CONTROL DE MOTORES DE INDUCCIÓN TRIFÁSICOS

4. CONTROL DE MOTORES DE INDUCCIÓN TRIFÁSICOS

4.1 CONTROL DE MOTORES DE INDUCCIÓN TRIFÁSICOS USANDO RELEVADORES ELECTROMECÁNICOS

En muchos casos, los motores de inducción se pueden arrancar conectándolos simplemente a la línea de potencia. Sin embargo, a veces, hay buenas razones para no hacerlo en esta forma. Por ejemplo, la corriente que se necesita para arrancar puede causar tal caída de voltaje en el sistema de potencia que no se permite el arranque directo con la línea.

Para motores de inducción de rotor devanado, el arranque se puede lograr relativamente con bajas corrientes, insertando una resistencia adicional en el circuito del rotor, durante el arranque. Esta resistencia adicional no solamente aumenta el momento de torsión de arranque, sino que también disminuye la corriente de arranque. El significado de los símbolos utilizados en los diagramas de control se muestra en la figura 4.1.

Figura 4.1 Componentes típicos que se encuentran en los circuitos de control de los motores de inducción.

4.1.1 Arranque a tensión plena

En la figura 4.2 se muestra un circuito típico de arranque a plena tensión o directo de un motor de inducción. La operación de este circuito es muy sencilla. Cuando el botón de arranque se oprime, se energiza la bobina M del relevador (o contactor) haciendo que los contactos M1, M2 y M3, normalmente abiertos, se cierren. Cuando estos contactos se cierran, la potencia le llega al motor y éste arranca. El contacto M4 también se cierra, lo cual pone en corto el interruptor de arranque, permitiendo que el operador lo suelte sin desenergizar el relevador M. Cuando el botón de parada se presiona, el relevador M se desenergiza y el contactor M se abre, deteniendo al motor.

Figura 4.2 Arrancador directo de un motor de inducción

Un circuito de arranque magnético de este tipo tiene varias características de protección incorporadas:

1. Protección contra cortocircuito.

2. Protección contra sobrecarga.

3. Protección contra bajo voltaje.

La protección contra cortocircuito del motor la suministran los fusibles F1, F2 y F3. Si un cortocircuito repentino se forma dentro del motor y causa un flujo de corriente varias veces mayor que la corriente nominal, estos fusibles se funden, desconectando el motor de la fuente de energía y evitando que se queme, Sin embargo, estos fusibles no deben quemarse durante el arranque normal del motor, así que son diseñados para soportar corrientes varias veces mayores que la corriente de plena carga, antes de que abran el circuito. Esto significa que los fusibles no controlarán los cortocircuitos que pasan a través de una resistencia alta o cargas de motor excesivas.

La protección de sobrecarga del motor la darán los aparatos rotulados OL en la figura. Estos aparatos de protección de sobrecarga constan de dos partes, un elemento calefactor de sobrecarga y los contactos de sobrecarga. En condiciones de sobrecarga permanecen cerrados. Sin embargo, cuando la temperatura del elemento calefactor se eleva suficientemente, los contactos se abren, desenergizando el relevador M, el cual a su vez abre los contactos M y desconecta la potencia del motor.

Cuando un motor de inducción se sobrecarga, al fin se dañará por el calor excesivo que le causan las corrientes altas. Sin embargo, este daño toma tiempo y normalmente un motor de inducción no se daña si lo afectan corrientes altas por breves períodos (tales como las corrientes de arranque). Solamente si la corriente alta se mantiene, ocurrirá el daño. Los elementos calefactores de sobrecarga también dependen del calor para su funcionamiento, así que ellos tampoco se afectarán por las corrientes de arranque altas durante períodos de tiempo cortos y aun podrán funcionar por largos períodos de corriente alta desenergizando el motor antes de que pueda dañarse.

La protección contra bajo voltaje también la proporciona el control. Obsérvese en la figura que la alimentación del control para el relevador M viene directamente, a través de las líneas, hasta el motor. Si el voltaje aplicado al motor cae demasiado, también lo hará el voltaje aplicado al relevador M, por lo que éste se desenergizará. Entonces, los contactos M se abren removiendo la potencia de los bornes del motor.

4.1.2 Arranque por resistores

En la figura 4.3 puede verse un circuito de arranque de motor de inducción con resistores para reducir el flujo de corriente de arranque. Este circuito es similar al anterior, con la diferencia de que existen componentes adicionales para controlar la eliminación de las resistencias de arranque. Los relevadores 1TD, 2TD y 3TD de la Fig. 4.3, son los llamados relevadores con retardo de tiempo, lo que significa que cuando se energizan hay previsto un tiempo de demora antes de que cierren los contactos.

Figura 4.3 Arrancador resistivo de tres pasos para un motor de inducción

Cuando se oprime el botón de arranque en este circuito, el relevador M se energiza y se aplica la potencia al motor, como en el caso anterior. Puesto que los contactos 1TD, 2TD y 3TD están abiertos, la resistencia de arranque total está en serie con el motor, disminuyendo la corriente de arranque.

Cuando los contactos M se cierran, puede observarse que el relevador 1TD se energiza, pero hay una demora antes de que los contactos 1TD se cierren. Durante este lapso, el motor se acelera parcialmente y la corriente de arranque disminuye un poco. Después, los contactos 1TD se cierran, sacando parte de la resistencia de arranque y energizando simultáneamente, el relevador 2TD. Después de otra demora, los contactos 2TD se cierran, sacando la segunda parte de la resistencia y energizando el relevador 3TD. Por último, los contactos 3TD se cierran y la resistencia de arranque entera queda por fuera del circuito.

Por medio de una cuidadosa elección de los valores de la resistencia y de los tiempos de espera, este circuito de arranque se utiliza para evitar que la corriente de arranque se vuelva tan alta, que pueda constituir un peligro para el motor, pero permitiendo un flujo de corriente suficiente como para asegurar una aceleración inmediata, hasta su velocidad de funcionamiento normal.

4.1.3 Cambio de giro.

Los motores trifásicos pueden invertir la dirección de su rotación al intercambiar dos puntas cualesquiera de la línea.

Con los controladores magnéticos, esto se consigue con el uso de arrancadores reversibles. Estos arrancadores, alambrados de acuerdo con las normas NEMA, intercambian las líneas L1 y L3. Esto requiere

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