Métodos disponibles para el arranque de los motores (2ª PARTE)

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La selección de arrancador AC es un compromiso entre requerimiento y costes. Los requerimientos primarios del arrancador, obviamente, son que el par de arranque del motor serán adecuados para arrancar la carga bajo el peor caso del voltaje de línea y condiciones de carga; también, que la corriente de línea no excederá los límites establecidos por la distribuidora o el hundimiento de voltaje. Una tabla útil es la que mostramos al inicio de esta entrada.

Los arrancadores disponibles se listan en valor descendente del par de arranque, basados en un motor de 60 HP, 440 V, 60 Hz, 900 rpm. Comparado con los arrancadores con elementos conectados en serie, los arrancadores por autotransformador proporcionan un medio para reducir la corriente de línea por debajo de la corriente del motor. La corriente y par en la tabla se muestran para un voltaje de línea del 100 %. Para un voltaje de línea reducido, la corriente se reduce en proporción; el par se reduce como el cuadrado del voltaje. El límite en la caída de voltaje de baja duración (dip) es del 15 al 20 %.

Los requerimientos secundarios en la selección de un arrancador incluyen suavidad en la aceleración, mantenimiento, factor de potencia, fiabilidad y eficiencia. La selección de un arrancador de transición cerrada depende de si el motor y la línea de alimentación pueden resistir la corriente pico en el momento en que el arrancador transfiere el motor al voltaje nominal.

Los arrancadores de línea de corriente alterna son simples en construcción, fáciles de instalar y mantener, y no son caros. Un arrancador típico consiste en un contactor de 3 polos con un relé de sobrecarga térmica para proteger el motor. El arrancador conecta el motor directamente a la línea, impresionando el voltaje nominal a los terminales del motor. Es particularmente conveniente para los motores en jaula de ardilla. Ya que estos arrancadores se conectan al motor directamente a las líneas de alimentación, el motor extraerá una corriente de entrada de entre 6 y 10 veces la corriente nominal. En la mayoría de las instalaciones esto no es un problema. Cuando se requiera disminuir la corriente de arranque, debe usarse alguna forma de arranque de voltaje reducido. Los tipos más comunes de arrancadores son autotransformadores, resistencia primaria, devanado parcial, estrella-triángulo y estado sólido.

Los arrancadores de autotransformador tienen dos autotransformadores conectados en triángulo abierto para proporcionar un arranque de voltaje reducido. Se suministran tres tomas, dando un 50, 65, 80 % y el voltaje total de línea. La corriente del motor varía directamente cuando el voltaje es impresionado en los terminales del motor. La corriente de línea varía con el cuadrado del voltaje impresionado y es por tanto más bajo que con los arrancadores de tipo resistencia. El par también varía con el cuadrado del voltaje impresionado. La toma de voltaje del 50 % por lo tanto proporcionará un par de arranque del 25 %. Se harán conexiones en la toma más baja que nos dé el par de arranque requerido.

Las características de este tipo de arrancador son una corriente de línea más baja, potencia más baja desde la línea y un factor de potencia más bajo. La aceleración no es continua, debido a que el par desarrollado por el motor queda prácticamente constante durante el periodo de arranque, en el primer paso; luego cambia a otro valor en el segundo paso.

Los arrancadores de autotransformador están disponibles en tipo manual y automático. En tipo manual los contactos son operados por medio de una palanca. La palanca está equipada con un imán de liberación de bajo voltaje. El arrancador de transición abierta consiste en un contactor de arranque de 5 polos y un contactor de funcionamiento de 3 polos. El arrancador de transición cerrada consiste en un contactor principal de 3 polos y contactores de funcionamiento y arranque de dos polos.

Cuando se pulsa el botón “run”, el contactor de arranque se cierra, conectando el transformador a la línea y el motor a las tomas de voltaje reducido. Un relé temporizador es operado por el contactor de arranque. El motor se acelera, y, después de un número especificado de segundos, los contactos del temporizador se cierran, desenergizando el contactor de arranque y energizando el contactor de funcionamiento. El transformador es desconectado y el motor conectado al voltaje de línea.

Los arrancadores de tipo resistencia primaria conectan el motor a la línea a través de una resistencia serie. El voltaje reducido en el motor se obtiene debido a la caída de voltaje a través de la resistencia. Cuando el motor se acelera, la corriente extraída de las líneas declina, y en consecuencia el voltaje a través de las resistencias disminuye, y el voltaje del motor en los terminales del motor se incrementa.  El par transmitido por el motor se incrementa por tanto de forma constante cuando la velocidad del motor se incrementa. Después de un intervalo definido, un dispositivo temporizado operado por el contactor principal energiza el contactor de aceleración, que cortocircuita la resistencia. No hay un periodo de transferencia durante el cual el motor puede perder velocidad, y por lo tanto se obtiene una aceleración uniforme. En comparación con el arrancador de tipo autotransformador, el tipo de resistencia primaria lleva más potencia desde la línea en el arranque pero proporciona aceleración más uniforme, aceleración más rápido con un par inicial dado, y un factor de potencia más alto. En los tamaños más pequeños, el arrancador de resistencia primaria cuesta menos que el arrancador de autotransformador.

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