Cálculos de cables, conductores y protección eléctrica de motores según NEC/NFPA70/NTC2050. !!! PREMIUM !!!

La protección mas común contra sobrecorriente para la mayoría de los circuitos eléctricos es la que combina la protección de sobrecarga con la protección contra cortocircuitos y la protección de fallas a tierra.

Una sobrecorriente, es la corriente en Amperios, mayor a la corriente que soporta el equipo o conductores resultante de una sobrecarga, un cortocircuito o una falla a tierra.

Sin embargo esta combinación (Sobrecarga+cortocircuito+falla a tierra) no suele ser la mejor opción para los motores. Con raras excepciones, el mejor método para proporcionar protección contra sobrecorriente en el caso de los motores es separar los dispositivos de protección contra sobrecarga de los dispositivos de protección contra cortocircuitos y fallas a tierra ( Ver imagen 1).

Los dispositivos de protección contra sobrecargas, protegen el motor, el equipo de control del motor y los conductores del circuito ramal de la sobrecarga del motor y el calentamiento excesivo resultante (Articulo 430.31). No brindan protección contra cortocircuitos o corrientes de falla a tierra. Ese es el trabajo del interruptor de suministro aguas arriba (Ver imagen 1), esta protección no protege contra sobrecargas del motor. Por lo anterior esta disposición hace que los cálculos del motor sean diferentes de los que se utilizan para otros tipos de cargas.

Normalmente, los motores consumen aproximadamente seis veces más corriente en el arranque que durante el funcionamiento normal. El artículo 430 proporciona una guía sobre la forma de proteger adecuadamente el motor de sobrecorriente y aún así evitar disparos molestos del fusible o disyuntor que protege el motor.

La protección contra cortocircuitos y fallas a tierra de un motor generalmente se proporciona mediante un fusible o disyuntor (Breaker o interruptor) que tiene el tamaño suficiente para permitir que el motor arranque, pero demasiado grande para brindar protección contra sobrecargas. Por ello también se debe proporcionar protección contra sobrecargas para proteger el motor y el cableado a un valor cercano a la corriente de funcionamiento real del motor, pero con un retardo de tiempo suficiente para permitir que el motor arranque.

El artículo 430 también detalla el tamaño mínimo de los conductores para los circuitos ramales del motor. Cuando los conductores y la protección contra cortocircuitos y fallas a tierra se dimensionan según el artículo 430, el fusible o el disyuntor (Breaker o interruptor) puede parecer mucho más grande de lo que debería ser para los conductores seleccionados, es normal  y si todo esta bien calculado no debería preocuparse.

Las reglas de protección contra sobrecorriente del Artículo 240 no se aplican a motores, por lo que una instalación a menudo puede no «verse bien», aunque cumpla con los requisitos del Artículo 430 para motores. Un estudio cuidadoso de esta unidad le ayudará a comprender los requisitos, a veces confusos, de los artículos 430.

A continuacion veremos como dimensionar las protecciones y conductores de los motores contra sobrecarga, cortocircuito y falla a tierra según el NEC/NFPA70/NTC2050.

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Protección de sobrecarga del motor según Art. 430 NEC/NFPA70/NTC2050

Protección de sobrecarga.La sobrecarga es la condición en la que la corriente excede la clasificación nominal en amperios del equipo, lo que puede resultar en daños al equipo debido a un sobrecalentamiento peligroso [Artículo 100].

Los dispositivos de protección contra sobrecargas, están destinados a proteger el motor, el equipo de control del motor y los conductores del circuito derivado del calentamiento excesivo debido a la sobrecarga del motor [430.31].

La protección de sobrecarga no está diseñada para proteger contra cortocircuitos o corrientes de falla a tierra. Los dispositivos de protección contra sobrecargas están diseñados para proteger motores, aparatos de control de motores y conductores de circuitos derivados del motor contra un calentamiento excesivo debido a sobrecargas del motor y fallas en el arranque. Es posible que un motor se caliente tanto que se queme o provoque un incendio.

Algunas de las causas de la sobrecarga son:

• Baja tensión en el motor.
• Rotor bloqueado.
• El motor es demasiado pequeño para la aplicación.
• Cojinetes malos.
• Motor funcionando como monofásico, lo que significa que un conductor del circuito trifásico falla, lo que hace que funcione en dos fases.

Los dispositivos de sobrecarga deben tener un retardo de tiempo suficiente para permanecer funcionando sin abrir la protección durante la alta corriente de arranque del motor.

Los dispositivos de sobrecarga modernos pueden adoptar muchas formas, desde simples protecciones de sobrecarga  instaladas en un arrancador de motor hasta medios más sofisticados, como ingresar la placa de identificación FLA (Full-Load-Actual, Amperios que aparecen en la placa del motor) a través de una computadora u otras interfaces de hombre a máquina.

Si usa fusibles, debe proporcionar uno para cada conductor de fase (430.36 y 430.55). Por tanto, un motor trifásico requiere tres fusibles. Tenga en cuenta que estos dispositivos se encuentran en el extremo de carga del circuito que alimenta el motor y estos no brindan protección contra cortocircuitos o fallas a tierra.

Los motores de más de 1 hp sin protección térmica integral y los motores de 1 hp o menos que arrancan automáticamente [430.32 (C)] deben tener un dispositivo de sobrecarga dimensionado según la clasificación de corriente de la placa de identificación del motor FLA [430.6 (A)(2)].

Protección térmica integral: Un protector térmico integral de un motor, debe estar aprobado para su uso en el motor y protege sobre la base de evitar un sobrecalentamiento peligroso del motor debido a sobrecarga y falta de arranque.

Comúnmente, las operaciones matemáticas para calcular la sobrecarga no son necesarias, solo se necesita la FLA (Full-Load-Actual, Amperios que aparecen en la placa del motor) de la placa de identificación del motor.

Es importante no confundir la FLA con la FLC. La FLA, es la corriente nominal que se encuentra en catálogos y placa del motor, mientras que la FLC es el dato del motor dado en las tablas de la NEC/NFPA70/NTC2050.

Como dimensionar protección de sobrecarga para Motores con factor de servicio igual o mayor a 1,15 (Servicio continuo)

Debe dimensionar los dispositivos de sobrecarga no más grande que los requisitos del Articulo 430.32.

Los motores con una clasificación de factor de servicio (SF) en la placa de identificación de 1,15 o más deben tener un dispositivo de protección de sobrecarga con un tamaño no mayor al 125% de la clasificación de corriente de la placa de identificación del motor FLA.

En un caso en el que el elemento sensor o ajuste, o el tamaño del dispositivo de sobrecarga del motor, no sea suficiente para permitir que el motor arranque o levante la carga, el ajuste o el tamaño del elemento de sobrecarga se puede aumentar, pero sin exceder el 140 por ciento para motores con un factor de servicio marcado de 1,15 o más [430,32 (C)].

Todas las aplicaciones de los motores se deben considerar como de servicio continuo, excepto si la naturaleza del aparato accionado por el motor es tal que éste no puede funcionar continuamente con carga bajo ninguna condición de uso.

Como dimensionar protección de sobrecarga para motores con temperatura de 40°C o menos (Servicio continuo)

También debe considerar otro factor: el aumento de temperatura de la placa de identificación.

Para motores con una clasificación nominal de aumento de temperatura en la placa de identificación no superior a 40 ° C, dimensione el dispositivo de protección contra sobrecargas a no más del 125% de la clasificación de corriente de la placa de identificación del motor.

Un motor con una temperatura de placa de identificación de 40 ° C o menos significa que el motor está diseñado para funcionar de modo que no se caliente más de 40 ° C por encima de su temperatura ambiente nominal cuando se opera a su carga y voltaje nominales. Los estudios han demostrado que cuando la temperatura de funcionamiento de un motor aumenta 10 ° C, la vida útil prevista del material aislante del bobinado del motor se reduce en un 50 por ciento.

En caso que la protección por sobrecarga del motor no permita el arranque del motor, el tamaño de la protección por sobrecarga se puede aumentar, pero no debe superar el 140 por ciento para motores con un aumento de temperatura de 40 ° C o menos [430,32 (C)].

Tablas de porcentajes para protecciones de sobrecarga de acuerdo a corrientes nominales de motores FLA (Servicio continuo)

Ejemplo de calculo de protección de sobrecarga motor monofasico con factor de servicio mayor a 1.15, temperatura menor o igual a 40°C, al 125% – Servicio continuo

¿Qué tamaño de fusible necesita para un motor monofásico de 230 V y 5 hp con un factor de servicio de 1,16 si la corriente nominal de la placa de identificación del motor indica 28 A?

Los datos mas importantes que requerimos son:

1. ¿El motor es de mas de 1Hp?, Rta: si, es de 5Hp.
2. ¿El factor de servicio del motor es mayor o igual a 1.15?, Rta: si, es 1.16
3. ¿La temperatura rise del motor es menor o igual a 40°C?, Rta: si, es 40°C
4. ¿El motor puede arrancar con protección de sobrecarga al 125%?, Rta: si.

Debido a que las respuestas de las preguntas anteriores fueron afirmativas se puede dimensionar la protección de sobrecarga del motor de acuerdo con la clasificación de corriente de la placa de identificación del motor osea el dato de la FLA, esto según lo que indica los Artículos [430.6 (A)(2), 430.32 (A) (1) y 430.55].

Por tanto se dimensionara el dispositivo de protección contra sobrecargas a no más del 125% de la corriente nominal de la placa de identificación del motor. Por tanto, 28A × 1,25 = 35A [240,6 (A)]

Comúnmente se utilizan fusibles duales en este tipo de aplicaciones los cuales tienen un retardo en la actuación que permite no tener falsas aperturas por corrientes de arranque.

Es muy importante entender que este valor es el máximo permitido pero puede ser menor y dependerá de las recomendaciones del fabricante.

Ejemplo de calculo de protección de sobrecarga motor trifasico con factor de servicio mayor o igual a 1.15, temperatura menor o igual a 40°C, al 125% – Servicio continuo

¿Qué tamaño de fusible se necesita para un motor trifásico continuo de 50 hp y 460 V que tiene un aumento de temperatura de 39 ° C y una clasificación de corriente en placa de identificación del motor de 60 A (FLA)?

Los datos mas importantes que requerimos son:

1. ¿El motor es de mas de 1Hp?, Rta: si, es de 50Hp.
2. ¿El motor es de carga continua?, Rta: si
3. ¿El factor de servicio del motor es mayor o igual a 1.15?, Rta: si, es 1.16
4. ¿La temperatura rise del motor es menor o igual a 40°C?, Rta: si, es 39°C
5. ¿El motor puede arrancar con protección de sobrecarga al 125%?, Rta: si.

La protección de sobrecarga se dimensiona según la clasificación de corriente de la placa de identificación del motor (FLA, dato que se encuentra en la placa del motor), no la clasificación de corriente de carga completa del motor (FLC, dato que se encuentra en las tablas de la NEC/NFPA70/NTC2050).

Por tanto, FLA= 60A × 1,25 = 75A. La protección contra sobrecargas no debe exceder los 75 A, por lo que debe usar un fusible de elemento doble de 70 A [240.6 (A) y 430.32 (A) (1)]. A diferencia de otros apartados de la NEC, para la protección de motores se debe ajustar la protección eléctrica de sobrecarga al valor comercial inmediatamente inferior.

Ejemplo de calculo de protección de sobrecarga motor monofasico con factor de servicio mayor o igual a 1.15, temperatura menor o igual a 40°C al 140% – Servicio continuo

¿Qué tamaño de fusible se necesita para un motor monofasico continuo de 5hp, 230 V y F.S=1.15 que tiene un aumento de temperatura de 40° C y una clasificación de corriente en placa de identificación del motor de 29 A (FLA)?. Tenga en cuanta que el motor no puede arrancar, ¿cuál es el tamaño máximo de sobrecarga permitido?

Los datos mas importantes que requerimos son:

1. ¿El motor es de mas de 1Hp?, Rta: si, es de 5Hp.
2. ¿El motor es de carga continua?, Rta: si
3. ¿El factor de servicio del motor es mayor o igual a 1.15?, Rta: si, es 1.15
4. ¿La temperatura rise del motor es menor o igual a 40°C?, Rta: si, es 40°C
5. ¿El motor puede arrancar con protección de sobrecarga al 125%?, Rta: no.

Teniendo en cuenta que el motor no puede arrancar con una protección de sobrecarga del 125%, se procede a dimensionar con el 140% de acuerdo con la relación de corriente de la placa de identificación del motor (FLA), no con la clasificación FLC del motor de las tablas del libro de códigos.

Entonces 29A x 1,40 = %40,60A; utilice un fusible de elemento doble de 40 A. Cuando se usa un fusible para protección contra sobrecargas, los valores de 430.32 (C) no deben excederse, por lo que debemos redondear al siguiente fusible más pequeño. Los tamaños de fusible estándar se enumeran en 240.6 (A).

Como se informo anteriormente es muy importante entender que este valor es el máximo permitido pero puede ser menor y dependerá de las recomendaciones del fabricante.

Como dimensionar protección de sobrecarga para motores con factor de servicios menor de 1.15 o aumento de temperatura rise de mas de 40°C (Servicio continuo)

Los motores que no tienen una clasificación de factor de servicio menor de 1,15 o un aumento de temperatura rise mayor a 40 ° C deben tener un dispositivo de protección contra sobrecargas dimensionado a no más del 115% de la clasificación de amperios de la placa de identificación del motor (430,37).

En caso que la protección de sobrecarga del motor no sea del tamaño suficiente para permitir que el motor arranque, se puede aumentar el tamaño, pero sin exceder el 130 por ciento para motores con un factor de servicio de menos de 1,15 y un aumento de temperatura rise de más de 40 ° C [430,32 (C)]

Ejemplo de calculo de protección de sobrecarga de motor con factor de servicio menor a 1.15 y temperatura mayor a 40°C, al 115% – Servicio continuo

Se tiene un motor continuo con factor de servicio de 1.12, un aumento de temperatura de 41 ° C y una clasificación de corriente en placa de 25A. ¿Qué tamaño de fusible de elemento doble se requiere para este motor?

Los datos mas importantes que requerimos son:

1. ¿El motor es de mas de 1Hp?, Rta: si, es de 5Hp.
2. ¿El motor es de carga continua?, Rta: si
3. ¿El factor de servicio del motor es mayor o igual a 1.15?, Rta: no, es 1.12
4. ¿La temperatura rise del motor es menor o igual a 40°C?, Rta: no, es 41°C
5. ¿El motor puede arrancar con protección de sobrecarga al 115%?, Rta: si.

Dado que el factor de servicio es de 1,12 que es menor a 1,15 y la temperatura rise es de 41 ° C superior a 40 ° C, el tamaño de la protección de sobrecarga se basara en 115 por ciento de la clasificación nominal de amperios de la placa de identificación del motor (FLA).

Lo que nos da como resultado: 25A x 1,15 = 28,75 A; use un fusible de elemento doble de 25 A [240.6 (A)]

Como dimensionar protección de sobrecarga para motores con servicio de corta duración o intermitentes

Los motores de trabajo de corta duración, intermitentes, periódicos o de trabajo variable pueden protegerse contra sobrecargas, cortocircuitos  y falla a tierra mediante un único dispositivo de protección que protege el circuito eléctrico ramal de alimentación.[430,33]

Siempre y cuando el valor nominal o ajuste del dispositivo de protección no exceda los valores indicados en la Tabla 430.52.

Ejemplo de calculo de protección de sobrecarga de motor con servicio intermitente.

¿Qué tamaño de protección se necesita para un motor monofasico de 1/2Hp de trabajo intermitente de 230 V y una clasificación de corriente en placa de identificación del motor de 4.6 A (FLA)?

Los datos mas importantes que requerimos son:

1. ¿El motor es de carga continua?, Rta: no, es intermitente.

Este tipo de motores puede ser protegido contra sobrecargas mediante el dispositivo de protección del ramal, que también lo protegerá contra cortocircuitos y fallas a tierra.

Comúnmente el ramal de esta protegido por una protección de sobrecorriente de 20A, no se podrá exceder los valores indicados en la Tabla 430.52.

Dimensionamiento de conductores de circuitos ramales para motores eléctricos de servicio continuo e intermitente

Conductores para motores eléctricos de servicio continuo

El tamaño real del conductor debe seleccionarse de la Tabla 310.15 (B) (16) de acuerdo con la clasificación de temperatura del terminal (60 ° C o 75 ° C) del equipo [110.14 (C) (1)].

Los conductores del circuito ramal que alimentan un solo motor deben tener una ampacidad no menor al 125% del FLC del motor como se indica en las Tablas 430.247 a 430.250 [430.6 (A) (1) y 430.22].

Las tablas NEC/NFPA70/NTC2050 muestran la corriente nominal del motor según los voltajes nominales del mismo. Los rangos de voltaje de un sistema de 110 V a 120 V, 220 V a 240 V y 440 V a 480 V pueden usarse con la corriente nominal del motor en lugar de las tablas.

Los motores se consideran de servicio continuo a menos que la naturaleza del control o aparato que impulsa el motor esté diseñada de tal manera que el motor no opere continuamente bajo carga [Tabla 430.22 (E)].

Si un motor debe detenerse durante el desempeño de su función, como un motor de ascensor, es una buena señal de que es un servicio intermitente.

Conductores para motores eléctricos de servicio intermitente

Cuando un motor no es de servicio continuo, los conductores se dimensionan utilizando los porcentajes de la Tabla 430.22 (E).

Tablas de corriente en amperios FLC para motores de servicio continuo – Tablas 430.247 a 430.250 – NEC/NFPA70/NTC2050

Tablas de servicio por ciclo de trabajo para motores de servicio intermitente – Tabla 430.22 (E) – NEC

Ejemplos de dimensionamiento de conductores para motor de servicio continuo

1. ¿Qué tamaño de conductores se requieren para un motor monofásico de 115 V de 1 hp con terminales de cable certificados para trabajar a máximo una temperatura de 60 ° C?

1. ¿El motor es de servicio continuo?, Si
2. Lo segundo es buscar la FLC del Motor [Tabla 430.248]: 1 hp, 115V, FLC = 16A
3. El conductor es dimensionado no menos del 125 por ciento de la corriente FLC del motor 16A x 1.25 = 2OA; Se escoge el cable No 12 AWG que puede manejar una corriente nominal de 20A a 60 ° según: [Tabla 310.15 (B)(16)]

2. ¿Qué tamaño de conductores ramal se requiere para un motor de 5 hp, trifásico de 208 V con terminales a 60 ° C?

1. ¿El motor es de servicio continuo?, Si
2. Lo segundo es buscar la FLC del Motor [Tabla 430.250]: 5 hp, 208V, FLC = 16.70A
3. El conductor es dimensionado no menos del 125 por ciento de la corriente FLC del motor 16.70A x 1.25 = 21A; Se escoge el cable No 10 AWG que puede manejar una corriente nominal de 30A a 60 ° según: [Tabla 310.15 (B)(16)]

Ejemplos de dimensionamiento de conductores para motores de servicio intermitente

Cuando un motor se usa para un servicio diferente al continuo, los porcentajes de clasificación de corriente de la placa (FLA) de identificación de la Tabla 430.22 (E) se usan para el tamaño del conductor [430.22 (E)].

1. ¿Qué tamaño de conductores de alimentación se requieren para un motor de 230 V trifásico de 7½ hp que tiene en la placa de identificación un FLA de 20 A, clasificado para servicio de 5 minutos, usado en servicio intermitente, con terminales clasificados a 60 ° C?

1. ¿El motor es de servicio intermitente?, Si
2. Lo segundo es buscar la FLA del Motor [Tabla 430.22(E)]: 7½ hp , 230V, FLA = 20A
3. El conductor es dimensionado no menos del 85 por ciento de la corriente FLA del motor 20A x 0.85 = 17A; Se escoge el cable No 12 AWG que puede manejar una corriente nominal de 20A a 60 ° según: [Tabla 310.15 (B)(16)]

La placa de identificación del motor FLA se utiliza para el calculo cuando el servicio de trabajo es intermitente. El conductor debe tener un tamaño no menor al 85 por ciento del FLA del motor [Tabla 430.22 (E)]: 20A x 0.85 = 17A, 12 AWG nominal 20A a 60 ° C [Tabla 310.15 (B) (16)].

2. ¿Qué tamaño de conductores de circuito ramal se requieren para un motor de 230 V trifásico de 7½ hp con un amperaje en placa de identificación FLA de 20 A, clasificado para servicio de 30 minutos, usado para servicio de corta duración, con terminales de 60 °?

1. ¿El motor es de servicio intermitente?, Si
2. Lo segundo es buscar la FLA del Motor [Tabla 430.22(E)]: 7½ hp , 230V, FLA = 20A
3. El conductor es dimensionado no menos del 150 por ciento de la corriente FLA del motor 20A x 1.5 = 30A; Se escoge el cable No 10 AWG que puede manejar una corriente nominal de 30A a 60 °, según: [Tabla 310.15 (B)(16)]

Protección del circuito ramal de motores contra cortocircuitos y fallas a tierra

Los dispositivos de protección contra cortocircuitos y fallas a tierra en circuitos ramales protegen el motor, el aparato de control del motor y los conductores contra cortocircuitos o fallas a tierra. No protegen contra una sobrecarga (430.51).

El dispositivo de protección de cortocircuito y falla a tierra requerido para los circuitos del motor no es lo mismo que la protección del interruptor de circuito de falla a tierra (GFCI) requerida para el personal [210.8), cableado temporal para receptáculos [590.6], o protección de falla a tierra instalada en alimentadores [215.9 y 240.13] o servicios [230.95]

La protección contra cortocircuito o falla a tierra está diseñada para:

• Aumento rápido de corriente
• Eventos de corta duración
• Tiempo de respuesta rápido

La protección contra cortocircuito y falla a tierra está dimensionada entre 150% y 300 % de la FLC del motor (Tabla 430.52]

Corriente de arranque del motor: Cuando se aplica voltaje por primera vez al devanado de campo de un motor de inducción, solo la resistencia del conductor se opone al flujo de corriente a través del devanado del motor. Debido a que la resistencia del conductor es tan baja, el motor tendrá una corriente de entrada muy grande

Según 430.52 (C), se debe dimensionar la protección contra cortocircuitos y fallas a tierra para el circuito ramal del motor, excepto aquellos que sirven motores de torsión, para que no sean mayores que los porcentajes enumerados en la Tabla 430.52.

Cuando el valor del dispositivo de protección contra cortocircuito y falla a tierra que se encuentra en la Tabla 430.52 no corresponde a la clasificación o configuración estándar/comercial de los dispositivos de protección contra sobrecorriente como se indica en 240.6 (A), use el siguiente tamaño de dispositivo de protección [430.52 ( C) (1) Exepcion 1].

¿Te puso a pensar esta declaración? ¿Le parece incorrecto? Esa es una respuesta común, pero recuerde, los motores son diferentes a otros componentes del sistema. La protección contra cortocircuitos y fallas a tierra no necesita realizar la función de sobrecarga. Por lo tanto, sobredimensionar no comprometerá la protección. Un tamaño insuficiente evitará que el motor arranque.

El dispositivo de protección contra cortocircuito y falla a tierra del circuito ramal del motor debe cumplir con 430.52 (B) y 430.52 (C).

Un dispositivo de protección para cortocircuito y falla a tierra del circuito ramal del motor debe ser capaz de transportar la corriente de arranque del motor.

Cada circuito ramal del motor debe estar protegido contra cortocircuitos y fallas a tierra mediante un dispositivo de sobrecorriente de tamaño no mayor que los porcentajes enumerados en la Tabla 430.52.

Use el siguiente proceso de dos pasos para determinar qué porcentaje de la Tabla 430.52 debe usar para dimensionar el dispositivo de protección de falla a tierra y cortocircuito del circuito ramal del motor:

Paso 1: Ubique el tipo de motor en la Tabla 430.52.

Paso 2: Seleccione el porcentaje de la Tabla 430.52 según el tipo de dispositivo de protección, como por ejemplo, sin retardo, fusible de elemento doble o disyuntor de tiempo inverso y multiplique el valor por el FLC del motor. No olvide utilizar el siguiente tamaño comercial de dispositivo de protección más alto cuando sea necesario.

Ejemplo de dimensionamiento para protección de cortocircuito y falla a tierra de motores

¿Qué tamaño de conductor y breaker/Interruptor de tiempo inverso se requieren para un motor trifásico de 7½ hp, 230 V con terminales de 60 ° C?

Paso 1: Determine el conductor del circuito ramal al 125% del FLC Tabla 310.15 (B) (16), 430.22 y Tabla 430.250 22A x 1.25 = 27.50A, 10 AWG que tiene una ampacidad nominal de 30A a 60 ° C

Paso 2: Determine el porcentaje para el calculo de la protección según la información de la tabla 430.52, buscar en la tabla en motor polifasico y el tipo de protección (breaker/Interruptor de tiempo inverso), que según la tabla se requiere de 250%.

Paso 3: Multiplicar los 250% por el FLC [240.6 (A), 430.52 (C) (1) Excepcion 1 y Tabla 430.250]: 22A x 2.50 = 55A, siguiente tamaño = 60A interruptor/Breaker de tiempo inverso.

Sé que a muchos en la industria eléctrica nos molesta ver un conductor de 10AWG protegido por un breaker/Interruptor de 60 A, pero los conductores de circuito ramal están protegidos contra sobrecargas por el dispositivo aguas abajo de sobrecarga, que tiene un tamaño entre el 115 y el 125 por ciento de la corriente nominal de la placa de identificación del motor. [430,32]. Consulte 240.4 (G) para obtener más detalles.

Protección de motores contra sobrecargas, cortocircuitos y fallas a tierra con dispositivo combinado

Tener en cuenta que un motor puede protegerse contra sobrecargas, cortocircuitos y fallas a tierra mediante un solo dispositivo de sobrecorriente dimensionado para los requisitos de sobrecarga contenidos en 430.32.

Ejemplo de protección de sobrecorriente con un solo elemento combinado 430.55

1. ¿De qué tamaño se permite un fusible de elemento doble combinado para proteger un motor monofásico de 230 V de 5 hp con un factor de servicio de 1,15 y una clasificación de corriente de placa FLA de 23,50 A para protegerlo contra sobrecargas, cortocircuitos y fallas a tierra?

Rta: Solo debes calcular la protección con el valor de la FLA y el fusible tendrá que ser dual (Combinado), por tanto teniendo en cuenta los artículos [430,32 (A) (1) y 430,55] tenemos: 23,50 A x 1,25 = 29,40 A, utilice un fusible dual de 25 A [240,6 (A)].

2. ¿Qué tamaño de fusible de elemento doble combinado se permite para proteger un motor de 1/2 hp? 230 V, motor monofásico con factor de servicio de 1,20 y FLA de placa de identificación de 4,90A a 60 ° C contra sobrecargas, cortocircuitos y fallas a tierra.

Este ejemplo es común en los motores de elevación de botes: 1/2 HP, 230V 4.90 FLA y  FS mayor a 1.15 y servicio intermitente.

• Protección de sobrecarga dimensionada al 125% del FLA motor [430.32 (A) (1), 430.55 y 430.33]: 4.90A x 1.25 = 6.13A, Fusible = 6A
• Conductor 4.90A x 1.25 = 6.13A, 14 AWG [240.6 (A)]

Resumen de como dimensionar la protección de corto circuito, falla a tierra, sobrecarga y dimensionamiento de conductores para motores.

El dimensionamiento de las protecciones y los conductores de los motores se realiza de la siguiente manera:

1. Debe dimensionar los conductores al 125% del FLC del motor [Ver 430.22].
2. Debe dimensionar la protección de sobrecarga a no más del 115% al ​​125% de la clasificación de corriente de la placa de identificación del motor FLA, dependiendo de las condiciones [430.32 (A) (1)].
3. Debe dimensionar el dispositivo de protección de falla a tierra y cortocircuito del 150% al 300% del FLC del motor [Tabla 430.52].

Si junta los tres, puede ver que la ampacidad del conductor del circuito ramal (125%) y el dispositivo de protección de falla a tierra de cortocircuito (150% a 300%) no están coordinados.

Por ello mostramos este último ejemplo que debería ayudarlo a aclarar la anterior información:

Aunque este ejemplo puede molestar a algunas personas, los conductores y el motor de THHN de 14 AWG están protegidos contra sobrecorriente mediante el dispositivo de protección de sobrecarga de 16 A y el dispositivo de protección de cortocircuito de 40 A.

¿Cuales afirmaciones son ciertas y cuales falsas para el ejemplo anterior de un motor de 1 hp, 120 V, corriente nominal FLA de 14 A en la placa de identificación, F.S de 1.12, servicio continuo?

(a) Los conductores del circuito ramal pueden ser 14 AWG .

(b) La protección contra sobrecargas debe ser de 20A.

(c) Se permite que la protección contra cortocircuitos y fallas a tierra sea un interruptor/breaker de corriente inversa de 40A.

(d) Todos estos son ciertos.

Al revisar cada afirmación se puede ver lo siguiente:

(a) Los conductores deben tener un tamaño de acuerdo a 430.22 (A): FLC 16A × 1.25 = 20A; y de la tabla 310.15 (B) (16) tenemos que se requiere 12 AWG a 60 ° C.

(b) Según 430.32 (A) (1), la protección contra sobrecargas tiene el siguiente tamaño: FLA 14A (placa de identificación) × 1.15 = 16.1A, la protección comercial inmediatamente por debajo es 15A. Se utiliza 115% debido a que el motor tiene una F.S menor de 1.15.

(c) La protección contra cortocircuitos y fallas a tierra se determina con base en 430.52 (C) (1): 16A × 2.50 = interruptor/breaker de tiempo inverso de 40A.

Por tanto, solo es verdadero el literal (c).

El dispositivo de protección de 15 A protege los conductores de 12 AWG contra sobrecarga, mientras que el dispositivo de protección de 40 A los protege de cortocircuitos. Este ejemplo ilustra el hecho, a veces confuso, de que cuando está haciendo cálculos de motor, en realidad está calculando la protección contra sobrecorriente y cortocircuito por separado.

Tener en cuenta que un motor puede protegerse contra sobrecargas, cortocircuitos y fallas a tierra mediante un solo dispositivo de sobrecorriente dimensionado para los requisitos de sobrecarga contenidos en 430.32.

Ejemplo de protección de sobrecorriente con un solo elemento combinado 430.55

¿De qué tamaño se permite un fusible de elemento doble combinado para proteger un motor monofásico de 230 V de 5 hp con un factor de servicio de 1,15 y una clasificación de corriente de placa FLA de 23,50 A para protegerlo contra sobrecargas, cortocircuitos y fallas a tierra?

Solo debes calcular la protección con el valor de la FLA y el fusible tendrá que ser dual (Combinado), por tanto teniendo en cuenta los artículos [430,32 (A) (1) y 430,55] tenemos: 23,50 A x 1,25 = 29,40 A, utilice un fusible dual de 25 A [240,6 (A)].

430.55 Protección contra sobrecorriente combinada.

«Debe permitirse combinar en un solo dispositivo la protección contra cortocircuito, fallas a tierra y sobrecarga del circuito ramal de motores, siempre que el valor nominal o el ajuste del dispositivo proporcione la protección contra sobrecarga especificada en la sección 430.32.»

Los cálculos de motores han sido durante mucho tiempo una fuente de confusión y errores para muchos electricistas. Comprender qué hace que estos cálculos sean diferentes debería ayudarlo a hacer los cálculos de protección del motor correctamente.