Par de arranque del motor
Calcule el par de arranque (parada) del motor de corriente continua, la corriente de parada, la velocidad sin carga y la potencia máxima al arrancar.
Fórmula
Cómo Funciona
Esta calculadora determina el par de arranque necesario para acelerar una carga impulsada por un motor desde la velocidad de reposo a la de funcionamiento. Los ingenieros mecánicos, los diseñadores de transportadores y los especialistas en automatización industrial la utilizan para seleccionar motores que superen la fricción estática y aceleren las cargas dentro de los límites de tiempo especificados. Un par de arranque insuficiente provoca que el motor se detenga; el sobredimensionamiento desperdicia costos de capital y energía.
Según el modelo NEMA MG-1-12.38, el par de arranque debe superar la suma del par de arranque (fricción estática) más el par de aceleración: T_start ≥ T_breakaway + T_accel. El componente de aceleración sigue la segunda ley de rotación de Newton: T_accel = J_total × α, donde J_total es la inercia total reflejada (kg·m²) y α es la aceleración angular (rad/s²). Según el Manual de tribología (Neale, 1995), la fricción de ruptura suele ser igual a 1,5 a 3 veces la fricción en movimiento.
Los diseños de motores NEMA especifican el par de arranque como un porcentaje del par nominal: el diseño A proporciona un 70-100%, el diseño B (el más común) proporciona un 100-200%, el diseño C proporciona un 200-250% y el diseño D proporciona un 250-300%. Un motor de diseño B de 10 HP con una potencia nominal de 25 N·m continuos proporciona un par de rotor bloqueado de 25 a 50 N·m. Para cargas de alta inercia, el motor debe mantener un par elevado durante varios segundos durante la aceleración, superando los límites térmicos si el arranque dura más de 10 a 15 segundos, según el modelo NEMA MG-1-12.50.
Ejemplo Resuelto
El transportador de una línea de envasado debe alcanzar los 60 m/min (1 m/s) en 2,5 segundos. La inercia total de carga reflejada es de 0,8 kg · m²; la inercia del rotor del motor es de 0,05 kg · m². La fricción de desprendimiento requiere 12 N·m. El radio del tambor impulsor es de 0,15 m.
Paso 1: Calcule la velocidad angular requerida: ω = v/r = 1,0/0,15 = 6,67 rad/s = 63,7 RPM
Paso 2 — Calcular la aceleración angular: α = ω/t = 6,67/2,5 = 2,67 rad/s²
Paso 3 — Calcule el par de aceleración: J_total = J_load + J_motor = 0.8 + 0.05 = 0.85 kg·m² T_accel = J × α = 0,85 × 2,67 = 2,27 N·m
Paso 4: calcule el par inicial total: T_start = T_breakaway + T_accel = 12 + 2.27 = 14.27 N·m
Paso 5: aplique el factor de seguridad según las pautas de la NEMA: Con un margen de 1,5 veces: T_motor_min = 14,27 × 1,5 = 21,4 N·m de par de arranque Seleccione un motor con un par nominal ≥ 10,7 N·m (suponiendo que el diseño B tenga el rotor bloqueado al 200%)
Resultado: un motor de 1,1 kW (con una potencia nominal de entre 10 y 12 Nm en continuo y entre 20 y 24 N de arranque) cumple los requisitos con un margen adecuado. El tiempo de arranque de 2,5 segundos está dentro de los límites térmicos de la NEMA para los motores de diseño B.
Consejos Prácticos
- ✓Según el NEMA MG-1-12.50, limite la duración de arranque a 2 veces el tiempo nominal del rotor bloqueado (normalmente de 10 a 15 segundos) para evitar el sobrecalentamiento de la bobina; para una aceleración más prolongada, utilice un motor de arranque suave para reducir la tensión térmica y de corriente
- ✓Pruebe el par de rotura de forma experimental: según la práctica de puesta en servicio industrial, aplique una llave dinamométrica al eje de salida después de más de 8 horas de inactividad; la ruptura en frío siempre es superior a la fricción de funcionamiento en caliente, entre un 50 y un 200%
- ✓Para el arranque en forma de estrella, el par disponible es solo el 33% del par DOL (relación voltaje²); asegúrese de que el par de arranque con carga sea inferior al 25% del par del rotor bloqueado del DOL del motor cuando utilice arrancadores de voltaje reducido
Errores Comunes
- ✗Utilizar la fricción de funcionamiento en lugar de la rotura: según el Manual de tribología, el coeficiente de fricción estática es de 1,5 a 3 veces la fricción cinética; un transportador que requiere un par de funcionamiento de 8 N · m puede necesitar de 12 a 24 N · m para iniciar el movimiento después de una parada nocturna
- ✗Un par continuo y un par de rotor bloqueado confuso: según el NEMA MG-1, los motores de diseño B proporcionan entre el 100 y el 200% del par continuo en caso de parada; el uso del par continuo en los cálculos de arranque reduce el tamaño del motor entre un 50 y un 100%
- ✗Ignorar el efecto de la relación de transmisión en la inercia reflejada: la inercia se transforma cuando J_reflected = J_load × (N_motor/N_load) ² = J_load/GR²; una caja de cambios de 10:1 reduce la inercia reflejada en 100 veces, lo que reduce drásticamente los requisitos de par de aceleración
Preguntas Frecuentes
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