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ETAP - Arranque de motores (motor starting)
- 1. Electrical Transient Analysis Program ETAP ® Powerstation Operation Technology, Inc. ARRANQUE DE MOTORES MOTOR STARTING
- 2. 2 Módulo Aceleración de Motores – Motor Starting •Objetivos de los Estudios de Arranque de Motores: Comprobar si un motor puede arrancar satisfactoriamente bajo ciertas condiciones de operación. Verificar si el arranque del motor impedirá seriamente la operación normal de las otras cargas en el sistema. Para lograr estos objetivos es necesario que el motor arranque dentro de unos niveles de tensión permitidos, que su tiempo de arranque este por debajo de la curva de daño del fabricante y que el torque de la carga esté por debajo del torque del motor (con una cierta holgura).
- 3. 3 Los estudios MS deben realizarse cuando la potencia del motor excede del 30% de la potencia del transformador al que está conectado si no existen generadores en el sistema (soporte de reactivos). Cuando existen generadores, los estudios deben realizarse cuando la potencia del motor supera el 15% de la potencia del generador (kVA). Típicamente las tensiones en los embarrados deben mantenerse por encima del 92,5% (CCM) y 90 (Centros de Fuerza). Durante el arranque de los motores de inducción, s=1 (deslizamiento), lo cual provoca valores de resistencia del rotor bajos y, en consecuencia, picos de corriente muy elevados que pueden alcanzar valores entre 3,5 y 8 veces la corriente nominal. El torque de un motor es función directa del cuadrado de la tensión aplicada. El deslizamiento a torque máximo es directamente proporcional a la resistencia del rotor. •Aspectos Básicos de la Simulación MS Módulo Aceleración de Motores – Motor Starting
- 4. 4 •Tipos de Motores Módulo Aceleración de Motores – Motor Starting Polos Salientes Rotor Liso (Rotor cilíndrico) Síncrono Inducción Rotor Bobinado Modelo CKT Single Cage Jaula de Ardilla Modelo CKT Double Cage
- 5. 5 •Modelos de Motores Módulo Aceleración de Motores – Motor Starting
- 6. 6 •Modelos de Motores Módulo Aceleración de Motores – Motor Starting
- 7. 7 BDT: Par máximo LRT: Par de arranque FLT: Par nominal LRA: Intensidad de arranque FLA: Intensidad nominal SBDT: Deslizamiento @ Par máx. SR: Deslizamiento nominal Región de operación normal/diseño •Curva Característica de los Motores de Inducción Módulo Aceleración de Motores – Motor Starting Si LRT < TLoad cuando S=1 el motor no va a arrancar Si FLT = TLoad cuando S < SR el motor no va a alcanzar su velocidad nominal
- 8. 8 •Curva Característica de los Motores de Inducción Módulo Aceleración de Motores – Motor Starting
- 9. 9 •Modelos de Motores Modelo de Motor (Circuito / Curva) Parámetros Dinámicos Modelo de Carga Módulo Aceleración de Motores – Motor Starting
- 10. 10 •Estimación de Parámetros Módulo Aceleración de Motores – Motor Starting
- 11. 11 Módulo Aceleración de Motores – Motor Starting Plena carga: IFL, SFL, PFFL, EFFFL Rotor Bloqueado: ILR, PFLR, TLR Torque Max : Tmax Datos de Entrada Parámetros de Solución Precisión en % Factor de aceleración de convergencia (0.1 - 0.5) •Estimación de Parámetros
- 12. 12 Módulo Aceleración de Motores – Motor Starting •Estimación de Parámetros Xs stator reactance. Rs stator resistance. Xm magnetizing branch reactance. Xr lr rotor reactance at the locked-rotor condition. Xr fl rotor reactance at the full load condition. Rr lr rotor resistance at the locked-rotor condition. Rr fl rotor resistance at the full load condition. Impedancias del motor en % Rs Xm Xr Xs Rr/s
- 13. 13 Módulo Aceleración de Motores – Motor Starting •Estimación de Parámetros
- 14. 14 •Modelos de Motores Métodos de Arranque de Motores Módulo Aceleración de Motores – Motor Starting
- 15. 15 • Tipos de Estudios MS Estudio MS estático: modelo estático basado en flujos de carga donde el usuario define el tiempo de arranque. Se debe ejecutar para una verificación rápida del arranque cuando no se dispone de datos dinámicos. Estudio MS dinámico: modelo dinámico donde se toma en cuenta la inercia. Se requieren modelos dinámicos de los motores y la carga. Se debe ejecutar para determinar si el motor arrancará y para determinar el tiempo de aceleración. Módulo Aceleración de Motores – Motor Starting
- 16. 16 •Barra de Herramientas para Cálculo: Arranque de Motores Ejecutar Cálculo Dinámico Opciones Gráficas Alertas Reportes Ejecutar Cálculo Estático Gráficos Módulo Aceleración de Motores – Motor Starting
- 17. 17 •Arranque de Motores: Procedimiento Ejecutar Cálculos Verificar Alertas Generar Reportes Representación del Sistema Ajustar Parámetros en MS Study Case (Eventos) Generar Gráficos Módulo Aceleración de Motores – Motor Starting
- 18. 18 • Ajustes de Cálculo (Study Case) Información básica Parámetros de cálculos Ajuste de Categorías y FD Identificación del caso y observaciones. Eventos Tiempo de Simulación Detalles de Arranque/Paradas Ajustes de tolerancias Corrección por temperatura Alertas Marginales Críticas Módulo Aceleración de Motores – Motor Starting
- 19. 19 • Ajustes de Cálculo (Study Case): Información Básica Ajuste de ciertas variables de control para la solución numérica del arranque de motores y presentación de gráficos. Este análisis considera el método de Newton-Raphson para el arranque de motores tanto estático como dinámico. Especificar la carga del sistema antes del arranque de cualquier motor y/o conexión de cualquier carga (Ver Estudios de Flujo de Carga). Módulo Aceleración de Motores – Motor Starting
- 20. 20 • Ajustes de Cálculo (Study Case): Eventos El ETAP suministra al usuario un número ilimitado de eventos, para simular las acciones de conexión y desconexión de cargas y/o motores. Módulo Aceleración de Motores – Motor Starting
- 21. 21 • Ajustes de Cálculo (Study Case): Modelos Opción para simular la operación de los cambiadores de toma de los transformadores durante los estudios de arranque de motores. Módulo Aceleración de Motores – Motor Starting En el ETAP, el modelo de torque de carga es representado como porcentaje de torque en relación a la velocidad del motor. Este torque de carga puede estar basado en el rating eléctrico del motor o en la carga mecánica del mismo. Solo considera la forma de la curva de torque de carga seleccionada en el editor. Ajusta los valores de torque de carga para que a velocidad sincrónica del motor el torque de la carga sea 100%, de esta forma , el motor consume su corriente nominal al alcanzar la velocidad sincrónica a tensión nominal. Considera la curva de torque de carga seleccionada en el editor sin ajustes.
- 22. 22 • Reportes Módulo Aceleración de Motores – Motor Starting
- 23. 23 • Práctica Ver Guía de Ejercicios Actividades 23 al 27 Módulo Aceleración de Motores – Motor Starting