Protecciones eléctricas

5.2 ESQUEMA DE PROTECCIONES PARA MOTORES

ESPECIALIDAD:INGENIERIA ELECTROMECÁNICA

CATEDRATICO:SALVADOR MONTERO

ALUMNOS:CUAHUTENCOS DIYARZA ARI

CORONA MORENO ANA KARINA

ESQUEMA DE PROTECCIÓN PARA MOTORES

Protecciones

Las protecciones de los sistemas de potencia son una parte integral para evitar la destrucción de un conjunto de equipos o dispositivos interconectados en una tarea común, por causa de una falla que podría iniciarse de manera simple y después extenderse sin control en forma encadenada. El sistema de protecciones debe aislar la parte donde se ha producido la falla buscando perturbar lo menos posible la red troncal alta de tensión.

INTRODUCCION

Para la protección a motores se analizaran posibles perturbaciones, a dispositivos incorporados mas que a los colocados en la línea de alimentación.Por tanto se deben considerar características del motor como el tamaño del motor, el nivel de tensión de la red de alimentación, el método de arranque, la importancia de la contribución de una falla en el motor para el sistema de alimentación, el grado de necesidad de la operación del motor en cuestión para el proceso industrial en curso, así como consideraciones económicas en cuanto al coste de protección en relación al coste del motor y al de una paralización en el proceso industrial.

Los motores eléctricos son máquinas eléctricas rotatorias que transforman la energía eléctrica en energía mecánica con la finalidad de satisfacer necesidades de servicio, desde arrancar, acelerar, mover, o frenar, hasta sostener y detener una carga.

Según la naturaleza de la corriente eléctrica transformada, los motores eléctricos se clasifican en motores de corriente continua, corriente directa, motores de corriente alterna, que, a su vez, se agrupan, según su sistema de funcionamiento, en motores de inducción, motores sincrónicos y motores de colector. Tanto unos como otros disponen de todos los elementos comunes a las máquinas rotativas electromagnéticas.

Motores de corriente continua

La conversión de energía en un motor eléctrico se debe a la interacción entre una corriente eléctrica y un campo magnético. Un campo magnético, que se forma entre los dos polos Opuestos de un imán, una región donde se ejerce una fuerza sobre determinados metales o sobre otros campos magnéticos. Un motor eléctrico aprovecha este tipo de fuerza para hacer girar un eje, transformando la energía eléctrica en movimiento mecánico.Los componentes básicos de todo motor eléctrico son el rotor y el estator. El rotor es una pieza giratoria, un electroimán móvil, llevan cada uno a su alrededor un bobinado por el que pasa la corriente eléctrica. El estator, situado alrededor del rotor, es un electroimán fijo.

Motores de corriente alterna

Los motores de corriente alterna tienen una estructura similar, con pequeñas variaciones en la fabricación de los bobinados y del conmutador del rotor. Según su sistema de funcionamiento, se clasifican en motores de inducción, motores sincrónicos y motores de colector.

DISPOSITIVOS DE PROTECCION:

La función de estos dispositivos es proteger a personas y equipos cuando se presentan las siguientes anomalías:

• Cortocircuitos (fusibles, disyuntores)• Sobreintensidades (relé térmico, relé electromagnético).• Sobretemperaturas (relé por termistor).• Sobretensiones (relé de máxima tensión).• Bajas tensiones (relé de mínima tensión).• Descargas eléctricas a las personas (relé diferencial)

Protección del estator

Protección contra cortocircuitos

Un cortocircuito es el contacto directo de dos puntos con potencialeseléctricos distintos:

– En corriente alterna: contacto entre fases, entre fase y neutro o entre fases y masa conductora.– En corriente continua: contacto entre los dos polos o entre la masa y el polo aislado.

Es preciso que los dispositivos de protección detecten elfallo e interrumpan el circuito rápidamente, a de ser posibleantes de que la corriente alcance su valor máximo.

Disyuntor

Interruptor automático, que interrumpe el circuito abriendo los polos y que con un simple rearme se pueden volver a poner enservicio. Como dispositivo de protección abre en caso sobre intensidad por cortocircuito en la línea, capaz de abrir sobre la línea de cortocircuito de forma inmediata.

Relés

Dispositivos que establecen, soportan e interrumpen corrientes en un circuito de baja de potencia. Consta de una bobina, encargada de generar la fuerza necesaria para la maniobra, un elemento de transición del esfuerzo mecánico y uno o varios contactos., se clasifican en:

Relés de todo o nada: la presencia de corriente supone directamente la maniobra del relé.

Relés de media: La maniobra se produce cuando una magnitud de la corriente eléctrica supera el valor de la intensidad.

Protección contra sobre impulsos de tensión

Impulso de tensión que supera la tensión máxima admisible en la red de alimentación. Desde el punto de vista físico se trata de un fenómeno accidental cuyo momento y lugar son imprevisibles. Las magnitudes perturbadoras dependen de su origen (p. ej., rayo, tensión de conmutación) y de las características del elemento sobre el que actúa.

Relés térmicos bimetálicos

Son dispositivos que reaccionan ante sobreintensidades ligeramente superiores a la nominal, asegurando una desconexión en un tiempo lo suficientemente corto para no perjudicar ni a la red ni a los receptores asociados con él.En condiciones normales, los contactos 95-96 (NC) y 97-98 (NA) estáncomo en la figura adjunta Al disparar el relé térmico cambian pasando aabrir 95-96 y a cerrar 97-98 R

Mando para un motor trifasico por medio de un interruptor automático y un contactor

Elementos del esquemaQF1 – Interruptor automáticoKM1 – Contactor tripolar.M - Motor trifásico con rotor en corto circuitoProtecciones aseguradas en el esquemaProtección contra sobrecorrientesProtección contra corrientes elevadas y de cortocircuitoProtección contra puesta accidental a masa de un conductor activo, por medio del conductor PE (puesto a tierra)El interruptor automático realiza las funciones de los fusibles y del relé térmico.El interruptor automático tendrá el calibre que corresponda a la intensidad del motor y se regulara para que la protección sea real y efectiva.

Protección contra sobrecarga

El funcionamiento del motor por encima de su potencia nominal o su potencia en régimen equivalente implica que circula una corriente más alta en el arrollamiento y por tanto, se calienta mas la maquina, se puede obtener la protección contra esta situación utilizando relés de sobre corriente en la línea de alimentación.

Un relé térmico de sobre corriente particularmente pues es una replica del motor desde el punto de vista térmico. El grado de exactitud con el cual el relé refleja las variaciones de temperaturas de motor dependerá de la constante del tiempo que se tenga del motor.

Cuando hace falta una fase en la alimentación del motor este tipo puede actuar también, sin embargo, puede ocurrir que la colocación de los relé en una sola fase, o incluso en las dos, no sea suficiente para la protección adecuada del motor.

Protección contra subtensiones

Para prevenir una reconexión después de una caída momentánea de la red de alimentación y evitar la operación de grandes motores con tensiones inferiores a su tensión nominal hace falta proveer al motor con protecciones contra la subtension. Esto se hace de forma que le disyuntor de un grupo de motores y no motor a motor.

Caídas de tensión durante el arranque en sistemas con tiempo de aceleración largo, puede exigir que sean desconectados del circuito. La reconexión de los motores después de una caída de tensión debe hacerse por etapas; si esta operación es automática, las temporizaciones de los relé de la reconexión deben ser diferentes.

Protección diferencial

Durante la operación normal del motor, las fuerzas electromotrices E1 Y E2 inducidas en los transformadores de corriente son iguales y opuestas ,por consiguiente, la tensión en el relé de protección diferencial F es cero. El sistema de protección diferencial exige que los dos terminales de cada fase de motor sean accesibles. En la figura se presenta el circuito típico de un sistema de protección diferencial con un arrollamiento para un motor conectado en estrella.

En motores de potencia elevada y media tensión dificultan una protección diferencial. Los transformadores normalmente, están instalados en la caja de empalmes del motor, lo que implica que cuando se desea utilizar este tipo de protecciones, no son necesarias cajas de empalmes mayores que las usuales.Los motores con circuitos en paralelo en el arrollamiento permiten que la protección diferencial se haga solo en tres circuitos, uno en cada fase, cuando las conexiones entre circuitos paralelos de la misma fase sean accesibles.

Las mayores ventajas de un sistema de protección diferencial son la alta sensibilidad, la velocidad y el hecho de que solo trabaje cuando hay fallos internos en el motor, no siendo sensible a las sobrecorrientes durante el arranque. Las protecciones de diferencial no exigen coordinación con otras protecciones en el sistema.

Bibliografía

1.-Ing. Gilberto, Enrique Harper, “Fundamentos de protección de sistemas eléctricos por relevadores”, limusa segunda edición.

2.-J. Puncan Glover Mulukutla, S. Sarma, “Sistemas de potencia” Prentice hall, segunda edición.

3.-Orlando S. Lobosco, José Luis P.C Díaz, “Selección y Aplicación de motores eléctricos”, Alfaomega-Marcombo.

4.-Enrique Harper. “Protección de instalaciones, industriales y comerciales” limusa segunda edición.