Low-Voltage | Power Factor Correction
Fundamentals
Ing. Eduardo Marques MartinsJefe de Controls
WEG Colombia S.A.S
Calle 46A # 82-54 – Bogotá . DC
www.weg.net
Arrancadores
Definición:
El arrancador es una combinación de
componentes eléctricos que:
Arrancan y aceleran el motor hasta su
velocidad nominal
Garantiza la continuidad de la operación
Desenergiza la fuente de
alimentación del motor
Proteje el motor contra sobrecargas
Potencias desde 0,06 kW hasta 55 kW
Arranque Directo Estrella-TriánguloArrancador-
Suave
Contactor
+ Relé de
sobrecarga
Guardamotor
+ Contactor
Guardamotor
Magnético
+ Contactor
+ Relé de
sobrecarga
Guardamotor
+ Contactores
Guardamotor
Magnético
+ Contactor
+ Relé de
sobrecarga
Seccionador +
Fusibles aR
+ Contactor
+ Arrancador suave
I>>>
I>>> I>>>
I>>>
Principales Tipos de Arranque MotorAplicaciones con frecuencia de régimen 60Hz
Arrancador directo: características Ideal para todos los tipos de
carga que poseen alto par resistente
Rápida aceleración del motor
Dimensiones reducidas
Simplicidad en la instalación
Bajo costo de mantenimiento
Aplicación más utilizada
Grados de Protección IP52 o IP65
Posibles restricciones
Restricciones impuestas por las empresas de energía
Caída de tensión de la red en el momento de arranque
Mayores esfuerzos mecánicos
Arrancadores
Arrancadores en Tensión Reducida:
Soluciones en Arranque
Tipos:
Estrella-triángulo
Estrella serie paralelo
Compensadora
Soft-starter
Características Comunes:
Disminuye el par de arranque del motor
Disminuye la corriente de partida a través da reducción de la tensión
Protección del motor eléctrico
• Estrella-Triángulo
• Arranque Suave
Arrancadores
Tensión Reducida
Características Comunes
• Disminuye el par de arranque del motor
• Disminuye la corriente de arranque a través de la reducción de la tensión
• Protección del motor eléctrico
Tensión Reducida:
Estrella-Triángulo:
Ideal para todos tipos de carga
que necesitan bajo par de
arranque
Corriente de Arranque reducida
a 1/3 en relación al Arranque
Directo
Arrancadores
Arrancadores en Tensión Reducida:
Arranque Suave: ideal para cargas que necesitan aceleración y
desaceleración suave
Cpd = Par de arranque directo
Cssw = Par de arranque suave
Ccarga = Par resistivo de la carga
Ip = Corriente de arranque directo
Issw = Corriente de arranque suave
Arrancadores
Tensión Reducida:
ESTRELLA TRIÁNGULO ARRANQUE SUAVE Aplicación : Aplicación:
Arranque de cargas que parten en vacío
o con Par Resistente bajo, ej.: tornos,
fresas, compresores con válvula de
alivio, etc.
Disminución de daños en la red
Bajo Costo de Instalación para
pequeñas y medianas potencias
Menor costo de mantenimiento
Arranque de cargas con par variable,
ej.: ventiladores, cintas,
transportadores, máquinas con grande
momento de inercia, etc.
Disminución de daños en la red
Aceleración y desaceleración suave de
la carga evitando los choques
mecánicos
Alto costo de instalación para pequeñas
y medianas potencias
Mayor costo de mantenimiento
Arrancadores
Selección de Contactores
Categoría de utilización
Corriente Nominal
Contactos auxiliares
Tensión de la bobina
Código SAP
Contactores - Funcionamiento
K1
L2 L3L1Tensión de
Bobina
Terminales de potencia
(Entrada cables)
Diagrama de
potencia
Contacto
auxiliar
Contactores - Funcionamiento
Diagrama de
potencia
K1
L2 L3L1
Terminales de potencia
(Entrada cables)
220V
Contacto
auxiliar
Tensión de
Bobina
Selección del Contactor
Categoría de utilización
Categoría
de
utilización
Cerrar Apertura
I/Ie Ic/Ie
AC-1 1 1
AC-3 ≥ 6 1
AC-4 ≥ 6 ≥ 6
I = corriente de cierre
Ie = corriente nonimal de operación
Ic = corriente de apertura
tp = tiempo de arranque
tpt (s)
Imotor
AC-4
AC-1
AC-3
tpt (s)
Imotor
t (s)
Imotor
Relés de Sobrecarga
tp
1
1 Cables de conexión en el contactor
2 Terminal de salida para motor
3 Dial de ajuste de corriente
4 Contactos auxiliares 1NA+1NC
2
3
4
5 Botón multifunción
A
H
AUTO
HAND
A RESET Automático
AUTO RESET automático + TEST contactos
HAND RESET Manual + TEST contactos
H RESET manual
5
Ajuste corriente térmica - Optima
Realizar lectura de la corriente (amperímetro)
Protección de sobrecarga
Protección por perdida de fase
Ajuste corriente térmica - Máxima
Datos de placa del motor – In y FS
Protección sobrecarga
Para FS=1,0 - Iaj = In
Ejemplo: FS=1,25 y In=10A
Iaj = In * FS * 0,95
Iaj = In * 1,19
Iaj = 11,9 A
Para FS>1,0
Iaj = In * FS * 0,95
Selección de Relés de Sobrecarga Corriente de ajuste
Clase de disparo
Montaje directa con Contactor
Código SAP
Selección de Relés de Sobrecarga
Corriente de
ensayo1,05 Ir 1,2 Ir 1,5 Ir 7,2 Ir
Clase de
Disparo
Tiempo de disparo / estado del relé
frío caliente caliente frío
10A > 2h < 2h < 2 min 2s ≤ tp ≤ 10s
10 > 2h < 2h < 4 min 4s ≤ tp ≤ 10s
20 > 2h < 2h < 8 min 6s ≤ tp ≤ 20s
30 > 2h < 2h < 12 min 9s ≤ tp ≤ 30s
Disparo No Sí Sí Sí
Clases de disparo
Selección de Relés de Sobrecarga
FS = 1.00
Ejercicio
Seleccione un relé de sobrecarga para un motor WEG trifásico, W22 IE3, IV polos, FS = 1.00, 100hp, 400V/60Hz, Ta < 4s, Aplicación: Bombeo.
Isetting = (130 x 1.00)
Isetting = 130A
Il/In = 7.6
Tlr hot = 26s
Isetting = (Inmotor x FS)
Ta = 4s
Selección de Relés de Sobrecarga
Ejercicio
Clase de disparo minima
Il/In = 7.6
Ta < 4s
Isetting = 130A
Istarting = 7.6 x 130
Istarting = 988A Class 10
Ta
Il/In
Estado frío
Minima clase de disparo
10
Selección de Relés de Sobrecarga
Il/In
Tlr hot
Clase 45
Ejercicio
Clase de disparo - Máxima Estado caliente
Tlr hot = 26s
Isetting = 130A
Istarting = 7.6 x 130
Istarting = 988A
Clase de disparo Máxima
45
Il/In = 7.6
Selección de Relés de Sobrecarga
Isetting = 130A
Clase de disparo 10 hasta 45
Ejercicio
Seleccione un relé de sobrecarga para un motor WEG trifásico, W22 IE3, IV polos, FS = 1.00, 100hp, 400V/50Hz, Ta < 4s, Aplicación: Bombeo.
Selección de Relés de Sobrecarga
RW317-1D3-U150
(100…150A)
Clase disparo 10
Cód: 10045647
Isetting = 130A
Selección de Relés de Sobrecarga
Isetting = 130A
RWM420E-3-A4U250
(50…250A)
Clase disparo 10, 20 ó 30
Cód: 12802652
Relés de Sobrecarga Electrónicos Amplio rango de ajuste
Vigilante de tensión incorporado
Clase de disparo ajustable 10, 20 ó 30
Relés de Sobrecarga
7…22A 9…105A 112…400A 500…800A
0.28…25A hasta40A hasta 80A hasta 112A hasta 420A hasta 840A
CWC07-16 CWB9-38 CWM32-80 CWM95-105CWM112-
300
CWM400 CWM500-800
RW17 RW27-2D RW67 RW117 RW317 RW407
CONEXIÓN DIRECTA CON
CONTACTOR
CONEXIÓN CON CONTACTOR
CON BARRAS O CABLES
Selección de Arrancadores Directos - DLW
Accesorios
Uso
General
Uso con
MotobombasUso con
Compresores
Selección Guardamotor
Ejemplo: Seleccione los guardamotores:
Corriente nominal motor = 34 A
Corriente nominal motor = 13 A
MPW_ _
MPW_ _
MPW40-3-U040
32...40 A
Cód:12382551
MPW18-3-U016
10...16 A
Cód:12429373
MPW40-3-U016
10...16 A
Cód:12428128
Selección Guardamotor
¿Cómo seleccionar el poder de corte - Icu?
Pt = 2 MVA = 2.000 kVA
Ue = 0,44 kV
Z = 5%
Corriente de cortocircuito
(cálculo sencillo)
Cálculo de la Corriente de cortocircuito estimada (I”k) en la salida del
Transformador
Selección Guardamotor
¿Cómo seleccionar el poder de corte - Icu?
2 MVA / 440 V
Ins = 2.627 A
Ik” = 53 kA
Icu > 53 kA
Ik” = 43 kA Ik” = 38 kA
Icu > 38 kA
In = 8A
Selección Guardamotor
Corriente de ajuste = 8 A
Poder de corte > 38 kA (440V) ?Referencia: MPW40-3-U010 (6,3…10A)
Poder de corte - Icu = 25 kA (440V)
Selección Guardamotor
Guardamotor
MPW40-3-U010
Icu=25 kA @ 440V
Limitador de
corriente
CLT32
Guardamotor + Limitador
Icu=100 kA @ 440V
Ik” = 38 kA – 440V
Aplicación Guardamotor en motores monofásicos
¿Cómo debo hacer la conexión de un motor monofásico
utilizando Guardamotor trifásico?
L2L1
Fusibles Ultra Rápidos
Fabricados conforme norma IEC 60269 en
las corrientes de 20 hasta 2.000 A
Clase aR, tipo NH: protección contra
cortocircuito en semiconductores /
equipamientos electrónicos hasta 690 V ca
Protección Garantizada de Variadores y
Arrancadores Suaves
Tabla de selección de Fusibles para todos
los Variadores y Arrancadores Suaves
Arrancadores Suaves
Tensión de alimentación 220 a 690 V
Corriente nominal de salida 10 a 1.400 A
Bypass incorporado
Control de torque
SoftPLC
Elevado régimen de arranque
Cargas pesadas
Corrección del Factor de Potencia
c o sk V A
k WF P
Potencia que realiza
trabajo
Potencia total
entregada
FACTOR
de
POTENCIA
FACTOR de
EFICIENCIA
ENERGÉTICA
Selección de condensadores para motores
Ejemplo – Calcular el condensador para corrigir el factor de
potencia del Motor de 150kW - 4 Pólos / 440Vca / Carga de
100% para factor de potencia deseado de 0,95.
%
W ).Fcarga).P(k(%(kVA r)Q MO TO R CA P
NormaTensión nominal
PolosPotencia Rendimiento (%) Factor de Potencia Corriente
nominalkW 50% 75% 100% 50% 75% 100%
IEC 440V 4 150 94.5 95.5 95.5 0.75 0.83 0.86 240 A
Selección de condensadores para motores
Cálculo del factor F
Tabela catálogo Mod.911 WA
Factor actual= 0,86
Factor deseado= 0,95
0,264
Selección de condensadores para motores
Ejemplo – Motor 150kW - 4 Pólos / 440Vca / Carga de 100%
%
W ).Fcarga).P(k(%(kVA r)Q MO TO R CA P
= 95,5 F= 0,264
Q cap motor kvar = 41,5 kvar en 440V
Selección de condensadores para motores
Q cap motor kvar = 41,5 kvar (440V)
Solución: 1 Condensador código 13365677
referencia UCWT50V53 U28 (42kvar – 440V)
Selección de condensadores para motores
Motor WEG, W22 IE3,
150kW, 440V
S1 = 225kVA
P.F. = 0,86
S = 182,6kVA
kW
kvar
81%
Capacidad
del
sistema
73%
Capacidad
del
sistema
Motor + Capacitor*P.F. = 0,95
S2 = 165,3kVA
Liberación de capacidad del sistema eléctrico
Corrección del Factor de Potencia
Liberación de potencia (kva) del transformador para el
sistema
Reducción de las perdidas I2R en los Transformadores y
en los equipamientos de distribuciones
Mejora de los niveles de tensión
Mejora de la eficiencia energética
Reducción en las facturas de electricidad
Reducción en las emisiones de Carbono
Beneficios de la Corrección del Factor de Potencia
Posición de Instalación de los Condensadores
Recargo por Bajo
factor de potencia
Transformador
sobrecargado
Circuito 1
sobrecargado
Circuito 2
sobrecargado
Motor con consumo de
energía reactiva
Posición de Instalación de los Condensadores
Sin recargo por Bajo
factor de potencia
Transformador
sin sobrecarga
Circuito 1
sobrecargado
Circuito 2
sobrecargado
Motor con consumo de
energía reactiva
Posición de Instalación de los Condensadores
Circuito 1
sin sobrecarga
Circuito 2
sobrecargado
Motor con consumo de
energía reactiva
Transformador
sin sobrecarga
Sin recargo por Bajo
factor de potencia
Posición de Instalación de los Condensadores
58
Circuito 2
sin sobrecarga
Motor con consumo de
energía reactiva
Circuito 1
sin sobrecarga
Transformador
sin sobrecarga
Sin recargo por Bajo
factor de potencia
Controlador Automático del Factor de
Potencia - PFW
Medida monofásica o trifásica
Salida de 6 y 12 pasos para el control de los contactores (maniobra
de condensadores)
Corrección del factor de potencia del transformador en vacío
Parametrización individual de cada paso
Controlador Automático del Factor de
Potencia - PFW
Control del factor de potencia a través de las maniobras de
condensadores en 06 pasos
Controle del factor de potencia a través de la maniobra de
condensadores en 12 pasos
Corrección del Factor de Potencia con
información de la factura de energía o con
historial de medidores
Tecnología en Condensadores
Dispositivo de seguridad contra sobrepresión
Visión interna del UCWT
Fusible mecánicoCorriente/alimentación del
Condensador interrumpida
Dieléctrico seco
Autorregenerativo
Filme de polipropileno metalizado
Resistor de descarga incorporado
CondensadoresTrifásicos - UCWT
Potencias disponibles
5 a 30 kvar en 220 V
5 a 50 kvar en 480 V
Resistores de descarga incorporados internamente
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