LABORATORIO N°05: ARRANQUE DE MOTORASINCRONO A TENSION REDUCIDA MEDIANTE AUTOTRANSFORMADOR INTRODUCCION En todo el sector eléctrico siempre ha existido la necesidad de utilizar motores eléctricos y uno de los motores de mayor aplicación son los motores de jaula de ardilla debido principalmente a su sencillez, fortaleza, confiabilidad y mínimo mantenimiento tomando como base las características de este tipo de motor se han desarrollado diferentes tipos de arrancadores que facilitan la puesta en marcha de estos motores. El primer método y el mas sencillo es el arranque a tensión reducida, el cual permite arrancar un motor conectándolo directamente de las líneas de alimentación, sin embargo con el tiempo, las necesidades propias de la industria obligaron a fabricar motores de grandes potencias, cuyas demandas de corriente en el momento de arranqueson muy elevadas y ya no fue posible realizar arranque a tensión reducida. Entonces los fabricantes de arrancadores se dieron a la tarea de diseñar arrancadores que permitieron reducir la corriente que demanda un motor de jaula de ardilla en el momento de estar arrancado y que todos sabemos su valor se puede llegar a ser hasta 6 veces la corriente nominal. Se diseñaron varios arrancadores a tensión reducida y entre los principales se encuentra el de resistencias primarias, reactancias, Estrella-Delta, devanado Bipartido y tipo autotransformador. De estos métodos de arranque a tensión reducida, el más utilizado actualmente es el tipo autotransformador porque nos permite tener tres diferentes valores de tensión y que el cliente puede seleccionar al momento de hacer arranque. Además. entre ellos el arranque con autotransformador y también mediante tres resistencias Aprender a manejar equipos eléctricos como el motor . los distintos procesos de arranque consisten principalmente en hacer variar la tensión en las bornas del estator. la corriente solicitada es considerable y puede provocar una caída de tensión que afecte el funcionamiento de los recetores del entorno. . En los motores de jaula de ardilla. cuya frecuencia es constante. la reducción de la punta de corriente conlleva de manera automática una fuerte reducción del par. Analizar las ventajas de utilizar un arrancador a tensión reducida tipo autotransformador. autotransformador y tablero de control. En este tipo de motores. únicamente son accesibles los terminales del devanado del estator en la placa de bornas. los reglamentos limitan el uso de motores de arranque directo que superen cierta potencia. TIEMPO DE ARRANQUE La intensidad de arranque de un motor de inducción es siempre mucho mas alta que la intensidad nominal. y un exceso en el tiempo de arranque produce una elevación de temperatura que puede ser perjudicial para el motor. Saber cuáles son los beneficios de usar el arranque con voltaje reducido. Dado que el fabricante determina las características del motor. A fin de poner remedio a estos inconvenientes. Los motores de jaula de ardilla son los únicos que pueden acoplarse directamente a la red por medio de un equipo simple. sobre todo si no se ha tenido en cuenta a la hora de calcular la sección de la línea de alimentación.I II OBJETIVO Estudio practico de las formas de conexión en los motores trifásicos a tensión reducida. Ventajas y desventajas del arranque con voltaje reducido por autotransformador FUNDAMENTO TEORICO Durante el arranque de un motor. Los fabricantes suelen establecer un tiempo de arranque máximo en función del tamaño del motor y de la velocidad. Dar a conocer el método de arranque de un motor a tensión reducida. esta sobre intensidad lleva consigo esfuerzos electromecánicos. 5kW De 1. especifica el momento de inercia permitido de la maquina accionada.5 kW a 5kW De 5kW a 15kW Mas de 15kW 4. . según se indica en la siguiente tabla: POTENCIA NOMINAL DEL MOTOR I arranque/I plena De 0. según que la maquina tenga su rotor en forma de jaula de ardilla o con anillos . mientras que en motores grandes es mayor en el devanado del rotor. que el par de arranque sea superior al par resistente de la carga. En el caso de los motores asíncronos.5. Apto.75 kW a 1. fija los limites de la relación corriente de arranque/corriente de plena carga. del Reglamento Electronico para B. es preciso.T.5 Para reducir las corrientes en el momento de la puesta en marcha de un motor. de esa forma se obtiene un momento de aceleración que obliga a girar el motor a una velocidad cada vez mas elevada alcanzando el régimen permanente cuando se igualan los pares motor y resistente. ARRANQUE DE MOTORES ASINCRONOS TRIFASICOS Denominamos arranque al proceso de puesta en marcha de una maquina eléctrica. La instrucción MIE BT 034. El proceso de arranque va acompañado de un consumo elevado de corriente. para que esta operación pueda llevarse a cabo .La NORMA IEC 34-12. Para motores pequeños el esfuerzo térmico es mayor en el devanado del estator. se emplean métodos especiales de arranque.5 3 2 1. en lugar del tiempo de arranque. 1. el valor más adecuado de la tensión reducida. normalmente muy corto (una fracción de segundo). Una vez que el motor alcance una determinada velocidad. Las restricciones para el arranque directo de los motores eléctricos se presentan menos frecuentemente que las eléctricas. procederemos a restablecer la tensión nominal de alimentación. reduciremos la corriente de arranque. a continuación el autotransformador queda fuera del circuito. En ese momento la fracción de bobinado conectada a la red crea una inductancia en serie con el motor. el motor se acopla a la red a través de una parte de los devanados del autotransformador. La corriente de arranque depende de la tensiond e alimentación en el momento de arranque. por tanto. Esta operación se realiza cuando se alcanza la velocidad de equilibrio al final del primer tiempo. El arranque se lleva a cabo en tres tiempos: En el primer tiempo. . con s>1. Las inductancias en serie con el motor se cortocircuito y. el autotransformador comienza por acoplarse en estrella y.ARRANQUE DE UN MOTOR TRIFASICO MEDIANTE AUTOTRANSFORMADOR ARRANQUE A TENSION REDUCIDA MEDIANTE AUTOTRANSFORMADOR Se aplica a motores cuya potencia nominal es mayor a 5kW. la estrella se abre. Antes de pasar al acoplamiento a plena tensión. el arranque que lleva a cabo a una tensión reducida que se calcula en función de la relación de transformación. Generalmente el transformador esta dotado de tomas que permiten seleccionar la relación de transformación y. El acoplamiento a plena tensión interviene a partir del segundo tiempo. de tal forma que la intensidad de arranque sea la deseada. Cuando el motor alcanza las condiciones de funcionamiento se desconecta el autotransformador y se alimenta al motor a su Vnominal. a continuación. conectando un autotransformador trifásico alimentado al motor con una Ve(tensión de estator) menor que Vnominal. la corriente de arranque seria de 420% y el torque deberá ser de 74% de los valores a plena tensión.Sin embargo aveces ocurre que se tiene que iniciar la marcha de una maquina delicada que debe partir bajo un torque suave y donde el ARRANQUE DIRECTO. puede causarle AVERIAS MECANICAS. . fuera arrancado al 70% de la tensión de línea. Como se ve los arrancadores a tensión reducida proveen un medio efectivo de reducir tanto la corriente como el torque. Si el motor típico que hemos tomado antes como ejemplo. con el brusco torque consiguiente. En este caso queda también justificado el empleo de los arrancadores a tensión reducida. VENTAJAS DEL ARRANQUE A TENSION REDUCIDA Cuando los motores eléctricos son arrancadores a tensión reducida. la corriente en los terminales del motor disminuye en proporción directa con la tensión reducida mientras que el torque se reduce en la relación del cuadrado de dicha tensión. . entre la red y el motor . la que puede ser aplicada por un lapso prefijado durante la maniobra de arranque y que se consigue mediante la introducción momentánea de un autotransformador trifásico con derivaciones apropiadas en el circuito.Los arrancadores con autotransformador proveen una tensión reducida inicial en los terminales del motor. En estas condiciones las corrientes y el torque de arranque obtenidos al escoger cualquier de estas tensiones bajaran respectivamente al 25%. debido a la acción del autotransformador. Como se ve. provee el máximo torque disponible en el motor con la minima corriente absorbida de la red. Una relè temporizador causa la operación de un tercer contactor. El autotransformador esta provisto generalmente de terminales que pueden ser tomados a elección para proveer las siguientes tensiones reducidas de arranque: 50%. de acuerdo a las derivaciones escogidas. Los arrancadores a tensión reducida del tipo con autotransformador.Luego de iniciada la maniobra de arranque se activan dos contactores multipolares que cierran sus contactos principales. operación que se denomina a transición cerrada. la corriente de línea que toma el arrancador es menor que la corriuente de arranque absorbida por el motor. operan en principio en forma muy parecida a los arrancadores del tipo con resistencias primarias. 42% y 64% de los valores correspondientes de la tensión plena. Sin embargo. de modo que conectan el motor a las derivaciones preseleccionadas del autotransformador. pero sin interrumpir la alimentación continuada del motor. este arrancador. la que se reduce respectivamente en los porcentajes indicados. pasándolo directamente del autotransformador a la red. 65% y 80%. ARRANCADOR A TENSION REDUCIDA CON AUTOTRANSFORMADOR (ATRWMX) . Este transfiere las conexiones de los terminales del motor. Interruptor Termo magnético. Por lo general. . se utilizan autotransformadores con derivaciones de 0. Estos arrancadores limitan la corriente en la etapa de arranque. Placa de montaje interna. Contactores y Relevador de sobrecarga de acuerdo a la potencia del motor. Voltímetro Analógico montado en la puerta. AJUSTABLES. Puerta envinagrada y chapas de cierre atornillable con neopreno. en tablero metálico de protección Nema 12. no reversibles. 50. 14 USG. evitando alcanzar corrientes que puedan causar fluctuaciones perjudiciales en la línea de alimentación. . Autotransformador con derivaciones de 50. La intensidad de corriente consumida por el motor en la etapa de arranque disminuye en un 42%.Características Generales Para el arranque de motores trifásicos hasta 300 CP a 440V c. se reduce la tensión en los bornes de motor según la relación de transformación del autotransformador. Aplicación Los arrancadores a tensión reducida ATRW tipo autotransformador se utilizan para el arranque de motores con rotor de jaula de ardilla. fabricado en lámina de acero Cal.a. 65 y 80% de la tensión nominal (El equipo WEG sale de línea conectado al TAP de 65%). utilizando la relación de transformación del autotransformador al 65% DISTRIBUIDORES DE ATR TIPO AUTOTRANSFORMADOR DISTRIBUIDOR SIEMENSARRANCADOR AUTOMATICO A TENSION REDUCIDA TIPO AUTOTRANSFORMADOR K981 CON INTERRUPTOR FERROMAGNETICO Y VOLTIMETRO INCORPORADO. 60Hz con autotransformador. Botones Pulsadores de Arranque y Paro. con pintura anticorrosiva electroestática en polvo RAL 7032. 65 y 80 % de la tensión nominal. Con el arrancador a tensión reducida tipo autotransformador. Lámpara piloto indicadora de sobrecarga. TOTALMENTE ALAMBRADO Y PROTECCION TERMICA EN LAS TRES FASES. NO REVERSIBLES. ESTE TIPO DE ARRANCADORES APLICAN UNA TENSION REDUCIDA AL MOTOR POR MEDIO DE UN AUTOTRANSFORMADOR CON DERIVACIONES PARA PERMITIR EL ARRANQUE DEL MOTOR AL 50%. 60Hz CON AUTOTRANSFORMADOR. EN TABLERO METALICO DE PROTECCION NEMA 12. CON PANTALLA LCD INDICA: LOS 3 VOLTAJES DE LINEA.a. . PARA EL ARRANQUE DE MOTORES TRIFASICOS HASTA 300 CP A 440V c. NASSAR ELECTRONICS ARRANCADOR A VOLTAJE REDUCIDO.DISTRIBUIDOR WEG ARRANCADORES A TENSION REDUCIDA CON AUTOTRANSFORMADOR (ATRWMX). LAS FALLAS Y LA OPERACIÓN. EL VOLTAJE MAXIMO Y MINIMO. 65% Y 80% DE LA TENSION DE LINEA. III EQUIPO Y/O INSTRUMENTOS A UTILIZAR ARRANQUE POR AUTOTRANSFORMADOR MOTOR TRIFASICO JAULA DE ARDILLA VOLTIMETRO ANALOGICO . AMPERIMETRO ANALOGICO PINZA AMPERIMETRICA CABLES CONECTORES IV PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL . 3.5 0. De la manera seguir los procedimientos para el arranque mediante el método de resistencias.8A T(s) 0. CONEXIÓN DEL MOTOR TENSION REDUCIDA AL 50% Los datos medidos experimentalmente son: VOLTAJE DE ENTRADA(AC) 20v 50v 110v 150v 220v I (arr) 4. hacer un seguimiento del circuito de control y mando del tablero en donde se realiza el arranque como auto-transformados 4.501 .023 0.05A 10A 18A 22A 28A RPM 83 1793 1805 1803 1805 I(estable) 4. Activar el arranque y tomar los tiempos de cambio .junto con los valores de tensión corriente y velocidad para cada intervalo.00A 1.501 0.498 0. Finalizada esta pruebas. Realizar las conexiones respectivas utilizando el tablero que controla el arranque por Autotransformador.1.17A 4.73A 3. 2.90A 8. Al trabajar con el arrancador a tensión reducida con autotransformador. que reduzca durante el arranque el voltaje aplicado a las terminales del motor y por lo tanto. No hubo problemas con el amperímetro. En la figura se muestra el diagrama de fuerza para el arranque con autotransformador para dos puntos de arranque. la corriente de arranque supero la corriente que podría pasar por el tablero. ARRANQUE CON AUTOTRANSFORMADOR Un arranque a voltaje bajo es usando un autotransformador. TABLERO DE CONTROL DE MOTORES Al culminar las conexiones y comenzar las pruebas respectivas. disminuye el pico de corriente que se presenta en el arranque directo y se reduzca el par aplicado al motor. y ponerlo a funcionamiento. Automáticamente se desconectó para evitar cualquier falla. comenzamos con un voltaje minino de 20v y nos percatamos de la corriente de arranque que fue muy pequeña luego al ir aumentando el voltaje de entrada las RPM fueron aumentando sin que se dispare la corriente. . Esto es necesario cuando se tiene motores grandes (mayores a 10 HP) o cuando se requiere que el par de arranque sea bajo para no afectar la carga del motor. Un contacto auxiliar de KT1(no temporizado NO)localizado en la rama 2 realiza el enclavamiento del circuito. El tiempo prefijado de KT1 debe . se energiza inmediatamente el temporizador KT1 y comienza atranscurrir el valor tiempo prefijado. al mismo tiempo son energizadas las bobinas de los contactoresKM1 y KM2.DIAGRAMA DE FUERZA AUTOTRANSFORMADOR PARA EL ARRANQUE CON EL FUNCIONAMIENTO DEL CIRCUITO DE CONTROL DE ARRANQUE CON AUTOTRANSFORMADOR En la figura. se presenta el diagrama de control para el arranque conautotransformador y funciona de la siguiente manera: cuando se presiona el botónpulsador de S2. se abre el contacto temporizado KT1 localizado en la rama 2 y se cierrasu similar que se encuentra en la rama 4. el temporizador sedesenclava. con lo cual.Quedando conectado el motor al voltaje total de la línea.De igual manera. el motor arranca con un voltaje reducido que le suministra elAutotransformador(65% del voltaje de la línea). se energiza KM3 y se enclava a través de su contacto auxiliar de la rama 5. Cuando el timer KT1 alcanza su valor detiempo prefijado. se abra el contacto auxiliar de KM3 de la rama 1. Esto hace que la bobina de KM1 y KM2 pierdansu alimentación. ya que este tipo de arranque. Se pueden tener 2. si no. tiene el par mas bajo de todos los casos analizados anteriormente. El bloque de resistencias sufre calentamiento durante el proceso de arranque y pueden dañarse. En la figura se muestra el diagrama de fuerza de un arranque por resistencias con dos puntos de arranque. 3 o 4 puntos de arranque según se requiera. Por lo cual.permitir que el motor alcance el 80% de lavelocidad nominal del motor antes de realizar el cambio de la conexión. . Para detener lamarcha del motor se debe presionar S1 o activarse el contacto auxiliar del relevador deprotección de sobre carga F1 ARRANQUE MEDIANTE RESISTENCIAS El arranque por resistencias se realiza cuando la carga del motor no demanda un par elevado al arranque. dependiendo de la refrigeración de las resistencias. se da tiempo a que se disipe el calor. esta limitado el número de arranques/hora que se pueden realizar. Es importanteque el motor ya haya superado un 80% de la velocidad nominal . un contacto auxiliar de KM1 colocado en la rama 2enclava el circuito.Funcionamiento del circuito de control Cuando presionamos el botón pulsador S2 se energiza la bobina del contactor KM1 y la del temporizador KT1. con lo cual. Con lo cual el motor queda conectado a las resistencias de arranque ylas terminales del motor reciben un voltaje reducido en el arranque. se energiza la bobina del contactor KM2. desenclava a KM1 por medio del contacto auxiliar KM2 de la rama 1 y se enclava con el auxiliar KM2 de la rama4 y de esta forma el motor queda conectado al voltaje total de las líneas. Cuando elTemporizador alcanza su valor de tiempo prefijado se cierra su contacto auxiliar colocadoen la rama 3. . No esta habilitado para compensar fácilmente las variaciones de voltaje en la entrada de alimentación.V OBSERVACIONES Una observación es el ajuste limitado para condiciones de carga. el precio de los equipos es relativamente alto debido al elevado coste del autotransformador. Sin embargo. Mantenimiento alto en los contactores. La corriente de arranque es minima y no tendrá grandes diferencias al subir el voltaje de entrada Este método de arranque suele utilizarse en los motores con potencia superior a 100kW. Gran tamaño toman demasiado espacio en un cuarto de control. php?id=6 http://www.uva.com.mx/course/info.entrenamiento.uva.bvsde.bvsde.pdf http://es.org/bvsacd/scan/017069/017069-07.com/doc/50038645/arranque-a-tension-reducida http://www.mx/course/info.schneider-electric. Nos dimos cuenta también de que este tipo de arranque es muy útil en la industria.ops-oms.entrenamiento.scribd. Concluimos en ver el funcionamiento de los contactores los cuales nos sirven de auxiliares a la hora de controlar motores.die.VI.eis.es/~daniel/docencia/te/TEIQPractica9-2008.eis.die.com.org/bvsacd/scan/017069/017069-07. El arranque a tensión reducida consiste en que la tensión aplicada vaya creciendo en la etapa de arranque hasta alcanzar su valor nominal.pdf http://www.php?id=6 http://www. por lo que implementar el arranque a tensión reducida es de gran ayuda.es/~daniel/docencia/te/TEIQPractica9-2008.ops-oms.-CONCLUSIONES Comprendimos como es que podemos controlar el arranque de un motor limitando la corriente en la etapa de arranque. VII.-BIBLIOGRAFIA http://www.scribd. nosotros logramos esto en 4 tiempos.pdf http://es. ya que los motores utilizados son de gran potencia y les es muy difícil arrancar a tensión plena.schneider-electric.com/doc/57396586/Arranque-x-Autotransformador . con el uso del autotransformador.pdf http://www.