MODULO ARRANQUE O ENCENDIDO DE COMPRESORES EN
REFRIGERACION Y CLIMATIZACION
ING ANTONIO FAVIO OSPINO MARTINEZ
CANAL
YOUTUBE: ANTONIO OSPINO
TABLA DE CONTENIDO DEL MODULO
1.
ARRANQUE O INICIO DE COMPRESORES MONOFASICOS EN REFRIGERACION Y CLIMATIZACION
1.1.
PUNTOS DE CONEXIÓN ELECTRICA DE UN COMPRESOR MONOFASICO DE INDUCCION
1.2. VERIFICACION DE PUNTOS DE CONEXIÓN ELECTRICA
DE UN COMPRESOR MONOFASICO DE INDUCCION
1.3. CONEXIÓNES ELECTRICAS PARA ARRANQUE EN COMPRESORES
MONOFASICOS DE INDUCCION
1.3.3.
ARRANQUE O INICIO DE COMPRESORES MONOFASICOS CON RELE PTC ( PTCSIR )
1.3.5.
ARRANQUE O INICIO DE COMPRESORES MONOFASICOS CON RELE PTC Y CAPACITOR DE
ARRANQUE ( PTCCSIR )
1.3.6.
ARRANQUE O INICIO DE COMPRESORES MONOFASICOS CON SUPER STARTER O
SUPERARRANCADOR ( PTCCSIR )
2.
ARRANQUE O INICIO DE COMPRESORES TRIFASICOS EN REFRIGERACION Y CLIMATIZACION
2.1. VERIFICACION DE PINES DE CONEXIÓN Y BOBINAS EN
COMPRESORES TRIFASICOS
2.2. CONEXION DE COMPRESORES TRIFASICOS
2.3. VIGILANCIA DE TENSIONES, CORRIENTES Y RESISTENCIAS
DE AISLAMIENTO EN COMPRESORES.
3. COMPRESORES DE VELOCIDAD VARIABLE VCC.
3.1. OPERACIÓN DE COMPRESORES DE VELOCIDAD VARIABLE VCC
CON TARJETA CF10B
3.2. OPERACIÓN DE COMPRESORES DE VELOCIDAD VARIABLE VCC
CON TARJETA VCC3 EG EN MODO DROP IN
4. PARAMETROS ELCTRICOS DE MOTORES ASINCRONICOS DE TIPO
MONOFASICOS Y TRIFASICOS.
4.1
CALCULO BASICOS CON BASE EN LOS DATOS DE TABLA DE UN MOTOR ELECTRICO
ASINCRONICO
1.
ARRANQUE DE COMPRESORES MONOFASICOS EN REFRIGERACION Y CLIMATIZACION
1.1. PUNTOS DE
CONEXIÓN ELECTRICA DE UN COMPRESOR
MONOFASICO DE INDUCCION
En los motocompresores monofásicos pueden montar
diferentes sistemas de protección y arranque, que dependen principalmente de la
potencia del mismo. Los sistemas de arranque mas utilizados son:
·
PTCSIR:
( Positive Temperature Coefficient and Start Induction Run ) Para compresores
con arranque con resistencia tipo PTC y protector térmico klixon.
·
RSIR:
( Resistant Start Inductions Run ) Para compresores con arranque por relé de
amperimétrico o de intensidad y protector térmico o klixon.
·
CSIR:
( Capacitor Start Induction Run ) Para compresores con arranque con relé de
arranque, protector térmico o klixon y condensador de arranque.
·
PTCCSIR:
( Positive temperatura Coefficient Capacitor Start Induction Run ) Para
compresores con arranque de resistencia PTC, protector térmico y condensador
de arranque.
·
PTCSCR:
( Positive temperatura Coefficient Capacitor Start Capacitor Run ) Para
compresores con arranque de resistencia PTC, protector térmico y condensador
permanente o de marcha.
·
PTCCSIRSCR:
( Positive temperatura Coefficient Capacitor Start Induction Run and Star
Capacitor Run ) Para compresores con arranque de resistencia PTC, protector
térmico, condensador de arranque y capacitor permanente.
·
PSC:
( Permanent Start Capacitor ) Para compresores con arranque de condensador
permanente o de marcha y protector térmico o klixon.
·
CSR:
( Capacitor Start and Run ) Para compresores con arranque de condensador de
marcha, condensador de arranque, protector térmico y relé potencial o
voltimetrico.
Entre los elementos de protección más empleados está
el del bimetálico, térmico o klixon, que va unido al punto común del compresor.
En forma general, los compresores tiene tres puntos de conexión: El punto
común, el punto de arranque y el punto de marcha. Los estatores de estos
motocompresores tienen dos bobinas internas conectadas en paralelo entre sí tal
como se observa en la figura:
Los puntos de conexión de dicha bobina están entre el punto común ( C ) y el punto de arranque o auxiliar
( A o S ). Como su nombre lo indica, dicha bobina se activa para el momento de
arranque, y cuando el motor alcanza el 75% de su velocidad, se desconecta (
para algunos sistemas de arranque ) por muchos motivos entre los cuales:
·
Consume
corriente.
·
Se
calienta rápido con el gravamen que se pueda quemar cuando funciona por mucho
tiempo.
·
No
es necesaria cuando el motor esta en plan marcha.
La bobina de Marcha: Es más gruesa y por tanto
presenta menos resistencia eléctrica ( se pude determinar con un multímetro
midiendo la resistencia de dicha bobina ). Los puntos de conexión de dicha
bobina está entre el punto común ( C ) y el punto de marcha o principal ( P, M
o R ). Esta bobina permanece activa durante todo el funcionamiento del
motocompresor. Para saber si el sistema eléctrico del motocompresor esta
correcto, se hace el siguiente procedimiento:
·
Verificar
continuidad entre el punto común y punto de marcha ( muestra el valor de la
resistencia de la bobina de marcha ).
·
Verificar
continuidad entre el punto de arranque y punto común ( muestra el valor de la
resistencia de arranque )
·
Verificar
continuidad entre el punto de arranque y el punto de marcha. ( muestra la suma
de la resistencia de la bobina de marcha y la resistencia de la bobina de
arranque ).
·
Verificar
si cada punto ( común, marcha y arranque ) esta en circuito abierto con tierra
o la carcasa del motocompresor.
NOTA: Antes de hacer la conexión eléctrica a un
compresor, verifique que los puntos ( C, R y S ) corresponden a los indicados
por el fabricante.
1.2. VERIFICACION DE PUNTOS DE CONEXIÓN ELECTRICA
DE UN COMPRESOR MONOFASICO DE INDUCCION
Antes del procedimiento tenga en cuenta:
•
Tener un multímetro calibrado.
•
Recordar que los compresores monofásicos poseen dos
bobinas en el estator.
•
Recordar que la bobina de arranque por ser los cables
más delgados es una bobina de mayor longitud y por consiguiente posee más
resistencia que la bobina de marcha que tiene los cables más gruesos y menos
longitud.
•
Tener los datos de resistencias de las bobinas de
marcha y arranque dados por el fabricante del compresor.
Proceda con los siguientes pasos:
·
Con el multímetro, ejecute tres medidas de resistencia
entre los tres puntos de conexión del compresor
·
Identifique los pines entre los cuales se obtuvo la
mayor medida de resistencia, el punto libre del compresor es el punto común. El
valor que está mostrando el instrumento, corresponde a la medida de las
resistencias de las dos bobinas que están en serie
·
Coloque ahora una punta del multímetro en el punto
común del compresor y volvamos a medir resistencia con los otros puntos
·
El punto que, unido al punto común, donde se obtuvo el
MENOR valor de ambas medidas, corresponde a una de las puntas de la bobina de
PRINCIPAL, de MARCHA o RUN. El punto que,
unido al punto común, donde se obtuvo el MAYOR valor de ambas medidas,
corresponde a una de las puntas de la bobina de ARRANQUE o START
Para el caso de compresores con pines invertidos, se
siguen los mismos pasos, pero la ubicación de los pines difiere:
Ver video:
1.3. CONEXIÓNES
ELECTRICAS PARA ARRANQUE EN COMPRESORES MONOFASICOS DE INDUCCION
1.3.1. ARRANQUE O INICIO DE COMPRESORES MONOFASICOS CON RELE DE INTENSIDAD, DE CORRIENTE O AMPERIMETRICO ( RSIR )
Es un accesorios electromecánico que se emplea para el
arranque de compresores monofásicos de baja y media potencia ( entre 1/12 HP y
1 HP ) a 120 voltios. La estructura de un relé de intensidad, amperimétrico o
de corriente se observa a continuación:
VERIFICACION O COMPROBACION DEL ESTADO DE RELES AMPERIMETRICOS EN COMPRESORES DE REFRIGERACION
Con relación al funcionamiento, al inicio del arranque,
como el embolo está en la parte inferior del relé, no hay corriente que pase
por la bobina de arranque del compresor y todo se va por la bobina de marcha,
con una gran corriente creando un campo magnético en la bobina del relé.
Este campo magnético en la bobina del relé hace que el
embolo de este suba, cerrando el circuito interno para que ahora pueda pasar
corriente por la bobina de arranque del compresor, creando el campo magnético
rotativo en el estator del compresor, de forma que el rotor puede girar.
Después de arrancar, la corriente que pasa por la
bobina de marcha se reduce y se debilita el campo magnético de la bobina del relé,
haciendo que el embolo caiga por efecto de gravedad, desconectando la bobina de
arranque, quedando en el estator un campo magnético alternativo.
Ver videos:
El relé de arranque viene especificado para operar en
una potencia y una tensión específica; o sea, que el
relé del motocompresor de 1/6 es diferente de el de ¼ de Hp.
La conexión del sistema con los elementos que lo
integra es:
En este arranque la corriente pasa primeramente por la
bobina de marcha del compresor y por la bobina del relé amperimétrico o de
corriente; esta alta corriente crea un campo magnético en la bobina del relé
que produce el desplazamiento del embolo que conecta a la bobina de arranque
para que esta funcione y se cree el campo magnético rotativo en el estator del
compresor.
Unos segundos después del arranque o inicio, la
corriente que pasa por la bobina de marcha y por consiguiente por la bobina del
relé amperimétrico, reduce su valor debilitándose el campo magnético de la
bobina del relé por lo que el embolo cae por gravedad, desconectando a la
bobina de arranque del compresor quedando un campo magnético alternativo en el
estator del compresor, tal como se observa:
NOTA: El relé amperimétrico, en los compresores pequeños,
se conecta directamente en el compresor pues tiene los dos puntos de conexión a
marcha y arranque. La vida útil de estos elementos esta alrededor de las
100.000 actuaciones. Para su selección existen dos parámetros a tener en
cuenta:
CONEXIÓN Y ARRANQUE COMPRESOR CON RELE AMPERIMETRICO 3D
Para su conexión con el compresor:
En este arranque la corriente pasa primeramente por la
bobina de marcha del compresor y por la bobina del relé amperimétrico o de
corriente; esta alta corriente crea un campo magnético en la bobina del relé
que produce el desplazamiento del embolo que conecta a la bobina de arranque
para que esta funcione y se cree el campo magnético rotativo en el estator del
compresor.
Unos segundos después del arranque o inicio, la
corriente que pasa por la bobina de marcha y por consiguiente por la bobina del
relé amperimétrico, reduce su valor debilitándose el campo magnético de la
bobina del relé por lo que el embolo cae por gravedad, desconectando a la
bobina de arranque del compresor quedando un campo magnético alternativo en el
estator del compresor, tal como se observa:
Ver video:
|
|
|
Para su conexión con el compresor:
En este arranque la corriente pasa primeramente por la
bobina de marcha del compresor y por la bobina del relé amperimétrico o de
corriente; esta alta corriente crea un campo magnético en la bobina del relé
que produce el desplazamiento del embolo que conecta a la bobina de arranque
para que esta funcione y se cree el campo magnético rotativo en el estator del
compresor.
Unos segundos después del arranque o inicio, la
corriente que pasa por la bobina de marcha y por consiguiente por la bobina del
relé amperimétrico, reduce su valor debilitándose el campo magnético de la
bobina del relé por lo que el embolo cae por gravedad, desconectando a la
bobina de arranque del compresor quedando un campo magnético alternativo en el
estator del compresor, tal como se observa:
Ver video:
ARRANQUE RSIR CON RELE AMPERIMETRICO CORTO
1.3.2.
ARRANQUE DE COMPRESORES CON RELE AMPERIMETRICO Y CAPACITOR DE ARRANQUE ( CSIR )
Con relación a este tipo de capacitores se tiene que:
Con respecto a los datos de su placa:
Ver video:
|
DIFERENCIAS ENTRE CAPACITORES DE
MARCHA O PERMANTES Y CAPACITORES DE INICIO O ARRANQUE |
|
Generalmente el capacitor de arranque se emplea para
compresores mayores de ¼ Hp. A continuación, se da una tabla con capacidades de
condensadores de arranque para diferentes compresores.
|
CAPACIDAD COMPRESOR EN HP |
CAPACIDAD RECOMENDADA CONDENSADOR
ARRANQUE EN mF |
|
1/8 |
60 - 70 |
|
1/6 |
70 - 100 |
|
1/5 |
100 – 120 |
|
1/4 |
120- 140 |
|
1/3 |
140 - 160 |
|
1/2 |
170 - 240 |
|
3/4 |
240 - 310 |
|
1 |
320 - 400 |
|
1 1/2 |
380 - 500 |
Los capacitores de arranque son de tipo electrolítico,
encapsulados en baquelita, por eso es su color negro; están diseñados para
trabajar en cortos periodos de tiempo y sus valores de capacidad son expresados
en MFD o microfaradios. Estos elementos se conectan en serie con la bobina de
arranque y proporcionan energía en ese instante en que el compresor arranca y
la bobina de arranque está en operación.
Para el capacitor de arranque, no importa en qué
sentido se conecte la polaridad, un extremo se conecta al punto de marcha M y
el otro a la línea neutral. Por último, hay que conectar el cable de tierra a
la carcasa del motocompresor, algunos y para facilidad tienen el punto donde
conectar dicha línea.
El diagrama de conexión de compresores monofásicos se
tiene de la siguiente manera:
Al tener identificadas ambas líneas, procedemos ahora
a identificar los componentes eléctricos del funcionamiento del compresor:
·
Condensador
o capacitor de arranque: Se identificar por ser de color negro o pr la alta
capacidad en microfadios.
·
Relé
de intensidad.
·
Bimetálico
·
Punto
de arranque
·
Punto
de marcha
·
Punto
común.
La línea viva se conecta con el bimetálico y éste
último con el punto común de los tres puntos de conexión. La función de un
condensador de arranque es la de aumentar la fuerza de arranque de un motor
reduciendo la corriente de arranque del mismo.
Como en algunos casos, el relé de arranque va
insertado en los puntos de arranque y marcha del compresor, no hay espacio para
ubicar el condensador, para lograr esto, se corta el alambre puente que va del
neutro al punto de contacto B, instalando entre estos puntos el condensador,
tal como se ve a continuación:
Con respecto a la operación de este sistema, al
conectar el compresor, una alta corriente pasa inicialmente por la bobina de
marcha del compresor produciendo un campo magnético en la bobina del relé que
activa o repele al embolo del mismo.
El embolo conecta a la bobina de arranque con el
neutro, cerrando el circuito de la misma produciendo un campo magnético
giratorio en el estator, que arranca al compresor.
Después de arrancar la corriente total del compresor
se reduce y por ende también se reduce la corriente que pasa por la bobina de
marcha debilitándose el campo magnético de la bobina del relé amperimétrico,
haciendo que el embolo caiga por efecto de gravedad, desconectando al capacitor
de arranque y a la bobina de arranque del compresor, quedando en el estator un
campo magnético alternativo.
Con relación a las diferentes conexiones, veamos las siguientes:
En este arranque la corriente pasa primeramente por la
bobina de marcha del compresor y por la bobina del relé amperimétrico o de
corriente; esta alta corriente crea un campo magnético en la bobina del relé
que produce el desplazamiento del embolo que conecta a la bobina de arranque y
el capacitor de arranque para que estos funcionen y se cree el campo magnético
rotativo en el estator del compresor.
Unos segundos después del arranque o inicio, la
corriente que pasa por la bobina de marcha y por consiguiente por la bobina del
relé amperimétrico, reduce su valor debilitándose el campo magnético de la
bobina del relé por lo que el embolo cae por gravedad, desconectando tanto a la
bobina de arranque del compresor como al capacitor de arranque quedando un campo
magnético alternativo en el estator del compresor, tal como se observa:
Algunos ya vienen hechos para trabajar con el capacitor
de arranque como en el caso de algunos relés cortos:
Para su conexión con el compresor:
En este arranque la corriente pasa primeramente por la
bobina de marcha del compresor y por la bobina del relé amperimétrico o de
corriente; esta alta corriente crea un campo magnético en la bobina del relé
que produce el desplazamiento del embolo que conecta a la bobina de arranque y
el capacitor de arranque para que estos funcionen y se cree el campo magnético
rotativo en el estator del compresor.
Unos segundos después del arranque o inicio, la
corriente que pasa por la bobina de marcha y por consiguiente por la bobina del
relé amperimétrico, reduce su valor debilitándose el campo magnético de la
bobina del relé por lo que el embolo cae por gravedad, desconectando tanto a la
bobina de arranque del compresor como al capacitor de arranque quedando un campo
magnético alternativo en el estator del compresor, tal como se observa:
Ver
videos:
ARRANQUE CSIR CON RELE AMPERIMETRICO CORTO Y CAPACITOR DE ARRANQUE
Entre
las ventajas de emplear el relé de intensidad o amperimétrico están:
·
No
requiere enfriarse para funcionar.
·
Tiempo
de conexión depende del arranque del motor.
·
Puede
trabajar con condensador de arranque.
·
Fácil
instalación.
·
Reduce
las corrientes de arranque del compresor.
Entre
sus desventajas están:
·
Posee
partes móviles.
·
Sus
contactos eléctricos se desgastan.
·
Emite
interferencia electromagnética.
·
Un
modelo específico para cada compresor.
SISTEMAS DE ARRANQUE O INICIO DE COMPRESORES MONOFASICOS CON RELE AMPERIMETRICO O DE CORRIENTE
1.3.3.
ARRANQUE O INICIO DE COMPRESORES MONOFASICOS CON RELE PTC ( PTCSIR )
El relé PTC se emplea en compresores desde 1/12 HP a ½ HP a 120 voltios ( uno solo puede conectar diversos compresores mientras su capacidad este entre 1/12 Hp y ½ Hp ) y compresores de torque normal de arranque. Generalmente el relé posee una pastilla que es una resistencia tipo PTC. Están fabricados con titanato de bario y esté tipo de arranque proporciona al compresor un bajo par de arranque, requerido para sistemas que usen capilar
Recuerde que un PTC es una resistencia variable que a
mayor temperatura experimente, mayor resistencia al paso de corriente presenta.
Al inicio del arranque del compresor, la pastilla PTC
esta fría y por tanto, posee una resistencia baja que permite que la corriente pase
por ella y por la bobina de arranque del compresor, lo que facilita la
formación de un campo magnético rotativo en el estator del compresor, crenado
un campo magnético inducido en el rotor que permite su arranque.
Ver video:
Veamos a continuación cada uno de estos sistemas:
En este sistema de arranque como al inicio la pastilla
PTC esta fría, se comporta como un interruptor cerrado permitiendo el paso de
corriente por el mismo conectado la bobina de arranque del compresor permitiendo
la formación de un campo magnético rotativo en el estator del compresor.
Unos segundos después del arranque o inicio, la
pastilla PTC se calienta incrementando su resistencia limitando casi a cero el
valor de la corriente que pasa por la misma, desconectando prácticamente a la
bobina de arranque del compresor y el campo magnético del estator queda alternativo,
tal como se observa:
Ver video:
En este sistema de arranque como al inicio la pastilla
PTC esta fría, se comporta como un interruptor cerrado permitiendo el paso de
corriente por el mismo conectado la bobina de arranque del compresor permitiendo
la formación de un campo magnético rotativo en el estator del compresor.
Unos segundos después del arranque o inicio, la
pastilla PTC se calienta incrementando su resistencia limitando casi a cero el
valor de la corriente que pasa por la misma, desconectando prácticamente a la
bobina de arranque del compresor y el campo magnético del estator queda
alternativo, tal como se observa:
Ver videos:
Para su conexión con el compresor:
También se puede conectar de la siguiente forma:
En este sistema de arranque como al inicio la pastilla
PTC esta fría, se comporta como un interruptor cerrado permitiendo el paso de
corriente por el mismo conectado la bobina de arranque del compresor permitiendo
la formación de un campo magnético rotativo en el estator del compresor.
Unos segundos después del arranque o inicio, la
pastilla PTC se calienta incrementando su resistencia limitando casi a cero el
valor de la corriente que pasa por la misma, desconectando prácticamente a la
bobina de arranque del compresor y el campo magnético del estator queda
alternativo, tal como se observa:
Ver video:
ARRANQUE PTCSIR Y PTCSCR CON RELE DE TRES PINES
Para su conexión con el compresor:
También se puede conectar de la siguiente forma:
En este sistema de arranque como al inicio la pastilla
PTC esta fría, se comporta como un interruptor cerrado permitiendo el paso de
corriente por el mismo conectado la bobina de arranque del compresor permitiendo
la formación de un campo magnético rotativo en el estator del compresor.
Unos segundos después del arranque o inicio, la
pastilla PTC se calienta incrementando su resistencia limitando casi a cero el
valor de la corriente que pasa por la misma, desconectando prácticamente a la
bobina de arranque del compresor y el campo magnético del estator queda
alternativo, tal como se observa:
Ver video:
1.3.4. ARRANQUE O INICIO DE COMPRESORES MONOFASICOS CON RELÉ PTC Y CAPACITORES DE MARCHA O PERMANENTE ( PTCSCR ).
El
relé integrado está compuesto por el protector térmico, una pastilla ptc y un
capacitor de marcha de baja capacitancia.
Viene con dos pines de conexión para la línea viva y
la neutral:
Veamos ahora los componentes y la conexión del mismo
al compresor:
Para su conexión en el compresor:
En este sistema de arranque como al inicio la pastilla
PTC esta fría, se comporta como un interruptor cerrado permitiendo el paso de
corriente por el mismo conectado la bobina de arranque del compresor permitiendo
la formación de un campo magnético rotativo en el estator del compresor.
Unos segundos después del arranque o inicio, el campo
magnético del estator permanece rotativo, porque a pesar de que la pastilla ptc
se aisla, la corriente sigue pasando por el capacitor.
Ver videos:
1.3.5. ARRANQUE
DE COMPRESORES CON RELÉ PTC DE TRES Y CUATRO PIES CON CAPACITOR PERMANENTE O DE
TRABAJO ( PTCSCR ).
Los
relés PTC de tres pines ( alguno ) y de 4 pines, además de trabajar solos
pueden adaptarse capacitores permanentes y de esta forma trabajar juntos.
|
|
|
Al conectar el compresor, una alta corriente pasa por ambas
bobinas del compresor, ya que la PTC esta fría y su resistencia baja de forma
que se comporta como un interruptor cerrado que permite el paso de corriente
para la misma y por el capacitor de marcha generando un campo magnético
rotativo en el compresor que permite el giro del rotor del mismo.
La corriente que pasa por la PTC calienta a la misma
incrementándose su resistencia limitando el paso de corriente a niveles de
miliamperios desconectado a la PTC del circuito, pero queda operando el
capacitor permanente y por ende la bobina de arranque manteniendo el campo
magnético rotativo en el compresor.
Veamos
las conexiones de cada uno de ellos:
Para su conexión en el compresor:
En este sistema de arranque como al inicio la pastilla
PTC esta fría, se comporta como un interruptor cerrado permitiendo el paso de
corriente por el mismo conectado la bobina de arranque del compresor permitiendo
la formación de un campo magnético rotativo en el estator del compresor.
Unos segundos después del arranque o inicio, la
pastilla PTC se calienta incrementando su resistencia limitando casi a cero el
valor de la corriente que pasa por la misma, desconectándose del circuito, pero
la bobina de arranque del compresor sigue operando gracias a que la corriente
circula por el capacitor de marcha o permanente manteniéndose el campo
magnético rotativo en el estator del compresor tal como se observa:
Unos segundos después del arranque o inicio, la
pastilla PTC se calienta incrementando su resistencia limitando casi a cero el
valor de la corriente que pasa por la misma, desconectándose del circuito, pero
la bobina de arranque del compresor sigue operando gracias a que la corriente
circula por el capacitor de marcha o permanente manteniéndose el campo
magnético rotativo en el estator del compresor tal como se observa:
Ver video:
ARRANQUE PTCSIR Y PTCSCR CON RELE DE TRES PINES
Para su conexión en el compresor:
En este sistema de arranque como al inicio la pastilla
PTC esta fría, se comporta como un interruptor cerrado permitiendo el paso de
corriente por el mismo conectado la bobina de arranque del compresor permitiendo
la formación de un campo magnético rotativo en el estator del compresor.
Unos segundos después del arranque o inicio, la
pastilla PTC se calienta incrementando su resistencia limitando casi a cero el
valor de la corriente que pasa por la misma, desconectándose del circuito, pero
la bobina de arranque del compresor sigue operando gracias a que la corriente
circula por el capacitor de marcha o permanente manteniéndose el campo
magnético rotativo en el estator del compresor tal como se observa:
Ver video:
1.3.5. ARRANQUE O INICIO DE COMPRESORES MONOFASICOS CON RELE PTC Y CAPACITOR DE ARRANQUE ( PTCCSIR )
Este sistema de arranque emplea un relé ptc especial,
diferente a los que hemos visto anteriormente por la ubicación de los pines
donde se conecta el capacitor.
Al conectar el compresor, una alta corriente pasa por
ambas bobinas del compresor, ya que la PTC esta fría y su resistencia baja de
forma que se comporta como un interruptor cerrado que permite el paso de
corriente para la misma y por el capacitor de arranque generando un campo
magnético rotativo en el compresor que permite el giro del rotor del mismo
La corriente que pasa por la PTC calienta a la misma
incrementándose su resistencia limitando el paso de corriente a niveles de
miliamperios desconectado a la PTC, el capacitor de arranque y la bobina de
arranque del compresor quedando un campo magnético alternativo en el compresor.
La conexión con
los elementos del circuito es:
Para su conexión en el compresor:
En este sistema de arranque como al inicio la pastilla
PTC esta fría, se comporta como un interruptor cerrado permitiendo el paso de
corriente por el mismo conectado la bobina de arranque del compresor permitiendo
la formación de un campo magnético rotativo en el estator del compresor.
Unos segundos después del arranque o inicio, la
pastilla PTC se calienta incrementando su resistencia limitando casi a cero el
valor de la corriente que pasa por la misma, desconectando prácticamente a la
bobina de arranque del compresor y el capacitor de arranque por lo cual el
campo magnético del estator queda alternativo, tal como se observa:
Entre
las ventajas del PTC se tiene:
·
No
se desgasta.
·
No
posee partes móviles.
·
No
produce chispas.
·
Opera
en cualquier posición.
·
Un
solo modelo para varios compresores.
Entre
sus desventajas están:
·
Requiere
operar en conjunto con el térmico del compresor.
·
Necesita
tiempo para enfriarse y volver a operar.
·
Tiempo
de conexión no depende del arranque del motor.
·
Requiere
de un klixon en buen estado.
1.3.6. ARRANQUE O INICIO DE COMPRESORES MONOFASICOS CON SUPER STARTER O SUPERARRANCADOR ( PTCSIR )
El super starter es un dispositivo que combina un capacitor de arranque ( Start Capacitor ) y un PTC; puede ser empleado desde voltajes entre 110 V y 220 V y unidades de aire acondicionados desde 4000 a 120000 BTU o de ½ Hp a 10 Hp y compresores con normal a alto par de arranque. Los polos de este dispositivo no están definidos por tanto no importa la polaridad en que se conecten. El super starter se debe conectar con un condensador de marcha, pero se pueden arrancar compresor sin el uso de éste último.
El dispositivo consiste en la unión entre un capacitor
de arranque o inicio y una pastilla PTC en conexión serie, tal como se observa:
Con relación a su principio de operación, al conectar
el compresor y al tener una baja temperatura, la pastilla PTC permite que el
capacitor de arranque quede conectado con lo cual pasa corriente por la bobina
de arranque del compresor, produciendo un alto par de arranque y un campo
magnético giratorio en el estator, que permite el inicio o arranque al
compresor.
La corriente que viene de la bobina de arranque y que
pasa por la pastilla PTC, la calienta de forma que ésta incrementa su valor de
resistencia hasta que la corriente disminuye casi a cero, prácticamente
desconectando la bobina de arranque y el capacitor, quedando un campo magnético
alternativo en el estator del compresor.
Ver videos:
PRINCIPIO OPERACION DEL SUPER STARTER O SUPER ARRANCADOR PARA EL ENCENDIDO O INICIO DE COMPRESORES
Con relación a su conexión, ya sea el neutro o una de las líneas, se conecta con el punto común C . La otra línea o el neutro se conecta con algún borde del super starter y de ahí una conexión común al punto de marcha M. El otro extremo del dispositivo se conecta con el punto de arranque del compresor. La conexión de los elementos es:
Para su conexión con el compresor:
En el arranque pasa corriente por ambas bobinas y por
ello se crea un campo magnético rotativo en el estator que facilita el giro del
rotor del compresor.
Unos segundos después del arranque o inicio, la
pastilla PT del súper arrancador se caliente limitando la circulación de
corriente prácticamente a cero, desconectando prácticamente la bobina de arranque
del compresor y al capacitor de arranque
por lo cual el campo magnético del estator queda alternativo, tal como
se observa:
1.3.7.
ARRANQUE O INICIO DE COMPRESORES MONOFASICOS CON CAPACITOR DE MARCHA, DE TRABAJO O PERMANENTE ( PSC
)
Este sistema ofrece un bajo par de arranque, y
preferiblemente se emplea en sistemas cuyas presiones se igualen rápidamente y
torque normal de arranque. El capacitor de marcha se identifica del de arranque
por el color que es plateado y en la mayoría de los casos no están
identificados los polos del mismo, así porque sus capacitancia es menor de los 80 MFD. Si es para trabajar monofásico,
se debe asegurar que su voltaje de operación sea ligeramente superior a 120V;
para trabajar con voltaje 220 V, su voltaje de operación debe ser ligeramente
superior a 220 V. Estos elementos están
construidos en polietileno encapsulado en metal o plástico y están diseñados
para operar continuamente; al igual que los condensadores de arranque, se
conectan en serie con la bobina de arranque del compresor.
Con relación a sus datos de placa:
Ver video:
DIFERENCIAS ENTRE CAPACITORES DE MARCHA O PERMANTES Y CAPACITORES DE INICIO O ARRANQUE
Con relación a su conexión:
Para su conexión con el compresor:
En el arranque pasa corriente por ambas bobinas y por
ello se crea un campo magnético rotativo en el estator que facilita el giro del
rotor del compresor y permanece contado en operación.
Generalmente los condensadores de marcha tienen dos
puestos a los cuales se conectan los cables, pero hay otros que tienen tres
puesto de toma y se emplean cuando hay ventiladores que requieren su uso para
encender, por ejemplo en aires acondicionados que trabajan con conexiones
monofásicas 220 V bifilares. El punto común C del centro del condensador se
conecta a la línea neutral o fase II.; en el punto del ventilador VENT se
conecta directo al punto arranque del ventilador y el punto HERME se conecta al
punto de arranque del compresor.
Ver video:
ARRANQUE DE COMPRESOR Y VENTILADOR MONOFASICO CON CAPACITOR DUAL O DE TRES PINES
|
|
Este elemento es uno de los que mas falla debido al
uso y una mala selección del mismo, para verificar su estado, mida su
capacitancia y estado físico del mismo.
Hay una fórmula que nos permite calcular o verificar
la capacitancia requerida por un compresores teniendo en cuanta sus
características eléctricas, la fórmula es:
Ver videos:
1.3.8. ARRANQUE O INICIO DE COMPRESORES MONOFASICOS CON SUPER STARTER Y CAPACITOR DE MARCHA O PERMANENTE (
PTCCSIRSCR )
Para compresores de alto par de arranque, y es la
unión entre estos dos accesorios. El diagrama de conexión del circuito es:
La corriente que viene de la bobina de arranque y que
pasa por la pastilla PTC, la calienta de forma que ésta incrementa su valor de
resistencia hasta que la corriente disminuye casi a cero, prácticamente
desconectando al capacitor de arranque quedando operando el capacitor
permanente manteniendo el campo magnético rotativo en el estator del compresor
Ver videos:
PRINCIPIO OPERACION DEL SUPER STARTER O SUPER ARRANCADOR PARA EL ENCENDIDO O INICIO DE COMPRESORES
Con relación a su conexión, se colocan ambos
componentes en paralelo y de allí en adelante la conexión es muy parecida a la
que usa cuando el super arrancador opera solo.
En el arranque pasa corriente por ambas bobinas y por
ello se crea un campo magnético rotativo en el estator que facilita el giro del
rotor del compresor y permanece contado en operación
Unos segundos después del arranque o inicio se
desconecta el super arrancador pero sigue operando el capacitor de marcha y el
campo magnético del estator permanece rotativo, tal como se observa:
1.3.9.
ARRANQUE O INICIO DE COMPRESORES MONOFASICOS CON CAPACITOR DE ARRANQUE Y RELE POTENCIAL, DE TENSION
O VOLTIMETRICO ( CSIR ).
Este relé puede instalar solo un capacitor de arranque,
o bien un capacitor de arranque y un capacitor de marcha. El relé potencial
se emplea generalmente para compresores mayores de ½ HP. tiene la siguiente
estructura interior:
|
|
|
El relé potencial viene diseñado para diferentes tensiones
de operación y potencia de compresores, así que hay que tener en cuenta cuando
la conexión sea monofásica 110 V o 220 V para escoger el relé potencial
adecuado. Primero que todo se debe tener en cuenta que el capacitor de arranque
y el relé potencial tengan el valor de voltaje requerido determinado por la
tensión del compresor.
Al conectar el compresor y al tener el relé potencial
el contacto 1 – 2 cerrado, se observa que el capacitor de arranque queda
conectado con lo cual circula corriente por la bobina arranque del compresor,
produciendo un alto par de arranque y un campo magnético giratorio en el
estator, que permite el inicio o arranque del mismo.
Podemos observar también que la bobina del relé
potencial también se energiza ( ya que esta en paralelo con la bobina de
arranque del compresor )
Llega un momento en que la bobina del relé
voltimétrico incrementa su campo magnético que abre el contacto 1 - 2 del
mismo, desconectando al capacitor de arranque, del sistema, quedando
prácticamente desconectada la bobina de arranque del compresor lo que crea un
campo magnético alternativo en el estator del compresor.
Ver video:
Con
respecto a su conexión se tiene:
Al inicio del arranque pasa corriente por las bobinas del
compresor y del relé voltimetrico, pero en el caso de la bobina del relé
voltimetrico su campo magnético es débil y no conmuta el contacto 2 – 1 permanece
cerrado quedando operando el capacitor de arranque.
Unos segundos después del arranque o inicio, el campo magnético
de la bobina del relé voltimetrico se fortalece abriendo el contacto del mismo
( 2 – 1 ), desconectando tanto al capacitor de arranque como a la bobina de
arranque del compresor quedando un campo magnético alternativo en el estator
del compresor, tal como se observa:
Ver
videos:
1.3.10. ARRANQUE O INICIO DE COMPRESORES MONOFASICOS CON CAPACITOR DE ARRANQUE,
CAPACITOR DE MARCHA O TRABAJO Y RELE POTENCIAL O VOLTIMETRICO ( CSR )
Primero que todo se debe tener en cuenta que los
condensadores y el relé potencial tengan el voltaje requerido determinado por
el voltaje del compresor. El punto 5 del relé se conecta con la línea 1. El
punto 1 se conecta con uno de los extremos del condensador de arranque; el otro
extremo del condensador de arranque se conecta con uno de los extremos del
condensador de marcha de allí se dirigen hacia el punto de marcha M donde se
conectan con la línea neutral o línea 2. El extremo libre del condensador de marcha
se une con el punto 2 del relé potencial. El punto 2 del relé se conecta con el
punto de arranque del compresor. El
diagrama pictórico de conexión con los elementos del circuito es:
Al conectar el compresor y al tener el relé potencial
el contacto 1 – 2 cerrado, se observa que el capacitor de arranque queda
conectado con lo cual circula corriente por la bobina arranque del compresor,
produciendo un alto par de arranque y un campo magnético giratorio en el
estator, que permite el inicio o arranque del mismo.
Ver video:
PRINCIPIO DE OPERACION DEL RELE POTENCIAL O VOLTIMETRICO EN EL ARRANQUE DE COMPRESORES MONOFASICOS
Con respecto a su conexión se tiene:
Al inicio del arranque pasa corriente por las bobinas del
compresor y del relé voltimetrico, pero en el caso de la bobina del relé
voltimetrico su campo magnético es débil y no conmuta el contacto 2 – 1 permanece
cerrado quedando operando tanto el capacitor de arranque como el de marcha.
Unos segundos después del arranque o inicio, el campo magnético
de la bobina del relé voltimetrico se fortalece abriendo el contacto del mismo
( 2 – 1 ), desconectando tanto al capacitor de arranque solamente pero sigue
operativo el capacitor de marcha así como a la bobina de arranque del compresor
quedando un campo magnético rotativo en el estator del compresor, tal como se
observa:
2. ARRANQUE DE
COMPRESORES TRIFASICOS EN REFRIGERACION Y CLIMATIZACION
2.1. VERIFICACION DE PINES DE CONEXIÓN Y BOBINAS EN
COMPRESORES TRIFASICOS
Antes del procedimiento tenga en cuenta:
•
Tener un multímetro calibrado.
•
Recordar que los compresores trifásicos poseen tres
bobinas en el estator.
•
Recordar que la bobinas son iguales en longitud y
grosor.
•
Tener los datos de resistencias entre los puntos dados
por el fabricante del compresor.
A continuación, siga con los siguientes pasos:
·
Para
compresores ya sea en conexión estrella o triangulo, realice las tres medidas,
en estos casos, las medidas deben ser iguales.
Para el caso de compresores con conexión delta:
Ver video:
2.2.
CONEXION DE COMPRESORES TRIFASICOS
Para hacer una correcta conexión eléctrica de este
tipo de compresores, es necesario usar un Secuencímetro para hallar la correcta
secuencia de las fases y de esta forma hacer las conexiones de forma correcta.
Ver video:
Para algunos compresores mayores de 5 HP, la conexión
varia y tiene conectores para conexión ya sea delta o Y, tal como se observa en
la figura:
Estos tipos de motores poseen seis puntos de conexión.
Para el tipo de conexión delta, las líneas de fase se conectan a los puntos de
conexión U1, V1 y W1, de estos puntos salen otras conexiones a los puntos
superiores U2, V2 y W2 tal como se observa en la figura. Para el tipo de conexión tipo Y, las líneas
de fase entrante se conectan nuevamente a los puntos de conexión U1, V1 y W1,
pero se diferencia del delta porque ahora los puntos que se unen son los
superiores tal como se observa en la figura.
NOTA: Cuando el giro del motor es contrario al
deseado, basta intercambiar solo dos líneas vivas o fases para invertir el giro
del rotor del mismo.
En
algunos sistemas trifásicos las líneas vivas se identifican por letras así: L1
con R, L2 con S y L3 con T.
2.3.
VIGILANCIA TENSION ELECTRICA Y RESISTENCIAS DE AISLAMIENTO EN COMPRESORES.
Los
desequilibrios entre los valores de voltajes entre las líneas es un factor muy
importante a tener en cuenta a la hora del montaje de compresores trifásicos.
Este desequilibrio debe ser menor a un 2%, para hallarlo, en primer lugar,
tiene que hallar los voltajes entre RS, ST y RT, después obtiene un valor
promedio de las tres y ejecuta la siguiente fórmula:
VL1-L2
= Tensión entre la línea L1 o R y la línea L2 o S.
VL1-L3 = Tensión entre la línea L1
o R y la línea L3 o S.
VL2-L3 = Tensión entre la línea L2
o S y la línea L3 o T.
Ahora
se calcula el valor de la tensión promedio o media VM :
Donde
VM = ( VL1-L2 +
VL1-L3 + VL2-L3 ) / 3
Para
el caso del ejemplo:
Ahora
halle el valor absoluto de la diferencia entre los valores de la tensión media
y las tensiones entre líneas:
ABS ( VM - VL1-L2
) = ΔV1
ABS ( VM - VL1-L3
) = ΔV2
ABS ( VM - VL2-L3
) = ΔV3
Para
el caso:
Los
valores ΔV1, ΔV2 y ΔV3, como son valores
absolutos, sus resultados son siempre positivos. Entre ellos se escoge el de
mayor valor y se divide entre VM, multiplicando esta división por 100%
y se obtiene el porcentaje de desbalance de tensión entre líneas vivas.
En
el ejercicio del ejemplo anterior, se tienen desbalances por encima del 2%, con
lo cual hay que verificar los inconvenientes de este resultado.
Con
relación a los desequilibrios de las corrientes, es un proceso similar y el desequilibrio
debe ser menor a un 5%, para hallarlo, en primer lugar, tiene que hallar los valores
de las corrientes de línea y después obtiene un valor promedio de las tres y
ejecuta la siguiente fórmula:
Ahora
se calcula el valor de la corriente promedio o media IM :
Donde
IM = ( IL1 + IL2
+ IL3 ) / 3
Para
el caso del ejemplo:
Ahora
halle el valor absoluto de la diferencia entre los valores de la tensión media
y las tensiones entre líneas:
ABS ( IM - IL1 ) = ΔI1
ABS ( IM - IL2 ) = ΔI2
ABS
( IM - IL3 ) = ΔI3
Para
el caso:
Los valores ΔI1, ΔI2 y ΔI3,
como son valores absolutos, sus resultados son siempre positivos. Entre ellos
se escoge el de mayor valor y se divide entre IM, multiplicando esta
división por 100% y se obtiene el porcentaje de desbalance de corriente.
En
el ejercicio del ejemplo anterior, se tienen desbalances por encima del 5%, con
lo cual hay que verificar los inconvenientes de este resultado.
Ver
video:
CALCULO Y ANALISIS DE DESBALANCES EN TENSION Y CORRIENTE EN COMPRESORES TRIFASICOS DE REFRIGERACION
Este instrumento viene para aplicar un voltaje de tipo
DC entre los puntos de conexión de las bobinas y la tierra del compresor con el
fin de medir la resistencia entre estos puntos y la tierra del compresor, estas
medidas están alrededor de los Megaohmios y la cantidad de voltaje aplicado así
como el resultado de la prueba, depende de los datos proporcionados por el
fabricante.
Ver video:
3. COMPRESORES
DE VELOCIDAD VARIABLE VCC.
Debido a los avances de la electrónica, ya se
tiene disponibles compresore con velocidad de rotación o RPM variables, los
cuales son alimentados por una tarjeta invertir, la cual modifica la velocidad
del compresor dependiendo de los requerimientos del recinto.
Ver video:
La tarjeta inversora posee tres ( 3 ) modos de operación: Modo Drop In,
Modo Frecuencia y Modo Serial.
Ver video:
Para el modo de operación Drop In:
Para este modo de operación se pueden usar los mismos termostatos ya
sean de tipo análogo o digital del equipo, por tanto el cambio de compresor es
sencillo de hacer o implementar.
ARRANQUE DE COMPRESORES VCC CON MODULO INVERSOR EMBRACO VCC3 EG EN MODO DROP IN
ARRANQUE DE COMPRESORES VCC CON MODULO ELECTRONICO INVERSOR EMBRACO CF10B EN MODO DROP IN
Para
el modo de operación Frecuencia:
Para
este modo de operación, se necesitan controladores que den una señal PWM o Vcc
a la tarjeta inversora, tal como se muestra:
Para
el modo de operación serial:
Para este modo de operación, el controlador no solo envía la señal para
la operación del compresor, sino que es también capaz de leer la información de
la tarjeta inversora
Ver
video:
3.1. OPERACIÓN
DE COMPRESORES DE VELOCIDAD VARIABLE VCC CON TARJETA CF10B.
El modo de operación Drop In, que es el más
sencillo, el compresor, en el primer ciclo de operación, opera como un
compresor ON – Off Normal, hasta llegar a la temperatura del Setpoint o Cut Out
programado en el termostato, la diferencia esta en el segundo ciclo o en el
mantenimiento de la temperatura de Cut In ( que se establece con el diferencial
o histéresis ), donde se encuentra que el compresor trabaja a menor RMP y por
tanto menor consumo de potencia.
Otra característica del equipo es que ejecuta
un arranque suave o a bajas RMP, veamos esta grafica de comportamiento:
Con relación el esquema de conexión puede
variar dependiendo del tipo de equipo, pero aquí hay esquemas generales de
acuerdo con ellos, se recomienda usar controladores electrónicos para el
control de temperatura en estos equipos:
Para sistemas de descongelación con
resistencias eléctricas:
Ver video:
Pero dependiendo del tipo de equipo los diagramas pueden variar, les presento estos de acuerdo al sistema de descongelación que tengan.
Para sistemas de descongelación ciclo fuera:
Para sistemas de descongelación eléctricos:
3.2. OPERACIÓN DE COMPRESORES DE VELOCIDAD VARIABLE
VCC CON TARJETA VCC3 EG EN MODO DROP IN
Esta tarjeta es mas sencilla y viene para compresores VCC de tipo domésticos,
veamos sus características:
Ver video:
MODULO INVERSOR ELECTRONICO EMBRACO VCC3 EG EN MODO DROP IN PARA COMPRESORES VCC
Para esta tarjeta se tienen las siguientes características de operación:
• La función del termostato es activar o desactivar el
compresor.
• La tarjeta electrónica inverter se encarga del control
de la velocidad del compresor.
• Fácil y rápida conexión.
• La modulación de la velocidad del compresor se ajusta de
acuerdo con la carga del mismo sin el uso de sensores externos.
• El objetivo fundamental de este modo de operación es
optimizar el consumo energético manteniendo bajas las velocidades de operación
del compresor
Veamos sus conexiones comunes con termostato análogo y
digital:
Ver video:
ARRANQUE COMPRESOR VCC CON MODULO INVERSOR EMBRACO VCC3 EG EN MODO DROP IN
4. PARAMETROS ELECTRICOS EN MOTORES ASINCRONICOS DE TIPO MONOFASICOS Y TRIFASICOS.
En los compresores abiertos, así como en los ventiladores de
condensador, de compresor y evaporador, es común el uso de motores asincrónicos
para mover a los mismos; por eso, es ésta temática trataremos sobre las
generalidades de los mismos así como la identificación de sus potencias. Los motores eléctricos de
tipo asincrónicos son los más comunes en uso debido a que son simples, fáciles
de construir y fáciles de conectar. Entre sus partes internas se tienen:
Es importante destacar que se pueden identificar 4
tipos de potencias con las cuales podemos describir a estos motores; una de
ellas es de tipo mecánico y es la potencia que se obtiene del eje del motor,
también llamada potencia útil, de Flecha, de salida o de eje. Las otras
potencias son de tipo eléctrico y se refieren a la potencias activa ( P ), la
potencia Reactiva ( Q ) y la potencia aparente ( S ), las cuales se analizan a
continuación.
La figura anterior, se refriere al famosos triángulo
de potencias donde se relacionan las tres. La potencia aparente ( S ) está
compuesta por la potencia activa ( P ) y la potencia reactiva ( Q ); el ángulo
que conforma al vector de la potencia aparente S, con la potencia P, es el θ o
Φ en otras literaturas.
En lo relacionado a las unidades, la potencia aparente
( S ) se mide en voltamperes ( VA ); la potencia activa en ( P ) en Watts y la
potencia reactiva ( Q ) en Voltamperes reactivos ( VAR ). Del triángulo de
potencia se pueden obtener las siguientes fórmulas:
En
lo relacionado al factor de potencia ( FP o PF ) o Cos θ, es la relación entre
la potencia activa ( P ) y la potencia aparente ( S ), este valor tiene las
siguientes implicaciones:
·
Si
el FP se acerca a 1, entonces el ángulo θ es pequeño y el motor posee poco
consumo de potencia reactiva ( Q ), lo cual es deseable
·
Si
el FP se acerca a 0, entonces el ángulo θ es grande y el motor posee exceso
consumo de potencia reactiva ( Q ), lo cual es no deseable.
Para
determinar estos valores y otros más, la tabla de datos del motor da mucha
información, la cual vamos a analizar a continuación:
De
las variables eléctricas podemos analizar:
De las variables mecánicas podemos analizar:
Otras variables a analizar son:
Clase de aislamiento: Tiene que ver con la temperatura
limite de trabajo de las bobinas del motor.
Grado de protección IP: Es una codificación que tiene
que ver con dos dígitos: el primero indica el grado de protección del motor
contra penetración de cuerpos sólidos y el segundo se refriere a la protección
del motor contra la penetración del agua.
Régimen de servicio o Duty: Son las categorías de
servicio u operación donde trabajará el motor. Para su correcta selección, hay
que analizar como será la operación o funcionamiento del motor en lo
relacionado con manejo de cargas y periodos de descanso, así como el uso de
electrofrenos y otras variables.
Clase de eficiencia y Porcentaje de la eficiencia: en
lo relacionado al tipo de eficiencia, está relacionada con la calidad o
tecnología del mismo, se pueden identificar las siguientes eficiencias:
En cuanto al porcentaje de eficiencia ( EFF, η ), relaciona a la potencia útil o de eje
del motor, con la potencia de entrada o activa eléctrica ( P ) del mismo:
EFF = η = Potencia útil o de
eje / Potencia entrada activa P AC
Factor de servicio o SF: Se define como un
multiplicador el cual se aplica a la potencia de placa del motor ( potencia
mecánica de la flecha) para indicar la
carga que puede llevar en condiciones nominales de servicio.
Ver video:
4.1
CALCULO BASICOS CON BASE EN LOS DATOS DE TABLA DE UN MOTOR ELECTRICO
ASINCRONICO
Lo primero que hay que hacer es identificar los
siguientes datos que son requeridos para los cálculos básicos:
·
Potencia
útil o de eje del motor en HP o en KW.
·
La
eficiencia del motor EFF o η.
·
Tensión
de línea de operación
·
Corriente
de línea dependiendo del voltaje de operación.
·
Identificar
si el motor es monofásico o trifásico.
·
El
factor de potencia FP o Cos θ.
·
Altura
sobre el nivel del mar.
Veamos este simple ejemplo con la siguiente placa:
En lo relacionado con la potencia de salida, útil o de
eje del motor se tiene:
Entonces:
Potencia salida mecánica, útil o de
eje = 1 Hp Uk
Si lo convertimos a KW, entonces:
Potencia salida mecánica, útil o de
eje = 0,7457 Kw
A continuación, vamos a identificar la eficiencia EFF
o η del motor, para de esta forma hallar de una forma la potencia de entrada o
activa P del motor:
Ya sabíamos que:
EFF, Eficiencia ( η )= Potencia salida útil
mecánica/ Pot entrada electrica
Eficiencia ( η )= Potencia útil o
mecánica motor/ P
Despejando P se tiene que:
Potencia eléctrica activa ( P ) =
Potencia mecánica Salida / Eficiencia
Reemplazando los valores en la ecuación:
Potencia eléctrica activa P=
(0,7457 Kw / 0,642)= 1,161 Kw
Para verificar el valor de P obtenido con la
eficiencia del motor, obtendremos ese mismo valor pero con otros datos. Se sabe
que la fórmula de potencia activa P para motores trifásicos y monofásicos son:
|
MOTORES
MONOFASICOS |
MOTORES
TRIFASICOS |
|
Potencia activa ( P ) = VL IL Cos θ |
Potencia activa ( P ) = VL IL Cos θ |
Como el motor es trifásico, ahora vamos a hallar el
valor de P, teniendo en cuenta los valores de los voltajes de línea y las
corrientes nominales así como del FP, de la siguiente forma:
Reemplazando en la fórmula de potencia activa:
Potencia activa ( P ) = VL IL Cos θ
Potencia activa ( P ) = 220 V *
3,5 A * 0.87 *
Potencia activa ( P ) = 1160,3 Watts = 1,16 Kw
Como se puede observar, se obtuvo el mismo valor de P.
Algunos motores traen información para determinar la corriente de arranque del
mismo:
Para el caso se tiene que la corriente de arranque Ia
es:
Ia = 3,7 * In
Reemplazando los valores en la fórmula anterior:
Ia = 3,7 * 3,5 = 12.95 A
Otra forma de obtener la corriente de arranque del
motor esta por la designacion del KVA CODE, el cual se designa por una letra y
está , en una tabla establece el rango de valor en KVA/HP del motor, tal como
se muestra:
Esta codificación de un motor sale de la división de
la potencia aparente S de arranque del motor en KVA dividida entre la potencia
de salida o útil del motor en HP,para el caso:
Antes de comenzar hay que tener el valor de la
corriente de arranque IA del motor, para el caso es de 1500 A.
KVA/ HP = ( S / P útil ) = ( VL
IA
Reemplazando en la fórmula:
KVA/ HP = (460 V * 1500 A *
Por tanto, para la tabla, el KVA CODE es G. ahora si
se desea hallar la corriente de arranque entonces pude usar la siguiente
fórmula para los motores trifásicos:
Ia = Potencia útil motor en
HP*1000*Valor Letra KVA CODE promedio
VL *
Y para motores monofásicos:
Ia = Potencia útil motor en
HP*1000*Valor Letra KVA CODE promedio
VL
Para el ejercicio:
En la parte solar, es muy importante conocer el valor
de la potencia de arranque del motor, para de esta forma conocer o poder
seleccionar la potencia nominal de los inversores. La fórmula es la misma de la
potencia activa, variando el parámetro de la corriente, tal como se observa:
|
MOTORES
MONOFASICOS |
MOTORES
TRIFASICOS |
|
Potencia arranque activa ( P )
= VL IA Cos θ |
Potencia arranque activa ( P )
= VL IA Cos θ |
Para el cálculo de la potencia reactiva Q, se puede
hacer de varias formas, la más común con los valores del ángulo del FP θ y el
valor de la potencia activa P:
Se halla el valor del ángulo θ:
Θ = COS-1 0,87 = 29.54 Grados
Tangente θ = Q / P
Q = Tangente θ * P
Q = 1.161 Kw * Tan 29.54
= 0.65 Kvar
Para el cálculo de la potencia aparente S, se puede
hacer de varias formas:, la primera con el factor de potencia FP y el valor de
la potencia activa P:
Cos θ = P / S
S
= P / Cos θ
S = 1.161 Kw/ 0.87
S = 1,33 KVA
La otra forma de obtener la potencia aparente S, es
con los valores de P y Q:
S =
S =
S =
Ahora lo que queda es el dibujo del triangulo de
potencias:
Ver video:
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