Si la placa de identificación de un motor dice 400 V, 415 V, 460 V o 690 V, es un motor de baja tensión. Lo primero es la conclusión: para casi todos los accionamientos industriales de menos de 1 MW, la baja tensión es la opción correcta, porque toda la cadena que la rodea, desde los contactores y el cable hasta los arrancadores suaves y los rodamientos de repuesto, es estándar, económica y está disponible en todas partes. La parte difícil no es la banda de voltaje. Se trata de conseguir que el número de polos, el recinto, el aislamiento y la clase de eficiencia sean adecuados para el trabajo real.
Contenido
Baja tensión, normalmente abreviada como LT, describe la banda que IEC 60038 clasifica como baja tensión: hasta 1.000 V CA entre fases. Por encima de eso, los motores pasan a ser de media o alta tensión y la arquitectura eléctrica cambia por completo, con aparamenta de media tensión, terminaciones de cables de media tensión y un arrancador o variador con capacidad para 3,3 kV, 6,6 kV, 10 kV o 11 kV. Baja tensión es el término cotidiano en el Reino Unido, India, Medio Oriente y gran parte de Asia; bajo voltaje es la redacción equivalente en la documentación IEC y norteamericana.
Casi todos los motores industriales de baja tensión son máquinas asíncronas (de inducción) trifásicas de entre 0,06 kW y 1.000 kW, con 690 V como límite práctico para un diseño estándar. Los motores monofásicos de baja tensión existen a 230 V, pero rara vez tienen sentido por encima de 2,2 kW porque la corriente de arranque y el tamaño del bastidor crecen rápidamente.
| Banda de voltaje | Tensiones típicas del motor | Rango de potencia típico | Equipo de arranque |
|---|---|---|---|
| Baja tensión (BT) | 230, 400, 415, 460, 480, 525, 690V | 0,06 a 1.000 kilovatios | DOL, estrella-triángulo, arrancador suave, LV VFD |
| Media tensión (MT) | 3,3, 6,6, 10, 11 kV | 200kW a 20MW | Arrancador suave MV o VFD MV |
| Alto voltaje | Por encima de 33 kV | No se utiliza para motores estándar. | No aplicable |
La ventaja comercial de la banda de baja tensión es la estandarización. Los contactores, relés de sobrecarga, prensaestopas, cajas de terminales y cojinetes son artículos disponibles en el mercado con plazos de entrega cortos y, a menudo, es posible conseguir un motor de repuesto en cuestión de días en lugar de meses.
Un motor estándar de baja tensión es una máquina totalmente cerrada y enfriada por ventilador (TEFC). El estator lleva un devanado trifásico en un núcleo de acero laminado, el rotor es una jaula de ardilla, el eje gira sobre dos rodamientos y un ventilador montado en el eje debajo de una cubierta empuja el aire a través de las aletas del bastidor. La caja de terminales, la placa de identificación, los puntos de elevación y los pies de montaje están fundidos o mecanizados en el mismo marco, razón por la cual un motor de 4 polos de un proveedor generalmente puede caer en el espacio de otro proveedor.
Dos clasificaciones de placa de identificación merecen atención durante la adquisición. El aislamiento Clase F con aumento de temperatura Clase B es la especificación industrial normal: el sistema de devanado está clasificado para 155 °C, pero el diseño mantiene el aumento real dentro de los límites de Clase B con carga nominal, lo que alarga considerablemente la vida útil del aislamiento. IP55 es la carcasa habitual, protegida contra el polvo y resistente a chorros de agua desde cualquier dirección, adecuada para salas de bombas, talleres e instalaciones exteriores protegidas.
El recuento de polos establece la velocidad y la velocidad establece el par. Con un suministro de 50 Hz, las velocidades síncronas son 3.000, 1.500, 1.000 y 750 rpm para 2, 4, 6 y 8 polos, y la velocidad a plena carga es un porcentaje inferior debido al deslizamiento. La relación es sencilla: el par en Nm equivale a 9.550 multiplicado por la potencia en kW, dividido por la velocidad en rpm. Por tanto, un motor de 15 kW de 4 polos produce unos 99 Nm a plena carga, mientras que el mismo motor de 15 kW enrollado para 8 polos produce unos 199 Nm.
| polacos | Velocidad a 50Hz | Velocidad a 60Hz | Par a 15 kW | Deber típico |
|---|---|---|---|---|
| 2 | Aproximadamente 2.900 rpm | Alrededor de 3.500 rpm | Aproximadamente 49 Nm | Bombas, ventiladores, máquinas de alta velocidad. |
| 4 | Aproximadamente 1.450 rpm | Aproximadamente 1.750 rpm | Aproximadamente 99 Nm | Propósito general, bombas, transportadores. |
| 6 | Alrededor de 960 rpm | Aproximadamente 1.160 rpm | Aproximadamente 149 Nm | Mezcladoras, trituradoras, arranque pesado |
| 8 | Alrededor de 720 rpm | Alrededor de 870 rpm | Aproximadamente 199 Nm | Transportadores lentos, molinos, accionamiento directo. |
Elija el número de polos a partir del par y la velocidad que necesita la máquina accionada, no por costumbre. Un motor de 2 polos es compacto y económico, pero ofrece una banda estrecha de par útil, mientras que un motor de accionamiento directo de 8 polos elimina una caja de cambios a costa de peso y precio. Para tareas generales de bomba, ventilador y transportador, una máquina IE3 de 4 polos, como el motor de inducción de 4 polos de alta eficiencia y uso general YE3/IE3, es el valor predeterminado sensato.
Motor de inducción de alta eficiencia de uso general YE3/IE3 (4 polos) El motor de inducción de alta eficiencia de uso general YE3/IE3 (4 polos) es parte de la serie de alta eficiencia YE3(IE3), con una velocidad síncrona de 1500 RPM y corte de energía... Ver producto → IEC 60034-30-1 define las clases de eficiencia internacionales IE1 a IE4. En la UE, el Reglamento 2019/1781 exige IE3 como mínimo para la mayoría de los motores trifásicos de 0,75 kW a 1000 kW desde julio de 2021, y se exige IE4 para determinadas clasificaciones a partir de julio de 2023, y en muchos otros mercados se aplican normas de eficiencia mínima comparables. Como punto de referencia, un motor IE3 tiene aproximadamente un 20% menos de pérdidas que una máquina IE2 de la misma potencia.
El precio de compra no es el costo decisivo. Los estudios del ciclo de vida citados por las agencias de energía generalmente muestran que la electricidad representa más del 90% del costo total de un motor durante 10 a 15 años de funcionamiento continuo, mientras que el motor en sí es sólo una pequeña fracción. Es por eso que una prima IE4 se amortiza en unos meses con una bomba que funciona las 24 horas del día, los 7 días de la semana y puede llevar años con un motor que funciona unos cientos de horas al año. Cuando el trabajo es continuo y la carga está casi llena, una máquina IE4 como el motor de inducción de 4 polos y ahorro de energía de uso general YE4/IE4 es la opción más económica durante su vida útil.
Motor de inducción de ahorro de energía de uso general YE4/IE4 (4 polos) Si el modelo de 2 polos está diseñado para ofrecer velocidad, el motor de inducción de ahorro de energía de uso general YE4/IE4 de 4 polos está diseñado para ser compatible. Con una velocidad sincrónica de 1500 R... Ver producto → Cuatro condiciones del sitio alejan regularmente un proyecto del valor predeterminado del catálogo:
Cuando el control de velocidad es parte del proceso, una máquina con clasificación VFD, como el motor de frecuencia variable de uso general YVF2 de 4 polos, evita los compromisos de enfriamiento y aislamiento de un motor estándar con suministro de inversor. Deberes como servicio de bombas y climatización combinan largas horas de funcionamiento con un par de arranque modesto, que es exactamente donde la clase de eficiencia tiene el mayor efecto en el coste operativo.
Motor de frecuencia variable de uso general YVF2 (4 polos) El motor de frecuencia variable de uso general (4 polos) YVF2 ofrece una regulación de velocidad suave y una gran versatilidad, adecuado para una amplia gama de industrias de uso general... Ver producto → Debido a que los motores de baja tensión se utilizan tan ampliamente, su patrón de falla está bien documentado. Los estudios de confiabilidad de motores publicados por IEEE y EPRI han encontrado consistentemente la misma distribución en los motores de inducción trifásicos: los cojinetes representan la mayor parte de las fallas, seguidos por el aislamiento del devanado del estator, seguidos de lejos por los problemas del rotor y el eje.
Para la planificación del mantenimiento, esto significa que la alineación, la tensión de la correa, los intervalos de lubricación y la calidad de los rodamientos son más importantes que cualquier actualización eléctrica. El funcionamiento del inversor puede acelerar el daño a los rodamientos a través de las corrientes del eje, razón por la cual los motores de servicio inversor más grandes a menudo se especifican con rodamientos aislados o un anillo de puesta a tierra del eje.
La baja tensión deja de ser económica en tres situaciones: potencia superior a aproximadamente 1 MW, tendidos de cable lo suficientemente largos como para que la caída de tensión y el tamaño del conductor resulten poco prácticos, e instalaciones en las que el nivel de cortocircuito en la barra colectora de baja tensión encarece el aparamenta. Un motor de 500 kW con un suministro de 400 V consume aproximadamente 870 A, lo que ya requiere varios tendidos de cables en paralelo y un disyuntor muy grande; a 6,6 kV, el mismo motor consume aproximadamente 53 A. El cruce entre baja tensión y media tensión normalmente se sitúa entre 500 kW y 1.500 kW, y aumenta a medida que aumenta la distancia entre el motor de arranque y el motor.
Una breve lista de verificación evita la mayoría de errores de pedido:
Un motor de baja tensión está diseñado para funcionar con suministros de bajo voltaje de hasta 1000 V CA. En la práctica, casi todos son motores de inducción trifásicos con tensiones entre 230 V y 690 V.
Los motores estándar de baja tensión están construidos para 230 V, 400 V, 415 V, 460 V, 480 V o 690 V a 50 Hz o 60 Hz. 690 V es el límite superior habitual.
Los motores de baja tensión funcionan con suministros de hasta 1.000 V con aparamenta y cable de baja tensión estándar. Los motores de alta tensión funcionan a 3,3 kV y más y normalmente arrancan por encima de 500 kW.
Haga coincidir la velocidad y el par de la máquina accionada. A 50 Hz, los de 2 polos funcionan cerca de 2900 rpm, los de 4 polos cerca de 1450 rpm, los de 6 polos cerca de 960 rpm y los de 8 polos cerca de 720 rpm.
En servicio continuo, sí. La electricidad suele representar más del 90 % del coste de vida útil, por lo que la eficiencia IE3 o IE4 amortiza la diferencia de precio rápidamente. En servicio intermitente la recuperación es más lenta.
Un motor estándar puede funcionar con un VFD dentro de ciertos límites, pero los motores con inversor manejan mejor los armónicos y la refrigeración. Los cables largos y las altas frecuencias de conmutación aumentan el riesgo de bobinado y rodamiento.
IP55 significa que el gabinete está protegido contra el polvo y es resistente a chorros de agua desde cualquier dirección, lo que cubre la mayoría de las instalaciones industriales en interiores y exteriores protegidas.
Los motores de baja tensión son los caballos de batalla de las plantas industriales, y la mayoría de los errores de especificación se deben a tratarlos como un producto que debe pedirse únicamente por kilovatios. El voltaje, el número de polos, la clase de eficiencia y el gabinete tienen un efecto mensurable en el costo de energía y el tiempo de inactividad. Si necesita ayuda para adaptar un motor a una tarea específica, enviar los datos de carga, datos de suministro y entorno , y el marco, la clase de eficiencia y las opciones se pueden confirmar antes de realizar un pedido.
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