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TÉCNICAS EN INSTALACIONES DE MEDIA Y BAJA TENSIÓN:

- Sistemas de arranque de los motores asíncronos trifásicos de rotor en cortocircuito.

- Par de arranque.

                                                                                      Ricardo Martí Català

                                                                                       C.S. ETRI

Sistemas de arranque de los motores asíncronos trifásicos de rotor en cortocircuito o jaulade ardilla.

Cuando se conecta un motor de estas caracteristicas directamente a la red, éste absorbe una intensidad muy fuerte de la línea en el momento del arranque, lo que puede afectar no sólo a la duración de los aparatos de conexión, sino a las líneas que suministran energía eléctrica.

Estas fuertes corrientes sobrecargan las líneas de distribución, pudiendo producir caídas de tensión y calentamiento en 1os conductores de las mismas. Por esta razón, las compañías de energía prescriben reglamentaciones para reducir dichas corrientes de arranque a unos valores que sean aceptables.

El arranque directo está permitido para motores que posean una potencia inferior a 5.5 Kw.

Una forma de reducir la corriente de arranque es reducir la tensión aplicada al motor, con ello también se disminuye el par efectivo de arranque, ya que al disminuir la tensión, el flujo del estator también disminuye y con él la f.e.m. inducida en el rotor y la intensidad rotórica. El par de arranque disminuye con el cuadrado de la tensión.

Existen diferentes métodos para reducir la corriente de arranque disminuyendo la tensión:

- arranque estrella-triángulo:

Es uno de los métodos más conocidos con el que se pueden arrancar motores de  hasta 1 l KW de potencia. Consiste en conectar primero el motor en estrella para, una vez arrancado, conmutar a la conexión en triángulo. Para que esto se pueda  llevar a cabo, se debe utilizar un motor que esté preparado para funcionar a la tensión inferior conectado en triángulo. Así, por ejemplo, un motor de 220/380 podrá ser arrancado en una red de 220 V.

 Si a un motor de las características indicadas se le conecta primero en estrella,  cada una de las bobinas del mismo quedará sometido a una tensión, SQRT(3) inferior que si hubiese conectado en triángulo. Con ello se consigue que la intensidad en el arranque quede disminuida a la tercera parte respecto al arranque directo en conexión en triángulo. El par también queda reducido a la tercera parte, lo que conviene tenerlo en cuenta si el motor arranca con toda la carga. Por esta razón, conviene que el motor arranque en vacío o con poca carga.


En el esquema se muestra el circuito de fuerza de este tipo de arranque:

- arranque con resistencias estatóricas:

Consiste en reducir la tensión que producen unas resistencias conectadas en serie con el estator. Este sistema tiene el inconveniente de que consigue disminuir la corriente en función lineal de la caída de tensión producida. Sin embargo, el par queda disminuido con el cuadrado de la caída de tensión, por lo que su aplicación, se ve 1imitada a motores en 1os que el momento de arranque resistente, sea bajo.


En el esquema de la figura se muestra el circuito de fuerza de este arranque.


-  arranque por autotransformador:

 Consiste en conectar un autotransformador en la alimentación del motor, de esta forma se consigue reducir inducida en la tensión y con ella la corriente de arranque. El par de arranque queda reducido en este caso en la misma proporción que la corriente, es decir, al cuadrado de la tensión reducida.

Este sistema proporciona una buena característica de arranque, aunque posee el inconveniente de su alto precio. En la figura se muestra el circuito de fuerza de este sistema de arranque.



 PAR MOTOR

Se denomina momento o par de fuerza, al producto de la fuerza por el brazo de palanca sobre el que actúa. Se expresa en mKg. (M = F · D / 2 = Kg).

El par es proporcional al flujo y a la intensidad.

La suma de todos los pares constituye el momento de rotación resultante de la máquina, llamado también par motor.

El par de arranque o momento de rotación del motor depende de la conexión a la red. Si se conecta directamente a la tensión de alimentación, el par es elevado, pero tambien lo es la intensidad absorbida, siendo entonces necesario emplear algun procedimiento para reducir la intensidad que absorbe el motor en ese instante.

El motor de arranque debe producir un par de valor suficiente como para vencer la resistencia que ofrecen los mecanismos propios y las cargas que vayan aplicadas al eje del motor. Además, este par debe ser mayior en cada instante al par resistente para obtener un par acelerador.

El hecho de que el par dependa de la corriente absorbida trae malas consecuencias para el arranque.Generalmente, se precisan fuertes pares de arranque y, en consecuencia, la corriente absorbida supera los valores límite de las compañias suministradoras de energía y del Reglamento de Baja  Tensión, el cual fija los valores de la relación entre la corriente máxima y la nominal del motor. Son los siguientes:

- Motores de 0’75 a 1’5 Kw Imax / Imin < 4’5.

- Motores de 1’5  a 5 Kw Imax / Imin < 3.

- Motores de 5 a 15 Kw Imax / Imin < 2.

- Motores de potencia superior a 15 Kw Imax / Imin < 1’5.

Disminuir los valores de la intensidad equivale a un descenso muy acusado en el par.

Para evitar este problema se recurre a diversos procedimientos que tienen por objeto arrancar el motor con un par máximo sin superar una corriente determinada.

En los motores de poca potencia disminuye rápidamente al aumentar la velocidad. En motores de gran potencia, disminuye lentamente al principio, y al final del proceso de arranque cayendo bruscamente.

En cuanto al deslizamiento si aumenta, la velocidad, la In disminuye y al disminuir, también lo hace el par.

La frecuencia depende directamente del deslizamiento, y si este aumenta también lo hace la frecuencia, por lo que si al aumentar el deslizamiento la In disminuía si aumenta la frecuencia, también lo hará, y en consecuencia el par disminuye.

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