Jun 032017

 

Este resumen de fórmulas básicas permite realizar la mayoría de cálculos relacionados con la compensación de energía reactiva, y también cuando la red eléctrica esta distorsionada por armónicos y se controla por medio de baterías de condensadores con filtros de rechazo formados por inductancias y condensadores.

Conceptos básicos
SímboloMagnitudUnidadNombre
 U Tensión V voltio
 I Intensidad de la corriente eléctrica A amperio
 P Potencia activa W vatio
 Q Potencia reactiva var volt ampere reactivo
 QL Potencia reactiva inductiva var L volt ampere reactivo inductivo
 QC Potencia reactiva capacitiva var C volt ampere reactivo capacitivo
 S Potencia aparente V·A volt ampere
 C Capacidad F = 106 μF faradio = 106 microfaradios
 L Inductancia H = 103 mH henrio = 103 milihenrios
 f Frecuencia Hz hercio
 φ Desfase, diferencia de fase radián
 λ Factor de potencia comúnmente expresado como FP
 cos φ1 Factor de desplazamiento comúnmente expresado como cos φ

 

Estas fórmulas son validas con ondas sinusoidales y equilibradas.

 

Potencia Activa Trifásica, (P):

Potencia activa trifásica

Potencia Reactiva Trifásica, (Q):

Potencia reactiva trifásica

Potencia Aparente Trifásica, (S):

Potencia-aparente-trifasica

Factor de potencia, (λ (FP)):

Factor de potencia

Relación entre potencia activa y potencia reactiva, (tanφ):

Relación entre potencia activa y potencia reactiva

Factor de desplazamiento, (cosφ):

Factor de desplazamiento

Potencia reactiva capacitiva (Qc) necesaria para compensar de un coseno inicial (cosφI ) a uno final (cosφF):

Potencia reactiva capacitiva (QC) necesaria para compensar de un coseno inicial (cosφI ) a uno final (cosφF)

Capacidad total de un condensador en μF conociendo su potencia Qc en kvar, (C):

Capacidad total de un condensador en μF conociendo su potencia Qc en kvar, (C)

Potencia de un condensador en kvar conociendo su capacidad total en μF, (Qc):

Potencia de un condensador en kvar conociendo su capacidad total en μF, (Qc)

Corriente nominal por fase en amperios de un condensador trifásico de potencia Qc en kvar, (Ic ):

Corriente nominal por fase en amperios de un condensador trifásico de potencia Qc en kvar, (I c )

Potencia de un condensador de tensión nominal Un , para una tensión de red UR, (QUR ):

Potencia de un condensador de tensión nominal Un , para una tensión de red UR, (Q<sub>UR</sub> )

 

Fórmulas utilizadas para la compensación de reactiva.

 

Frecuencia de resonancia de un filtro de rechazo, (f res / Hz):

Frecuencia de resonancia de un filtro de rechazo, (f res / Hz)

Factor de sobretensión de un filtro de rechazo, (p %):

Factor de sobretensión de un filtro de rechazo, (p %)

Frecuencia de resonancia de filtro de rechazo conociendo su p (%), (f res / Hz):

Frecuencia de resonancia de filtro de rechazo conociendo su p (%), (f res / Hz)

Tensión aplicada al condensador, (Uc / V):

Tensión aplicada al condensador, (Uc / V)

Frecuencia de resonancia paralelo de una red eléctrica (f res / Hz):

Frecuencia de resonancia paralelo de una red eléctrica (f res / Hz)   o también   Frecuencia de resonancia paralelo de una red eléctrica (f res / Hz)



Nov 062015

 

El sistema de arranque estrella triangulo tiene como misión principal suprimir los picos de intensidad que se producen en la conexión del motor. Un arranque directo consume entre 6 y 8 veces la intensidad nominal.

También nos encontramos que según las normativas de determinados países se obliga a que lleven esta forma de arranque los motores de una cierta potencia.

Otra forma de controlar un motor sin utilizar el sistema estrella triangulo es mediante un variador de frecuencia que en este caso regula la frecuencia y tensión que le llega al motor, estos dispositivos están  construidos con semiconductores y no llevan ningún tipo de contactor.

Funcionamiento de una maniobra estrella triangulo.

Esquema potencia estrella-triangulo

Esquema potencia estrella-triangulo

El arranque estrella-triángulo lo que hace es arrancar a tensión reducida el motor asíncrono mediante la conexión estrella que se hará a través de los contactores KM1 y KM3, una vez que el motor alcanza el 80 % de su velocidad nominal, esto se determina mediante el temporizador KA1 en el que podemos ajustar el tiempo necesario para que se cumpla esta condición. Después se desconecta la conexión estrella, gobernada por el contactor KM3 y se conecta la conexión triángulo, el contactor KM2.

En este esquema de potencia tenemos que observar:
  • Antes de entrar en la parte de potencia hay que proteger con fusibles el circuito y el motor, esto también se realiza con guarda-motores.
  • El relé térmico RT se tendrá que ajustar aproximadamente a la intensidad nominal que marque en la placa de características del motor en el caso que sea regulable.
  • Aunque no se menciona mucho en los circuitos, tendremos que asegurarnos de llevar el cable de toma de tierra al motor.
Esquema maniobra estrella-triangulo

Esquema maniobra estrella-triangulo

En el esquema de maniobra:

La principal premisa es que no pueden estar activados los dos contactores KM2 y KM3 al mismo tiempo ya que haría que en el circuito de potencia cruzáramos entre si la lineas L1, L2 y L3. Esto se logra protegiéndolos de dos maneras:

  1. Con los contactos KM2 y KM3, si un contactor esta activado abre inmediatamente el contacto puesto en serie con la bobina del otro.
  2. El temporizador KA1 tiene un contacto abierto y otro cerrado que imposibilita que los dos contactores puedan trabajar a la vez.

El circuito es muy simple y para poner en marcha el circuito activaremos el pulsador S1. Para pararlo el S2. El KM1 tiene la función de memoria una vez hallamos dejado de pulsar S1 su estado pasara a ser de contacto cerrado.

Siempre es necesario proteger la maniobra por si se produjera un cruce accidental mediante fusible o protección magnetotérmica en este caso F3, este fusible no suele ser mayor de 10A.

El contacto F2 viene del relé térmico RT puesto para proteger de sobre intensidades el motor.

 

Ventajas y desventajas entre el arranque directo y el estrella-triángulo:

  • Corriente en el arranque: directo = 100 %, estrella-triángulo = 33%.
  • Sobrecarga de la línea: directo =4 a 8 In, estrella-triángulo = 1,3 a 2,6 In.
  • Par inicial en el arranque: directo =0,6 a 1,5 Cn, estrella-triángulo = 0,2 a 0,5 Cn.
  • Mando: directo = todo/nada, estrella-triángulo = todo/nada.
  • Tiempos de arranque: directo = 2 a 3 segundos, estrella-triángulo = 3 a 7 segundos.

Ventajas arranque directo:

  • Arrancador con menos componentes, es mas económico.

Inconvenientes arranque directo:

  • Par de arranque importante, elevado pico de corriente al conectar el motor.
  • Arranque muy brusco.

Ventajas arranque estrella-triángulo:

  • Arrancador con mas componentes.
  • Buena relación par/corriente.

Inconvenientes arranque estrella-triángulo:

  • El arranque es muy suave sin posibilidad de ajuste.
  • En el cambio de estrella triangulo hay un instante breve que se le corta la tensión al motor.
  • Se utilizan los 6 bornes del motor.


Nov 012015

 
Contactor de potencia

Contactor de potencia

Un contactor es un componente utilizado en electricidad y electrónica  que tiene como misión establecer o interrumpir el paso de corriente, ya sea en el circuito de potencia o en el circuito de mando, tan pronto se dé tensión a la bobina. Este tipo de funcionamiento no hay estados intermedios o esta conectado o desconectado. En los esquemas eléctricos, su simbología se establece con las letras KM seguidas de un número de orden.

Al contactor se le puede añadir circuitos adicionales de contactos abiertos o cerrados estos accesorios llamados módulos o cámaras que se colocan en el lateral o frontalmente, con los cuales se puede construir maniobras mas complicadas de control. También hay otros circuitos opcionales como limitadores de corriente regulables, que se conectan entre el contactor y la salida a controlar, principalmente motores.

simbolo contactor

símbolo contactor

Si bien estructuralmente son similares a los relés, tienen diferentes misiones. Su diferencia radica en la misión que cumple cada uno: ambos permiten controlar en forma manual o automática, ya sea localmente o a distancia toda clase de circuitos, pero mientras que los relés controlan pequeñas corrientes para circuitos de alarmas visuales o sonoras, alimentación de contactores, etc; los contactores se utilizan como interruptores de potencia para el control de circuitos de iluminación y fuerza motriz de elevada tensión y potencia.

Si las corrientes o potencias a controlar son pequeñas el uso del relé sera mas adecuado.

Ejemplos de uso del contactor son:

  • Aires acondicionados en la parte de control del compresor.
  • En la conmutación red / grupo, cuando se utilizan grupos electrógenos auxiliares por si falla el suministro de la compañía eléctrica.
  • Cuadros eléctricos de fabricas e instalaciones de gran superficie para control de la iluminación y circuitos de extracción de aire.
  • Maquinas herramientas como tornos y fresadoras.
  • Cualquier motor que haga uso del sistema de arranque estrella triangulo.

Los parámetros que hay que observar a la hora de utilizarlo son:

  1. La tensión de la bobina de excitación del contactor, podemos encontrarlos de 24V, 110V, 230V y 440V siempre alimentados en corriente alterna 50/60Hz.
  2. Contactos auxiliares que poseen y como están con el contactor en reposo. NC nos indicara contacto cerrado y NA abierto. Hay que tener en cuenta que estos contactos solo son para realizar la maniobra no se pueden utilizar con los contactos de potencia.
  3. Intensidad de empleo de los contactos de potencia.
  4. Si es para usar en guías DIN o tiene que ir atornillado al panel de soporte.

Todos estos datos nos los dará el fabricante en su hoja de características.