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• Edith Mariela Rodriguez Ibarra

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ARRANQUE DE MOTORES

INSTALACIONES ELÉCTRICAS

PROFESOR: ING. ALCANTAR BAZÚA LUIS PEDRO

ING. ELECTROMECANICA

GRUPO A61

AUTOR: RODRÍGUEZ IBARRA MIGUEL ÁNGEL

MARZO 2018

INDICE 1.-INTRODUCCIÓN..............................................................................................................................1 2.- DESARROLLO.................................................................................................................................1 2.1.-Arranque.................................................................................................................................1 2.2.-Contactor.................................................................................................................................1 2.2.1.- Funcionamiento del contactor.............................................................................................2 2.3.-Relevador térmico...................................................................................................................3 2.4.-Arranque a tensión plena........................................................................................................4 2.4.1.-Arranque a tensión plena no reversible................................................................................4 2.4.2.-Arranque a tensión plena reversible.....................................................................................7 2.5.-Arranque a tensión reducida...................................................................................................9 2.5.- Arranque suave....................................................................................................................10 2.6.-Arranque con variador de frecuencia....................................................................................13 2.7.- Arranque Estrella-Delta (Y-D)................................................................................................15 2.8.- Arranque por Autotransformador........................................................................................19 2.9.-Arranque por devanado bipartido.........................................................................................21 3.-CONCLUSION................................................................................................................................24 4.-REFERENCIAS................................................................................................................................25

1.-INTRODUCCIÓN El siguiente trabajo forma parte de la evaluación de la primera unidad de la materia de Instalaciones Electrices impartida en el Instituto Tecnológico de Los Mochis donde se describirán los diversos sistemas de arranque de un motor de CA, dichos sistemas se dividirán en: Arranque a tensión plena (ATP No reversible y ATP Reversible) Arranque a Tensión Reducida (ATR) con los siguientes tipos: 1. Arranque Suave 2. Arranque con Variador de frecuencia 3. Arranque Estrella-Delta (Y-D) 4. Arranque por Autotransformador 5. Arranque por devanado bipartido. En relación con el desarrollo de estos temas se anexaran los diagramas de conexión, las condiciones y características de cada tipo de arranque y finalmente una conclusión donde se evaluara lo aprendido. 2.- DESARROLLO 2.1.-Arranque Los arrancadores son aparatos de maniobra con los cuales se lleva a los motores desde que están en reposo hasta su velocidad de régimen, mientras se mantienen dentro de límites prefijados los valores de la corriente de arranque y el torque del motor. 2.2.-Contactor El contactor es un aparato eléctrico de mando a distancia, que puede cerrar o abrir circuitos, ya sea en vacío o en carga. Es la pieza clave del automatismo en el motor eléctrico. Su principal aplicación es la de efectuar maniobras de apertura y cierra de circuitos relacionados con instalaciones de motores. Excepto los pequeños motores individuales, que son accionados manualmente o por relés, el resto de motores se accionan por contactores.

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Un contactor está formado por una bobina y unos contactos, que pueden estar abiertos o cerrados, y que hacen de interruptores de apertura y cierre de la corriente en el circuito. La bobina es un electroimán que acciona los contactos cuando le llega corriente, abriendo los cerrados y cerrando los contactos abiertos. Cuando le deja de llegar corriente a la bobina los contactos vuelven a su estado de reposo. A continuación en la figura 2.1.- Se muestra un contactor simple.

Figura 2.1.-Contactor y simbología En el contactor real los contactos de conexión de la bobina se llaman A1 y A2 siempre. Los contactos de los circuitos de salida o de fuerza se llaman 1-2, 3-4, etc. y los contactos auxiliares suelen llamarse con número de 2 cifras, por ejemplo 13-14. 2.2.1.- Funcionamiento del contactor

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Figura 2.2.- Circuito interno de un contactor Como observamos en la figura 2.2 tenemos un contactor con 4 contactos abiertos y el último es un contacto cerrado en reposo. Si hacemos llegar corriente a la bobina, está que está formada por un electroimán, atrae hacia sí el martillo arrastrando en su movimiento a los contactos móviles que tirará de ellos hacia la izquierda. Esta maniobra se llama "enclavamiento del contactor". Todos los contactos que estaban abiertos ahora serán contactos cerrados, y el último que estaba cerrado ahora será un contacto abierto. Cuando la bobina está activada se dice que el contactor está enclavado. En el momento que dejemos de dar corriente a la bobina el contactor volverá a su posición de reposo por la acción del muelle resorte, dejando los contactos como estaban al principio, al tirar de ellos hacia la derecha. 2.3.-Relevador térmico Se emplea como protección de los motores eléctricos y basa su funcionamiento en el calentamiento de los conductores por los que circula la corriente eléctrica. El elemento fundamental de un relé térmico, lo constituye una lámina bimetálica. Esta está compuesta, como lo dice su nombre, por dos láminas de diferentes metales que están unidas mediante soldadura o remachado. Generalmente, estas placas están fabricadas una aleación de hierro y níquel, y de latón. Este sistema basa su funcionamiento en la dilatación específica de cada metal cuando es calentado. El motor se conecta al accionar el botón de arranque, energizándose la bobina magnética que tiene la función de unir los contactos de fase en el circuito principal del motor, empezando este a funcionar. La resistencia de calentamiento del relé, se calienta debido al paso de la corriente que consume el motor. Es entonces que la placa bimetálica colocada junto a la resistencia se calienta también, aunque la misma está diseñada para que la deformación sea mínima con un consumo normal de corriente y no se parará el motor. En el momento en que el motor reciba una sobrecarga, y por tanto, tome de la red una cantidad de corriente mayor que la normal (pudiendo quemarse su devanado), comienza a funcionar la protección brindada por el relé. En la siguiente figura se puede apreciar un relevador térmico comercial

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Figura 2.3.-Relevador térmico 2.4.-Arranque a tensión plena 2.4.1.-Arranque a tensión plena no reversible El arranque a tensión plena o arranque de un motor a través de la línea, es el sistema de arranque más económico para arrancar un motor conectándolo a través de un arrancador apropiado, directamente a la línea de alimentación. Como su nombre lo indica, un arrancador de tensión plena denominado también a voltaje pleno o a trasvés de la línea, directamente conecta al motor a las líneas. El arrancador puede ser manual o magnético. Un motor conectado en esta forma, demanda una corriente alta transitoria de arranque y desarrolla un máximo par mecánico de arranque que acelera la carga mecánica acoplada al eje del motor a plena velocidad en el tiempo más corto posible. El arranque a través de la línea o tensión plena puede ser utilizado donde esta corriente elevada transitoria (corriente de arranque) y el par de arranque no sean objetables. Con algunas cargas, el alto par de arranque podría dañar por ejemplo las bandas o correas de transmisión mecánica, engranes de un reductor de velocidad y acoplamientos, así como el material que esté en proceso. Una alta corriente transitoria puede repetir altas y bajas de tensión en la línea, lo que causaría centelleos y disturbios a otras cargas. Las corrientes de arranque más bajas y los pares de torsión son por lo tanto, requeridas a menudo y se lleva a cabo con arranque a tensión reducida. Las ventajas de este sistema, además de la economía ya apuntada, es que el motor desarrollará sus plenos pares tanto de arranque como máximo; por lo cual, la carga se arrancará y se acelerará en forma rápida y segura. Por otro lado las desventajas de este sistema de arranque también son múltiples y se refieren al hecho de que un motor de inducción toma entre cinco y seis veces el valor de la corriente de plena carga o corriente nominal al ser arrancado a plena tensión. Esta fuerte demanda de energía y de corriente, aunque momentáneamente, puede ser indeseable por la elevada caída de tensión que se produce en las líneas de alimentación, causando parpadeo en las luces o disturbios en equipo sensible a 4

las variaciones de voltaje. También puede ser objetable desde el punto de vista de las limitaciones de demanda de potencia en K. V. A. que establece la empresa suministradora de energía eléctrica, o bien la propia subestación. Otro aspecto indeseable puede constituirlo la carga misma, que requiera una aceleración suave, paulatina y amortiguada. Por lo general, el arranque directo sobre la línea se puede efectuar hasta 50 H. P. en 220 Volts y hasta 100 H. P. en 440 Volts. Arriba de estos límites habrá que utilizar algún sistema de arranque a tensión reducida o voltaje reducido. A título de ejemplo se incluye la figura 2.4 donde se pueden distinguir los esquemas de fuerza y maniobra del arranque de un motor trifásico, así como sus elementos de mando y protección.

Figura 2.4.- Circuito de potencia y mando de un Arranque a tensión plena no reversible.

De manera más detallada en la figura 2.5 se encuentra el circuito de control donde mediante el accionamiento del pulsador S1Q se excita la bobina del contactor 5

K1M. El contactor conecta al motor y se enclava a través del contacto auxiliarK1M/13-14 y del contacto cerrado del pulsador de parada S0Q que se encuentra en estado de reposo. Al accionar el pulsador S0Q desconecta el contactor K1M. En caso de sobrecarga, se activa el contacto de apertura 95-96 en el relé térmico F2F. Se interrumpe el circuito de la bobina; el contactor K1M desconecta el motor

Figura 2.5.-Circuito de control El arranque directo tiene una serie de ventajas:    

Sencillez del equipo Elevado par de arranque Arranque rápido Bajo coste

A pesar de las ventajas que conlleva, sólo es posible utilizarle en los siguientes casos: 1. La potencia del motor es débil con respecto a la de la red, para limitar las perturbaciones que provoca la corriente solicitada. 2. La máquina accionada no requiere un aumento progresivo de velocidad y dispone de un dispositivo mecánico que impide el arranque brusco. 6

3. El par de arranque debe ser elevado. Por el contrario, será imprescindible recurrir a algún procedimiento para disminuir la corriente solicitada o el par de arranque, siempre que: 4. La caída de tensión provocada por la corriente solicitada puede perturbar el buen funcionamiento de otros aparatos conectados a la misma red. 5. La máquina accionada no pueda admitir sacudidas mecánicas. 6. La seguridad o la comodidad de los usuarios se vea comprometida. En estos casos, el método más utilizado consiste en arrancar el motor bajo tensión reducida. La variación de la tensión de alimentación tiene las siguientes consecuencias:  

La corriente de arranque varía proporcionalmente a la tensión de alimentación (Figura 2.6). El par de arranque varía proporcionalmente al cuadrado de la tensión de alimentación.

Figura 2.6.-Curvas de corriente y par de un arranque a tensión plena no reversible

2.4.2.-Arranque a tensión plena reversible En este caso se combinan do s tipos de arranques en directo con la diferencia de que uno de ellos gira hacia la derecha y el otro hacia la izquierda. Es importante tomar medidas de seguridad ante la elección de un sentido de giro, no debiendo ingresar el otro sentido porque se produciría un corto circuito debido a la inversión de fases. Luego todas las consideraciones tomadas para el arranque en directo son idénticas en una inversión de giro. En la figura 2.7 podemos observar su circuito de fuerza y su circuito de mando. 7

Figura 2.7.- Circuito de potencia y mando de un arrancador a tensión plena reversible Al accionar el pulsador S1B se excita la bobina del contactor K1B. El contactor conecta al motor en marcha a la derecha y se autoenclava a través de su contacto auxiliar K1B/13-14. El contacto NA (Normalmente Abierto) K1M/21-22 bloquea eléctricamente la conexión de K2B. El accionamiento del pulsador S2B conecta K2B (motor marcha a la izquierda). Para la conmutación del sentido de giro, ha de accionarse previamente, dependiendo de la aplicación, el pulsador de parada S0Q o directamente el pulsador para el sentido opuesto de marcha. En caso de sobrecarga, se activa el contacto de apertura 95-96 en el relé térmico F2F. Aplicaciones: 1. Frenado a contramarchas de motores asíncronos. 8

2. Montacargas. 3. Puertas corredizas. 4. Ascensores, etc

2.5.-Arranque a tensión reducida Los problemas generados en el arranque de motores eléctricos de C. A., se resumen en tres aspectos: Gran consumo de corriente, alto torque y sobre calentamiento del motor. Existen muchos sistemas eléctricos por los cuales podemos disminuir estos problemas. Los cuáles serán descritos a continuación. Cuando partimos un motor de inducción de C. A., a tensión nominal, en primer lugar absorben la corriente de bloqueo del rotor (LRC) y crean un par de bloqueo de rotor (LRT). Según acelera el motor, la corriente disminuye y el par aumenta hasta su punto de ruptura antes de caer a niveles de velocidad nominal (figura 2.8)..

Figura 2.8.- Curva característica de un arranque a tensión reducida Motores con casi idénticas características de velocidad, a menudo presentan diferencias significativas en las posibilidades de partida. Las corrientes LRC pueden oscilar entre un 500% o exceder de 900% de la corriente máxima del motor (FLC). El par LRT puede ser de un 70% o elevarse hasta alrededor de un 230% del torque máximo (FLT). A tensión máxima, la corriente y del par del motor determinan los límites en los que se puede realizar un arranque con reducción de tensión. En las instalaciones en las que reducir la corriente de arranque o aumentar el par de arranque sean críticos, es importante asegurarse de que se usa un motor con características adecuadas: LRC bajo y LRT alto. Cuando se use un arranque con reducción de tensión, el par de arranque del motor se reducirá según la siguiente fórmula: 9

Dónde: 

TST=Par de arranque



IST= Corriente de arranque



LRC=Corriente de bloque de rotor



LRT= Par de bloque de motor

La corriente de arranque sólo se puede reducir hasta el punto donde el par de arranque sea aún superior al requerido por la carga. Bajo este punto, la aceleración del motor cesará y el conjunto carga/motor no alcanzará la velocidad máxima. 2.5.- Arranque suave En muchos casos, el arranque directo o el arranque estrella-triangulo del motor trifásico asíncrono no es la mejor solución ya que altas corrientes de pico pueden influir en el suministro eléctrico y un aumento repentino del par puede inducir a los componentes mecánicos de la maquina o al sistema a altos niveles de estrés. El arrancador suave proporciona un remedio. Permite un aumento continuo y lineal del par y ofrece la posibilidad de una reducción selectiva de la corriente de arranque. La tensión del motor se incrementa a partir de una tensión inicial y un tiempo de rampa de aceleración, seleccionados mediante selectores hasta llegar a la tensión nominal del motor. El arrancador también puede controlar la rampa de parada mediante la reducción de la tensión. La curva característica del motor asíncrono trifásico sólo se aplica cuando la tensión del motor es igual a la tensión de red (ULN). Si aplicamos una tensión inferior, obtendremos una reducción cuadrática en el par (M~U2). Cuando lo comparamos, por ejemplo, con un arranque estrella triángulo, la tensión del motor se reduce hasta el 58% (~1/√3), y el par se reduce a alrededor del 33% (un tercio) La diferencia entre las características de la carga (ML) y las características del par motor (MM), y por consiguiente la fuerza de aceleración, puede estar influida por medio del ajuste del voltaje del motor. El arrancador debería ser preferido para todas las aplicaciones con un arranque con carga (la carga no se puede conectar después de la puesta en marcha) que la configuración estrella-triángulo. Es una buena alternativa a la configuración en estrella-triángulo por razones económicas y también por razones de ahorro de energía, en particular para unidades de alta potencia. La tensión del motor en un arrancador se modifica por el control del ángulo de cada fase en media onda sinusoidal. Con este fin, dos tiristores en cada una de las fases están conectados en anti paralelo, uno de ellos para la media onda positiva y el otro para la media onda negativa (figura 2.9). 10

Figura 2.9.-Control de ángulo de fase y contacto Bypass

Cuando la rampa de aceleración (tStart) ha finalizado, los tiristores están completamente controlados (media onda sinusoidal completa => fin de rampa: TOR). Como los tiristores sólo están activos durante la fase de aceleración o durante la fase de desaceleración, pueden ser Bypasados a través de los contactos de Bypass durante la operación continua.

Las pérdidas en el arrancador suave se pueden reducir gracias a la inferior resistencia que ofrecen los contactos mecánicos de la conmutación. Hoy en día, en arrancadores suaves, podemos hacer una diferenciación entre dos variantes en la configuración de potencia (figura 2.10).

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Figura 2.10.-Caracteristicas de arrancadores suaves El tiempo de aceleración de una unidad con un arrancador suave es el resultado de la configuración de la tensión de arranque (UStart) y el tiempo de rampa (tStart) para el aumento lineal hasta la tensión de completa de red (ULN). La tensión inicial determina el par de arranque del motor. Una alta tensión de inicio y un tiempo de rampa corto corresponde aproximadamente a un arranque directo. En la práctica, el par de arranque necesario (UStart) y el tiempo de rampa (tStart) se configuran de acuerdo a los requisitos del arranque (figura 2.11).

Figura 2.11.-Curva de tensión de un arranque suave. Si no podemos superar un determinado nivel de corriente, debemos seleccionar un arrancador suave con limitación de intensidad. Esta variante de arranque está 12

con frecuencia estipulada por las compañías de suministro eléctrico cuando unidades de gran tamaño están conectadas a la red pública (por ejemplo, bombas de elevación, ventiladores para sistemas de ventilación de túneles) El arranque suave cuenta con diversas configuraciones las cuales se muestran en la figura 2.12

Figura 2.12.-Arrancador suave en línea y arrancador suave In-delta

Las principales ventajas que ofrecen los arrancadores suaves son: 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Control simple y flexible sobre la corriente y el par de arranque. Control uniforme de la corriente y la tensión libre de saltos o transiciones. Apto para realizar arranques frecuentes. Apto para un cambio sencillo de las condiciones de arranque. Control de parada suave que amplía el tiempo de deceleración del motor. Control de frenado que reduce el tiempo de deceleración del motor.

2.6.-Arranque con variador de frecuencia En la actualidad el empleo de sistemas de arranque mediante el control por contactores está quedando en desuso a favor de los arrancadores-variadores de velocidad electrónicos (convertidores de frecuencia). Este tipo de dispositivos suministran una tensión alterna cuyo valor es regulable, al tiempo que también es posible regular la frecuencia de alimentación al motor, de este modo es posible conseguir un control de velocidad muy efectivo, que permite incluso llevar un motor a una velocidad de sincronismo superior a la nominal o asignada (practica 13

no recomendable). La razón de variar a la vez frecuencia y tensión radica en el hecho de conseguir un par constante en todo el régimen de velocidades del motor. Sus respectivos esquemas se muestran en las figuras siguientes

Figura 2.13.-Esquema de base de convertidor de frecuencia y curva de par/velocidad de arranque con convertidor de frecuencia

Figura 2.14.-Circuito de potencia y control de un arranque por variador de frecuencia 14

Básicamente, un VFD toma el voltaje de la línea de CA, lo convierte en voltaje de CC, filtra el voltaje de CC y, a continuación, invierte de nuevo la señal. Ese valor RMS de esta inversión simula un voltaje de CA. La frecuencia de salida del variador está normalmente entre 0 y la frecuencia de línea de entrada de CA (figura 2.15). También son posibles frecuencias superiores a la de CA nominal cuando se requiere para determinadas aplicaciones. Rockwell Automation ofrece muchas variaciones de variadores, desde volts por hertz, la más habitual, hasta el complejo control vectorial, que proporciona un excelente rendimiento a velocidad baja/velocidad cero, y una precisa regulación del par y la velocidad.

Figura 2.15.- Función básica del VFD. Este tipo de arranque se utliza con el objetivo de:   

Arrancar con cargas de gran inercia Arrancar con grandes cargas en redes de baja capacidad de cortocircuito Optimizar el consumo electrico adaptando la velocidad de lo que se concoce como “turbomaquinas”. 2.7.- Arranque Estrella-Delta (Y-D)

Sólo es posible utilizar este método de arranque en motores en los que las dos extremidades de cada uno de los tres devanados estatóricos estén conectadas en la placa de bornas. Por otra parte, el bobinado debe realizarse de manera que el acoplamiento en triángulo corresponda con la tensión de la red. En el caso de una red trifásica de 380 V, es preciso utilizar un motor bobinado a 380 V en triángulo y 660 V en estrella. El principio consiste en arrancar el motor acoplando los devanados en estrella a la tensión de la red, lo que equivale a dividir la tensión nominal del motor en estrella por √3. La punta de corriente durante el arranque se divide por 3. El par de arranque se divide igualmente por 3, ya que es proporcional al cuadrado de la tensión de alimentación. 1. La punta de corriente en el arranque es: Iarr = 1,5 a 2,6 In 2. El par de arranque es: Marr = 0,2 a 0,5 Mn

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En los motores industriales la relación entre el par de arranque y nominal, varía entre 1,2 y 2; en consecuencia el par de arranque resultante oscila entre 0,4 y 0,67 del par nominal, por ello este procedimiento solamente se aplica en aquellos casos en los que el par resistente de la carga, en el momento de la puesta en marcha no excede, como media, del 50% del par nominal, como sucede en determinadas aplicaciones como, bombas centrífugas y ventiladores. La velocidad del motor se estabiliza cuando se equilibran el par del motor y el par resistente, normalmente entre el 75 y 85% de la velocidad nominal. En ese momento, los devanados se acoplan en triángulo y el motor rinde según sus características. Mediante un temporizador se controla el tiempo de transición del acoplamiento en estrella al acoplamiento en triángulo. El cierre del contactor de triángulo se produce con un retardo de 30 a 50 milisegundos tras la apertura del contactor de estrella, lo que evita un cortocircuito entre fases al no poder encontrarse ambos cerrados al mismo tiempo. La corriente que recorre los devanados se interrumpe con la apertura del contactor de estrella y se restablece con el cierre del contactor de triángulo. En paso al acoplamiento en triángulo va acompañado de una punta de corriente transitoria, tan breve como importante, debida a la fuerza contra electromotriz del motor. El arranque estrella-triángulo es apropiado para las máquinas cuyo par resistente es débil o que arrancan en vacío. Dependiendo del régimen transitorio en el momento del acoplamiento en triángulo, puede ser necesario utilizar una variante que limite los fenómenos transitorios cuando se supera cierta potencia: 1. Temporización de 1 a 2 segundos al paso estrella-triángulo. Esta medida permite disminuir la f.c.e.m. y, por tanto, la punta de corriente transitoria. Esta variante sólo puede utilizarse en máquinas cuya inercia sea suficiente para evitar una deceleración excesiva durante la temporización. 2. Arranque en tres tiempos: estrella-triángulo + resistencia-triángulo. El corte se mantiene, pero la resistencia se pone en serie aproximadamente durante tres segundos con los devanados acoplados en triángulo. Esta medida reduce la punta de corriente transitoria 3. Arranque en estrella-triángulo + resistencia-triángulo sin corte. La resistencia se pone en serie con los devanados inmediatamente antes de la apertura del contactor de estrella. Esta medida evita cualquier corte de corriente y, por tanto, la aparición de fenómenos transitorios. Este sistema posee el siguiente circuito de fuerza, control y curvas características:

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Figura 2.16.- Diagrama de potencia y control de un sistema de arranque EstrellaDelta (Y-D)

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Figura 2.17.-Curvas de operación de sistema de arranque Estrella-Delta (Y-D) El arranque estrella/triángulo (U/D) es la forma más económica de arranque, pero sus prestaciones son limitadas. Las limitaciones más significativas son: 1. No hay control sobre el nivel de reducción de la corriente ni del par. 2. Se producen importantes cambios de la corriente y del par debido a la transición estrella/triángulo. Esto aumenta el stress mecánico y eléctrico y puede producir averías. Los cambios se producen debido a que el motor está en movimiento y al desconectarse la alimentación hace que el motor actúe como un generador con tensión de salida, que puede ser de la misma amplitud que la de red. Esta tensión está aún presente cuando se reconecta el motor en delta (D). El resultado es una corriente de hasta dos veces la corriente LRC y hasta cuatro veces el par LRT.

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2.8.- Arranque por Autotransformador

El motor se alimenta a tensión reducida mediante un autotransformador (figura 2.18) que, una vez finalizado el arranque queda fuera del circuito. El arranque se lleva a cabo en tres tiempos: 1. En el primer tiempo, el autotransformador comienza por acoplarse en estrella y, a continuación, el motor se acopla a la red a través de una parte de los devanados del autotransformador. El arranque se lleva a cabo a una tensión reducida que se calcula en función de la relación de transformación. Generalmente el transformador está dotado de tomas que permiten seleccionar la relación de transformación y, por tanto, el valor más adecuado de la tensión reducida. 2. Antes de pasar al acoplamiento a plena tensión, la estrella se abre. En ese momento, la fracción de bobinado conectada a la red crea una inductancia en serie con el motor. Esta operación se realiza cuando se alcanza la velocidad de equilibrio al final del primer tiempo. 3. El acoplamiento a plena tensión interviene a partir del segundo tiempo, normalmente muy corto (una fracción de segundo). Las inductancias en serie con el motor se cortocircuitan y, a continuación, el autotransformador queda fuera del circuito.

Figura 2.18.-Ciruito de un arranque por autotransformador

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El arranque se lleva a cabo sin interrupción de corriente en el motor, lo que evita que se produzcan fenómenos transitorios (figura 2.19). No obstante, si no se toman ciertas precauciones pueden aparecer fenómenos transitorios de igual naturaleza durante el acoplamiento a plena tensión. De hecho, el valor de la inductancia en serie con el motor tras la apertura de la estrella es importante si se compara con la del motor. Como consecuencia, se produce una caída de tensión considerable que acarrea una punta de corriente transitoria elevada en el momento del acoplamiento a plena tensión. El circuito magnético del autotransformador incluye un entrehierro que disminuye el valor de la inductancia para paliar este problema. Dicho valor se calcula de modo que, al abrirse la estrella en el segundo tiempo, no haya variación de tensión en las bornas del motor. El entrehierro aumenta la corriente magnetizante del autotransformador. Dicha corriente aumenta la corriente solicitada en la red durante el primer tiempo del arranque. Este modo de arranque suele utilizarse en los motores con potencia superior a 100 kW. Sin embargo, el precio de los equipos es relativamente alto debido al elevado coste del autotransformador.

Figura 2.19.-Curvas de operación de un arranque por Autotransformador

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El arranque con auto-transformador ofrece un mayor control que el método U/D, pero la tensión sigue aun aplicándose por tramos. Las limitaciones de este arrancador son: 1. Cambios en el par debido al paso de una tensión a otra. 2. Un número limitado de los escalones de tensión de salida limitan las posibilidades de seleccionar la corriente de arranque ideal. 3. Los modelos aptos para condiciones de partida frecuente o de larga duración son caros. 4. No pueden realizar una partida con reducción de tensión eficaz con cargas en las que la necesidades de arranque varíen. 5. 2.9.-Arranque por devanado bipartido. Los motores con devanado bipartido y rotor “jaula de ardilla”, tienen una construcción semejante a los normales excepto que los mencionados tienen el estator con dos devanados idénticos que se pueden conectar en secuencia a la línea de alimentación de energía. La finalidad de este tipo de motores es permitir la realización del arranque limitando la corriente y el par en motores de hasta 500 C.P., 440 V. Este sistema (figura 2.20), poco utilizado en Europa, es muy común en el mercado norteamericano (tensión de 230/460 V, relación igual a 2). Este tipo de motor está dotado de un devanado estatórico desdoblado en dos devanados paralelos con seis o doce bornes de salida. Equivale a dos “medios motores” de igual valor de potencia. Durante el arranque, un solo “medio motor” se acopla en directo a plena tensión a la red, lo que divide aproximadamente por dos tanto a la corriente de arranque como el par. No obstante, el par es superior al del arranque estrella-triangulo de un motor de jala de igual potencia Al finalizar el arranque, el segundo devanado se acopla a la red. En ese momento, la punta de corriente es débil y de corta duración, ya que el motor no se ha separado de la red de alimentación y su deslizamiento ha pasado a ser débil

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Figura 2.20.- Diagrama de arranque por devanado bipartido. Los arrancadores automáticos (figura 2.21) para motores con devanado bipartido con mando por pulsadores montados en la tapa de la caja o para control remoto mediante aparatos instalados por separado, tales como pulsadores, interruptores, termostatos o flotadores, necesitan solamente accionar el dispositivo “arrancar” para que el motor empiece a girar en la primera parte del devanado. La conexión de la otra parte del devanado se logra automáticamente mediante el relevador de tiempo (ajustable) garantizando una aceleración suave, sin brusquedad y sin intervención del operador. Montaje Los arrancadores para motores con devanado bipartido deben de instalarse de preferencia sobre un plano vertical. Se admiten posiciones inclinadas en instalación, con un ángulo de hasta 22.5° con respecto a la vertical. Protección de motores Para la protección de motores contra sobrecarga, los arrancadores se suministran con dos relevadores bimetálicos tripolares. Debido a que los arrancadores se suministran con alambrado para accionamiento por medio de pulsadores incorporados (contactos de corta duración), se utilizan relevadores bimetálicos “sin autobloqueo”. Si los arrancadores son accionados por medio de un interruptor de contacto permanente (por ejemplo, termostato, interruptor de presión, flotador, etc.), hay que ampliar el relevador bimetálico “con autobloqueo”. Para la protección contra circuito se deben de instalar siempre antes del arrancador, fusibles o interruptores de protección apropiados.

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Figura 2.21.-Circuito de potencia y control de un arranque por devanado bipartido.

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3.-CONCLUSION Gracias a esta investigación pude comprender y visualizar la importancia que el arrancador ejerce sobre el motor, tanto de protección como de rendimiento ya que por medio del arrancador se asegura la velocidad optima del motor. En relación considero importante identificar las características de cada tipo de arrancador ya que cada uno puede ser utilizado en diversas situaciones según sea la aplicación requerida. Ahora bien otro aspecto que considero muy importante es considerar que por medio del arranque se pretende generar el mayor ahorro energético posible, además hace uso de contactores, interruptores termomagnéticos y seleccionadores como elementos fundamentales del sistema de control. Finalmente en lo personal creo que como ingeniero se debe tener noción acerca de los tipos de arrancadores ya que son ampliamente utilizados en sistemas electromecánicos tanto didácticos como industriales.

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4.-REFERENCIAS (BRADLEY)(S.F). Cuándo utilizar un arrancador suave o un variador de frecuencia variable de CA.Consultado el 5 de Marzo del 2018.Disponible en: http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/wp/150wp007_-es-p.pdf (Ascuy) (2018). Arranque de motores eléctricos de C. A. Consultado el 5 de Marzo del 2018.Disponible en: https://motoresygeneradores.com/educacioncapac/seguridad-industrial/259-arranque-de-motores-electricos-de-c-a (Schneider Electric) (S.F) Arranque y protección de motores de C.A. Consultado el 5 de Marzo del 2018.Disponible en: http://www.schneiderelectric.es/documents/local/productosservicios/automatizacion-control/guia-soluciones-aut/guia-soluciones-autcapitulo4.pdf (Eaton Corporation) (2011). Arranque y control de motores trifásicos asíncronos. Consultado el 5 de Marzo del 2018.Disponible en: file:///C:/Users/usuario/Downloads/IT-EE09.pdf (S/A) (S-F) ARRANQUE DE LOS MOTORES DE INDUCCIÓN. Consultado el 5 de Marzo del 2018.Disponible en: http://www.die.eis.uva.es/~daniel/docencia/te/TEIQPractica9-2008.pdf (S/A) (S-F) ARRANCADORES A TENSION PLENA Consultado el 5 de Marzo del 2018.Disponible en: https://www.acomee.com.mx/ARRANCADORES%20A %20TENSION%20PLENA.pdf (Vandelvira) (2011) MOTORES DE CORRIENTE ALTERNA PLENA. Consultado el 5 de Marzo del 2018.Disponible en: http://platea.pntic.mec.es/~jgarrigo/SAP/archivos/1eva/introduccion_motores_ca.p df

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