EL INVERSOR DE GIRO DE UN MOTOR TRIFASICO EN LA INDUSTRIA Y SU UTILIDAD

EL INVERSOR DE GIRO DE UN MOTOR TRIFASICO EN LA INDUSTRIA Y SU UTILIDAD

6.1 CONCEPTO DE UN MOTOR TRIFASICO ASINCRONICO

Los motores trifásicos de inducción presentan una intensidad en el momento del arranque del orden de entre 4 y 7 veces la nominal, para motores de jaula sencilla. Esta sobre intensidad decrece rápidamente conforme el motor adquiere velocidad, hasta estabilizarse en un valor razonable en su punto de trabajo. No obstante esta “punta de corriente de arranque” provoca caídas de tensión y perturbaciones en la red que puede afectar a otros receptores. El REBT en la instrucción ITC-BT-47, obliga a incorporar sistemas adecuados que limiten la intensidad en el arranque.

“En general, los motores de potencia superior a 0,75 kilovatios (1CV) deben estar provistos de reóstatos de arranque o dispositivos equivalentes que no permitan que la relación de corriente entre el período de arranque y el de marcha normal que corresponda a su plena carga, según las características del motor que debe indicar su placa, sea superior a la señalada en la tabla.1:

Tabla.1

Por otra parte en la Fig.1 se ve la forma de la curva de intensidad de un motor trifásico asíncrono, y observar en ella la elevada corriente en el punto de arranque, donde la velocidad del rotor es 0 (rpm) y el deslizamiento del 100 %.

Figura .1

En la figura.2 podemos apreciar los diferentes métodos de arranque de los motores trifásicos asíncronos

Figura.2

6.1.1Arranque directo

Como su propio nombre indica, el motor se conecta directamente a la red de su tensión nominal, y con la conexión adecuada para dicha tensión (estrella o triángulo). En el caso de que su potencia supere 1 (CV), debe de ser un motor cuya relación IA/IN no supere los valores establecidos por el REBT en ITC-BT- 47 (IA: corriente de arranque).

Puedes ver en Fig. el esquema de un arranque directo. Normalmente el responsable de la conexión entre el motor y la red es un contactor tripolar de la clase AC3 (para cargas inductivas), gobernado por un circuito de mando o control, que puede ser cableado o programable. Aguas arriba es habitual algún dispositivo de corte para aislar el motor de la red; en este caso es un seccionador. Además de aislar el seccionador incorpora fusibles, para la protección frente a cortocircuitos.

El relé térmico es un dispositivo de protección frente a sobrecargas de intensidad, producidas por pares de carga mayores del nominal que originan que el motor funcione a menos velocidad, más deslizamiento y más intensidad Este dispositivo en el caso de detectar una sobrecarga, desconecta la bobina del contactor y este a su vez, desconecta el motor de la red. Existen también otras alternativas, como el uso de guarda motores, que protegen frente a cortocircuitos y frente a sobrecargas, sustituyendo al seccionador-fusibles y al relé térmico.

En la figura .3 podemos ver la simbología correspondiente de los elementos necesarios para realizar el circuito para el arrancador directo

Figura.3

En la figura .4 se explica el circuito de control para el arrancador directo utilizando el simulador Cade simu.

Figura.5

En la figura .5 vemos que los térmicos F2 y F5 se encuentran cerrados permitiendo el paso de la tensión hasta la entrada de los contactos.

Figura.6

En la figura 6 se muestra la puesta en marcha del motor al oprimir el pulsador PM, que es un contacto normalmente abierto quien permite el paso de la corriente permanentemente hacia el contactor KM1 gracias a la retención hecha por el contacto (13-14) del mismo KM1, y que a su vez cierra el contacto (23-24) de KM1 energizando el bombillo de presencia de marcha del motor M1. Finalmente para detener el funcionamiento del motor oprimimos el contacto normalmente cerrado PP quien abre el circuito. En caso de emergencia por sobre corriente el térmico F5 se dispara abriendo el circuito y energizando el bombillo H2 que nos indica el disparo térmico.

6.1.2 Arranque mediante disminución de la tensión en el estator

Todos los métodos que vamos a ver en este apartado se basan en disminuir la tensión de alimentación durante el arranque, con lo cual disminuye el flujo del campo magnético del estator y el motor se convierte en un motor más débil. De esta forma se reducen los valores de par y de intensidad, para los mismos valores de velocidad del rotor, como se muestra en la figura.7

Figura.7

Puedes observar en la figura.7 como se reduce la intensidad en el arranque (punto de velocidad nula); pero que también disminuye el par, con lo cual estos métodos pueden no servir ante cargas de elevado par de arranque (cargas a las que cuesta

arrancar). Se demuestra matemáticamente que las variaciones del par y de la intensidad con la tensión, en el arranque son:

donde:

 V: tensión inferior a la nominal.

 VN: tensión nominal.

 MA: par de arranque a la tensión V.

 MAN: par de arranque la tensión nominal.

 IA: corriente de arranque a la tensión V.

 IAN: corriente de arranque la tensión nominal.

Estas ecuaciones quieren decir que la IA disminuye de igual forma que la tensión y MA lo hace de forma cuadrática. Por ejemplo si la tensión se reduce la mitad tenemos:

Por tanto si la tensión disminuye la mitad, IA disminuye la mitad y MA la cuarta parte.

Los métodos de arranque que usan este sistema son:

 Arranque por resistencias rotóricas

 Arranque por autotransformador.

 Arranque estrella-triángulo (con matices)

 Arrancadores estáticos.

6.1.3 ARRANQUE POR RESISTENCIAS ESTATÓRICAS

Si en el momento del arranque conectamos en serie resistencias, estas producirán una caída de tensión que consigue que la tensión del motor sea inferior a la nominal. Una vez que este se acerca a la velocidad de funcionamiento, las resistencias se cortocircuitan y el motor queda alimentado a tensión nominal. La secuencia de funcionamiento es la siguiente:

1. Se cierra el contactor KM1, quedando el motor a tensión nominal.

2. Tras un tiempo prefijado, se cierra KM2 cortocircuitando las resistencias.

Figura.8

La figura.8 nos indica la posición de las resistencias en el circuito

Ventajas

 Muy sencillo y barato.

Desventajas

 El par de arranque disminuye de forma cuadrática, luego solo es válido ante cargas de bajísimo par de arranque. Hoy está casi obsoleto.

6.1.4 Arranque por autotransformador (obsoleto)

En este método la reducción de tensión se realiza mediante un autotransformador. Normalmente durante el proceso de arranque el número de espiras del secundario no se varía, luego

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