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• Brandon Thompson

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I.F.P. MARÍA IBARS

Motores asíncronos de Jaula de Ardilla F3

CUESTIONES PREVIAS

F1

El Par motor (la fuerza que hace un motor) es el resultado de multiplicar la la fuerza del motor por el radio de la polea

r

F2

Mm = F1xr Mr = F3xr

El Par resistente (la fuerza que hace la carga) es el resultado de multiplicar la fuerza que ejerce la carga par no moverse del sitio por el radio de la polea

Mm > Mr ARRANQUE DE MOTORES ASÍNCRONOS TRIFÁSICOS DE ROTOR EN CORTOCIRCUITO A TENSIÓN REDUCIDA El principio del arrancador a tensión reducida consiste en alimentar el motor, durante un cierto periodo del arranque, con una tensión inferior a la de la línea, con lo que el par y la intensidad de arranque se reduce a los valores deseados. No obstante hay que tener en cuenta que si bien la intensidad varía casi en proporción directa con la tensión aplicada, el par lo hace con el cuadrado de dicha tensión. ARRANQUE POR CONMUTACIÓN ESTRELLA / TRIÁNGULO L1

L2

L3

1

3

5

2

4

6

230/400 V 50 Hz

Es el procedimiento de arranque a tensión reducida más difundido por Europa. Es aplicable a motores de rotor en cortocircuito (no a todos, depende de la tensión de la línea y la tensión del motor) y el arranque tiene lugar en tres tiempos.

Q1

I> I> I>

ETAPAS DE ARRANQUE 1

3

1

5

KM1

3

5

KM2 2

4

6

1

3

5

2

4

6

1

3

5

2

4

6

KM3 2

4

6

Al estar los bobinados del motor conectados en estrella, los bobinados del motor recibirán una tensión UZ = UL/1,73.

F1

U1 V1 W1

El par de arranque en estrella, que llamaremos M, estará con respecto al par nominal Mn, en la proporción siguiente:

M 3 W2

V2 U2

José j. Miralles Pérez

PRIMER TIEMPO. ACOPLAMIENTO DE LOS ARROLLAMIENTOS EN ESTRELLA

a:estria

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Motores asíncronos de Jaula de Ardilla L1

L2

L3

1

3

5

2

4

6

UL 2 ) 1 M U 3 = 2 = = 2 3 Mn Un Un M M= n 3

230/400 V 50 Hz

2

Q1

I> I> I>

1

3

La corriente de arranque en estrella estará, con respecto a la corriente de arranque en triángulo en la siguiente relación: 1

5

KM1

3

5

KM2 2

4

6

1

3

5

2

4

6

1

3

5

2

4

6

KM3 2

4

6

I LE = I FE = I LT = 3I FT =

F1 PRIMER TIEMPO ARRANQUE EN ESTRELLA

U1 V1 W1

I LE I LT

M 3 W2

(

V2 U2

UL 3Z F 3U L ZF

UL 3Z F 1 = = 3U L 3 ZF I LE =

I LT 3

Según esto se deduce que el motor arrancará, a tensión reducida, con una punta de corriente y un par reducidos a 1/3 del valor que tomarían en arranque a plena tensión. SEGUNDO TIEMPO. TRANSICIÓN DEL PRIMER AL SEGUNDO TIEMPO L1

L2

L3

1

3

5

2

4

6

230/400 V 50 Hz

Q1

I> I> I>

1

3

1

5

KM1

3

5

KM2 2

4

6

1

3

5

2

4

6

1

3

5

2

4

6

KM3 2

4

6

F1

U1 V1 W1

SEGUNDO TIEMPO TRANSICIÓN ESTRELLA TRIÁNGUO

M 3 W2

V2 U2

El paso del primer al segundo tiempo no puede ser inmediato, ya que la desconexión del motor en estrella tampoco es instantánea sino que es un proceso acompañado de arco eléctrico entre contactos, y hasta que la desconexión estrella no se ha completado no puede iniciarse la conexión del motor en triángulo, ya que de otra manera se produce un cortocircuito entre las tres fases de la línea de alimentación a través del punto de unión en estrella en los puntos U2, V2 y W2. De aquí viene la necesidad de la etapa de transición, en la que el motor debe estar desconectado o, como máximo, con las tres fases de la línea conectados a los extremos U1, V1 y W1, pero sin ninguna conexión más.

En un conmutador estrella triángulo a base de contactores es obvio, pues, que de coincidir los contactores estrella y triángulo se produce un cortocircuito directo. Un sistema para evitarlo es el José j. Miralles Pérez

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Motores asíncronos de Jaula de Ardilla

empleo de un enclavamiento eléctrico, lo que es satisfactorio en la mayoría de casos, si bien introduce una prolongación de la pausa en la etapa de transición. Si el motor va sobrecargado o no puede acelerar lo suficiente en estrella (del orden de 80 al 90% de la velocidad síncrona) el contactor estrella debe cortar una intensidad mucho más alta, lo que puede dar lugar a que aún no se haya extinguido el arco eléctrico cuando entre el contactor triángulo con el consiguiente cortocircuito. Como sea que los contactores actuales suelen ser muy rápidos (tiempo de actuación ≤ 20 ms) pude ser necesario un tiempo adicional de pausa entre la desconexión del contactor estrella y la conexión del contactor triángulo. TERCER TIEMPO. ACOPLAMIENTO DE LOS ARROLLAMIENTOS DEL MOTOR EN CONEXIÓN TRIÁNGULO L1

L2

L3

1

3

5

2

4

6

230/400 V 50 Hz

El motor adquiere sus características naturales con una punta elevada de corriente y par.

Q1

I> I> I>

1

3

1

5

KM1

3

5

KM2 2

4

6

1

3

5

2

4

6

1

3

5

2

4

6

KM3 2

4

6

F1

U1 V1 W1

TERCER TIEMPO CONEXIÓN TRIÁNGULO

El arrancador de este tipo obliga a separar el motor de la red en el momento de la conmutación, cuando se encuentra en pleno periodo de aceleración. ELECCIÓN TÉRMICO

M 3 W2

Este procedimiento requiere que el par resistente originado por la máquina durante el comienzo del arranque sea muy débil y que el acoplamiento en triángulo se efectúe como mínimo, al 80% de la velocidad nominal.

DEL

RELÉ

V2 U2

El relé térmico es el elemento más empleado, asociado a contactores, para la protección del motor contra las sobrecargas moderadas y prolongadas. El relé se suele conectar a la salida del contactor del contactor de línea, con lo que el motor queda protegido tanto en conexión estrella como en conexión triángulo. Otra disposición muy usual para la conexión del relé térmico es colocarlo después de los contactores triángulo y estrella. Con ésta conexión, el motor queda protegido tanto en la conexión estrella como triángulo. En arranques normales la posición del relé térmico antes descritas es independiente y en ambos casos debe ser ajustado a 0,58 veces la intensidad nominal del motor en triángulo. Si el arranque del motor es pesado o lento la disposición del relé térmico antes descrito no es adecuada, puesto que durante la etapa de arranque en estrella es posible que se produzca el disparo del mismo desconectando al arrancador; no es correcto ajustar el relé térmico a un valor superior a 0,58 In, ya que entonces queda anulada su condición protectora en marcha normal. Para estos casos se puede seguir uno de los dos sistemas siguientes: a- Conectar el relé térmico a la salida del contactor triángulo y antes de la conexión del contactor estrella. Con esta conexión el motor no queda protegido en la etapa de arranque.

José j. Miralles Pérez

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b- Conectar un relé térmico a la salida del contactor de línea y otro a la salida del contactor de triángulo y antes del contactor estrella. El relé térmico conectado en la salida del contactor triángulo debe estar dimensionado para una intensidad de 0,58 In, mientras que el conectado a la salida del contactor de línea debe regularse en función del tiempo necesario para la conmutación y la punta de intensidad que tenga en el momento de arranque. I

M

6 5 4 3 2 1

2 1,5 1 0,5

0

25

50

75

N 100%

0

25

50

75

N 100%

figura 8 curvas de par e intensidad de un arrancador estrella triangulo

José j. Miralles Pérez

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