Motor eléctrico trifásico de 10 HP: corriente a plena carga, tamaños de bastidor y guía IE4

Un motor eléctrico trifásico de 10 hp consume 28A a 230 voltios, 14A a 460 voltios y aproximadamente 15 A a 400 voltios. Las cuatro figuras describen los mismos 7,5 kW de salida del eje, y cada una apunta a un cable, contactor y configuración de sobrecarga diferentes.

La salida del eje y la entrada eléctrica son dos números diferentes. Un motor de 10 hp produce 7,46 kW de potencia mecánica en su eje cuando está completamente cargado, mientras que la potencia que consume en los terminales es mayor porque ninguna máquina convierte la electricidad en torque con una eficiencia del 100 por ciento. La corriente que consume depende tanto del voltaje de suministro como de la carga. Los instaladores que leen "10 hp" como cifra eléctrica son los que solicitan un contactor de 16 A para un motor que consume 28 A.

Esta guía cubre las cuatro decisiones que determinan si un motor de 10 hp funciona durante quince años o falla en su primer año: corriente a plena carga, dimensiones del bastidor y de montaje, clase de eficiencia y método de arranque. Los datos de referencia provienen de Tabla NEC 430.250 e IEC 60034-30-1. Para obtener una visión más amplia de cómo se especifican y protegen las máquinas de bajo voltaje, el guía de selección de motores de bajo voltaje cubre con mayor profundidad las clases de eficiencia, la protección y la integración de accionamientos.

Qué significan las clasificaciones trifásicas de un motor eléctrico de 10 hp en una placa de identificación

Un motor trifásico de 10 hp entrega 7,5 kW de potencia mecánica en su eje, y todos los demás valores impresos al lado explican cómo se produce esa potencia.

La conversión es lo primero que hay que fijar en la cabeza: 1 CV equivale a 0,746 kW, por lo que 10 CV son 7,46 kW. IEC redondea la misma potencia a 7,5 kW, por lo que una placa de identificación europea y una placa de identificación norteamericana describen una máquina idéntica. Más allá de la salida, la placa contiene los números que importan en el mostrador de compras: voltaje nominal, frecuencia, amperios de carga completa, factor de potencia, clase de eficiencia, servicio, clase de aislamiento, ambiente máximo y tipo de gabinete.

El recuento de polos decide la velocidad y el par, y conlleva las mayores consecuencias mecánicas de cualquier elección:

Marcos H80-355MM del motor de inducción trifásico serie IE3 Motor de inducción IE3 de alta eficiencia en marcos H80-355MM con 2-12 polos y salida de 0,75-355 kW, adecuado para accionamientos industriales continuos donde las opciones de velocidad y par son importantes. Ver producto →

El par sigue el recuento de polos. Con una potencia de 7,5 kW, una máquina de cuatro polos produce aproximadamente 47,8 Nm, mientras que una máquina de seis polos produce aproximadamente 71,6 Nm a dos tercios de la velocidad. Ese par extra a menudo vale la pena en el marco más grande, porque elimina una transmisión por correa o un reductor de engranajes del tren y elimina un punto de desgaste.

Dos detalles de la placa de identificación causan verdaderas disputas. Un motor NEMA generalmente tiene un factor de servicio de 1,15, que es una asignación de sobrecarga a corto plazo en lugar de una licencia para funcionar continuamente al 115 por ciento de su clasificación. Las máquinas IEC normalmente indican un factor de servicio de 1,0 y declaran el servicio como S1, S2 o S3. Un motor de 10 hp seleccionado para servicio intermitente y luego funcionando las 24 horas del día sobrecalentará su bobinado mucho antes de que sus cojinetes den problemas.

Corriente a plena carga: el número que dimensiona un circuito trifásico con motor eléctrico de 10 hp

La corriente de carga completa es el amperaje que consume un motor trifásico de 10 hp a voltaje, frecuencia y salida nominales, y establece la clasificación del cable, el contactor, el relé de sobrecarga y la protección del circuito derivado.

La corriente aumenta a medida que cae el voltaje de suministro, porque la potencia es el producto del voltaje, la corriente, el factor de potencia y la eficiencia. Un motor de 10 hp que consume 14 A a 460 V consume el doble que a 230 V:

La práctica norteamericana divide el cálculo en dos. La ampacidad del conductor y la protección contra cortocircuitos se dimensionan a partir del valor de la tabla de corriente de carga completa elevado en un 125 por ciento para servicio continuo, por lo que un motor de 230 V necesita una corriente de diseño de 35 A y un conductor de cobre de 8 AWG a 75 C. La protección contra sobrecarga funciona de manera diferente: el relé se configura a partir de los amperios de carga completa de la placa de identificación, razón por la cual una máquina de 400 V que muestra 15 A en la placa debe tener su disparo térmico establecido en 15 A.

La selección del contactor merece el mismo cuidado. Elija un dispositivo clasificado para uso AC-3 a la corriente del motor en lugar de uno indicado en AC-1, porque un contactor vendido como una unidad de 20 A puede que solo sirva para 9 A cuando en realidad está conmutando un motor.

IE3 o IE4: cuánto vale una clase de eficiencia con 7,5 kW

Para un motor de cuatro polos de 7,5 kW, la eficiencia del IE3 es de aproximadamente el 91 por ciento y del IE4 de aproximadamente el 92,4 por ciento, y con 6.000 horas de funcionamiento al año esa diferencia vale aproximadamente 1.086 kWh.

Motor de inducción trifásico de alta eficiencia serie IE4 H80-355MM Línea de motores de inducción IE4 de mayor eficiencia en marcos H80-355MM, que ofrece una potencia de 0,75-355 kW para accionamientos industriales que ahorran energía donde las horas de funcionamiento anuales hacen que las ganancias de eficiencia sean valiosas. Ver producto →

La aritmética es simple una vez que la potencia de salida y de entrada del eje se mantienen separadas. Con una carga del 75 por ciento, un motor de 10 CV genera aproximadamente 5,6 kW en el eje. Divida por la eficiencia para obtener la entrada eléctrica: 5,6 kW al 89,7 por ciento (IE2) equivale a 6,24 kW, y la misma potencia al 92,4 por ciento (IE4) equivale a 6,06 kW. La diferencia de 0,18 kW en 6.000 horas es 1.086 kWh, lo que equivale a unos 130 dólares al año a 0,12 dólares por kWh.

Las clases de eficiencia también son una cuestión de cumplimiento. El Reglamento Europeo 2019/1781 establece IE3 como el mínimo para motores de 0,75 kW a 1000 kW y eleva el listón a IE4 para la banda de 75 kW a 200 kW, por lo que una máquina de 7,5 kW se ubica en el nivel IE3. NEMA Premium en Norteamérica es ampliamente equivalente a IE3, lo que significa que un motor de reemplazo de 10 hp comprado en cualquier continente tiene un piso de eficiencia comparable.

Una precaución importa más que la etiqueta. Un motor de 10 hp que funciona al 40 por ciento de la carga nominal ocupa un lugar bajo en su curva de eficiencia, y reclasificar ese servicio a una máquina de 5,5 kW ahorra más energía que cualquier mejora de clase. Haga coincidir la clasificación con la carga antes de pagar por una clase superior.

NEMA 215T contra CEI 132M: la trampa de montaje

Un marco NEMA 215T y un marco IEC 132M tienen 10 hp en cuatro polos, pero sus ejes y pies no son intercambiables, y ese desajuste retrasa más proyectos que cualquier problema eléctrico.

Motores TEFC en la línea de productos de motores NEMA Concentrador de categoría para la serie de motores TEFC NEMA que incluye modelos de eficiencia premium, bomba, trituradora, pozo de petróleo y freno, útil para verificar la compatibilidad del marco y el montaje. Ver producto →

Las dos alturas de los ejes difieren en un milímetro, lo que es exactamente lo mismo: el motor cae en el soporte y los agujeros de los pies no coinciden. Solicite siempre un plano acotado y verifique el diámetro del eje, la longitud del eje, el ancho del chavetero, el espaciado de los orificios del pie y el tipo de brida o cara antes de emitir la orden de compra.

La frecuencia es la segunda trampa. Un motor de 60 Hz conectado a un suministro de 50 Hz funciona aproximadamente un 17 por ciento más lento, y si el voltaje de suministro se mantiene en el valor nominal, la relación voltios por hercio aumenta en un 20 por ciento, aumentando el flujo, la corriente y la temperatura del devanado. Un motor de 50 Hz llevado a 60 Hz sobrevelocidad por el mismo margen y puede exceder los límites de diseño del equipo impulsado.

Para una potencia nominal de 7,5 kW, proveedores como Shanghai Pinxing Explosion-proof Motor Co., Ltd. construyen la misma potencia en marcos estándar IEC de bajo voltaje, en marcos NEMA y en rangos a prueba de explosiones, por lo que una planta que combina estándares se puede cubrir en un solo pedido con arrancadores y gabinetes de control a juego. Revisando estudios de casos de aplicación antes de que se congele una especificación es una forma económica de evitar un segundo pedido de placas adaptadoras.

Corriente de arranque y protección para un motor trifásico de 10 hp.

Un motor trifásico de 10 hp arrancado directamente en línea consume de 6 a 8 veces su corriente a plena carga, que es aproximadamente de 90 a 120 A a 400 V durante los primeros cientos de milisegundos.

1. El arranque directo en línea utiliza un contactor, un relé de sobrecarga y un fusible o disyuntor. Es la opción más sencilla y económica y es aceptable cuando el suministro es rígido y la carga impulsada tiene baja inercia. Espere de 6 a 8 veces la corriente de carga completa en cada arranque.
2. El arranque estrella-triángulo reduce la corriente de arranque y el par a aproximadamente un tercio de los valores directos en línea. Requiere un motor de seis conductores y un retraso de cambio lo suficientemente largo para que el motor acelere antes de la transición; de lo contrario, el pico de corriente en el cambio puede exceder el valor directo en línea.
3. Un arrancador suave aumenta el voltaje durante 5 a 20 segundos y mantiene la corriente de arranque de 2 a 4 veces la corriente de carga completa con un límite configurable. Es adecuado para bombas y ventiladores donde la carga mecánica aumenta gradualmente con la velocidad.
4. Un variador de frecuencia limita la corriente del 100 al 150 por ciento de la corriente de carga completa y agrega control de velocidad. Especifique un motor de servicio inversor con aislamiento clase F y, en marcos más grandes, un anillo de puesta a tierra del eje para proteger los cojinetes.

La configuración de protección se deriva de los mismos números:

• Establezca la sobrecarga térmica en los amperios de carga completa indicados en la placa de identificación, con clase de disparo 10 para cargas estándar y clase 20 o 30 para cargas de alta inercia, como trituradoras y mezcladoras.
• Tamaño de la protección contra cortocircuitos de la corriente de carga completa de la tabla, ya que un circuito derivado de motor permite una clasificación de disyuntor mucho más alta que un circuito de uso general.
• Incluye protección contra fallo de fase. Un motor trifásico que funciona con dos fases destruirá su devanado en cuestión de minutos.
• En un variador, verifique la longitud del cable del motor con respecto al límite del fabricante y agregue un reactor de salida o un filtro du/dt cuando el recorrido sea largo.

Lista de verificación de especificaciones antes de pedir un motor de 10 hp

Seis parámetros deciden si un motor trifásico de 10 hp se adapta a la aplicación, y los seis deben confirmarse en un plano dimensional antes de emitir una orden de compra.

Escriba los seis valores en la consulta y solicite un informe de prueba certificado. Un motor de 7,5 kW es lo suficientemente pequeño como para que las sustituciones parezcan inofensivas sobre el papel, y lo suficientemente grande como para que un marco incorrecto detenga una línea de producción.

Preguntas frecuentes sobre motores trifásicos de 10 CV

¿Cuántos amperios consume un motor trifásico de 10 hp?

La tabla NEC 430.250 enumera 30,8 A a 208 V, 28 A a 230 V, 14 A a 460 V y 11 A a 575 V. Una máquina IEC de cuatro polos IE3 de 7,5 kW con un suministro de 400 V y 50 Hz normalmente muestra de 15,0 a 15,5 A en su placa de identificación. Siempre dimensione los conductores según el valor de la tabla y configure el relé de sobrecarga según el valor de la placa de identificación.

¿Puede funcionar un motor trifásico de 10 hp con energía monofásica?

No directamente. Un convertidor de fase rotatorio o un variador de frecuencia pueden sintetizar la tercera fase, pero el variador debe tener un tamaño superior a la corriente nominal del motor, a menudo de 1,5 a 2 veces, y el motor debe reducirse porque la corriente de enfriamiento y rizado cambia. Un motor trifásico de 10 hp con suministro derivado monofásico debe tratarse como una máquina de 7 a 8 hp hasta que el fabricante confirme lo contrario.

¿Qué tamaño de cable necesita un motor trifásico de 10 hp?

A 230 V, el 125 por ciento de 28 A son 35 A, lo que requiere cobre de 8 AWG a 75 C. A 460 V, el 125 por ciento de 14 A son 17,5 A, lo que requiere cobre de 12 AWG. Los tramos largos necesitan un aumento de tamaño para mantener la caída de voltaje dentro del 3 por ciento en el circuito derivado, así que verifique la distancia y la ampacidad.

¿10 CV es lo mismo que 7,5 kW?

Sí en la práctica. Diez caballos de fuerza equivalen a 7,46 kW, y IEC construye una estructura de 7,5 kW para el mismo trabajo, por lo que un motor europeo de 7,5 kW y un motor norteamericano de 10 hp son funcionalmente idénticos. Los amperios de carga completa de la placa de identificación difieren según el voltaje, la frecuencia y la clase de eficiencia, no según la etiqueta de hp o kW.