Universidad de Costa RicaFacultad de Ingeniera

Escuela de Ingeniera Elctrica

IE 0502 Proyecto Elctrico

DEFINICIN DE UNA ESTRATEGIA DECONSTRUCCIN Y ESTIMACIN DE LOS

COSTOS DE LA PRODUCCIN DECONVERTIDORES ROTATORIOS DE

FASE DE 5 a 25Hp

Por:

Jose Pablo Barquero vila

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DEFINICIN DE UNA ESTRATEGIA DECONSTRUCCIN Y ESTIMACIN DE LOS

COSTOS DE LA PRODUCCIN DECONVERTIDORES ROTATORIOS DE

FASE DE 5 a 25Hp

Por:JOSE PABLO BARQUERO VILA

Sometido a la Escuela de Ingeniera Elctricade la Facultad de Ingeniera

de la Universidad de Costa Ricacomo requisito parcial para optar por el grado de:

BACHILLER EN INGENIERA ELCTRICA

Aprobado por el Tribunal:

_________________________________

Ing. JAIME ALLEN FLORESProfesor Gua

_________________________________ _________________________________

Ing. OSCAR NEZ MATA Ing. MAURICIO CESPEDES Profesor lector Profesor lector

DEDICATORIA

A todas las personas que de una u otra forma contribuyeron en mi formacin, a los(as) quesiempre estuvieron ah y especialmente a mi familia.

RECONOCIMIENTOS

A los Profesores Jaime Allen y Oscar Nez, por su gua en la elaboracin de esteproyecto.

NDICE GENERAL

NDICE DE FIGURAS..................................................................................viiNDICE DE TABLAS..................................................................................viiiNOMENCLATURA.........................................................................................xResumen...........................................................................................................xiCaptulo 1: Introduccin.................................................................................11.1 Objetivos 1.1.1Objetivo general.............................................................................................................2

1.1.2 Objetivos especficos.............................................................................................21.2 Metodologa .....................................................................................................................3CAPTULO 2: Desarrollo terico...................................................................52.1Convertidores de fase........................................................................................................52.2Convertidores estticos......................................................................................................5

2.2.1Ventajas y desventajas de Los convertidores estticos de fase...............................62.3Convertidores Rotatorios...................................................................................................7

2.3.1Caractersticas de salida .........................................................................................82.3.2Angulo de Fase......................................................................................................102.3.3 Capacidad de un convertidor rotatorio de fase. ...................................................102.3.5 Principales aplicaciones de los convertidores Rotatorios de Fase.......................142.3.6 Componentes de un convertidor Rotatorio de Fase.............................................152.3.6.1 Motor de induccin ..........................................................................................152.3.6.1.1 Jaula de ardilla .............................................................................................152.3.6.1.1 Rotor Bobinado ..........................................................................................17

2.3.7 Propiedades de los motores Asncronos de induccin ................................................182.3.5.2 Temporizador ...................................................................................................192.3.5.3 Capacitores ......................................................................................................192.3.5.4 Contactores .......................................................................................................20

2.4Comportamiento del motor de induccin Trifsico Alimentado con energa monofsica.22

2.4.1 Sin Capacitor de arranque ...................................................................................222.4.2 Con capacitor de arranque ...................................................................................252.4.3 Comportamiento del motor trifsico trabajando con solo dos fases....................27

2.5Factores que afectan la eficiencia del convertidor rotatorio............................................28CAPTULO 3: Diseo y Recomendaciones para la construccin deconvertidores Rotatorios de Fase..................................................................29

3.1 Consideraciones para el diseo de un convertidor. ........................................................303.1.1 Recomendaciones de diseo:.......................................................................................30

3.1.1.1Motor a utilizar:..................................................................................................30 3.1.1.2Capacitores: ....................................................................................................303.1.1.3 Valores de capacitancias requeridos:................................................................31Temporizacin del capacitor de arranque....................................................................34Calibre de los cables:....................................................................................................35

3.2 Diseo del convertidor a implementar...........................................................................383.2.1 Motor del convertidor:.................................................................................................383.2.2 Calibre del cable:.........................................................................................................40

Tamao del cable trifsico:...........................................................................................40Tamao del cable monofsico:......................................................................................41 ......................................................................................................................................41

3.2.3 Fusibles a utilizar:........................................................................................................423.2.4 Capacitores a utilizar:..................................................................................................423.2.5 Circuito de control ......................................................................................................43

Contactor del motor ......................................................................................................44Contactor de arranque .................................................................................................44Temporizador................................................................................................................45Botones a utilizar .................................................................................................46

3.3 Variacin en los elementos para convertidores de distintas potencias ..........................463.4 Estimacin de costos de construccin del convertidor...................................................47

3.5.1 Costos de produccin convertidor implementado................................................513.5.2 Costos de produccin de convertidores utilizando diferentes componentes........523.6 Recomendaciones para la construccin y operacin de convertidores rotatorios defase................................................................................................................................54

Capitulo 4 Pruebas Realizadas al Convertidor Implementado ................574.1 Caracterstica de salida...................................................................................................574.1.1 Valores de Capacitancias Utilizados............................................................................58

4.1.1.1 Capacitancia de Arranque ...........................................................................584.1.1.2 Capacitancias de Trabajo .................................................................................594.1.1.3 Zona de operacin del convertidor implementado............................................62

4.2Eficiencia del convertidor ..............................................................................................63 Capitulo 5 Conclusiones y Recomendaciones ..........................................66Recomendaciones para montar y operar Convertidores rotatorios de fase. .........................66Recomendaciones acerca del equipo necesario....................................................................68Conclusiones obtenidas de la teora .....................................................................................69Conclusiones obtenidas del trabajo en el laboratorio ..........................................................70BIBLIOGRAFA............................................................................................72Anexos ............................................................................................................74

NDICE DE FIGURAS

Figura 2.1 Implementacin de un convertidor rotatorio utilizando ...................................6un convertidor esttico[13]..................................................................................................6Figura 2.2 Caracterstica de salida de un Convertidor rotatorio[2].....................................9Figura 2.3 Diagrama de conexin de un Convertidor rotatorio [2]...................................12Figura 2.4 Conexin en paralelo de dos Convertidores rotatorios [2]..............................13Figura 2.5 Diagrama de conexin para un Convertidor rotatorio [2]. .............................13Figura 2.6 Rotor Jaula de ardilla[7] ................................................................................16Figura 2.7 Motor de induccin Jaula de ardilla[14].........................................................16Figura 2.8 Motor de induccin rotor devanado[11]..........................................................17 Figura 2.9 Esquema de las bobinas del estator del motor trifsico .................................22Figura 2.10 Esquema de las bobinas del estator del motor trifsico ................................25Figura 3.1 Caracterstica de salida de un Convertidor rotatorio Tensin de lnea Vs Carga [2]...........................................................................................33Figura 3.2 Esquema bsico del convertidor rotatorio de fase a implementar...................38Figura 3.3 Esquema bsico del circuito de control de convertidor rotatorio....................43Figura 4.1 Comportamiento de la tensin entre T1 y T3 para distintos............................60valores de capacitancia......................................................................................................60Figura 4.2 Caracterstica de Salida del convertidor implementado..................................61 Figura 4.3 Comportamiento del factor de potencia de la carga alimentada..................63Figura 4.4 Comportamiento de la eficiencia del sistema..................................................64

NDICE DE TABLAS

Tabla 3.1 Tamaos recomendados para cables y fusibles [1]...........................................36Tabla 3.2 Valores y capacidades de los elementos para convertidores de mayor potencia. ...........................................................................................................................................47Tabla 3.3 Precio de Contactores aptos para el motor del convertidor...............................48Tabla 3.4 Precio de temporizadores..................................................................................48Tabla 3.5 Precio de Capacitores para el convertidor.........................................................49Tabla 3.6 Precio de botonera y gabinete...........................................................................49Tabla 3.7 Precio de posible mano de obra........................................................................50Tabla 3.8 Eleccin #1 Precio de componentes para el convertidor implementado...........51Tabla 3.9 Eleccin #2 Precio de componentes para un convertidor de 7.5 Hp.................52Tabla 3.10 Eleccin #3 Precio de componentes para un convertidor de 7.5 Hp...............53Tabla 3.11 Resumen de costos de produccin para las diferentes elecciones decomponentes......................................................................................................................54Tabla A.1 Datos utilizados para obtener el grafico mostrado en la figura 4.1(Caracterstica de salida para diferentes valores de capacitancia) ...................................74Tabla A.2 Se presentan los datos obtenidos con el Analizador para graficar elcomportamiento del voltaje en terminales ante el aumento en la carga. (Caracterstica desalida final del convertidor)...............................................................................................74 ..........................................................................................................................................76Tabla A.3 Datos utilizados para obtener el grafico mostrado en la figura 4.3..................76Tabla A.4 Datos utilizados para obtener el grafico mostrado en la figura 4.4 (Eficienciadel convertidor).................................................................................................................76

NOMENCLATURA

(Debe de incluir aqu la simbologa utilizada en todo el proyecto, por ejemplo:)L1 Lnea de alimentacin monofsica 1. L2 Lnea de alimentacin monofsica 2.T1 Lnea trifsica # 1.

T2 Lnea trifsica #2.

T3 Lnea trifsica #3 esta es la fase generada en el convertidor.C.T 1 Capacitor de trabajo colocado entre L1 y T3.C.T 2 Capacitor de trabajo colocado entre L2 y T3.C.A Capacitor de arranque.NEC National Electric Code B.CP Bobina Contactor de potencia (Motor)

B.CA Bobina Contactor de arranque (Capacitor de Arranque)

Resumen

El principal objetivo del proyecto fue definir una estrategia de construccin de

convertidores rotatorios de fase, estimar los costos de produccin de los mismos y realizar

pruebas con el fin de obtener datos acerca de su eficiencia.

Primero se consulto bibliografa la cual en su mayora corresponde a diferentes

artculos, publicados en Internet donde se trata el tema, esto con el fin de comprender el

funcionamiento de este tipo de convertidor as como conocer de que modo estn

construidos estos convertidores.

Una vez que se cubri el asunto de los conceptos y conocer las partes que

conforman un convertidor se procedi con la implementacin de un convertidor rotatorio

de fase el mismo se implemento utilizando un motor de 3Hp y se coloco el laboratorio de

maquinas elctricas de la Escuela de Ingeniera Elctrica de la Universidad de Costa Rica,

en este mismo laboratorio se realizaron las pruebas que tuvieron como fin obtener valores

para la eficiencia del convertidor, para cargar el convertidor se utilizo un motor de

induccin de 4Hp, esto no esta del todo bien ya que para estos convertidores las cargas

deben de ser de una potencia menor o igual a la potencia del motor del convertidor, pero se

hizo de esta manera pues no se contaba con otro tipo de cargas que se pudieran aplicar.

Luego de implementar el convertidor procedi a realizar una estimacin de costos

de produccin del convertidor que se implemento. , esto por que era necesario conocer el

tiempo promedio que se tardaba en montar y realizar las pruebas necesarias para

dejar operando el convertidor rotatorio de fase.

Se realizaron las pruebas necesarias para obtener datos de los cuales se pudiera

encontrar un valor para la eficiencia del convertidor.

Se llego a la conclusin que este tipo de convertidor se comporta de mejor manera

para cargas mayores. Cuando se opera a un bajo nivel de carga la eficiencia es menor y esta

aumenta, conforme se aumenta el nivel de carga.

Captulo 1: Introduccin

Una caractersticas del sistema de distribucin elctrica con el que se cuenta en el pas es

que el servicio trifsico solo se encuentra en cercanas de grandes sectores comerciales e

industriales as como en reas de gran densidad de carga, pero brindar este servicio en reas

residenciales o reas donde se encuentren pequeos negocios no resulta rentable, por lo

cual es imposible obtener el servicio trifsico de la compaa en estos sectores. Gran

numero de pequeas empresas se encuentran situadas en estas zonas, esto es un problema

ya que deben operar con maquinas monofsicas y como es bien conocido estas presentan

baja eficiencia y un mal factor de potencia, esto representa un problema para las empresas,

tambin los motores monofsicos normalmente se encuentran para potencias por debajo de

los 10 hp, esto aunado a que hay diversas maquinas que operan forzosamente con motores

trifsicos, de aqu que se ha buscado soluciones para obtener energa trifsica a partir de la

energa monofsica que brinda la compaa de distribucin elctrica, una de estas

soluciones han sido los convertidotes rotatorios de fase, estos pueden encontrarse en

diferentes potencias y se escogen segn sea la carga trifsica que deba alimentar, pueden

encontrarse los que algunas compaas venden para una carga especifica o algunos que han

sido construidos casi de modo artesanal, de aqu la inquietud de definir una estrategia de

construccin de convertidores rotatorios de fase, as como estimar los costos de la

produccin de los mismos, adems se fija un rango de potencias entre 5 y 25 Hp ya que se

considera que este es el mbito de mayor uso de estos convertidores.

1.1 Objetivos

1.1.1 Objetivo general

Definir una estrategia de construccin de convertidores rotatorios de fase de 5 hp a

25 hp.

1.1.2 Objetivos especficos

Disear 3 sistemas de control para los convertidores de 5 a 25 hp.

Especificar materiales y mano de obra necesaria para construir los convertidores.

Clculo de costos. Se analizaran componentes de distintas calidades

Establecer procedimientos, as como dar recomendaciones, para la correcta

instalacin, operacin y mantenimiento del convertidor.

Construir un convertidor y realizar pruebas de laboratorio con el fin de determinar

potencias mnimas y mximas y la eficiencia.

2

1.2 Metodologa

La primera etapa de este proyecto consiste en la definicin de una base terica donde se

expliquen diversos conceptos relacionados con el proyecto, se explicaran caractersticas de

los convertidores rotatorios de fase, as como las implicaciones de trabajar con energa

monofsica y trifsica, se explicara como se puede hacer funcionar un motor trifsico a

partir de energa monofsica tambin se dedicara una parte de este marco terico para

hablar de capacitores, especialmente los utilizados en este tipo de aplicaciones.

Luego de tener claros los conceptos que se encuentran en la parte terica donde se explican

conceptos importantes se proceder a realizar la parte del diseo de un sistema de

convertidor rotatorio de fase, se pretende realizar este diseo para tres diferentes

convertidores la diferencia en los diseos ser bsicamente la potencia ya que se planea

hacerlo para tres diferentes potencias.

Una vez realizado los tres diseos se proceder a realizar una estimacin de los costos para

el montaje de un convertidor rotatorio de fase, se harn cotizaciones de los materiales

necesarios y se planea cotizar diferentes calidades de los componentes esto con el fin de

analizar la diferencia en precio que representa el usar unos u otros componentes.

Establecer un procedimiento para la correcta instalacin operacin y mantenimiento del

convertidor tomando en cuenta las caractersticas de los diferentes componentes que lo

conforman, las cargas que se encuentran conectadas a este convertidor y el lugar donde esta

operando el mismo, lo que se pretende es dar recomendaciones para prolongar la vida til

as como un aprovechamiento optimo del convertidor.

3

Despus de haber cumplido con lo planteado anteriormente se proceder al montaje de un

convertidor rotatorio de fase, este montaje se realizara en el laboratorio de maquinas

elctricas de la escuela de ingeniera elctrica, la potencia de este convertidor a

implementar se definir mas adelante. La idea de realizar el montaje de este convertidor

con el fin de realizar pruebas experimentales donde se obtenga el comportamiento de este

al aplicarle carga adems de realizar pruebas con el fin de obtener la eficiencia de este

convertidor implementado.

4

CAPTULO 2: Desarrollo terico2.1Convertidores de fase.

Se puede encontrar dos tipos de convertidores de fase, A SABER: Estticos y Rotatorios,

como su nombre lo indica la diferencia ms notoria entre ambos tipos es que uno funciona

mediante conexin y desconexin de capacitores de modo que no tiene partes mviles,

mientras el segundo funciona mediante el efecto de induccin que se da en el motor.

2.2Convertidores estticos

Estos convertidores usualmente son mas baratos que los convertidores rotatorios, pero

presentan la desventaja que son funcionales para trabajar con motores de bajo nivel de

carga, de modo que dependiendo de la aplicacin resulta mejor utilizar convertidores

rotatorios. Los convertidores de fase estticos son equipos muy econmicos, diseados solo

para poner en operacin motores trifsicos, no generan la tercer fase, estos unen la tercera

lnea a alguna de las dos lneas de alimentacin monofsica mediante una capacitancia.

Estos equipos solo deben emplearse en motores elctricos trifsicos donde su carga no sea

mayor del 70% de la potencia de este. Para motores con cargas mayores al 70% y para

cargas distintas a motores, debe usar un convertidor rotatorio. En ocasiones los mismos

fabricantes recomiendan utilizar convertidores rotatorios cuando se necesita operar motores

a un 100% de su potencia. La recomendacin de estos fabricantes es utilizar un convertidor

esttico para realizar el proceso de arranque del motor que conforma convertidor rotatorio,

esto se puede observar en la siguiente figura.

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Figura 2.1 Implementacin de un convertidor rotatorio utilizando un convertidor esttico[13].

2.2.1Ventajas y desventajas de Los convertidores estticos de faseEl presente trabajo pretende abarcar el tema de convertidor rotatorio de fase, sin embargo

es importante tambin mencionar, algunas caractersticas de los convertidores estticos,

pues dependiendo de la aplicacin este tipo de convertidor podra ser utilizado en lugar de

un convertidor rotatorio, representando una opcin mas econmica.

Ventajas:

Instalacin sencilla pues para instalar este tipo de convertidor solo se necesita

fijar el lugar donde se ubicara y conectar los cables en su respectivo lugar.

Resulta ser un equipo relativamente econmico para poner en operacin motores

trifsicos.

Larga vida.

Funcionales para ciclos de arranques largos y pesados.

6

Funcionan para implementar convertidores rotatorios ya que funcionan como

circuito de arranque solo es necesario adicionar el motor para tener el

convertidor rotativo.

Desventajas:

Aplicaciones limitadas nicamente se puede alimentar motores con este tipo de

convertidor.]

Los motores que operen con este tipo de convertidor deben operar a un 60% de

su potencia nominal. (tomando en cuenta el punto anterior).

Los convertidores estticos deben escogerse para un rango de operacin es decir

tienen potencia mnima y potencia mxima de operacin.

Solo se consiguen para rangos potencias bajas o medianas los mas grandes son

para potencias de entre 40 y 50 Hp.

2.3Convertidores Rotatorios.

Un error de concepto muy comn es pensar que un convertidor rotatorio de fase es algo

similar a un conjunto de motor-generador Cuando en realidad un convertidor rotatorio se

puede construir a partir de un motor trifsico, aadiendo un par de bancos de capacitores de

trabajo y un banco de capacitores de arranque.

Un convertidor rotatorio tiene en si mismo un pequeo convertidor esttico este es el

capacitor de arranque, cuando la corriente circula por las bobinas crea un campo giratorio,

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este campo atraviesa cada grupo de bobinas que se encuentran separadas por 120 grados

mecnicos, producto de este flujo giratorio se obtiene a la salida ondas sinusoidales

desfasadas 120 grados entre si. Las magnitudes de estas fases pueden ser diferentes, debido

al los capacitores o al efecto de induccin que puede presentarse con mayor efecto en unas

bobinas que en otras, sin embargo es indiscutible que se produce voltaje trifsico en las

terminales del motor, adems una ventaja de este tipo de convertidores es que usualmente

el voltaje trifsico generado tiende a ser balanceado o fcil de balancear y adems las

ondas estn desfasadas exactamente 120 grados.

Este proceso de induccin es similar al que se da en un transformador, donde el secundario

es el rotor, este transformador rotativo tiene una relacin de transformacin 1:1, esto quiere

decir que lo que hace es convertir el voltaje monofsico a trifsico manteniendo la

magnitud del voltaje de la fuente monofsica.

Bajo condiciones normales de carga los convertidores rotatorios pueden trabajar de manera

continua 24 horas al da, cada da, pueden trabajar sin carga o en condicin de plena carga,

no necesitan ser desconectados excepto para las debidas inspecciones peridicas o para

darle mantenimiento

2.3.1Caractersticas de salida

Como se menciono anteriormente la calidad de la energa trifsica obtenida con este

convertidor depende de varios factores como lo son, la capacidad del convertidor, la

demanda de la carga que se este alimentando, esta se afecta especialmente cuando se dan

arranques de motores (pueden ser compresores o bombas por ejemplo), el factor de

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potencia de la carga que se este alimentando y la tcnica que se haya utilizado para

balancear al voltaje entre las fases.

Tambin es importante mencionar que el comportamiento de la salida en un convertidor

rotatorio de fase varia con la carga y al igual que la mayora de las maquinas elctricas se

comporta de mejor manera cuando se encuentra a plena carga, ya que en condicin de vaci

las perdidas son mayores y disminuyen conforme se aumenta la carga. Cuando el

convertidor se encuentra en vaci el voltaje en la lnea manufacturada tiende a presentar un

voltaje bastante alto y este disminuye y se estabiliza conforme se aumenta la carga, pero

una ves sobrepasado el 100% de la carga este voltaje tiende a caer rpidamente, este

comportamiento se describe en la siguiente figura.

Figura 2.2 Caracterstica de salida de un Convertidor rotatorio[2].

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Cuando se da el arranque de un convertidor rotatorio es importante esperar que este alcance

su velocidad nominal y luego de alcanzado este punto se puede colocar carga al

convertidor.

2.3.2Angulo de Fase

Como en un motor trifsico los arreglos de los devanados des estator estn colocados de

modo que aya una separacin de 120 grados mecnicos entre cada bobinado, entonces al

tener un campo magntico girando en el interior del motor y siempre y cuando este campo

gire a velocidad constante se obtendrn ondas desfasadas 120 grados elctricos en las

terminales del motor, este efecto es similar al que ocurre en un generador donde las ondas

generadas estn desfasadas 120 grados elctricos y la frecuencia de estas ondas generadas

depende de la velocidad de giro del rotor, de modo que sin importar el nivel de carga del

convertidor la separacin entre los bobinados en el estator no varia de modo que las ondas

que se encuentren en las terminales del convertidor siempre presentaran un desfase cercano

a 120 grados elctricos entre si.

2.3.3 Capacidad de un convertidor rotatorio de fase.

Un convertidor rotatorio puede manejar cargas de alrededor de 3 veces la potencia indicada

en la placa del motor que lo conforma, siempre y cuando la carga este conformada por

motores y que se respete que el motor de mayor potencia conectado sea de una potencia

10

igual a la potencia nominal del motor del convertidor, el resto de las cargas puede estar

conformada por motores de menor potencia, por ejemplo un convertidor implementado con

un motor de 25hp puede manejar fcilmente 75 hp siempre y cuando el motor mas grande

conectado sea de 25hp, esto por que as podr soportar sin ningn problema la corriente de

arranque de este motor que posiblemente ser muy parecida a la corriente de arranque del

motor del convertidor y los restantes 50 hp pueden ser conformados por motores de menor

potencia.

Un convertidor rotatorio puede operarse sin capacitores de trabajo siempre y cuando la

carga no sobrepase 2/3 de la potencia nominal del motor que conforma el convertidor, este

tipo de operacin no es muy recomendable debido a que se presenta mala regulacin de

tensin y el voltaje inducido en la lnea T3 ser muy poco estable, por lo que no se puede

contar con esta lnea de modo que se puede suponer que el motor esta trabajando con solo

dos fases.

2.3.4 Estructura del convertidor.

Para entender como funciona un convertidor rotatorio de fase, primero es necesario

comprender como esta conformado y como se realiza la conexin entre sus diferentes

partes. Un convertidor rotatorio de fase requiere dos lneas con fases simples (energa

monofsica), estas sern llamadas L1 y L2 el diagrama bsico de conexin se muestra en la

siguiente figura :

11

Figura 2.3 Diagrama de conexin de un Convertidor rotatorio [2].

Como se observa en la figura se podra decir que la carga y el convertidor estn conectados

en paralelo respecto a las lneas de fase simple (L1 y L2) la tercera lnea (T3) es la nica

que sale directamente del convertidor, esta es llamada fase creada o manufacturada. El

trabajo del convertidor es producir voltaje en esta tercera lnea y adems regular el voltaje y

la corriente entre las tres lneas. El desempeo del convertidor depende de varias variables

como el tipo de convertidor, la magnitud de la carga, el factor de potencia y la estabilidad

de la alimentacin monofsica.

Tambin se puede dar la opcin de colocar varios convertidores rotatorios trabajando en

paralelo, esto en casos donde se hayan dado ampliaciones en la carga o que simplemente se

desee utilizar dos convertidores, previendo que en el momento que uno salga de operacin

el otro convertidor pueda llevar parte de la carga.

12

Figura 2.4 Conexin en paralelo de dos Convertidores rotatorios [2].

A continuacin se muestra el circuito equivalente simplificado de un convertidor rotatorio

de fase n este caso solo se cuenta con una capacitancia de trabajo:

Figura 2.5 Diagrama de conexin para un Convertidor rotatorio [2].

13

En este caso el diagrama se muestra con un solo capacitor de trabajo, usualmente se

colocan dos capacitores de trabajo uno entre las lneas L2 y T3 y otro entre las lneas L1 y

T3. Adems el capacitor de arranque se coloca entre las lneas L2y T3 o L1 y T3.

2.3.5 Principales aplicaciones de los convertidores Rotatorios de Fase.

Como se ha mencionado anteriormente la funcin principal de un convertidor de fase en

obtener energa trifsica a partir de energa monofsica, en sitios donde la compaa de

distribucin elctrica no brinda el servicio, pero hasta el momento no se ha mencionado

aplicaciones especificas, aunque es conocido que los convertidores rotatorios d fase,

presentan gran versatilidad para trabajar en diferentes tareas, a continuacin se mencionan

algunas reas donde se pueden utilizar y su posible aplicacin.

En la industria: para maquinas de soldar, acabar, cortar y dar forma a metales, en

sistemas de ventilacin, bandas transportadoras, manejo de compresores, sistemas de

bombeo, etc.

En los negocios: para la impresin, sistemas de televisin, estaciones de radio,

restaurantes, marinas, lavado de autos, lavandera;

En la agricultura: barrenas, elevadores, empaquetadoras, granjas y lecheras, Sistemas de

irrigacin(bombeo).

En la industria maderera: para trabajo en aserraderos, el equipo de transporte de materia

prima (Troncos de los rboles).

14

2.3.6 Componentes de un convertidor Rotatorio de Fase

Un convertidor rotatorio esta compuesto por varias partes y componentes, cada una de las

piezas tiene una funcin especifica dentro del funcionamiento del convertidor. La pieza

mas importante consiste en el motor que se utilice generalmente este motor consiste un

motor de induccin jaula de ardilla, tambin se deben utilizar tres diferentes capacitancias,

una de arranque y dos de trabajo, adems de estos elementos se debe utilizar contactores

para activar y desactivar el convertidor, tambin un temporizador para desconectar la

capacitancia de arranque.

2.3.6.1 Motor de induccin

2.3.6.1.1 Jaula de ardilla

El motor de jaula de ardilla es el mas comn y utilizado en loa industria, son pequeos de

bajo precio y de fcil mantenimiento. La caracterstica principal de este tipo de motor esta

en la construccin del rotor, este esta constituido por barras longitudinales generalmente de

cobre que se encuentran unidas en sus extremos a un anillo conductor que se encarga de

cortocircuitar todas las barras, se puede decir que cada conductor forma una espira con el

conductor que se encuentra en el lado opuesto. Usualmente las barras del rotor estn

inclinadas ya que esto mejora las propiedades del motor en el arranque.

15

Figura 2.6 Rotor Jaula de ardilla[7]

Por otra parte el estator de un motor de induccin de jaula de ardilla es igual al Estator de

un motor de rotor devanado y al del motor sincrnico.

Figura 2.7 Motor de induccin Jaula de ardilla[14]

16

2.3.6.1.1 Rotor Bobinado

El motor de induccin de Rotor bobinado (o devanado) surge, por la necesidad de

solucionar algunos problemas que presenta el motor de rotor de jaula de ardilla, como lo

son el control de velocidad a frecuencia constante y la elevada corriente de arranque.

La estructura del estator de este motor, as como su devanado no varia respecto al motor de

jaula de ardilla, las diferencias estn en la construccin del rotor.

El motor de rotor bobinado cuenta un con un rotor en el cual se encuentran alojados, tres

devanados de fase conectados en estrella. Los extremos de los devanados se unen a tres

anillos rozantes de cobre fijados al eje del rotor y aislados entre si y del ncleo del rotor,

estos anillos se encuentran unidos mediante escobillas a un restato con el fin de tener la

opcin de variar la resistencia rotrica y de este modo reducir la corriente de arranque y

aumentar el par de arranque.

Figura 2.8 Motor de induccin rotor devanado[11]

17

2.3.7 Propiedades de los motores Asncronos de induccin

Ventajas de los motores con rotor de jaula Velocidad aproximadamente constante, para diferentes cargas.

Posibilidad de soportar grandes sobrecargas.

Sencillez en la construccin

Ausencia de contactos mviles

Rendimiento mas alto que el motor de rotor bobinado.

Desventajas Dificultad para regular la velocidad.

Alta corriente de Arranque.

Bajo factor de potencia para cargas pequeas.

Sensibilidad a las oscilaciones de la tensin. [11]

Ventajas de los motores con rotor Bobinado

Gran par de arranque inicial.

Posibilidad de grandes sobrecargas.

Menor corriente de arranque en comparacin con los motores de jaula de ardilla.

Posibilidad de usar dispositivos de arranque automticos.

Desventajas

Sensibilidad a las oscilaciones de tensin

Factor de potencia y rendimiento menor que el motor de rotor de jaula.

Necesidad de mantenimiento peridico. [11]

18

2.3.5.2 Temporizador

Un temporizador es un aparato mediante el cual, podemos regular la conexin

desconexin de un circuito elctrico, esta conexin o desconexin se realiza pasado un

tiempo desde que se da un evento X, el cual representa el evento que tomamos como

referencia para realizar luego las dems acciones.

Hay gran variedad de temporizadores y se pueden clasificar segn su modo de operacin,

ya sea para conectar o desconectar un circuito o por su forma de operar ya que estos pueden

ser trmicos neumticos o electrnicos.

2.3.5.3 Capacitores

Los capacitores utilizados en un convertidor de fase son similares a los que se utilizan en un

motor monofsico, Generalmente se utilizan capacitores electrolticos. Para el capacitor de

arranque, segn diferentes recomendaciones, este debe de tener un valor entre 50 y 100

F por H.P y para los capacitores de trabajo tambin por recomendaciones se determina

deben tener valores entre 12 y 16 F por H.P.

Los capacitores electrolticos se han desarrollado para lograr grandes valores de

capacitancia en dimensiones fsicas reducidas. De manera simple se puede ilustrar un

capacitor como dos placas conductoras que se colocan una frente a la otra, separadas por

una mnimas distancia por medio de un material dielctrico (no conductor) su capacidad es

proporcional al rea de sus placas e inversamente proporcional a la distancia de separacin

19

entre estas. Los capacitores electrolticos son los de mayor capacidad ya que con ellos se

tiende a aumentar el rea y a disminuir la distancia de separacin entre las placas, estos

deben su nombre a que el material dielctrico contiene un asido llamado electrolito. La

fabricacin de un capacitor electroltico comienza enrollando dos lminas de aluminio

separadas por un papel absorbente humedecido con cido electroltico. Luego se hace

circular una corriente elctrica entre las placas para provocar una reaccin qumica que

producir una capa de xido sobre el aluminio, siendo este xido de electrolito el verdadero

dielctrico del capacitor. [5]

2.3.5.4 Contactores

Un contactor es un dispositivo con capacidad de controlar el paso de la corriente elctrica

que va hacia un receptor o instalacin, estos dispositivos ofrecen la posibilidad de ser

accionados a distancia, normalmente tienen dos posiciones de funcionamiento, una estable

o de reposo, cuando no recibe accin alguna por parte del circuito que lo controla, y otra

inestable, cuando as se le indica por el circuito de control. Este tipo de funcionamiento es

conocido como de "todo o nada". Los contactores se pueden clasificar segn el tipo de

accionamiento de la siguiente manera:

Contactores electromagnticos. Su accionamiento se realiza a travs de un electroimn.

Contactores electromecnicos. Se accionan con ayuda de medios mecnicos.

Contactores neumticos. Se accionan mediante la presin de un gas.

Contactores hidrulicos. Se accionan por la presin de un lquido.

20

Constitucin de un contactor electromagntico.

- Contactos principales. Son los destinados a abrir y cerrar el circuito de potencia. Estn

abiertos en reposo.

- Contactos auxiliares. Son los encargados de abrir y cerrar el circuito de mando. Estn

acoplados mecnicamente a los contactos principales y pueden ser abiertos o cerrados.

- Bobina. Elemento que produce una fuerza de atraccin (FA) al ser atravesado por una

corriente elctrica. Su tensin de alimentacin puede ser de 12, 24 y 220V de corriente

alterna, siendo la de 220V la ms usual.

- Armadura. Parte mvil del contactor. Desplaza los contactos principales y auxiliares por

la accin (FA) de la bobina.

- Ncleo. Parte fija por la que se cierra el flujo magntico producido por la bobina.

- Resorte. Es un muelle encargado de devolver los contactos a su posicin de reposo una

vez que desaparece la fuerza de atraccin.

21

2.4Comportamiento del motor de induccin Trifsico Alimentado conenerga monofsica.

2.4.1 Sin Capacitor de arranque

Para comprender como se hace funcionar un motor trifsico a partir de energa monofsica

es importante mostrar como se comporta el mismo cuando es alimentado con energa

monofsica, especialmente como se comporta el campo magntico generado en el interior

del motor. El campo magntico generado dentro del motor cuando se conecta a energa

monofsica se puede describir mediante las siguientes expresiones.

Tenemos que el campo magntico producido por una sola bobina se describe mediante la

siguiente ecuacin:

)()( tsenFF m = (2.4.1-1)

Si se alimenta un motor trifsico con energa monofsica tal y como se muestra en la

siguiente figura:

Figura 2.9 Esquema de las bobinas del estator del motor trifsico

22

Entonces para el campo magntico que se produce en el interior del motor se obtendr el

siguiente resultado:

Considerando que las tres bobinas son idnticas y adems estn desfasadas 120 grados

mecnicos entre s, adems de aplicar una simple maya se encuentra puede encontrar que:

132 21 III ==

y como el campo magntico producido por una bobina es proporcional a la

corriente que circula por esta se puede afirmar que:

132 21

mmm FFF ==

Las fuerzas magnetomotrices producidas por las bobinas 1,2,3 respectivamente se describen

en las siguientes ecuaciones, donde el coseno indica la separacin de 120 grados mecnicos

que hay entre los devanados del estator:

)cos()()( 11 tsenFF m= (2.4.1-2)

)120cos()()( 22 = tsenFF m (2.4.1-3)

)240cos()()( 32 = tsenFF m (2.4.1-4)

Como se puede observar en este caso los grados elctricos son iguales para todos ya que

estn alimentados con energa monofsica, lo que vara son los grados mecnicos que hay

entre los devanados. Adems se tiene que el campo total producido dentro del motor es la

suma de los campos producidos por las tres bobinas

F() total = F1()+ F2()+ F3() (2.4.1-5)

23

Desarrollo de la expresin :

)()()()( 111 FFFF ++=

)240cos()(21)120cos()(

21)cos()()( ++= tsenFtsenFtsenFF mmm

)]240cos(21)120cos(

21))[cos(()( ++= tsenFF m (2.4.1-6)

Utilizando la propiedad :

)()()cos()cos()cos( bsenasenbaba +=+ (2.4.1-7)

se puede rescribir la ecuacin ( 2.4-6 ) como:

)]240()(21)240cos()cos(

21)120()(

21)120cos()cos(

21))[cos(()( sensensensentsenFF m ++++=

)](43)cos(

41)(

43)cos(

41))[cos(()( sensentsenFF m

++

+=

)]cos(21))[cos(()( += tsenFF m

)cos()(21)( tsenFF m= (2.4.1-8)

Rescribiendo esta ecuacin con ayuda de la propiedad

)cos()()cos()()( absenbasenbasen +=+ (2.4.1-9)

se obtiene :

)()([41)( ++= tsentsenFF m ] (2.4.1-10)

24

Se puede observar que esta expresin representa a una fuerza magnetomotriz pulsante, y

como es de esperarse con esta Fem es imposible que el motor arranque, (sucede lo mismo

que ocurre con el motor monofsico).

2.4.2 Con capacitor de arranque

Para solucionar el problema anterior y trabajar este motor trifsico con energa monofsica

la solucin es colocar un capacitor entre los terminales 2 y 3, como se muestra en la figura

(2.4.2), con este capacitor se logra un desfase y de este modo se logra que el motor

arranque, esto se demostrara a continuacin.

Figura 2.10 Esquema de las bobinas del estator del motor trifsico

Considerando el desfase provocado por este capacitor aadido entre las terminales 2 y 3 se

busca de nuevo las ecuaciones para los campos magnticos producidos por cada bobina y

obtiene las siguientes ecuaciones:

)cos()()( 11 tsenFF m= (2.4.2-1)

25

)120cos()2

()( 22 ++= pi

tsenFF m (2.4.2-2)

)120cos()()( 33 = tsenFF m (2.4.2-3)

Este desfase de 2pi

es producto de la adicin del capacitor al circuito, adems con ayuda de

las propiedades y (2.4.1- 7) y (2.4.1- 9) se puede rescribir las ecuaciones del campo

magntico producido por las bobinas de la siguiente manera:

)cos()()( 11 tsenFF m= (2.4.2-4)

)]cos(21)(3

21)[cos()( 22 = sentFF m (2.4.2-5)

)]cos(21)(3

21)[()( 23 = sentsenFF m (2.4.2-6)

Consideramos de nuevo que: 132 21

mmm FFF ==

Luego obtenemos el flujo total utilizando )()()()( 111 FFFF ++=

))(3)cos()[(41)](3)cos()[cos(

41)cos()()( 111 sentsenFsentFtsenFF mmm +++=

)()(43)cos()(

41)()cos(

43)cos()cos(

41)cos()()( 11111 tsensenFtsenFsentFtFtsenFF mmmmm +=

)()cos(43)cos()cos(

41)()(

43)cos()(

43)( 111 tsenttFtsensenFtsenFF mmm +=

La cual puede rescribirse con ayuda de las propiedades (2.4.1- 7) y (2.4.1- 9) como:

))]()((3))(cos()(cos(

))cos()(cos(3))()((3[81)(

++++

++++=

tsentsentt

tttsentsenF (2.4.2-6)

26

De modo que se obtiene:

)]cos()13()cos()13()()33()()33[(81)( ++++++= tttsentsenF

(2.4.2-6)

De aqu se puede observar que esta ecuacin corresponde a un campo magntico giratorio,

y este describe el campo magntico que se produce en el interior del motor, producto de

este campo magntico se da el giro en el rotor.

2.4.3 Comportamiento del motor trifsico trabajando con solo dos fases.

Es posible arrancar un motor trifsico a partir de energa monofsica, utilizando un

capacitor de arranque, tal y como se demostr anteriormente, una vez que se tiene el motor

girando se puede desconectar el capacitor de arranque y de este modo dejar el motor

trabajando con energa monofsica. En esta configuracin solo se tiene energa en dos de

las tres bobinas del estator de modo que el campo magntico que se que se genera dentro

del motor disminuye su magnitud en comparacin a cuando se encuentra trabajando con

energa trifsica, debido a esta disminucin en la magnitud del campo tambin disminuye la

capacidad de entregar potencia del motor ya que pierde el aporte de un arreglo de bobinas,

es decir si antes el campo magntico dentro del motor se describa por la ecuacin:

)()()()( 321 FFFF ++= donde F1(), F2() y F3() representan los aportes de los

arreglos de las bobinas, al estar alimentadas solo dos de las tres fases el campo magntico

27

dentro del motor se puede describir por en la siguiente expresin, como los bobinados del

motor son iguales (carga balanceada) inicialmente cada una aportara lo mismo al campo

giratorio de modo que al perder una fase se pierde una tercera parte del campo giratorio y

por ende la potencia que puede entregar el motor disminuye aproximadamente una tercera

parte. De aqu el echo que cuando se usa un convertidor esttico debe usarse en motores

que trabajen alrededor de un 60% de su carga nominal.

2.5Factores que afectan la eficiencia del convertidor rotatorio

La eficiencia de un convertidor rotatorio esta vinculada a varios factores, como lo son el

factor de potencia de la carga, el nivel de carga, el motor utilizado, estabilidad del sistema

de alimentacin monofsico. Tambin como se menciona en el articulo Application and

performance of rotary phase converters as an alternative to utility supplied three-phase

power , el convertidor se comporta de mejor manera cuando este se encuentra trabajando a

plena carga. Para entender este tema es importante identificar los puntos donde se dan

perdidas.

En un convertidor rotatorio de fase la pieza fundamental esta constituida por en motor

trifsico de induccin, el motor presenta dos tipos de perdidas las perdidas fijas (No

dependen del nivel de carga) y las perdidas variables (Dependen del nivel de carga). Las

perdidas fijas se vern reflejadas directamente en la eficiencia del convertidor, estas

perdidas fijas son bsicamente las perdidas en el ncleo y las perdidas por friccin y

28

ventilacin, tambin se debe considerar las perdidas variables aunque el motor que

conforma el convertidor rotatorio trabaja sin carga, siempre se van a presentar ya que

representan la energa que se necesita para mantener girando el convertidor y para producir

el voltaje inducido en la fase manufacturada. Bsicamente es en el motor donde se dan las

perdidas en el convertidor los otros elementos donde se podra dar perdidas seria en

contactores, capacitores y cables utilizados pero con un buen diseo sern mnimas.

Tambin es importante el factor de potencia y la eficiencia de la carga, si la carga presenta

un bajo factor de potencia esto implica que va consumir gran cantidad de potencia reactiva,

esto se vera reflejado en un mayor corriente por las lneas L1 y L2, esto aumenta la

potencia de entrada al convertidor, sin embargo la potencia real que se entregada a la carga

ser mas pequea respecto a la potencia reactiva, de modo que el la potencia de entrada

ser mayor y la potencia de salida aumentara muy levemente y esto afecta directamente la

eficiencia del sistema convertidor. Algo similar sucede con la variacin en la eficiencia de

la carga.

29

CAPTULO 3: Diseo y Recomendaciones para la construccinde convertidores Rotatorios de Fase.

3.1 Consideraciones para el diseo de un convertidor.

Cuando se piensa en implementar un convertidor rotatorio de fase hay que tomar en

consideracin varios factores, l ms importantes en conocer la carga que se desea

alimentar, o al menos un valor aproximado a la potencia que este debe de suplir. La

potencia del convertidor el parmetro ms importante ya que en base a esta es que se

dimensionan los componentes del convertidor.

3.1.1 Recomendaciones de diseo:

3.1.1.1Motor a utilizar:

Como se menciono en el capitulo 2 un convertidor rotatorio de fase puede entregar

una potencia alrededor de 3 veces la potencia nominal del motor que lo conforma, (se habla

de esto para convertidores de fase construidos en fabricas dedicadas a esta tarea, por lo que

se recomienda no disear de una forma muy ajustada) de modo que conociendo la carga o

el valor de potencia que debe suplir el convertidor, idealmente se podra escoger un motor

con una potencia nominal de alrededor de 1/3 de la potencia de la carga que se desea

alimentar, se recomienda que la potencia del motor sea un poco mayor.

30

3.1.1.2Capacitores:

Con las recomendaciones obtenidas en diferentes artculos, se toma en cuenta la

consideracin de utilizar valores de capacitancia de entre, 50 y 100 F por H.P del motor,

para la capacitancia de arranque y para las capacitancias de trabajo tambin por

recomendaciones se determina valores de entre 12 y 16 F por H.P del convertidor. [10]

El valor final de la capacitancia de arranque se obtendr a partir del mtodo de prueba y

error ya que no se cuenta con un modelo matemtico para calcular el valor de esta

capacitancia, solo se tiene la recomendacin ya mencionada, por lo tanto el valor definitivo

no se conoce.

Para las capacitancias de trabajo se tiene que estas deben tener un valor de entre 12

y 16 F por Hp pero al igual que en el caso de la capacitancia de arranque no se cuenta con

un mtodo matemtico donde se obtenga el valor exacto que debe colocarse, adems el

convertidor no se comporta de la misma manera entre la lnea L1 y T3 que como se

comporta entre la lnea L2 y T3 por lo que el valor de la capacitancia C.T 1 de la figura #1

puede ser diferente al valor de la capacitancia C.T 2 colocada entre las lneas L2 y T3, esto

por que internamente el convertidor se comporta de manera asimtrica. La forma de obtener

los valores finales de estas capacitancias es tambin a prueba y error.

31

3.1.1.3 Valores de capacitancias requeridos:

Para la capacitancia de arranque se debe comenzar probando con valores pequeos

(dentro del rango 50-100uF por Hp) e ir aumentando la capacitancia hasta encontrar un

valor para el cual el motor logra arrancar rpidamente y sin ningn problema.

Capacitancias de trabajo:

Para obtener los valores de las capacitancias de trabajo (C.T 1 y C.T 2) el mtodo a seguir

es el siguiente:

Se arranca el motor trifsico por medio del capacitor de arranque.

Se verifica que haya voltaje en la lnea T3, este corresponder al voltaje

generado dentro del convertidor.

Con los instrumentos adecuados se miden los valores de tensin entre las

terminales con el fin de ver si se encuentran cercanos entre s.

Inicialmente se colocan valores de capacitancia a C.T1 y C.T2 (dentro del rango

12-16uF por Hp) y se observa si esto mejoro el balance en las tensiones a la

salida del convertidor.

Luego de tener algn valor de capacitancia se procede a colocar carga al

convertidor, se trata de cargar desde cero y hasta un valor del 100% de la

carga nominal del convertidor, mientras se coloca carga debe observarse el

comportamiento de las tensiones de salida, si se da el caso que algn voltaje

empieza a caer rpidamente esto en indicio de que necesita un mayor valor de

capacitancia.

32

Debe repetirse el paso anterior hasta lograr el mejor balance de tensin posible.

Como el mtodo para encontrar el valor definitivo de estas capacitancias es por prueba y

error es posible que el paso anterior deba de repetirse varias veces hasta encontrar los

valores de capacitancia que dan el mejor balance de tensin.

Es importante mencionar que no se cuenta con un modelo matemtico exacto para obtener

los valores de capacitancia esto por que no todos los motores y no todas las cargas son

iguales de modo que el comportamiento vara para cada carga y es imposible prever todos

los compartimientos en una sola ecuacin o frmula.

Al final de este procedimiento para encontrar el valor de los capacitores de trabajo se

espera obtener un comportamiento similar al mostrado en la siguiente figura:

Figura 3.1 Caracterstica de salida de un Convertidor rotatorio

Tensin de lnea Vs Carga [2].

33

Para realizar los ajustes en los valores de las capacitancias de trabajo C.T 1 y C.T 2

y de la capacitancia de arranque, se recomienda trabajar con capacitores de valores

pequeos de modo que se pueda ir aumentando suavemente el valor de capacitancia.

Los capacitores a utilizar pueden ser electrolticos similares a los que utilizan los

motores monofsicos y deben utilizarse capacitores que soporten un voltaje mayor al

voltaje de operacin, por ejemplo si fuera un convertidor a 220V los capacitores pueden ser

de 330 V o 370 Vac. Para los capacitores de trabajo tambin se pueden utilizar capacitores

de aceite ya que estos mantienen el valor de capacitancia a lo largo del tiempo a diferencia

de los electrolticos que pierden un poco de su capacidad.

Temporizacin del capacitor de arranque

A la hora de arrancar el motor mediante un capacitor de arranque, es necesario establecer

un tiempo prudencial antes de desconectar este capacitor, este tiempo de desconexin o

tiempo de retardo debe ser tal que se le permita al motor arrancar de manera correcta esta

desconexin del capacitor de arranque se puede realizar mediante un temporizador o rel de

retardo. Un rel de retardo es un rel cuyo contacto de salida se conecta instantneamente al

aplicar la tensin de alimentacin en los bornes A1 y A2 de la bobina. Al quedar sin

alimentacin, el rel permanece conectado durante el tiempo ajustado o tiempo de retardo

en este caso, este tiempo se regula mediante el potencimetro frontal que tiene el rel,

como es de esperar los contactos se desconectan pasado este tiempo de retardo.

34

Un mtodo alternativo para desconectar la capacitancia de arranque en utilizar un conjunto

platino centrfugo, escogido de manera apropiada para la velocidad nominal del motor, este

conjunto platino centrfugo desconectara la capacitancia de arranque en el momento que el

motor alcance aproximadamente el 80% de su velocidad nominal, en ese momento se puede

decir que el motor esta prcticamente arrancado, esto seria un proceso similar al que se da

en los motores monofsicos cuando se desconecta el bobinado auxiliar.

La opcin de sustituir el temporizador por un conjunto platino centrfugo presenta la

ventaja de que la capacitancia de arranque se desconecta una vez que el motor alcanza

alrededor del 80% de su velocidad nominal (se puede decir que el motor esta arrancado)

mientras que el sistema de temporizador desconecta la capacitancia de arranque luego de

un tiempo t definido por un operador, sin saber a ciencia cierta, si el motor ya esta

arrancado o si por el contrario el tiempo fue mas del necesario.

Calibre de los cables:

Luego de verificar la capacidad del convertidor para la aplicacin que se requiera, se puede

hacer referencia a la tabla# 1 para determinar el calibre de los cables y la capacidad de los

fusibles que se deben utilizar, tanto para la entrada monofsica del convertidor como para

la carga. Idealmente la carga debe estar equipada con su propia proteccin contra

sobrecargas y cortocircuitos as como protecciones para prevenir el funcionamiento con

una sola fase o algn otro tipo de falla [1 ].

35

La siguiente tabla se tomo de un manual de Kay Industries y como se puede

observar esta echa para convertidores que trabajan a 230 y 460 Vac, el objetivo de

incorporar esta tabla es el de brindar una ayuda, as como facilitar el proceso de

dimensionar los cables y fusibles a utilizar para convertidores de diferentes potencias. Es

decisin del diseador tomar estos valores y analizar la veracidad y funcionalidad de los

datos descritos o si mas bien prefiere realizar sus clculos y dimensionar los componentes

por si mismo.

Tabla 3.1 Tamaos recomendados para cables y fusibles [1].

Capacidad Hp Fusible del convertidor Tamao del cablemonofsico(AWG)

Tamao del cabletrifsico(AWG)

230V 460V 230V 460V 230V 460V

1.5 10 5 12 12 12 122 15 7.155 10 12 12 123 20 10 8 10 10 125 30 15 8 10 10 127.5 35 15 6 8 8 1210 40 20 4 8 8 1015 60 30 1 6 6 1020 80 40 1/0 4 4 825 100 50 3/0 4 2 630 125 60 4/0 2 1/0 640 150 75 2-1/0 1/0 2/0 450 175 80 2-2/0 2/0 2/0 4

36

Notas importantes acerca de la tabla anterior:

Los tamaos de los conductores estn basados en conductores de cobre del tipo THHN de

90C, entubados con tres conductores por conducto y en una temperatura ambiente de

30C.

Estos son los tamaos mnimos recomendados para la capacidad nominal de la carga en

HP. Se recomienda aumentar el tamao de los conductores para tramos muy largos de cable

donde la cada de voltaje supere el 3% desde la fuente.

Se debe usar fusibles de accin retardada para proteger al convertidor de fase.

Los conductores trifsicos deben tener las dimensiones correctas para la carga trifsica

total.

37

3.2 Diseo del convertidor a implementar.

Para la implementacin del convertidor de fase se utilizara como base un diseo facilitado

por el profesor Jaime Allen Flores, este se muestra en la siguiente figura:

Figura 3.2 Esquema bsico del convertidor rotatorio de fase a implementar.

3.2.1 Motor del convertidor:

Como se ha mencionado anteriormente la pieza fundamental de un convertidor rotatorio

consiste en el motor que lo conforma para el convertidor que se implementara en el

38

laboratorio se cuenta con un motor de 3 HP, este motor pertenece a la bodega de la Escuela

de Ingeniera. Elctrica de la Universidad de Costa Rica, el motor con que se cuenta para

este caso es un motor de rotor devanado, poco comn de encontrar en la actualidad y poco

utilizado para elaborar convertidores de fase, pero es con lo que se cuenta as que se

trabajara con este motor, no obstante todas las recomendaciones dadas son completamente

validas para trabajar con motores de rotor de jaula de ardilla. Tambin se menciono

anteriormente un convertidor rotativo puede entregar una potencia de alrededor de tres

veces la potencia nominal del motor que lo conforma, pero este dato se obtuvo de las

especificaciones, para convertidores fabricados en industrias que se dedican exclusivamente

a la construccin de los mismos, como lo son Kay industries, o Phase-A-Matic. Por este

detalle no se puede asegurar que con este motor se podr construir un convertidor de 9 HP,

tomando esta consideracin se decide disear un convertidor que pueda entregar alrededor

de 7 HP.

Se sabe que la potencia trifsica consumida por una carga trifsica balanceada se puede

describir por la ecuacin:

fpIVP LL *3= (3.2.1)

Donde:

Fp Representa el factor de potencia.

VL Representa el voltaje de Lnea.

IL Representa la corriente de lnea.

39

3.2.2 Calibre del cable:

Tamao del cable trifsico:Para este caso se planea implementar un convertidor de 220V por lo cual aproximaremos el

valor de VL a 220 V y fijamos la potencia en 7 Hp que es equivalente a decir 5.2 KW las

incgnitas que nos quedan corresponden a la corriente de lnea y al factor de potencia pero

como es conocido el factor de potencia varia dependiendo de la carga, de modo que se

supone el peor caso con un factor de potencia de 0.5. la corriente varia dependiendo del

nivel de carga y tambin del factor de potencia.

)3( fpVPI

LL =

(3.2.2)

como ya dijimos se va disear para una potencia de 7 Hp lo cual es equivalente a 5.2 KW

adems acercamos el valor del voltaje de lnea a 220V, y suponemos que en el peor de los

casos tendremos un factor de potencia de 0.4.

)4.0*220*3(2.5 KWI L =

AI L 11.34=

Con ayuda de la tabla 310.16 del NEC (National Electric Code) se observa que un

conductor de cobre del tipo THHN #10 puede soportar hasta 35 A, pero con el fin de no

realizar un diseo muy ajustado se considera que para la carga de este convertidor seria

bueno utilizar un cable #8 THHN que soporta hasta 50 y de este modo se puede tolerar

algn tipo de sobrecarga pequea. Si comparamos este valor obtenido con el valor

40

recomendado en la tabla 3.1 se nota que es el mismo, posiblemente el calculo que se realizo

para obtener el valor en la tabla 3.1 fue similar al utilizado anteriormente.

Tamao del cable monofsico:

La potencia monofsica consumida ser igual a la potencia trifsica entregada mas la

potencia consumida por el motor que conforma el convertidor, mas las perdas que puedan

darse en diferentes puntos del sistema, la diferencia es que del lado monofsico la potencia

entra por dos conductores L1 y L2 si suponemos un sistema balanceado entonces por cada

conductor entrara la mitad de la potencia consumida mas la mitad de las perdidas totales. Si

se realiza la siguiente suposicin ignorando las perdidas y suponiendo un factor de potencia

de 0.3. Adems se tiene que VL1 = VL2 = 120 V :

fpIVLPPLPL **2 113

21 ===

(3.2.3)

fpVP

IIL

LL*

1*

2 13

21

== fpV

PII

LLL

*

1*

2 13

21

==

)4.0*120(*25200

21 == LL II == 21 LL II 54.17 A

Con ayuda de la tabla 310.16 del NEC se encuentra que un cable # 6 THHN puede

conducir sin ningn problema hasta 65 A, en este caso no se sobredimensiona este

conductor ya queda un rango de casi 10 A y se considera que es suficiente para soportan

alguna sobrecarga pequea que pudiera presentarse. Si se compara este valor nuevamente

41

con el valor recomendado en la tabla 3.1 tomada del manual de Kay Industries se observa

que se recomienda utilizar el mismo calibre de cable.

3.2.3 Fusibles a utilizar:

Como se ha mencionado anteriormente se deben de usar fusibles de accin retardada, esto

para evitar en los arranques, tanto del mismo convertidor como el arranque de algn motor

que se encuentre alimentado por el convertidor. Es importante mencionar que en este caso

los fusibles protegen el convertidor cada carga trifsica debe tener sus propias protecciones,

y como se puede observar del diagrama bsico del convertidor a implementar no toda la

corriente que viene de las lneas monobsicas pasa por el convertidor o mas bien a travs

del motor que conforma en convertidor por esto es que los fusibles que se colocan en L1 y

L2 son de valores menores a la corriente que se utilizo para fijar el calibre de los cables.

Para estos fusibles se puede tomar la recomendacin del manual de Kay industries, pero es

importante tambin considerar que el valor mximo de estos fusibles debe ser tal que no se

ponga en riesgo la integridad del motor que conforma el convertidor. Utilizando la

recomendacin del manual de Kay industries (Tabla 3.1) se decide utilizar fusibles con

accin retardada de 35 A.

3.2.4 Capacitores a utilizar:

Como se menciono anterior mente para los capacitores tanto de arranque como de trabajo

se utilizaran capacitores del tipo electroltico, como el mtodo para encontrar los valores

42

exactos de capacitancia son por prueba y error no se puede dar los valores exactos a

utilizar, pero se tiene presente que se recomienda utilizar para la capacitancia de arranque

entre 50y 100 F por Hp del motor, en este caso como el motor es de 3HP esta capacitancia

se utilizara un valor de 260uF, con el cual el motor arranco sin ningn problema. Para los

capacitores de trabajo se utilizaran entre 12 y 16 F por Hp del convertidor, en este caso

como se pretende obtener un convertidor capas de entregar alrededor de 7.5 Hp el valor de

las capacitancias de trabajo estarn en un rango entre 90 y 120 uF, lo mejor es utilizar

varios capacitores de baja capacidad para realizar un ajuste mas fino del valor requerido.

3.2.5 Circuito de control

Para el convertidor que se desea implementar se pretende disear un sistema de control

donde para poner en operacin el convertidor nicamente sea necesario presionar un botn

al igual que para apagarlo sea suficiente presionar otro botn.

Figura 3.3 Esquema bsico del circuito de control de convertidor rotatorio.

43

Este sistema de control planteado en la figura 3.3 no representa una alternativa nica, solo

es una sugerencia para este caso. Queda en manos del diseador elegir el modelo del

sistema de control que desea utilizar. En el caso mostrado en la figura el sistema de control

es a 120Vac, pero dependiendo de las bobinas de los contactores puede ser tambin a

220Aac

Depende de la Topologa escogida el tipo de temporizador que debe utilizarse.

Contactor del motor

Para el caso del convertidor que se desea implementar es necesario contar con un contactor

trifsico que cuente adems de con los tres contactos trifsicos (o contactos de potencia)

con al menos un contacto de control del tipo N/A, esto se debe a la disposicin de los

elementos que se plantea en el diseo del sistema de control. En cuanto a la corriente que

deben soportar los contactos de potencia estos deben de soportar una corriente igual o

mayor a la corriente nominal del motor. Generalmente los contactores se escogen segn la

potencia del motor, para este caso se debe utilizar un contactor para un motor de 3Hp. El

contactor que se va utilizar en el convertidor a implementar es un contactor norma IEC con

capacidad de 18A.

Contactor de arranque

El contactor de arranque utilizado entre las lneas L1 y T3, la tarea de este contactor es

conectar y desconectar el capacitor de arranque, para este contactor puede utilizarse un

contactor de un polo con una capacidad de transporte de corriente igual a la corriente

44

nominal por lnea del motor, para el caso se usara un contactor de 10A, o podra utilizarse

un contactor trifsico mas pequeo, con una capacidad de una tercera parte de la corriente

nominal por lnea del motor lo que se debe hacer es conectar los tres contactos de modo que

estos funcionen como uno solo, para este caso se podra utilizar un contactor trifsico de

3A. Para este caso en el contactor de arranque se utilizara un contactor de 18A ya que fue el

ms pequeo que se consigui en el mercado, pero sobra decir que esta sobredimensionado

Temporizador

Por la disposicin de los elementos en el diseo del sistema de control se necesita utilizar

un temporizador a la desconexin N/A, este es un rel cuyo contacto de salida conmuta

instantneamente al aplicar la tensin de alimentacin en los bornes A1 y A2 de la bobina y

al quedar sin alimentacin, el rel permanece conectado durante el tiempo ajustado por el

potencimetro frontal, desconectndose al final de dicho tiempo. Para el caso de este

convertidor cuando presionamos en botn ON se alimenta la bobina del temporizador y

este cierra sus contactos alimentando de este modo el contactor de arranque cuando se

libera el botn de arranque (ON) se desconecta el temporizador y un tiempo despus este

regresa sus contactos al estado normal (N/A) desconectando el contactor de arranque y por

ende el capacitor de arranque.

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Botones a utilizar

Para los botones a utilizar para encender y apagar el convertidor se debe utilizar uno del

tipo N/A para el botn de encendido y otro N/C para el botn de apagado. Se pueden

utilizar botones de la serie 800T-D del fabricante Allen-Bradley o similares, si se tiene el

sistema de control en un gabinete o caja metlica tambin pueden utilizarse botones que

viene en su propia carcaza. En el caso del convertidor implementado se utilizara una

botonera ON/OFF independiente que viene en su propia carcaza, esto resulta til pues da la

posibilidad de colocar el interruptor de encendido y apagado en algn lugar no tan cercano

al convertidor, de modo que no habr que desplazarse hasta el convertidor para echarlo

andar o detenerlo.

3.3 Variacin en los elementos para convertidores de distintas potencias

Anteriormente se dan valores para diferentes elementos (contactores y capacitores),

para el convertidor a implementar (motor de 3Hp), sin embargo es conocido que los valores

y capacidades de estos elementos varan con la potencia del motor utilizado y del

convertidor por lo tanto a continuacin se muestra a manera de resumen los valores y

capacidades de los diferentes elementos necesarios para implementar convertidores de

potencias mayores, la potencia de salida del convertidor se aproxima a tres veces la

potencia del motor utilizado.

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Tabla 3.2 Valores y capacidades de los elementos para convertidores de mayor

potencia.

Capacidad delconvertidor

CapacidadMotor (Hp)

CapacidadContactores(A) Aproximado

capacitancia dearranque(uF)

Capacitancia deTrabajo (uF)

Calibre de los cables1F 3F

15Hp 5 20 266 (2x 233uF) 240 (2x 120uF) 1 6

22HP 7.527 444

(1x324+1x120)370

(1x280+1x90) 1/0 4

30 HP 1040 840

(2x325+1x190)485

(1x325+1x160) 4/0 1/0

Como se dijo anteriormente, es responsabilidad de la persona encargada de construir el

convertidor verificar la veracidad y funcionalidad de los datos anteriores.

3.4 Estimacin de costos de construccin del convertidor.

En este apartado se realizo una estimacin de costos para el convertidor

implementado, aunque el titulo del proyecto habla de convertidores desde 5 y hasta 25 Hp,

se hizo de esta manera ya que para este rango, hay varios valores de potencia posibles y

componentes que varan segn este valor de potencia, como sucede con los capacitores,

adems de que para un convertidor de una potencia dada hay elementos que no son nicos y

en los que hay varias opciones tal y como sucede con los contactores, de modo que tomar

en cuenta todas estas consideraciones resulta muy difcil y extenso, adems de que no se

conocen algunos valores para otro convertidor, como lo es la corriente nominal del motor,

utilizada para obtener el contactor que se necesita.

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Una ves que se conoci el valor de la corriente nominal del motor que se iba utilizar se

procedi a buscar un contactor adecuado, se encontraron los siguientes precios:

Tabla 3.3 Precio de Contactores aptos para el motor del convertidor.

Articulo Fabricante Modelo Caractersticas Punto de venta Costo Contactor 3Hp Cutler Hammer C25DND315A Sin contactos auxiliares EATON 19000Contactor 7,5Hp Cutler Hammer C25DND325A Sin contactos auxiliares EATON 20300Contactor 3 Hp Cutler Hammer CE12BNB310A Sin contactos auxiliares EATON 24000Contactor 3 Hp Cutler Hammer XTCE009B10A Contacto auxiliar 1N/A (IEC) EATON 37800Contactor 3Hp Cutler Hammer CE12CNB310 Contacto auxiliar 1N/A (IEC) EATON 26500Contactor 3Hp Cutler Hammer CE15CNS3AB Contacto auxiliar 1N/A EATON 46900Contactor 18A LC1-D1810 Contacto auxiliar 1N/A GINES Electric 4700Contacto auxiliar Cutler Hammer C320MCF11 1N/a-1N/C EATON 9700

Para el temporizador necesario para conectar y desconectar la capacitancia de arranque solo

se encontraron dos, ambos en Gines Electric.

Tabla 3.4 Precio de temporizadores.

Articulo Caractersticas Punto de venta Costo Temporizador Temporizador 120V GINES Electric 7670Temporizador Temporizador 220V GINES Electric 18200

Aunque lo mas comn en este tipo de convertidores es utilizar un temporizador, para

desconectar la capacitancia de arranque tambin se puede tomar en cuenta la opcin de

sustituirlo por un conjunto platino centrfugo, que se encargara de desconectar la

capacitancia de arranque cuando el motor del convertidor alcance alrededor del 80% de su

velocidad nominal, el inconveniente es que se debe realizar un delicado trabajo sobre el

motor para poder acoplar este conjunto.

Los capacitores tanto de arranque como de trabajo se localizaron en tres puntos de venta,

Componentes Electromecnicos, PEGSA y Gines Electric, es este caso se busco posibles

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valores de capacitancia, para el convertidor que se implemento, hay valores pequeos de

capacitancia pues estos son tiles al momento de realizar el balance de voltaje, pues dan la

opcin de agregar capacitancia poco a poco hasta encontrar el valor adecuado.

Tabla 3.5 Precio de Capacitores para el convertidor.

Articulo Caractersticas Punto de venta Costo Capacitor Arranque Capacitor 220V 130-159 uF GINES Electric 1605Capacitor Arranque Capacitor 220V 124-149 uF GINES Electric 1425Capacitor de trabajo Capacitor 220V 12 uF GINES Electric 1425Capacitor de trabajo Capacitor 220V 60 uF GINES Electric 5625Capacitor de trabajo Capacitor 370V 15 uF GINES Electric 1600Capacitor de trabajo Capacitor 220V 30 uF GINES Electric 2530Capacitor Arranque Capacitor 220V 130-159 uF Comp Electromec 7140Capacitor Arranque Capacitor 220V 124-149 uF Comp Electromec 6640Capacitor de trabajo Capacitor 370V 12 uF Comp Electromec 6615Capacitor de trabajo Capacitor 370V 15 uF Comp Electromec 6915Capacitor de trabajo Capacitor 370V 15 uF Comp Electromec 10870Capacitor de trabajo Capacitor 440V 60 uF Comp Electromec 15640Capacitor Arranque Capacitor 220V 130-159 uF PEGSA 2475Capacitor Arranque Capacitor 220V 124-149 uF PEGSA 2370Capacitor de trabajo PEGSA 2370Capacitor de trabajo Capacitor 370V 30uF PEGSA 3925Capacitor de trabajo Capacitor 370V 15 uF PEGSA 3010

Tambin es importante considerar un par de botones ON/OFF para poner en

operacin y detener el convertidor y algn tipo de gabinete metlico donde colocar los

contactores y capacitores, se encontraron los siguientes precios en GINES Electric:

Tabla 3.6 Precio de botonera y gabinete

Articulo Caractersticas Punto de venta Costo Botonera doble Botones ON/OFF GINES Electric 3260Gabinete metlico GINES Electric 20000

Para el calculo del costo de mano de obra en la construccin de un convertidor de

fase se busco en el Ministerio de Trabajo el salario mnimo para un Electricista un tcnico

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calificado y un tcnico especializado, ya que se considera que teniendo el diagrama de

conexin y un procedimiento adecuado, cualquier persona con algn conocimiento en

electricidad puede llevar a cabo el montaje del convertidor. Los salarios encontrados

fueron los siguientes:

Tabla 3.7 Precio de posible mano de obra.

Puesto Salario por jornada ordinariaTcnico calificado 5206

Tcnico especializado 5720Electricista 5970

Por la experiencia obtenida con la implementacin del convertidor de fase se

considera que una ves que se tiene a mano todos los componentes necesarios para la

implementacin, dos das es tiempo suficiente para construirlo, realizar las pruebas

necesarias para balancear los voltajes y dejarlo operando. Tomando como base los salarios

mostrados anteriormente se estima que la mano de obra puede tener un costo aproximado a

los 15000.

En cuanto al cable necesario para implementar el convertidor no se considero ya que la

longitud de este depende de varios factores como lo son la distancia entre el convertidor y

la fuente monofsica, as como la distancia que ah desde el convertidor hasta las cargas

trifsicas que se deseen alimentar.

Los convertidores Rotatorios de Fase se utilizan en lugares donde no se cuenta con el

servicio de energa trifsica por parte de la compaa de distribucin elctrica.

50

Generalmente los lugares donde se trabaja con estos convertidores son zonas alejadas,

donde resulta imposible encontrar los componentes para construir o reparar uno de estos

convertidores, de aqu la importancia de utilizar componentes de mayor calidad al momento

de construir convertidores rotatorios, pues se espera obtener una larga vida til, adems

considerando que segn la zona geogrfica donde se encuentre operando en caso de que

algn componente falle se puede tardar das en conseguir la refaccin necesaria y esto

implicara detener la produccin o parte de ella. Por otro lado si se tiene a la mano

cualquier refaccin que se pueda necesitar y el proceso de cambiar una pieza solo tomara

una o dos horas, detener el trabajo por este periodo no resulta tan critico de modo que nos

podemos dar la libertad de utilizar componentes de una menor calidad y por ende menor

precio.

3.5.1 Costos de produccin convertidor implementado.

Una vez seleccionados los componentes que se van utilizar para implementar el convertidor

se procedi a cotizarlos en diferentes lugares, una vez que se conocieron los precios se

realizaron tres elecciones de componentes, con el fin de conocer los posibles costos de

construccin del convertidor.

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Tabla 3.8 Eleccin #1 Precio de componentes para el convertidor implementado.

Componente Cantidad Costo Punto de ventaMotor 3F 3HP 1 88524 Gines ElecticContactor 18A 2 9400 Gines ElecticCapacitor de arranque (220V 130uF) 2 3210 Gines ElecticCapacitor de trabajo (300V 60uF) 2 11250 Gines ElecticCapacitor de trabajo (300V 30uF) 2 5060 Gines ElecticCapacitor de trabajo (370V 15uF) 2 3200 Gines ElecticCapacitor de trabajo (370V 12uF) 2 3175 Gines ElecticConector para capacitor 30 1700 Componentes ElectromecnicosBotonera doble (ON/OFF) 1 3260 Gines ElecticGabinete metlico 1 20000 Gines ElecticMano de obra 15000Total 163780

Los componentes para el convertidor implementado en el laboratorio tuvieron un costo de

37000 aproximadamente ya que no se compro ni la botonera ni el gabinete metlico,

adems tampoco se pago mano de obra, es importante recalcar que los componentes

utilizados son los ms econmicos que se encontraron. Los contactores son contactores

genricos de Telemecanique y los capacitores son en encapsulado plstico. Para estos

convertidores es recomendable colocar la circuitera (contactores, capacitores) en un

gabinete metlico, esto no se hizo para reducir costos pues la implementacin solo fue

temporal.

3.5.2 Costos de produccin de convertidores utilizando diferentes componentes

Como una opcin de mayor calidad para los contactores tenemos los contactores Cutler

Hammer, distribuidos por EATON, as como capacitores en encapsulado metlico, de

modo que se pueden dar varias configuraciones que den como resultado diferentes precios.

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A continuacin se muestran un par de posibles configuraciones de elementos para construir

un convertidor de una capacidad similar a la del convertidor implementado.

Tabla 3.9 Eleccin #2 Precio de componentes para un convertidor de 7.5 Hp.

Componente Cantidad Costo Punto de ventaMotor de induccin 3Hp 1 88524 Gines ElecticContactor 3 Hp (1 cont aux N/A) 1 26500 EATONContactor 3 Hp (sin cont aux ) 1 19000 EATONCapacitor de arranque (220V 130uF) 2 4950 PEGSACapacitor de trabajo (370V 60uF) 2 4712 PEGSACapacitor de trabajo (370V 30uF) 2 7850 PEGSACapacitor de trabajo (370V 15uF) 2 6020 PEGSACapacitor de trabajo (370V 12uF) 2 13164 PEGSAConector para capacitor 30 1700 Comp. ElectromecnicosBotonera doble (ON/OFF) 1 3260 Gines ElecticGabinete metlico 1 20000 Gines ElecticMano de obra 15000Total 220700

Tabla 3.10 Eleccin #3 Precio de componentes para un convertidor de 7.5 Hp.

Componente Cantidad Costo Punto de ventaMotor de induccin 3Hp 1 88524 Gines ElecticContactor 3 Hp (1 cont aux N/A) 1 37800 EATONContactor 3 Hp (sin cont aux) 1 19000 EATONCapacitor de arranque (220V 130uF) 2 14280 Comp. ElectromecnicosCapacitor de trabajo (3V 60uF) 2 31280 Comp. ElectromecnicosCapacitor de trabajo (370V 30uF) 2 21740 Comp. ElectromecnicosCapacitor de trabajo (370V 15uF) 2 13835 Comp. ElectromecnicosCapacitor de trabajo (370V 12uF) 2 13164 Comp. ElectromecnicosConector para capacitor 30 1700 Comp. ElectromecnicosBotonera doble (ON/OFF) 1 3260 Gines ElecticGabinete metlico 1 20000 Gines ElecticTemporizador 120Vac 1 7670 Gines ElecticMano de obra 15000Total 261585

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Como se mostr anteriormente el precio de los componentes varia bastante dependiendo del

lugar donde se compren, anteriormente se han mostrado 3 configuraciones con

componentes comprados en distintos lugares, no se puede asegurar que el costo de

produccin de convertidores rotatorios de fase sea fijo. Con los datos anteriores se trata de

dar una idea de los posibles costos de produccin, pero finalmente la eleccin de los

componentes depender de la persona encargada de construir el convertidor.

Tabla 3.11 Resumen de costos de produccin para las diferentes elecciones de

componentes

Configuracin de componentes CostoEleccin #1 Tabla 3.8 163780

Eleccin #2 Tabla 3.9 220700

Eleccin #3 Tabla 3.10 261585

3.6 Recomendaciones para la construccin y operacin de convertidoresrotatorios de fase.

La potencia del motor mas grande que se desee alimentar con el

convertidor debe ser menor y mximo igual a la potencia del motor que

conforma el convertidor.

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Se debe utilizar fusibles de doble elemento y accin retardada, no se

deben de usar interruptores comunes pues no soportan la corriente

necesaria para poner en marcha el convertidor de fase.

Se recomienda cortar el eje del motor que conforma el convertidor ya

que de todos modos el motor no se utilizara para entregar potencia

mecnica y de esta manera se evita alguna clase de accidente.

Se recomienda montar el convertidor sobre algn tipo de almohadilla de

montaje con el fin de minimizar el ruido y de amortiguar las vibraciones

del convertidor, esto es importante ya que las vibraciones podran aflojar

las conexiones en los terminales del motor, adems de daar los

rodamientos del motor (Roles o cojinetes).

Es importante escoger una buena ubicacin para colocar el convertidor

ya sea cerca del suministro de energa monofsica o de la carga trifsic