WIKI MotorDirect

En numerosas ocasiones, nuestros clientes nos consultan la posibilidad de reacondicionar o adaptar un elevador accionado por un motor trifásico (230/400 V) para que pueda ser utilizado con una alimentación monofásica (220/230 V).
Para dar una solución satisfactoria, en este y posteriores artículos analizaremos y justificaremos las siguientes 3 alternativas:

Opción 1 – Sustituir el motor trifásico por un motor monofásico “equivalente”. Esta opción será posible siempre que exista en el mercado un motor de las características necesarias y sea posible su adaptación mecánica al conjunto.

Opción 2 - Sustituir el motor trifásico por un motor monofásico, modificando o adaptando el sistema de accionamiento. Esta opción se adoptará cuando por potencia y/o adaptación mecánica, no sea posible la opción anterior

Opción 3 - Instalar un variador de frecuencia manteniendo el motor trifásico existente, esta puede ser otra solución alternativa que también se debe valorar.

Para el estudio, y a modo de ejemplo, tomaremos un caso representativo que nos servirá de referencia:

Elevador del tipo 2 columnas con accionamiento mediante un motor trifásico 230/400V, 3 KW de potencia y 1500 RPM.

Antes de comenzar, debemos tener en cuenta los siguientes elementos importantes de cálculo:

Se trata de una máquina, con periodos de funcionamiento reducidos discontinuos (normalmente < 2 min), es decir, tipo de servicio S2. Esto permite por regla general, que los fabricantes puedan adoptar motores especiales reducidos (diámetro de carcasa y eje), ya que no están pensados para un tiempo de funcionamiento en carga prolongado, y por tanto distintos a los motores estándar diseñados para funcionamiento continuo S1 con tamaños mayores.

El motor ha de poder arrancar en carga, es decir, desde una velocidad de 0 RPM, es necesario disponer de un alto par, para poder iniciar el movimiento. Es conveniente recordar, que la potencia nominal de un motor se obtiene a la velocidad nominal de este.

También es importante tener en cuenta la instalación eléctrica que disponemos. Para una misma potencia, la intensidad de corriente absorbida por un motor monofásico es casi 3 veces mayor (1 sola fase) que en un motor trifásico (3 fases).

Comencemos por analizar la opción 1, que a la vez nos sirve de referencia para el resto de las opciones.

Opción 1 - Sustituir el motor trifásico por un motor monofásico “equivalente”

Los parámetros principales de cálculo a tener en cuenta para encontrar la solución son:

Potencia nominal del motor

Par de arranque necesario.

Velocidad de giro.

Acoplamiento e implementación mecánica

Esta información la obtendremos del propio motor a través de la placa de características del dorso, en la ficha técnica del fabricante y en la propia estructura de soporte del motor.

Los datos de la placa de datos del motor del ejemplo son:

Potencia: 3 KW

Velocidad: 1.400 1/min (1.500 rpm)

Tamaño: 90L

Sujeción: Patas

Diámetro eje: 24 mm

Con esta información podemos calcular el par nominal del motor (Mn):

Dónde:

W = potencia del motor en Kw.

n = velocidad asíncrona del motor en rpm

M = par del motor en Nm

K = constante de conversión de unidades SI = 9550

Par nominal (Mn) = 9550 x 3 / 1.400 = 20,46 Nm

La ficha de características del fabricante del motor nos indica que la relación entre el par de arranque (Ma) y el par nominal (Mn) es 2,5

Par de arranque (Ma) = 20,46 x 2,5 = 51,15 Nm

Con esta información, y ayudados por la ficha de datos técnicos de motores monofásicos de alto par de arranque del fabricante seleccionamos las posibles alternativas.

Teniendo en cuenta la potencia nominal (3 KW), probaremos con el modelo 4MLE100L2 – Motor de 3 KW (4 CV) 1500 RPM Monofásico con Disyuntor centrifugo y Alto par de arranque.

Según los datos de la tabla, el par nominal Mn es similar 19,90 Nm, pero la relación Par de arranque / Par nominal es inferior (2,2) y por tanto el par de arranque disponible tambien será inferior:

Par de arranque (Ma) = 19,90 x 2,2 = 43,78 Nm

El par de arranque resultante es un 14,5% menor que el disponible en el motor trifásico. Escoger esta opción puede suponer que en condiciones de plena carga, el motor no consiga arrancar o no llegue a alcanzar la velocidad de giro nominal, con el consiguiente riesgo de sobrecalentamiento.

Si escogemos el motor 4MLE112M2 de 4 KW (5,5 CV) 1500 RPM Monofásico con Disyuntor centrifugo y Alto par de arranque, tanto el par nominal (26,53 Nm), como el par de arranque disponible (53,06 Nm) cubren con creces las necesidades y por tanto sería el motor “equivalente” para realizar la adaptación.

Consideraciones

Antes de proceder a la adaptación, apuntamos los siguientes aspectos a tener en cuenta:

Adaptación mecánica:
Tanto el motor modelo 4MLE100L2 como el 4MLE112M2, son de un tamaño superior al motor trifásico, tamaño 100L2 o 112M2 frente a 90L, esto supone que será necesario una adaptación de:
- La placa de soporte para alojar las patas de anclaje (dimensiones diferentes) y la diferencia de peso.
- La polea de transmisión, el eje en los dos motores monofásicos considerados es de 28 mm de diámetro en lugar de 24 mm del motor trifásico.

Importante: Con la ficha de datos del fabricante compruebe las dimensiones y peso del motor y las posibilidades de adaptación al soporte del elevador.

Adaptación de la instalación eléctrica:
Ambos motores son monofásicos, lo cual supone que:
- El circuito de maniobra para realizar la inversión de giro del motor es distinta a la instalación para un motor trifásico, por tanto habrá que modificarlo.
- La instalación de alimentación desde el cuadro eléctrico general de protección hasta el elevador, debe estar acondicionada, (potencia contratada, cableado y elementos de protección). El consumo nominal del motor monofásico es casi el triple (13,25 A o 17,83 A) que el consumo por fase del motor trifásico, también se debe tener en cuenta que el pico máximo de la corriente de arranque puede llegar 75 A o 95 A por lo que es necesario utilizar interruptores magnetotérmicos de curva lenta.

Importante: Con la ficha de datos del fabricante compruebe las características eléctricas y consumo del motor, para determinar la instalación eléctrica necesaria en el punto de alimentación.

En el siguiente artículo se analizará las modificaciones necesarias del mecanísmo de accionamiento para poder utilizar el motor 4MLE100L2 de 3 KW (4 CV) 1500 RPM Monofásico de Alto par de arranque.