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Tipos de arranque de motores.

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1.- Conexin de motores trifasicos, Arranques, Arranque directo, Arranque estrella - tringulo, Arranque por autotransformador, Arranque Wauchope, Arranque mediante resistencias en el estator, Arranque mediante resistencias en el rotor, Arranque por bobin

Agregado: 29 de AGOSTO de 2000 (Por ) | Palabras: 2889 | Votar! |
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Categoría: Apuntes y Monografas > Electrnica >
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    Tipos

    de

    Arranque

    de

    Motores

    Indice

    1.- Conexin de motores trifasicos.

    2.- Arranques.

    2.1.- Arranque directo.

    2.2.- Arranque estrella - tringulo.

    2.3.- Arranque por autotransformador.

    2.4.- Arranque Wauchope.

    2.5.-Arranque mediante resistencias en

    el estator.

    2.6.- Arranque mediante resistencias en

    el rotor.

    2.7.- Arranque por bobina.

    2.8.- Arranque de 2 velocidades.

    2.9.- Arranque de 3 velocidades.

    2.10.- Seleccin del motor de arranque

    para motores de jaula.

    1.- Conexin de motores trifasicos.

    En la placa del motor se indican las tensiones de funcionamiento. Ejemplo : 220 / 380 V

    Si la tensin de la red es de 220 V se conecta el motor en tringulo. Si la tensin de la red es de 380 V se conecta el motor en estrella.

    Cada bobina del motor soporta :

    En la conexin estrella existe el neutro que es el punto en el que las tres bobinas se cortocircuitan, en cambio en la conexin de tringulo no existe el neutro ya que no existe ningn punto en el que las tres bobinas se cortocircuitan. Este neutro se llama neutro artificial.

    2.- Arranques.

    2.1.- Arranque directo.

    La manera ms sencilla de arrancar un motor de jaula es conectar el estator directamente a la lnea, en cuyo caso el motor desarrolla durante el arranque el par que seala su caracterstica par - velocidad.

    En el instante de cerrar el contactor del estator, el motor desarrolla el mximo 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 friccin. La carga de arranque no afecta al valor de la corriente de arranque sino simplemente a su duracin. En cualquier motor de jaula, la corriente y el par dependen solo del deslizamiento.

    Cuando un motor de jaula se conecta directamente a la lnea en vaco, segn 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 podra aumentar a 5 10 segundos.

    Aunque la potencia de la lnea aumenta y se estn desarrollando muchos arrancadores de baja corriente para los motores de jaula, los arrancadores directos se usan cada vez ms debido a su simplicidad y bajo precio.

    Al montar una nueva planta se suele hacer la instalacin elctrica a partir de la lnea de alta tensin, de manera que los motores de jaula se pueden conectar directamente. Por otra parte, como los motores forman parte de la instalacin, se presentan problemas derivados del arranque de las maquinas que se deben estudiar cuidadosamente. Los factores limitativos a considerar son la potencia contratada, la posicin de la caja de distribucin ms prxima as como los cables de alimentacin y el sistema de proteccin. Tambin se ha de estudiar el efecto de la corriente de arranque con bajo factor de potencia en la tensin de los transformadores y de los alternadores.

    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 automticos comprenden el contactor trifasico con proteccin de sobrecarga y un dispositivo de proteccin de sobrecarga de tiempo inverso. El arranque y la parada se efectan mediante pulsadores montados sobre la caja, pudindose tambin disponer de control remoto si fuera necesario.

    2.2.- Arranque Estrella - Tringulo.

    Se trata de un mtodo de arranque basado en las distintas relaciones de la tensin de lnea y la compuesta, a la tensin de fase que representan los acoplamientos trifsicos estrella - tringulo. En consecuencia, el mtodo solo ser aplicado a motores trifasicos alimentados por una red trifasica cuyo devanado estatrico presente sus seis bornes accesibles. Tal circunstancia se da hoy en da en la generalidad de los motores de rotor de jaula, siendo la disposicin general de la caja de bornes la que esquemticamente representamos a continuacin :

    Esta solucin no solo permite la utilizacin del motor con dos tensin distintas , que estn en la relacin de 1 a sino, tambin, el arranque del motor, normalmente previsto para trabajar con la conexin tringulo a la tensin nominal, con una tensin reducida.

    A este propsito sabemos que si U es la tensin compuesta de la red, sta ser tambin la tensin aplicad a cada fase del motor cuando est trabajando normalmente con sus fases estatoricas conectadas en tringulo. Si el mismo devanado estuviera conectado en estrella la tensin de fase del motor sera, veces inferior.

    A base, pues, de un simple cambio de conexin de las fases de devanado estatorico, tenemos la posibilidad de reducir la tensin aplicada al motor en la puesta en marcha, limitando consecuentemente el golpe de corriente de arranque Es este simple principio est basado el mtodo de arranque estrella - tringulo. En el momento del arranque el devanado conectado en estrella queda sometido a una tensin por fase igual a U / y cuando el motor alcanza una cierta velocidad de giro, se conecta en tringulo pasando la tensin de fase a ser igual a la U.

    El esquema de principio de este mtodo es el representado a continuacin, en el cual el paso de la conexin estrella a tringulo tiene lugar mediante un conmutador que en la posicin 1 conecta los devanados en estrella y en la dos en tringulo.

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

    Se obtienen as las mejores caractersticas 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 conexin tringulo ms 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 conexin estrella, mejorndose con ello el rendimiento y, sobre todo, el factor de potencia.

    2.3.- Arranque por autotransformador.

    Este mtodo utiliza un autotransformador para reducir la tensin en el momento del arranque, intercalado entre la red y el motor, segn el esquema que muestra a continuacin :

    A ) Esquema de principio de arranque por autotransformador

    En la primera posicin de arranque se aplica al motor la tensin reducida del autotransformador y una vez el motor en las proximidades de su velocidad de rgimen se le conecta a la plena tensin de la red quedando el autotransformador fuera de servicio.

    Un esquema normalmente usado para el arranque por autotransformador de motores de gran potencia es el que se muestra en el esquema B, conocido por conexin Korndorfer. El arranque tiene lugar en tres tiempos sin interrupcin de la corriente de alimentacin del motor.

    Esquema de la conexin Kormdorfer , para el arranque por autotranformador de un rotor asincrono.

    El proceso se desarrolla como sigue :

    En el primer tiempo se cierran los interruptores 1 y 2, aplicndosele al motor la tensin reducida secundaria, U.

    En el segundo tiempo, que tiene lugar cuando el motor est ya en las proximidades de la plena marcha, se abre el interruptor 2, con lo que el autotransformador queda fuera de servicio y el motor bajo una tensin igual a la de la red menos la cada de tensin reactiva en las espiras del autotransformador ( primarias ) intercaladas en serie con el motor intermedia entre la secundaria del autotransformador U y la de la red U.

    Y, en el tercer tiempo, a unos pocos segundos del anterior, se cierra el interruptor 3, con lo que se cortocircuitan las espiras anteriores y el motor queda alimentado a la plena tensin de la red U.

    2.4.- Arranque Wauchope.

    El arranque wauchope es una modificacin del arranque estrella - tringulo. Introduce una resistencia al cambiar de la posicin estrella a la de tringulo, evitando los picos de corriente. Adems de no desconectar el motor de la lnea durante la conmutacin, proporciona un impulso adicional de aceleracin. En la siguiente figura mostramos el diagrama de conexiones de un arranque Wauchope de par constante estrella - tringulo.

    En la parte a de la figura, el motor est conectado en estrella a la lnea. Durante el paso a la parte b queda conectada una resistencia en paralelo con cada fase del devanado del motor. la corriente de lnea aumenta en la cantidad que absorbe la resistencia, pero la del devanado permanece constante. Este paso preparatorio solo dura una fraccin de segundo. En la parte c el neutro del devanado queda desconectado con lo que se logra conectar el devanado del motor en tringulo con una resistencia en serie en cada fase.

    Finalmente en la parte d las resistencias se cortocircuitan y el motor queda conectado a la lnea en tringulo.

    Este mtodo de arranque no solamente evita los transitorios de corriente, sino que logra un par continuo durante el periodo de arranque sin disminucin de la velocidad durante la conmutacin.

    2.5.- Arranque mediante resistencias en el estator

    Este mtodo de arranque consiste en conectar el motor a la lnea 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 segn las normas de la compaa 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 aceleracin adicional cortocircuitando la resistencia de arranque. Corrientemente, sin embargo se emplea solamente una seccin de la resistencia que se cortocircuita cuando el motor adquiere la velocidad deseada.

    Un motor dado desarrolla el mismo par de arranque a una tensin reducida ya sea mediante autotransformador o mediante resistencias de arranque.

    Sin embrago, mediante este ultimo mtodo, el motor puede acelerarse casi hasta la velocidad nominal, porque a medida que la velocidad aumenta la corriente disminuye y la cada de tensin en las resistencias tambin, aumentando la tensin aplicada y el par. Con este mtodo la corriente de arranque es proporcional a la reduccin de tensin y el par lo es al cuadrado de la tensin. Por lo tanto si se compara el funcionamiento del motor de otra clase con resistencias de arranque para el 65 % de tensin, la corriente de arranque seria :

    5 veces la corriente nominal

    93 % del par nominal

    Este ejemplo muestra claramente que el efecto de las resistencias de arranque en el arranque del estator es de aumentar la corriente de arranque, para un mismo par con respecto a la absorbida con la conexin estrella - tringulo o con autotransformador. Sin embrago, tiene la ventaja y es que evita los transitorios de corriente, porque el motor no se desconecta de la lnea durante el periodo de arranque.

    El numero de arranques queda limitado por la potencia de sus resistencias y, como estas deben soportar la corriente rotrica con el motor parado, su precio y sus dimensiones fsicas tienden a limitar su empleo con motores de baja potencia. El arranque mediante resistencias proporciona una aceleracin suave puesto que la velocidad del motor aumenta a medida que disminuye la corriente y se reduce la cada de tensin en las resistencias, aumentando, por tanto, la tensin en los terminales del motor y aumentando el par a medida que el motor acelera.

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

    2.6.- 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 tensin como si fuera una jaula de ardilla.

    2.7.- Arranque por bobina.

    A veces se emplea tambin el arranque por bobina aunque sta no se pueda dividir fcilmente en secciones. Las caractersticas de arranque son muy parecidas a las del arranque por resistencias estatoricas, pero el aumento de tensin en bornes a medida que el motor va adquiriendo la velocidad de sincronismo, lo que produce un mayor par mximo.

    Un bajo factor de potencia del motor en el arranque da lugar a una resistencia ms pequea de la bobina para una reduccin dada de la tensin con rotor parado, que la que se obtiene con resistencia estatrica. A medida que la velocidad del motor aumenta no solamente disminuye la corriente, sino que el factor de potencia aumenta y la tensin que cae de la bobina se desfasa con respecto a la cada de tensin en el motor, a medida que el motor va adquiriendo la velocidad nominal, mientras que la tensin en bornas y el par aumenta por encima del valor que se obtiene con arranque o resistencia para las mismas condiciones iniciales.

    2.8.- Arranque de dos velocidades.

    Son motores trifasicos con dos devanados separados normalmente conectados cada uno en estrella y teniendo tambin 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 tensin y solamente se puede realizar el tipo de arranque directo.

    Tambin se pueden utilizar motores en conexin Dahlander que consiste en un bobinado en tringulo con seis salidas : las tres de la conexin tringulo 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 rpida consiste en conectar la tensin a travs de las conexiones nuevas y conectando en estrella las conexiones del tringulo.

    La velocidad rpida es el doble que la velocidad lenta.

    2.9.- Arranque de tres velocidades.

    Estos motores tienen dos devanados que son. Uno independiente y otro en conexin Dahlander.

    La primera velocidad es la primera de la conexin Dahlander, la segunda es la del devanado independiente y la velocidad rpida es la segunda de la conexin Dahlander.

    2.10.- Seleccin del mtodo de arranque para motores de jaula.

    El mtodo mas sencillo y seguro de arranque de un motor normal trifasico de jaula es el directo, que debe emplearse siempre que se pueda. Cuando no es aceptable, se debe estudiar la posibilidad de colocar otro rotor y arrancar con el mismo procedimiento. Solamente debe emplearse el arranque a tensin reducida cuando no se pueda obtener de otra manera las caractersticas referidas. La otra posibilidad muy usada es el arranque estrella - tringulo, excepto para los motores de 150 a 200 HP para los que se recomienda el arranque autotransformador y conexin Korndorfer. Debido al alto par de arranque que de los motores modernos de jaula de la gama normal, se ha reducido bastante el empleo de autotransformadores de arranque.

    Finalmente si no se puede conseguir las caracteriticas de arranque requeridas mediante el motor de jaula y el mecanismo de regulacin elegido, se debe emplear un motor de anillos rozantes. Los otros mtodos de arranque citados se emplearan en aplicaciones especiales o siguiendo las reglas y la norma establecida en el extranjero

     
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