• Author / Uploaded
• Cristian

Citation preview

ARRANQUE ESTRELLA TRIANGULO

OBJETIVO OBJETIVO GENERAL • REALIZAR LA CONEXIÓN DEL TIPO ESTRELLA – TRIANGULO PARA EL CORRECTO FUNCIONAMIENTO DE UN MOTOR TRIFÁSICO

OBJETIVOS ESPECÍFICOS • CONECTAR LOS DISPOSITIVOS DE SEGURIDAD Y CONTROL NECESARIOS PARA EVITAR CORTOS CIRCUITOS DURANTE EL FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR. • VERIFICAR SU CORRECTO FUNCIONAMIENTO PARA TENER LA CERTEZA DE QUE NO EXISTEN ANOMALÍAS EN EL ROTACIÓN DEL MOTOR. • COMPARAR LA EFICIENCIA DE ESTA INSTALACIÓN Y LA DE ARRANQUE DIRECTO PARA DETERMINAR CUAL ES MAS VENTAJOSA.

FUNDAMENTO TEÓRICO CONFIGURACIÓN ESTRELLA – TRIANGULO EN UN MOTOR EL ARRANQUE ESTRELLA-TRIANGULO, ES UN TIPO DE ARRANQUE QUE SE LE APLICA AL MOTOR PARA REDUCIR LA INTENSIDAD DE PICO QUE APARECE EN EL MOMENTO DE ARRANCARLO. EL FUNCIONAMIENTO DE ESTE ARRANQUE CONSISTE EN SUMINISTRAR CORRIENTE AL MOTOR MEDIANTE UNA CONEXIÓN EN ESTRELLA Y DESPUÉS DE UNOS SEGUNDOS PASAR LA CONEXIÓN A TRIANGULO. PARA HACERLO SE USAN TRES CONTACTORES, UNO DE LÍNEA (QUE ESTA CONECTADO SIEMPRE) OTRO QUE HACE LA CONEXIÓN EN ESTRELLA Y OTRO QUE HAGA LA CONEXIÓN EN TRIANGULO.

CONFIGURACIÓN ESTRELLA – TRIANGULO EN UN MOTOR LOS MOTORES ESTÁN FORMADOS POR UN CONJUNTO DE RECEPTORES MONOFÁSICOS QUE SON LAS BOBINAS, CON LAS CONSECUENTES VARIACIONES DE CONSUMO EN LA LÍNEA DE ALIMENTACIÓN ELÉCTRICA.

EN LOS MOTORES, PARA PODER REALIZAR ESTE TIPO DE CAMBIOS EN LA CONFIGURACIÓN DE SUS BOBINAS, SE DISPONE DE UNA CAJA DE CONEXIONADO DENOMINADA PLACA DE BORNES, EN LA CUAL SE PERMITE LA UNIÓN DE TODAS LAS BOBINAS, DONDE (A) ES LA PROPIA CAJA, (B) ES EL DETALLE DE LAS TRES BOBINAS O CONJUNTO DE BOBINAS Y (C) SON UNAS PEQUEÑAS PLACAS (NORMALMENTE DE COBRE) QUE PERMITEN REALIZAR UNO U OTRO TIPO DE CONFIGURACIÓN, VER FIGURA 2.

FIGURA 2 ESQUEMA DE CONEXIÓN EN LA PLACA DE BORNAS DE LAS BOBINAS

EN LA FIGURA 3 Y FIGURA 4, SE PUEDE OBSERVAR EL MODO DE CONSEGUIR UNA U OTRA CONFIGURACIÓN, MEDIANTE LA ADECUADA COLOCACIÓN DE LAS PLACAS METÁLICAS.

FIGURA 3. ESQUEMA DE CONEXIÓN TRIANGULO DE LAS BOBINAS MEDIANTE LA PLACA DE BORNAS

FIGURA 4. ESQUEMA DE CONEXIÓN ESTRELLA DE LAS BOBINAS MEDIANTE LA PLACA DE BORNAS

ARRANQUE ESTRELLA – TRIANGULO DE UN MOTOR DE INDUCCIÓN TRIFÁSICO ES UN ARRANQUE ESTRELLA – TRIANGULO, LO QUE SE HACE ES EN EL INSTANTE INICIAL SE COLOCAN LAS BOBINAS (0 DEVANADOS) DE LA MAQUINA EN ESTRELLA Y UNA VEZ ARRANCADA Y A LA VELOCIDAD NORMAL DE FUNCIONAMIENTO SE PASAN A CONFIGURACIÓN TRIANGULO. UN REQUISITO ES QUE LA TENSIÓN DE FUNCIONAMIENTO DE LAS BOBINAS DEL MOTOR, EN RÉGIMEN PERMANENTE, DEBE COINCIDIR CON LA TENSIÓN NOMINAL DE LA LÍNEA DE ALIMENTACIÓN

DURANTE LA PUESTA EN TENSIÓN DE UN MOTOR, LA CORRIENTE SOLICITA ES CONSIDERABLE Y PUEDE PROVOCAR UNA CAÍDA DE TENCIÓN QUE AFECTA AL FUNCIONAMIENTO DE LOS RECEPTORES. PARA PODER PONER REMEDIO A ESTOS INCONVENIENTES, LAS NORMAS ELÉCTRICAS PROHÍBEN EL USO DE MOTORES DE ARRANQUE DIRECTO QUE SUPERAN CIERTAS POTENCIAS. UNO DE LOS ARRANQUES A TENSIÓN REDUCIDA MUY DIFUNDIDA ES EL ARRANQUE ESTRELLA – TRIANGULO, YA QUE LA CORRIENTE INICIAL DE ARRANQUE ESTARÁ SOLAMENTE ENTRE 1,3 A 2,6 VECES LA CORRIENTE NOMINAL.

EL BOBINADO DEBE REALIZARSE DE MANERA QUE AL ACOPLAMIENTO EN TRIANGULO CORRESPONDA CON LA TENSIÓN DE LA RED. POR EJEMPLO, EN EL CASO DE UNA RED TRIFÁSICA DE 220V, ES PRECISO UTILIZAR UN MOTOR CON CONEXIÓN 220V EN TRIANGULO Y 380V EN ESTRELLA

CONEXIÓN ESTRELLA CONSISTE EN UNIR LOS TERMINALES (U2-V2-W2) DE LAS TRES BOBINAS DEL ESTATOR, ALIMENTANDO SUS TERMINALES (U1-V1W1) CON LAS TRES FASES DE LA RED (L1, L2, L3) DE MANERA QUE CADA BOBINA RECIBIRÁ UNA TENSIÓN EQUIVALENTE A LA TENSIÓN

DE FASE (TENSIÓN DE LÍNEA DIVIDIDA POR 3 : 58% DE LA TENSIÓN NOMINAL).

CONEXIÓN TRIANGULO CONSISTE EN UNIR LOS TERMINALES U1-W2, W1-V2 Y V1-U2. LA VELOCIDAD DEL MOTOR SE ESTABILIZARA CUANDO SE EQUILIBRAN EL PAR DE MOTOR Y EL PAR RESISTENTE, NORMALMENTE ENTRE EL 70 Y 80% DE LA VELOCIDAD NOMINAL. EN ESE MOMENTO, LOS DEVANADOS SE ACOPLAN EN TRIANGULO Y EL MOTOR TRABAJA CON SUS VALORES NOMINALES DE TENSIÓN, CORRIENTE Y POTENCIA.

EN MOTORES CON POTENCIAS SUPERIORES A 30 O 40 HP, SE REPRESENTAN TENSIONES INDUCIDAS QUE PERMANECEN EN EL MOTOR A UN DESPUÉS DE QUE SE A REALIZADO LA DESCONEXIÓN TRIANGULO PUEDE REPRESENTARSE EN OPOSICIÓN DE FASE CON LA RED Y SER SUFICIENTE ALTA COMO PARA GENERAR UNA VIOLENTA CORRIENTE TRANSITORIO. EL ARRANQUE ESTRELLA TRIANGULO ES APROPIADO PARA LAS MAQUINAS CUYO PAR RESISTENTE ES DÉBIL O QUE ARRANCAN EN VACÍO.

MOTORES ELÉCTRICOS TRIFÁSICOS DE 6 TERMINALES LOS MOTORES DE 6 TERMINALES SON DISEÑADOS PARA TRABAJAR EN 2 TENSIONES, CONEXIÓN “TRIÁNGULO” (DELTA) PARA UN VOLTAJE BAJO Y CONEXIÓN “Y” (ESTRELLA) PARA UN VOLTAJE ALTO. LA RELACIÓN ENTRE TENSIONES ES 1,732 (RAÍZ CUADRADA DE 3) A 1, EJEMPLO 220/380 VOLTIOS. EL VOLTAJE MÁS ALTO ES SIEMPRE UNA CONEXIÓN EN ESTRELLA.

CUENTAN CON UNA PLACA BORNERA ALOJADA DENTRO DE LA CAJA DE CONEXIONES. LA BORNERA TRAE NORMALIZADA SU DISPOSICIÓN Y LA IDENTIFICACIÓN DE LAS TERMINALES DE LOS BOBINADOS DEL ESTATOR COMO EN EL ESQUEMA DE LA FIGURA SIGUIENTE.

LAS DISTANCIA ENTRE LOS BORNES TANTO VERTICAL COMO HORIZONTAL SON IGUALES, Y NORMALMENTE CUENTA CON TRES CHAPAS DE COBRE, CON DOS AGUJEROS SEPARADOS POR DICHA DISTANCIA, DE FORMA TAL DE PODER UNIR ELÉCTRICAMENTE CON ELLAS DOS BORNES ENTRE SI, LOS BOBINADO PUEDEN CONECTARSE EN ESTRELLA O EN TRIANGULO.

RECORDEMOS QUE ESTAMOS HABLANDO DE MOTORES CON NORMAS " IEC", DONDE LOS VALORES DE LOS PARÁMETROS DE SU DISEÑO SON DIFERENTES A LOS NUESTROS, LA FRECUENCIA NOMINAL UTILIZADA ES DE 50 EN LUGAR DE 60 HERTZ. SI CONECTAMOS UN MOTOR DE 220 VOLTS TRIFÁSICOS Y 50 HZ. EN UN SISTEMA DE 220 VOLTS TRIFÁSICOS Y 60 HZ. LA VELOCIDAD DEL MOTOR AUMENTARA UN 20%, EN LA PRACTICA SI SE LLEVA A CABO ESTAS CONEXIONES TOMARSE EN CUENTA LOS CAMBIOS EN LOS PARÁMETROS MECÁNICOS Y ELÉCTRICOS.

CURVAS ARRANQUE ESTRELLA TRIANGULO

EN LA FIGURA PODEMOS OBSERVAR QUE EL CAMBIO DE ESTRELLA A TRIÁNGULO DEBE REALIZARSE EN EL INSTANTE EN QUE EL PAR MOTOR EN ESTRELLA ES IGUAL AL PAR RESISTENTE, DE LO CONTRARIO EL MOTOR CONECTADO EN ESTRELLA NO TENDRÍA FUERZA SUFICIENTE PARA VENCER EL PAR RESISTENTE Y SEGUIR ACELERANDO EL MOTOR. LA DIFERENCIA ENTRE PAR MOTOR Y PAR RESISTENTE SE TRADUCE EN ACELERACIÓN DEL MOTOR. ES DECIR CUANDO EL MOTOR ALCANZA UNA VELOCIDAD Y DEJA DE ACELERAR ES CUANDO DEBE HACERSE EL CAMBIO A TRIÁNGULO O DELTA. TENER EN CUENTA QUE PARA PODER REALIZAR ESTE SISTEMA DE ARRANQUE EL MOTOR DEBERÁ ESTAR BOBINADO EN TRIÁNGULO PARA LA TENSIÓN NOMINAL. ES DECIR DEBE AGUANTAR LA TENSIÓN DE RED EN TRIÁNGULO.

DEBEREMOS CAMBIAR LAS CONEXIONES DE ESTRELLA A TRIÁNGULO A LOS POCOS SEGUNDOS, PARA ELLO EN LUGAR DEL CAMBIO DE PLAQUETAS, RETIRAREMOS LAS PLAQUETAS DEL MOTOR Y LLEVAREMOS 6 CABLES MAS EL DE TIERRA HASTA EL MOTOR, ESTO NOS PERMITIRÁ REALIZAR EL CAMBIO MEDIANTE TRES CONTACTORES.

¿CÓMO FUNCIONA? SE CONECTA EL MOTOR EN DOS TIEMPOS PARA REDUCIR EL CONSUMO INICIAL POR CONTACTORES. VER CURVAS DE FUNCIONAMIENTO.

CON ESTO SE CONSIGUE QUE LA CORRIENTE EN EL ARRANQUE SEA UNA TERCERA PARTE DE LA INTENSIDAD QUE SE REQUERIRÍA EN UN ARRANQUE DIRECTO (CONECTADO EN TRIÁNGULO).

ESTE MÉTODO REDUCE LA INTENSIDAD DE CORRIENTE EN EL ARRANQUE EN 3 VECES LA CORRIENTE NOMINAL DEL ARRANQUE DIRECTO. LO QUE PROVOCA QUE TAMBIÉN QUE EL “PAR MOTOR” EN EL ARRANQUE SE REDUZCA 1/3. EL TIEMPO TOTAL DE ARRANQUE ESTRELLADELTA ES TRES VECES MAYOR QUE EN UN ARRANQUE DIRECTO SITUACIÓN A TOMAR EN CUENTA PARA LAS ESPECIFICACIONES DE LAS PROTECCIONES DEL MOTOR

EL ARRANCADOR ESTRELLA TRIÁNGULO ES IDEAL PARA MÁQUINAS QUE ARRANQUEN EN VACÍO (TORNOS, FRESADORAS) O QUE TENGAN BAJO PAR RESISTIVO, (VENTILADORES, BOMBAS CENTRÍFUGAS DE PEQUEÑA POTENCIA).

DIMENSIONAMIENTO DEL CIRCUITO DE ARRANQUE ESTRELLA TRIANGULO DE UN MOTOR DE INDUCCIÓN TRIFÁSICO CON UN EJEMPLO, SE INDICARÁ LA FORMA CORRECTA DE SELECCIÓN DE LOS MATERIALES PARA LA INSTALACIÓN DE MOTOR TRIFÁSICO EN ARRANQUE ESTRELLA – TRIANGULO MOTOR

POTENCIA

TENSION

EFICIENCIA

FACTOR DE POTENCIA

TIPO DE ARRANQUE

DISTANCIA AL TABLERO

M1

9 HP

220 V

84%

0.80

ESTRELLA TRIANGULO

27 m

1.Calculo de la corriente nominal del motor (ln) 𝐼𝐼𝐼𝐼 =

𝐻𝐻𝐻𝐻 ∗ 746

=

9 ∗ 746

3 ∗ 𝑉𝑉 ∗ 𝔶𝔶 ∗ 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 3 ∗ 220 ∗ 0.84 ∗ 0.80 𝐼𝐼𝐼𝐼 = 25.3 𝐴𝐴

Calculo de la corriente de fase de un motor 𝐼𝐼𝑓𝑓 En conexión Triangulo: 𝐼𝐼𝑓𝑓 =

𝐼𝐼𝐼𝐼

=

25.3

3 3 𝐼𝐼𝑓𝑓 = 14.62 𝐴𝐴 Selección del disyuntor de la corriente nominal del motor Se selecciona en función de la corriente nominal del motor 𝐼𝐼𝐷𝐷 ≥ 𝐼𝐼𝐼𝐼 𝐼𝐼𝐷𝐷 ≥ 25.3 𝐴𝐴 Selección de los contactares electromagnéticos El contactor principal K1 y contactor triangulo K2 se le selecciona en función de la corriente de fase del motor

𝐼𝐼𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 = 𝐼𝐼𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 ≥ 𝐼𝐼𝑓𝑓 ∗ 𝐼𝐼𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 ∗ 𝐼𝐼𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 ≥ 14.62 Calculo por caída de tensión máxima permitida es del 3% de la tensión de línea 0.0309 ∗ ∑ 𝐼𝐼 ∗ 𝐿𝐿 ∗ 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 ∗ 100 ∆𝑉𝑉 = 𝑆𝑆 ∗ 𝑉𝑉 0.0309 ∗ 14.63 ∗ 27 ∗ 0.8 ∗ 100 ∆𝑉𝑉 = 5.26 ∗ 220 ∆𝑉𝑉 = 0.84% < 3% Selección de los contactores electromagnéticos contactor principal K2 y contactor K3 (∆) 𝐼𝐼𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 = 𝐼𝐼𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 ≥ 𝐼𝐼𝑓𝑓 Se selecciona en función de la corriente de fase del motor K2: contactor de… A, con bobina de 220/60 Hz y contacto auxiliar normalmente abierto K1: contactor de... A, con bobina de 220/60 Hz y contacto auxiliar normalmente cerrado Contacto en estrella K1 Se seleccionará con el 33% de la corriente nominal 𝐼𝐼𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 ≥ 33%𝐼𝐼𝑛𝑛

K1: contactor de… A, con bobina de 220/60 Hz y contacto auxiliar normalmente abierto y un contacto normalmente cerrado Selección de relé térmico diferencial Se selecciona en función de la corriente de fase del motor Índice de regulación mínimo 𝐼𝐼𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 = 𝐼𝐼𝑓𝑓 ∗ 0.8 Índice de regulación máximo 𝐼𝐼𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 = 𝐼𝐼𝑓𝑓 /0.8

CONEXIÓN UTILIZANDO EL TABLERO DEL LABORATORIO SE PRODUCE A REALIZAR LA CONEXIÓN DE LOS CONTACTORES ESTRELLA – TRIANGULO CONSIDERANDO EL CIRCUITO DE FUERZA Y CIRCUITO DE CONTROL SEGÚN SE MUESTRA EN LA FIGURA. LOS ESQUEMAS DE FUERZA Y MANDO REALIZANDO LA MANIOBRA MEDIANTE CONTACTORES SERÍAN LOS SIGUIENTES.

EL ARRANQUE ESTRELLA - TRIANGULO LO QUE HACE ES ARRANCAR A TENSIÓN REDUCIDA EL MOTOR ASÍNCRONO MEDIANTE LA CONEXIÓN ESTRELLA QUE SE ABRA ATREVES DE LOS CONTACTORES KM1 Y KM3, UNA VEZ QUE EL MOTOR ALCANZA UN 80% DE SU VELOCIDAD NOMINAL ESTO SE DETERMINA MEDIANTE EL TEMPORIZADOR KA1 EN EL QUE PODEMOS AJUSTAR EL TIEMPO NECESARIO PARA QUE SE CUMPLA ESTA CONDICIÓN. DESPUÉS SE DESCONECTA LA CONEXIÓN TRIANGULO, EL CONTACTOR KM2.

CIRCUITO DE FUERZA

CIRCUITO DE CONTROL

EL ESQUEMA NOS EXPLICA, EMPEZANDO DESDE ARRIBA, QUE EL CIRCUITO TIENE TRES FUSIBLES F3, UN RELÉ TÉRMICO F2,QUE SE UTILIZA PARA PROTEGER EL MOTOR, Y QUE TIENE 3 CONTACTORES KM1, KM2 Y KM3. ADEMÁS, SI COMPARAMOS LOS DOS ESQUEMAS, VEREMOS QUE EL ESQUEMA DE MANIOBRA INCORPORA UN TEMPORIZADOR KA1 Y DOS INTERRUPTORES S1 Y S2. ADEMÁS, EN EL ESQUEMA DE MANIOBRA, ENTREKM2 Y KM3, ESTÁ REPRESENTADO EL ENCLAVAMIENTO MECÁNICO, ES EL TRIÁNGULO QUE UNE LAS DOS BOBINAS DE LOS CONTACTORES CON LÍNEAS DISCONTINUAS, NO ES OBLIGATORIO DIBUJARLO, PORQUE UN POCO MÁS ARRIBA ESTÁ REPRESENTADO EL ENCLAVAMIENTO ELÉCTRICO, SON LOS DOS CONTACTOS QUE ESTÁN INMEDIATAMENTE DESPUÉS DE KA1.

EXPLICACIÓN DE LA MANIOBRA : 1. S1 SI PULSAMOS SOBRE S1 TENEMOS LA CONEXIÓN EN ESTRELLA, PORQUE ENTRAN EN FUNCIONAMIENTO KM1, KM2 Y KA1. TRANSCURRIDO UN TIEMPO, PASAMOS A LA CONEXIÓN EN TRIÁNGULO POR MEDIO DEL TEMPORIZADOR KA1, SE ACTIVA KM3 Y SE DESACTIVA KM2. RECORDAR, EL TEMPORIZADOR DEBE ACTIVARSE CUANDO SE ALCANCE EL 80% DE LA VELOCIDAD NOMINAL DEL MOTOR. 2. S2 ES EL INTERRUPTOR DE PARO. DESCONECTA A KM1,KM3 Y KA1. SE INICIA EL PARO DEL MOTOR, LLEVA UNA INERCIA.

MATERIALES • CONTACTORES • CABLES • PANEL ESTRELLA TRIANGULO • MULTÍMETRO

PROCEDIMIENTO 1. VERIFICAR QUE EL INTERRUPTOR TERMO MAGNÉTICO SE ENCUENTRA ABIERTO. 2. REALIZAR LA CONEXIÓN DEL CIRCUITO DE FUERZA 3. REALIZAR LA CONEXIÓN DEL CIRCUITO DEL CONTROL DE LA FIGURA 4. CERRAR EL INTERRUPTOR TERMO MAGNÉTICO 5. PRESIONAR EL PULSADOR DE MARCHA 6. VERIFICAR QUE EL MOTOR SE HAYA ENCENDIDO Y ESTE OPERANDO DE FORMA ADECUADA 7. PRESIONAR EL PULSADOR DE PARRADA

OBSERVACIONES • EL CONTACTOR ESTRELLA DEBE SER DIMENSIONADO PARA SOPORTAR UN 33% DE LA INTENSIDAD NOMINAL • EN ESTE TIPO SE OBSERVA QUE SE PUEDE REDUCIR CONSIDERABLEMENTE LA CORRIENTE DE ARRANQUE, PERO DEBEMOS RECALCAR QUE SOLO ES PRACTICO CUANDO LAS POTENCIAS DE LOS MOTORES A ARRANCAR SON MENORES A 4HP • TAMBIÉN SE DEBE MENCIONAR QUE ES EL ARRANQUE EXISTE UN CAMBIO BRUSCO DE LA TENSIÓN Y POR ENDE UN CAMBIO BRUSCO EN LA CORRIENTE DE UNA DETERMINADA MAGNITUD, AUNQUE ES MENOR QUE LA DEL ARRANQUE DIRECTO SE LE DEBE CONSIDERAR YA QUE PUEDE DAÑAR A LARGO PLAZO LAS PARTES MECÁNICAS DEL MOTOR. COMO COJINETES Y EL EJE.

CONCLUSIÓN • TODO LOS DISPOSITIVOS DE SEGURIDAD NECESARIOS FUERON INSTALADOS TANTO EN EL CIRCUITO DE FUERZA COMO EL DE CONTROL • SE PUDO VERIFICAR LA CORRECTA OPERACIÓN DEL MOTOR TRIFÁSICO AL NO VERSE ANOMALÍAS EN SU ROTACIÓN Y RESPONDIENDO CORRECTAMENTE A LOS PULSADORES DE MARCHA Y PARO • SE COMPARO LA EFICACIA DE ESTE TIPO DE ARRANQUE CON EL ARRANQUE DIRECTO, DADO QUE EL ARRANQUE ESTRELLA – TRIANGULO REDUCE LA CORRIENTE DE ARRANQUE • EN BASE A LO ANTERIORMENTE EXPUESTO SE LLEGA A LA CONCLUSIÓN DE QUE LA CONEXIÓN DEL ARRANQUE ESTRELLA – TRIANGULO FUE REALIZADA EN UNA FORMA CORRECTA SIN PRESENTARSE INCONVENIENTE ALGUNO