Modos de Alimentación para el Arranque de un Motor

Existe una diversidad en los modos de alimentación para el arranque y el control de un motor, para facilitar una descripción simplificada, los cuatro arranques de motor más conocidos e importantes serán examinados a continuación. 

 

En esta sección ofrecemos una serie completa de arranques de motor para la conexión, la protección y el control de motores trifásicos asíncronos para toda la gama de variantes de arranque que se muestra a continuación. 

F1 = Fusible (Protección de línea y cortocircuito)

Q1 = Conmutación (contactores)

F2 = Protector de motor (Protección contra sobrecarga)

M1 = Motor trifásico asíncrono

 

1.- Arranque Directo.

El arranque de motor directo es el método más sencillo para arrancar un motor trifásico asíncrono. Los devanados del estator están conectados directamente a la red eléctrica por un proceso de conmutación simple. Esta aplicación da como resultado altas corrientes de arranque (corriente de sobrecarga) que a su vez causan molestas caídas en la tensión de red.

 

La combinación de arranque de motor (MSC) ofrece una solución ideal para el arranque directo del motor. El MSC en su diseño estándar que consiste en un interruptor protector de motor (relé térmico)  y un contactor.

A  continuación, mostramos una tabla con valores ideales para la selección de la combinación de arranque de motor dependiendo la potencia: 

 

 

 

 

2. Arranque Estrella-Triangulo

 

Es el arranque más conocido y utilizado. Se realiza mediante una transición de las 6 conexiones de los devanados que se conectarán a la red eléctrica mediante una conmutación llamada estrella-triángulo (conmutación manual o automática de los contactores). 

Debido a la reducción del par en el arranque, la configuración en estrella - triángulo sólo es adecuada para aparatos con un par de carga baja o un par de carga que aumenta con la velocidad, como es el caso de bombas y ventiladores (ventiladores / extractores).

La transición automática de estrella a triángulo generalmente se realiza mediante un relé temporizador en el contactor de línea.

 

El tiempo requerido para el arranque en estrella depende de la carga del motor y debe continuar hasta que el motor haya alcanzado cerca del 75 al 80% de su velocidad de funcionamiento para garantizar la post-aceleración necesaria para el cambio a triángulo.

Una conmutación demasiado rápida entre la estrella y el triángulo puede dar lugar a la desconexión del arco (en los contactos de los contactores) y puede causar un corto circuito. El intervalo de tiempo de transición debe ser tal, que sea suficiente para eliminar los arcos. Al mismo tiempo, la velocidad de la unidad se debe reducir lo menos posible. Existen relés temporizadores especiales para cumplir con la transición estrella-triángulo.

La elección de los componentes para la conexión del motor se lleva a cabo en concordancia con la corriente de funcionamiento (Ie), es decir, del motor y con la categoría de empleo AC-3 (Norma IEC/EN60947-4-1). 

 

El relé térmico se colocará aguas abajo del contactor principal. Estableceremos por tanto un factor de corriente 1/√3 (~0,58•Ie) por debajo de la corriente nominal del motor. El contactor principal y el de triangulo también se seleccionan con este factor de reducción (~0,58 • Ie ). El contactor estrella para un arranque de no más de 15 segundos debe seleccionarse con un factor de un tercio (~0,33•Ie) de la corriente nominal del motor. En tiempos de arranque (>15s) de hasta 60 segundos, el contactor de estrella debe seleccionarse de la misma magnitud que el contactor principal.

A  continuación, mostramos una tabla con valores ideales para la selección de estos componentes dependiendo de la potencia. Los datos mostrados en la tabla se obtuvieron siguiendo los pasos anteriormente explicados. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

3. Arrancador Suave (Q2)

 

Conocido como arranque continuo y sin picos es una alternativa moderna para sustituir al arranque estrella-triangulo. En muchos casos, el arranque directo o el arranque estrella-triangulo del motor trifásico asíncrono no es la mejor solución ya que altas corrientes de pico pueden influir en el suministro eléctrico y un aumento repentino del par puede inducir a los componentes mecánicos de la maquina a altos niveles de estrés. El arrancador suave proporciona un remedio. Permite un aumento continuo y lineal del par y ofrece la posibilidad de una reducción selectiva de la corriente de arranque. 

Para seleccionar el arrancador suave se debe observar en la placa del motor la intensidad nominal (Ie) y la categoría de empleo AC-53a o AC-53b (norma IEC/EN60947-4-2):

  • AC-3 = Motores de jaula de ardilla: arranque – paro durante la operación.

  • AC-53a = control de motores de jaula de ardilla: funcionamiento continuo con arranques de procesos, maniobras, operaciones.

  • AC-53b = control de motores de jaula de ardilla: funcionamiento intermitente (funcionamiento intermitente significa que el        arrancador se bypasa durante un funcionamiento continuo, por ejemplo, un contactor de bypass).

4. Convertidor de Frecuencia (T1)

Se le denomina como arranque controlado y continuo del motor con par nominal de la carga. Los convertidores de frecuencia también permiten el control de la velocidad y cuenta con una electrónica para la protección del motor. Dependiendo de las características, también podemos controlar el posicionamiento del motor usando un generador de pulsos (B1).

El convertidor de frecuencia es en última instancia, la mejor solución para un arranque continuo y sin escalones de un motor asíncrono trifásico. La limitación de corriente ajustable evita los picos de corriente en el suministro de red eléctrica y repentinas cargas en las partes mecánicas de la máquina y en los sistemas

En comparación con las soluciones anteriormente descritas, los convertidores de frecuencia parecen ser la solución más costosa a primera vista. El mayor coste de adquisición y las medidas adicionales sobre la instalación (cables blindados y filtro RFI para la compatibilidad electromagnética) son las principales razones. Pero durante una operación a largo plazo, el convertidor de frecuencia, además de la eficiencia energética y la optimización de procesos, muestra beneficios económicos.

Para seleccionar el convertidor de frecuencia se debe observar en la placa del motor la intensidad nominal (Ie) y la categoría de empleo AC-53a o AC-53b (norma IEC/EN60947-4-2) al igual que en el caso de los arrancadores suaves. (Industries, 2011) {1}

{1} Industries, E. (2011). Arranque y control de motores trifásicos asíncronos. Barcelona, España.