Universidad Católica del NorteFacultad de Ingeniería y Ciencias Geológicas Departamento de Ingeniería Industrial SISTEMAS Y TIPOS DE ARRANQUE DE MOTORES ELECTROTECNIA Nombres: Ivania Herrera Pantoja Rebeca Jara Contreras Francisco Fuentes Ruz Profesor: Adrian Pupo Urrutia 19 de Diciembre, 2017 se determinó que la máquina accionada no requiere un aumento progresivo de velocidad. es por eso que en este documento se analizó la potencia del motor. En el mundo existen distintos tipos de motores. existen arrancadores que evitan la pérdidas y regulan el pico de corriente. Sin embargo. beneficios y diferencias entre sí. por lo cual es necesario evitar este problema. etc. observando que ésta es débil con respecto a la red con el fin de limitar la perturbaciones que provoca la corriente solicitada. los problemas se pueden predecir antes de que se instale el motor. el mejor diseño de motor. lo que implica sencillez. Además se puede seleccionar el mejor método de arranque. Siendo los motores eléctricos ampliamente utilizados en la industria. los cuales se clasifican ya sean de corriente alterna y continua. de combustibles fósiles.). Con los estudios de arranque de motores. rapidez y bajo costo. En el presente informe analizaremos precisamente los motores de corriente alterna. Se denomina motor de corriente alterna a aquellos motores eléctricos que funcionan con este tipo de alimentación eléctrica. también. así como que requiere un elevador par de arranque. Durante el arranque de un motor se consume una corriente muy elevada que puede hacer caer la tensión de la red principal lo suficiente como para afectar el funcionamiento de éste. en energía mecánica capaz de realizar un trabajo. o el diseño del sistema eléctrico que se requiere para minimizar el impacto del arranque del motor en el sistema completo. transformando algún tipo de energía (eléctrica.INTRODUCCION Un motor es la parte sistemática de una máquina capaz de hacer funcionar el sistema. un elevado par de arranque. arrancar el motor en directo es una opción ideal para los motores en DC. En el presente trabajo analizaremos los diferentes tipos de arranque de motores de inducción (asíncronos) con sus respectivas ventajas. . cualquier problema en su funcionamiento implica pérdidas. Si se requiere un dispositivo de arranque. se pueden determinar sus características y ajuste. y un estator. Al reducir la tensión se reduce proporcionalmente la corriente. 7. Arranque a tensión reducida de motores asíncronos con rotor en jaula de ardilla Este método se utiliza para motores que no necesitan un gran par de arranque. conmutación estrella-triangulo y el de arrancador electrónico. Arranque de un motor asíncrono Denominamos arranque al proceso de puesta en marcha de una maquina eléctrica. El motor asíncrono trifásico está formado por un rotor. Arranque con variador de frecuencia 8. El cuál consiste en producir en el momento de arranque una tensión menor que la nominal en los arrollamientos del motor. en el caso de los motores asíncronos. Arranque mediante resistencias estatoricas 9. que el par de arranque sea superior al par resistente de la carga. Arrancador electrónico. de esa forma se obtiene un momento de aceleración que obliga a girar al motor a una velocidad cada vez mas elevada. Arranque suave 6. alcanzando el régimen permanente cuando se igualan los pares motor y resistente. es preciso. Tipos de arranques Los tipos de arranque de interés analizados en esta ocasión son los siguientes: 1. Arranque estrella-triángulo 3. Arranque directo de un motor de inducción trifásica 2. en el que se encuentran las bobinas inductoras. Entre los métodos de arranque por tensión reducida más utilizados podemos citar. Arranque con tensión variable (arranque por autotransformador) 4. Arranque con variador electrónico de tensión 5. el arranque por autotransformador. que puede ser de dos tipos (de jaula de ardilla o bobinado). para que esta operación pueda llevarse a cabo.ARRANQUE DE MOTORES ASÍNCRONOS TRIFÁSICOS Motor de inducción Los motores asíncronos o de inducción son un tipo de motor de corriente alterna. Arranque en KUSA . la intensidad del campo magnético y el par motriz. según los valores de la tensión de red y las tensiones nominales del motor en cada tipo de conexión. El arranque directo se efectuará en estrella o en triángulo. Ventajas arranque directo Arrancador con menos componentes. También se utiliza el arranque directo en motores de gran potencia (300 ó 400 CV) cuando son alimentados por transformador particular). Lo que hace que las líneas de alimentación incrementen considerablemente su carga y como consecuencia directa se reduzca la caída de tensión. . Arranque directo de un motor de inducción trifásica Este método se emplea únicamente en maquinas de una potencia inferior a 5 KW. el bobinado tiende a absorber una cantidad de corriente muy superior a la nominal. es mas económico.1. datos que vienen siempre indicados en la placa de características del motor (la tensión mayor corresponde a la conexión estrella y la menor a la conexión triangulo). elevado pico de corriente al conectar el motor. Un motor arranca en forma directa cuando en sus bornes se aplica directamente la tensión nominal a la que debe trabajar. Arranque muy brusco. Si el motor arranca a plena carga. En la siguiente imagen se muestra la conexión desarrollada del devanado del estátor para cada caso: estrella o triángulo y en la Figura 2 se señalan las conexiones de la caja de bornes del motor para las conexiones estrella o triángulo y los sentidos de giro que se obtienen. Desventajas arranque directo Par de arranque importante. se conecta en triángulo. puede que la disminución de tensión provocada por la conexión en estrella provoque un par de arranque inferior al resistente. Este tipo de puesta en marcha es una alternativa cuando no puede emplearse el arranque directo. Por otro lado. Una vez alcanzado el punto de trabajo para la conexión en estrella. la tensión aplicada al estator es 1. con lo que el motor no podría iniciar la marcha. De este modo. En primer lugar. Buena relación par/corriente.73 veces inferior a la nominal y por tanto la intensidad y el par de arranque serán también inferiores en la misma proporción. pero sencillo y barato. En el cambio de estrella triangulo hay un instante breve que se le corta la tensión al motor. el objetivo principal de la conexión estrella triangulo es la reducción de corriente en el momento del arranque. si el motor tiene acoplada una carga con un par resistente elevado. por lo que se convierte en un método de arranque brusco. el motor debe poderse conectar en triángulo a la tensión de la línea. Este consiste en alimentar el motor directamente de la red. aunque no siempre puede utilizarse. Este dispositivo no suele ser caro. En ese instante se produce una elevación brusca de tensión que provocará una sobreintensidad apreciable. En segundo lugar. Arranque estrella-triángulo Dado que la corriente de pico de un arranque directo es elevada. Desventajas estrella-triángulo El arranque es muy suave sin posibilidad de ajuste. . Ventajas arranque estrella-triángulo Arrancador con mas componentes. El arranque se hace de forma escalonada. aunque de escasa consideración y mínima duración. pero conectado en estrella. en dos tiempos. Los picos de intensidad provocados en el arranque y en la conmutación estrella- triángulo provocan perturbaciones en dispositivos electrónicos cercanos. 2. Se utilizan los 6 bornes del motor. También puede automatizarse utilizando un autómata que gobierne los contactores necesarios para las conexiones estrella y triángulo. Tanto la intensidad en el arranque como la obtenida en el paso de estrella a triángulo. son menores que la sobreintensidad que se tendría con un arranque directo. para realizar el arranque estrella-triángulo es preciso disponer de un conmutador que haga las conexiones necesarias. se conecta el motor a través de un transformador variable o regulador de tensión. desgaste prematuro en los acoplamientos (correas. lo que supone un coste mayor. cadenas. Sin embargo. por el hecho de emplear un autotransformador para regular la tensión aplicada al motor (El cual queda fuera de servicio una vez finalizado el arranque). 60 y 75% de la tensión de la línea. Esten método se basa igualmente en la disminución de tensión en el instante del arranque. Arranque con tensión variable (arranque por autotransformador) Algunos autores denominan a este método arranque por autotransformador. engranajes o embragues de acoplamiento) o en casos extremos roturas por fatiga del eje o rodamientos del motor. 3. Además se eliminan las perturbaciones provocadas por conmutación. produciendo en algunas ocasiones daños perjudiciales al sistema mecánico o a la maquina accionada. Su único inconveniente es que las conmutaciones de las etapas se realizan bruscamente. . evitando alcanzar corrientes que puedan causar fluctuaciones perjudiciales en la línea de alimentación. Un número limitado de los escalones de tensión de salida limitan las posibilidades de seleccionar la corriente de arranque ideal. producido por los grandes esfuerzos realizados en el momento de arranque. Los modelos aptos para condiciones de partida frecuente o de larga duración son caros. Por ejemplo. Para ello. Además. Desventajas de arranque por autotransformador Cambios en el par debido al paso de una tensión a otra. El proceso puede realizarse en dos o tres escalones y con tensiones no inferiores al 40. La evolución de intensidad en el proceso de arranque es similar a la que tiene lugar en el arranque estrella-triángulo. es preciso disponer de un regulador para la tensión de alimentación. aunque con la posibilidad de cambios más suaves. para aumentarla progresivamente una vez que el motor se encuentra en movimiento. en lugar de un conmutador. Se aplica a motores cuya potencia nominal es mayor que 5Kw. Ventajas de arranque por autotransformador Limitan la corriente en la etapa de arranque. Desventajas de arranque suave el arrancador suave no se puede controlar la velocidad del motor. muchos de estos arrancadores incorporan la opción de hacerles un bypass cuando se ha completado el arranque. con lo que la intensidad absorbida es directamente la de la red de alimentación 5. pero en vez de utilizarse un regulador accionado manualmente. Sin embargo. aumentan la productividad. El arranque a plena tensión. al menos durante el proceso de arranque. permiten ahorro de energía / mantenimiento protegen los motores de inducción trifásicos. se utiliza un variador de tensión electrónico (arrancador estático).4. . que va ascendiendo hasta que el motor empieza a girar. Esto puede provocar una distorsión importante tanto en la línea como en otros equipos. Arranque con variador electrónico de tensión El procedimiento de arranque es el mismo que con el método anterior. La intensidad absorbida no es perfectamente senoidal. Arranque suave Un arrancador suave es un dispositivo electrónico que permite controlar el arranque y parada de motores de inducción. Regula el voltaje de modo que el motor recibe primero una oleada de baja tensión. También posee una unidad de control por microprocesador. conlleva picos de tensión que pueden generar costes por sobrecarga de la red eléctrica y por los esfuerzos en los accionamientos mecánicos. ahorrando en el desgaste y a menudo colaborando a que los componentes electrónicos duren más tiempo Ventajas de arranque suave Los arrancadores suaves optimizan las secuencias de arranque y de parada (aceleran y desaceleran). que gestionará el funcionamiento de la unidad de potencia. por lo que el uso de este dispositivo es una fuente inevitable de armónicos. Este consta de una unidad de potencia formada por un puente rectificador totalmente controlado encargado de variar el valor eficaz de la onda de tensión.. ayudando a proteger el motor y contribuyendo al ahorro de energía. ¿Cómo funciona? Los arrancadores suaves limitan la corriente y el par de arranque permitiendo ejercer un control de la tensión desde 0 hasta la nominal para el arranque y al revés para la parada. según la evolución de tensión deseada. . La protección térmica está integrada en el arrancador. Reducir los pares de arranque. desacelerar o frenar suavemente.Mediante el control progresivo de la tensión de alimentación. Se recomienda utilizar un arrancador progresivo cuando sea necesario: Reducir los picos de corriente y eliminar las caídas de tensión en la línea. Supervisar y controlar el motor en forma remota. No pueden controlar la velocidad. Acelerar. Proteger al motor y a la máquina con un sistema de protección muy completo. Los sensores de corriente incorporados le envían información al microprocesador. Arrancador Electrónico Los arrancadores electrónicos son equipos electrónicos tiristorizados que. en especial aquellas de fuerte inercia Adaptar fácilmente el arrancador a las máquinas especiales. El arranque y parada suave cuida de los dispositivos y Máquinas acopladas y proporciona un proceso productivo sin incidencias 6. mediante el control de las tres fases del motor asíncrono. regulan la tensión y la corriente durante su arranque y parada. Suelen instalarse en motores de más de 10 KW. Arrancar máquinas progresivamente. para regular el par ante las diferentes condiciones de carga y proteger al motor de sobrecargas. para la seguridad de las personas u objetos transportados. realizando un control efectivo del par. y no producen ahorros energéticos. El motor acelera sin producir picos de par o de corriente. se logra la adaptación del motor al comportamiento de la carga de la máquina accionada. ya que no varían la frecuencia. . Dominio de par y de velocidad .7. permitiendo arrancar cualquier máquina por difícil que sea su arranque. no sólo en el arranque y parada. Mejor control operativa . Ahorro en mantenimiento (el motor trabaja siempre en las condiciones óptimas de funcionamiento) . Se utilizan estos equipos cuando las necesidades de la aplicación sean: . la reducción de corriente durante el arranque no siempre se puede conseguir. Ofrece características de arranque ajustable . se utilizará un arrancador suave. en tanto que el al arrancador suave no realiza esta función. Minimizan las perdidas en las instalaciones . Cuando se necesita disminuir el pico de corriente únicamente en el arranque y parada. en comparación a otros tipos de arranque. Reducción del consumo energético de manera significativa .Regulación sin golpes mecánicos . Arrancador con variador de frecuencia Variador de frecuencia o velocidad: los variadores de frecuencia son dispositivos electrónicos que permiten varia la velocidad y la cupla (par de fuerzas) de los motores asíncronos trifásicos. convirtiendo las magnitudes fijas de frecuencia y tensión de red. La limitación ajustable de corriente evita los picos de corriente en el suministro de red eléctrica . En estos casos.Movimientos complejos La implementación de estos variadores de frecuencia para el arranque de motores nos da una gran cantidad de ventajas: . y agrega una reducción de corriente importante. el variador de frecuencia aporta ventajas comparativas pues mantiene intacto los rendimientos de torque del motor. pero en operación a largo plazo presenta más beneficios económicos ¿Cuál es la diferencia entre partidor suave y un variador de frecuencia? ¿Cuándo se utiliza cada cual? Los arrancadores suaves constituyen una muy buena opción cuando se trata de reducir el stress mecánico del motor y la máquina durante el arranque. El variador de frecuencia permite variar la velocidad de funcionamiento del motor en cualquier etapa de operación. Mayor costo de adquisición e instalación del producto. Un variador de frecuencia permite entre otras opciones regular la velocidad del motor en cualquier momento. Sin embargo. . en magnitudes variables. La principal diferencia entre ambos es que con el arrancador suave no se puede controlar la velocidad del motor. (I x I x R). Durante el periodo de arranque y aceleración del motor la intensidad de corriente puede alcanzar valores del orden de 5 a 8 veces el valor nominal. Desventajas • Consumo de energía en el resistor durante el arranque. Arranque mediante resistencias estatoricas Una forma de limitar la intensidad de arranque es acoplando resistencias en serie con la línea de alimentación al estator.8. • Se limitan a cortos periodos de arranque . Características • Los resistores se ajustan para conseguir una reducción del voltaje nominal (Vn) al 70% • Este arranque se utiliza en motores de hasta 25Hp. • Factor de reducción de la corriente: Iarranque por resistencias=(Va/Vn)*Iarr directo. la corriente pico es mayor que al utilizar arranque por autotransformador o Y-delta. la gran corriente de arranque produce una reducción inmediata de voltaje entre los terminales del estator. Ventajas • El torque de arranque aumenta progresivamente durante la aceleración del motor. una vez arrancado retiraremos las resistencias puenteándolas mediante un contactor. • El paso a voltaje nominal se realiza sin ninguna interrupción. • A igual torque de arranque. Las resistencias deberán ser resistencias de potencia para que sean capaces de resistir el calentamiento que se producirá. Resistencias al Estator Si se introduce un resistor en serie con cada una de las conexiones del estator o primarias de las líneas. Se utiliza en motores de pequeña y mediana potencia que necesitan un reducido par de arranque Esquema de potencia Esquema de maniobra S1 : Al pulsar sobre S1. Arranque en KUSA En este tipo de arranque se coloca una sola resistencia en una de las fases. tiene una inercia.9. las otras dos fases no están protegidas. Como todos los tipos de arranques que estamos viendo. Transcurrido un tiempo KA1. S2 : Desconecta todo el circuito. se encuentra conectado en todo momento por que solo hay una resistencia en una sola fase. El valor de la resistencia debe de suministrarlo el propio fabricante del motor.temporiza y activa KM2. el relé térmico F2 o Rt. entran en funcionamiento KM1 y KA1. dejando desconectada la resistencia. es indiferente la fase que se elija. En esta ocasión. Inicio del paro del motor. . tiene la finalidad de reducir la intensidad de arranque. reducción de velocidad sin arranques. arranques . mecánica.alta . ajustables. corriente.arranque con .características de el arranque. escalones. . Áreas de Unidades en Unidades que Unidades que Unidades que aplicación suministros solo están sujetas requieren una requieren un estables que a la carga progresión suave arranque controlado permiten altas después de la del par o una y un ajuste de corrientes de aceleración. alto consumo en y corriente. .alta carga ajustables.características -alto par a baja cas aceleración con reducción de par de arranque corriente. Arranque directo Estrella triangulo Arranque suave Convertidor de frecuencia Curva de tensión Carga en la Alto Medio De bajo a medio Bajo red en el arranque Curva de intensidad Característi . . se restablece la tensión nominal de alimentación.CONLUSIÓN Los arrancadores en los motores son totalmente viables y efectivos a la hora de analizar e intentar de corregir los picos de corriente. por lo que la elección de un arrancador se debe hacer con sumo cuidado con el fin de detectar fácilmente las anormalidades. La potencia de motor es capaz de limitar el pico de corriente esto gracias a la compensación de la tensión y teniendo un par elevado controlando la velocidad inicial. Por lo que una vez que el motor alcanza una determinada velocidad. Finalmente. se puede decir que la protección en los motores es esencial para asegurar el adecuado funcionamiento de un motor y así evitar problemas generados por la corriente de arranque.