Arranque de Motores

 

 

 

 

 

 

 

 

 

FUENTE: http://www.ecured.cu/index.php/Arranque_de_motores_el%C3%A9ctricos

 

Régimen transitorio en el que se eleva la Velocidad del mismo desde el estado de Motor detenido hasta el de motor girando a la velocidad de régimen permanente. El conjunto que se pone en marcha es inercial y disipativo, incluyendo en este último concepto a las cargas útiles, pues consumen Energía.

 

 

 

Importancia

 

La elección correcta de las características de los motores eléctricos y arrancadores a instalar están basados en el conocimiento de las particularidades de éste régimen transitorio. El comportamiento dinámico del conjunto motor-maquina accionada está regido por la siguiente ecuación diferencial: (Tm – Tr = J x dw/dt). Donde Tm es el par motor, Tr el par resistente, J es el momento de inercia del conjunto motor–maquina accionada y w es la velocidad angular de dicho conjunto.

 

Para que el conjunto comience a girar se necesita que el par motor supere al par resistente, de manera de generar una aceleración angular de arranque. El proceso de arranque finaliza cuando se equilibra el par motor con el par resistente, estabilizándose la velocidad de giro del motor.

 

Los dispositivos de arranque pueden ser de operación manual o por contactores. Estos últimos permiten efectuar el mando a distancia del motor con cables de secciones pequeñas (sólo se requiere la corriente necesaria para la bobina del contactor), lo que facilita el accionamiento y diseño del dispositivo de control por trabajar con intensidades reducidas.

 

 

 

 

Arranque directo a línea

 

La manera más sencilla de arrancar un motor de jaula es conectar el estator directamente a la línea, en cuyo caso el motor desarrolla durante el arranque el par que señala su característica par–velocidad.

 

En el instante de cerrar el contactor del estator, el motor desarrolla el máximo par de arranque y la corriente queda limitada solamente por la impedancia del motor. A medida que el motor acelera, el deslizamiento y la corriente disminuye hasta que se alcanza la velocidad nominal.

 

El tiempo que se necesita para ello depende de la carga impuesta a la maquina, de su inercia y de su fricción. La carga de arranque no afecta al valor de la corriente de arranque sino simplemente a su duración. En cualquier motor de jaula, la corriente y el par dependen solo del deslizamiento.

 

Cuando un motor de jaula se conecta directamente a la línea en vacío, según su potencia, puede adquirir la velocidad nominal en un segundo. Cuando la maquina arranca con carga de poca inercia, el tiempo de arranque del mismo motor podría aumentar a 5 ó 10 segundos.

 

La sencillez del arranque directo hace posible el arranque con un simple contactor, por lo que suele efectuar rara vez mediante arrancador manual. Los arrancadores automáticos comprenden el contactor trifásico con protección de sobrecarga y un dispositivo de protección de sobrecarga de tiempo inverso. El arranque y la parada se efectúan mediante pulsadores montados sobre la caja, pudiéndose también disponer de control remoto si fuera necesario.

 

 

 

 

Arranque estrella–triángulo

 

Se trata de un método de arranque basado en las distintas relaciones de la tensión de línea y la compuesta, a la tensión de fase que representan los acoplamientos trifásicos estrella–triángulo. En consecuencia, el método solo será aplicado a motores trifásicos alimentados por una red trifásica cuyo devanado estatórico presente sus seis bornes accesibles.

 

Esta solución no solo permite la utilización del motor con dos tensión distintas, que estén en la relación, sino, también, el arranque del motor, normalmente previsto para trabajar con la conexión triángulo a la tensión nominal, con una tensión reducida.

 

A base, pues, de un simple cambio de conexión de las fases de devanado estatórico, se tiene la posibilidad de reducir la tensión aplicada al motor en la puesta en marcha, limitando consecuentemente el golpe de corriente de arranque, en este simple principio está basado el método de arranque estrella–triángulo.

 

Normalmente, la puesta en servicio y el cambio de conexión se realiza mediante un conmutador manual rotativo de tres posiciones : paro–estrella–triángulo, si bien se refiere hoy en día confiar esta maniobra a dispositivos automáticos a base de tres contactores y un temporizador que fija el tiempo del cambio de la conexión estrella a la conexión triángulo a partir del instante de iniciarse el ciclo de arranque.

 

Se obtienen así las mejores características posibles del ciclo de arranque, a tenor del momento de inercia y del par resistente de la maquina, con valores de la corriente transitoria en la conexión triángulo más limitados.

 

En motores trabajando gran parte de su tiempo de servicio con un par reducido por bajo de un tercio de su par nominal, puede ser interesante el utilizar en estos periodos la conexión estrella, mejorándose con ello el rendimiento y, sobre todo, el factor de potencia.

 

 

 

 

Arranque por autotransformador

 

Este método utiliza un autotransformador para reducir la tensión en el momento del arranque, intercalado entre la red y el motor. En este caso se le aplica al motor la tensión reducida del autotransformador y una vez el motor en las proximidades de su velocidad de régimen se le conecta a la plena tensión de la red quedando el autotransformador fuera de servicio.

 

 

 

 

Arranque Wauchope

 

El arranque wauchope es una modificación del arranque estrella–triángulo. Introduce una resistencia al cambiar de la posición estrella a la de triángulo, evitando los picos de corriente. Además de no desconectar el motor de la línea durante la conmutación, proporciona un impulso adicional de aceleración.

 

Este método de arranque no solamente evita los transitorios de corriente, sino que logra un par continuo durante el periodo de arranque sin disminución de la velocidad durante la conmutación.

 

 

 

 

Arranque mediante resistencias en el estator

 

Este método de arranque consiste en conectar el motor a la línea mediante una resistencia en serie en cada una de las fases. La resistencias se puede graduar en secciones para limitar la corriente de arranque a un valor pretendido según las normas de la compañía y el par que necesita la maquina de carga.

 

Los arrancadores de resistencias manuales de diferentes posiciones son normalmente del tipo de disco. En los arrancadores de contactor se puede disponer uno de estos para obtener una aceleración adicional cortocircuitando la resistencia de arranque.

 

Cuando se necesita un arranque suave y gran par de arranque se puede conseguir esto mediante una resistencia única en cada una de las fases del estator. Cuando la resistencia tiene varios terminales se puede elegir el par de arranque mediante la posición del selector de las resistencias. Este método se emplea con motores de jaula de ascensores pequeños, donde, debido a la corta duración del periodo de carga, la resistencia se deja a menudo permanentemente al circuito.

 

 

 

 

Arranque mediante resistencias en el rotor

 

Para este tipo de arranque se ha de utilizar un motor con el rotor bobinado. Se trata de conectar a las bobinas del rotor unas resistencias en serie y cortocircuitadas a su salida.

 

En el primer tiempo se conectan todas las resistencias, en el segundo se elimina la mitad de las resistencias y en el tercero se cortocircuitan las bobinas del rotor funcionando el motor a su plena tensión como si fuera una jaula de ardilla.

 

 

 

 

Arranque por bobina

 

A veces se emplea también el arranque por bobina aunque ésta no se pueda dividir fácilmente en secciones. Las características de arranque son muy parecidas a las del arranque por resistencias estatoricas, pero el aumento de tensión en bornes a medida que el motor va adquiriendo la velocidad de sincronismo, lo que produce un mayor par máximo.

 

Un bajo factor de potencia del motor en el arranque da lugar a una resistencia más pequeña de la bobina para una reducción dada de la tensión con rotor parado, que la que se obtiene con resistencia estatórica. A medida que la velocidad del motor aumenta no solamente disminuye la corriente, sino que el factor de potencia aumenta y la tensión que cae de la bobina se desfasa con respecto a la caída de tensión en el motor, a medida que el motor va adquiriendo la velocidad nominal, mientras que la tensión en Bornes y el par aumenta por encima del valor que se obtiene con arranque o resistencia para las mismas condiciones iniciales.

 

 

 

 

Arranque de dos velocidades

 

Son motores trifásicos con dos devanados separados normalmente conectados cada uno en estrella y teniendo también cada uno de ellos distinto numero de polos para obtener una velocidad por cada bobinado. Estos tipos de motores solo se pueden conectar a una tensión y solamente se puede realizar el tipo de arranque directo.

 

También se pueden utilizar motores en conexión Dahlander que consiste en un bobinado en triángulo con seis salidas : las tres de la conexión triángulo y una mas por cada bobina que parte del centro de la misma.

 

La primera velocidad se conecta el motor en estrella y las otras salidas se dejan libres, y la velocidad rápida consiste en conectar la tensión a través de las conexiones nuevas y conectando en estrella las conexiones del triángulo. La velocidad rápida es el doble que la velocidad lenta.

 

 

 

 

Arranque de tres velocidades

 

Estos motores tienen dos devanados que son. Uno independiente y otro en conexión Dahlander. La primera velocidad es la primera de la conexión Dahlander, la segunda es la del devanado independiente y la velocidad rápida es la segunda de la conexión Dahlander.