9 Proteccion motores CA - Itziar Carracedo Villeda

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CÁTEDRA DE 
MECANICA ELÉCTRICA 
INDUSTRIAL
PROTECCIÓN DE 
MOTORES DE 
CORRIENTE ALTERNA
Importancia de los
 motores eléctricos
 Son los principales responsables 
de los acc ionamientos y-o 
movimientos en cualquier tipo 
d e i n d u s t r i a 
y .................................................
.........
 POR LO TANTO DEBEN SER: ADECUADAMENTE 
PROTEGIDOS
Claves de la producción
 Producir productos con calidad al menor 
 costo posible 
 El menor costo de producción se obtiene
 cuando ésta opera sin interrupciones
Paradas vs productividad
Menor tiempo parado = Mayor 
productividad
Energía elec. - Motores
 Entre el 70 y el 80% de la 
energía eléctrica consumida en la 
industria
es convertida en energía mecánica a 
través de los motores
Necesidad de la protección
 Mejorar la seguridad del personal
 Minimizar los daños al motor y a 
los
 equipamientos asociados
 Maximizar la productividad
Evaluación económica
 Necesariamente se debe tener en 
cuenta las consecuencias de la 
salida de servicio de un equipo de 
producción
 
Nunca se debe comparar el costo
 de la protección con el del motor
Clases de motores de c.a.
Monofásicos Trifásicos
Tipos de motores 
asincrónicos
 Rotor de jaula de ardilla
 Rotor bobinado
Motores eléctricos
 Baja tensión: 
 110 – 220 – 380 – 440 V
 Media tensión:
 2,3 – 3 - 6,6 - 6,9 - 13,8 
kV
Potencia de los motores
 Baja tensión:
 1 ..........................220-330 
kW
 Media tensión:
 100 .......................3000 
kW 
Componentes
ESQUEMAS DE CONEXIÓN
UNIFILAR
TRIFILAR
NORMAS IEC 947
Datos característicos
 Marca
 Modelo
 Tipo
 Potencia
 Tensión nominal
 Corriente nominal
 Frecuencia
 Servicio
 Velocidad
 Tipo de protección
 Conexión
 Forma constructiva
 Rendimiento
 Factor de potencia
Exigencias
 Nivel de tensión
 Potencia
 Función del motor
 Uso 
 Sistema de arranque y parada 
CATEGORÍAS DE EMPLEO
Servicios
Servicio II
Servicio III
Sistema de ventilación
Clase de aislaciones
Factores
Cojinetes
Cojinetes
Grados de protección
Designación según las normas IEC
IP: International protection
X: Grado de prot. Contra contacto y 
entrada de cuerpos extraños
IPXY
Y: Grado de prot. contra entrada de 
agua
Curvas par-velocidad
Motor 
jaula 
de
ardilla
Curvas par-velocidad
Motor 
rotor
bobinad
o
Sistemas de arranques
 Directo o a plena tensión
 Arranques a tensión reducida:
 Estrella – triángulo
 Autotransformador
 Con resistencias estatóricas
 Electrónicos
Causas de las fallas
 Sobrecarga
 Deterioro de la aislación
 Marcha monofásica
 Falla de los rodamientos
 Contaminación
 Otros
Falla de rotor bloqueado
Sobretensión
La aislación deteriorada implica:
CORTOCIRCUITOS
Entre las fases y/o a tierra
Hacen que la aislación se deteriore 
prematuramente
Baja tensión
La baja tensión implica:
Aumento de la corriente
Atenuación de la energía 
disipada por el motor
Desbalance de tensión
Pérdida de fase
La corriente aumenta en las
fases restantes
Daños por sobrecorriente
Es la causa más importante y más común
Efectos de la corriente
Vida del motor
 Se reduce la vida de un motor por el 
envejecimiento de las aislaciones de los 
bobinados
Se reduce en un 50% con un 
sobrecalentamiento continuo de apenas:
10 ºC
Medición
ComparaciónValor prefijado
AcciónRelé
Esquema de un sistema de 
prot.
TI, TV o 
Sondas
Tipos de protección
 Relés electromecánicos 
(bimetálicos)
 Relés electrónicos
 Sondas (sensado de la temperatura)
Relé electromecánico
Relé electromecánico 
(bimetalico)
Símbolos 
Curvas características de 
disparo
 Indican la relación entre el tiempo de 
disparo y la corriente de disparo, como 
múltiplo de la intensidad ajustada
Curvas características de un 
relé de sobrecarga
1. Carga simétrica 
tripolar
2. Carga bipolar (sin 
sensibilidad a f. fase)
3. Carga bipolar (con 
sensibilidad a f. Fase)
Ir Corr. Ajustada del 
relé
Clases de disparos
 La clase de 
disparo o Class fija 
el tiempo de 
disparo, con carga 
simetrica tripolar 
de 7,2 veces Ir a 
partir del estado 
en frío
 Class 10 A 2-10 
s
 Class 10 4-
10 s
 Class 20 6-
20 s
 Class 30 9-
30 s 
Influencia de la temperatura 
en los relés de protección
Protección electrónica
La incorporación de la electrónica a 
permitido:
 Precisión
 Sofisticación
 Comunicación
Rangos de ajuste
Relé electrónico
Relé electrónico
CLASES DE DISPAROS
CLASE DE 
DISPARO 
SEGÚN 
IEC947-4 
Clases de disparo
CURVAS
Curvas relé 
electrónico
Curvas relé 
electrónico
Comunicación
COMUNICACIÓN
Temperatura
Sondas
 Termoresistores (Pt-100)
 Variación de la resistencia con la temp.
 Termistores
 Son semiconductores que varían 
bruscamente su resistencia al llegar a 
una determinada temp.
 PTC: Coeficiente de temperatura positivo
 NTC: Coeficiente de temperatura 
negativo
Termoresistores
Termistores
R Resistencia del 
circuito de las sondas
V Temperatura
X1 Rango de 
desconexión
X2 Rango de 
resposición
TRA Temp. de reacción 
asignada, tolerancia 
en ºC
Relé para sonda
Protección con termistores
 Combinación de 
sondas con 
aparatos de 
maniobras
Pérdida de fase
Protección de falla a tierra
Reducción del calor generado
Clase de disparo
Comunicación
Guardamotor
Campo de aplicación de los 
guardamotores
 Se utilizan en motores cuya 
potencia está entre:
0,06 (0,2 A) y 45 (80 A) 
kW
Curvas características de los 
guardamotores
CONECCIONADO
Combinaciones
Combinacíones
Coordinación
Fusibles NH
 Son fusibles de alta capacidad de ruptura
 Se fabrican en siete tamaños 
(00,0,1,2,3,4,00)
 Con Inom de 6 a 1600 A
 Todos para Un=500 V
 Su identifican con 
 dos letras: zX
 z: g o a
 X: M, T,R y B
Fusibles NH
 L: Líneas y aparatos en general
 R: Semiconductores de potencia
 M: Motores
 Tr: Transformadores
 B: Aplicaciones mineras
 
Clases: gL, aM, gTr, aR y gB
Elección de la In de los 
fusibles
 Aproximada
 Depurada
 Optima •Estudio de 
coordinación
•In fus. > In motor
• Factores
Tiempo de arranque
J x n 
9,55 x Mm
T. Arranque = 
Corrientes de arranque
TIPO DE ARRANQUE MÚLTIPLOS DE LA CORRIENTE 
NOMINAL DEL MOTOR 
Directo 6 a 8 
Estrella- Triángulo 2 a 3 
Autotransf. al 65% 2,5 a 3,4 
Autotransf. al 75% 3,4 a 4,5 
Autotransf. al 85% 4,6 a 6 
Inductancias estatóricas 2,5 a 3,5 
Resistencias rotóricas 1,5 a 2,5 
Suave 1,5 a 3 
 
Curvas características de 
fusibles NH-Tipo aM
Factores
Elección de la Inom. del fusible en función 
del número de arranques horarios
•1,7 x Iarr ................................ 2 
arr/hora
•1,9 x Iarr ................................ 4 
arr/hora
•2,1 x Iarr ................................ 8 
arr/hora
•2,4 x Iarr ............................... 16 
arr/hora
Coordinación de las protecciones 
La actuación de la protección de 
un motor debe ser realizada en 
forma coordinada entre los 
distintos componentes y a su vez 
no provocar perturbaciones a la 
red que se encuentra conectado el 
mismo
Coordinació
n
de las
proteccione
s 
Coordinación de protecciones
Coordinació
n
de las
proteccione
s 
Coordinació
n
de las
proteccione
s 
Coordinació
n
de las
proteccione
s 
Diagrama funcional en 
bloques