Ver 3ª PARTE
Los arrancadores de corriente directa
con aceleración limitadora de corriente se diseñan para la mitad de la
operación de arranque cuando la corriente de arranque requerida excede un valor
predeterminado ajustable, la operación de arranque se reanuda cuando la
corriente cae bajo ese límite. Con aceleración del límite de corriente, el
tiempo requerido para acelerar dependerá enteramente de la carga. Cuando la
carga es ligera, el motor acelerará rápidamente, y cuando la carga es pesada,
el motor requerirá un tiempo mayor para acelerar. Por este motivo un arrancador
limitador de corriente no es satisfactorio como arrancador de límite de tiempo
para accionar cargas variables. Los arrancadores de límite tiempo son más
simples en construcción, aceleran un motor con picos de corriente más bajos,
usan menos potencia durante la aceleración.
Métodos de arranque de motores síncronos
El método usado para arrancar un
motor síncrono depende de dos factores: el par requerido para arrancar la carga
y la máxima corriente de arranque permitida de la línea. Básicamente, el motor
arranca usando un devanado amortiguador para desarrollar el par asíncrono, o
usando un motor auxiliar para llevar el motor desequilibrado a la velocidad
síncrona. Recientemente, los convertidores de frecuencia de estado sólido se
han diseñado para acelerar a grandes generadores/motores en potencias de MVA
para plantas de almacenamiento bombeado.
Los arrancadores de motor
síncronos del tipo pleno voltaje conectan el motor directamente a las líneas de
alimentación. El devanado de campo es cortocircuitado a través de una
resistencia de descarga durante el periodo de arranque. El campo es conectado a
las líneas DC cuando el motor está a una velocidad próxima al sincronismo. Los
arrancadores de voltaje reducido se conectan al motor a un voltaje reducido
para arrancar y transferir a pleno voltaje a una velocidad justo debajo del
sincronismo. Esta transferencia puede ser controlada por un relé temporizador o
un relé de frecuencia. El campo es energizado ya sea inmediatamente antes o
inmediatamente después de cerrar un interruptor a pleno voltaje. La mayoría de
los motores síncronos modernos obtienen su voltaje de campo de un excitador sin
escobillas en el eje.
Dispositivos de control de la velocidad.
El control de velocidad de los
motores eléctricos puede obtenerse por varios medios. El diseño de un
controlador de regulación de velocidad viene determinado por el tipo de motor
con el que se usa. La siguiente tabla lista varios tipos de motor en uso
general y el tipo correspondiente de control de velocidad de cada uno.
Los motores de jaula de ardilla
multivelocidad
Tipo de motor
|
Tipo de control de velocidad
|
Rango de control de velocidad
|
Caídas de velocidad: Sin carga a plena carga,
velocidad base en %
|
Jaula de ardilla,
AC
|
Cambio de polo
multivelocidad por devanados múltiples o devanado simple reconectable
|
Hasta 4 velocidades
iniciales
|
Hasta el 5 %
(deslizante)
|
Motor de diseño D
de NEMA con control de voltaje
primario de estado sólido.
|
5 a 1
|
20 %
|
|
Inversor de estado
sólido V/Hz constante, control de frecuencia del estator del motor D de
diseño NEMA
|
20 a 1 a par
constante, más 3 a 1 a HP constante
|
3 %
|
|
Devanado-shunt, DC
|
Configuración M-G
de control de frecuencia del estator o convertidor de frecuencia de estado
sólido.
|
20 a 1 a par
constante, más 3 a 1 a HP constante
|
Cero
|
Anillos
deslizantes, AC
|
Resistencias
secundarias conectadas a los anillos deslizantes
|
3 a 1
|
3%, velocidad
plena; 50 %, velocidad mínima 3 %
|
Pumpback de
potencia de los anillos deslizantes
|
20 a 1
|
3 %
|
|
Configuración M-G o
convertidor de estado sólido
|
|||
Devanado-shunt, DC
|
Voltaje de armadura
ajustable
|
20 a 1 a par
constante, más 3 a 1 a HP constante
|
Hasta el 5 %
|
Convertidor de
estado sólido de voltaje de armadura ajustable o configuración M-G (Ward
Leonard) más debilitamiento del campo
|
|||
Devanado serie, DC
|
Resistencias serie
|
20 a 1
|
Hasta el 100 %
|
Chopper DC de
estado sólido
|
20 a 1
|
Hasta el 3 %
|
Otros dispositivos de control de la velocidad, frecuencia o voltaje
Los variadores del motor de
inducción AC de frecuencia variable consisten en un rectificador de estado
sólido, un inversor de estado sólido, el motor, y los controles necesarios. El
rectificador convierte la energía a la frecuencia de línea (50/60 Hz) en
energía DC; el inversor convierte energía DC para el motor que es ajustable en
frecuencia y voltaje. Los inversores se clasifican por su salida; incluyen
voltaje de seis pasos, fuente de corriente, y voltaje modulado de anchura de
pulso. El inversor de seis pasos hace que la corriente del motor se aproxime a
una onda sinusoidal.
Estos variadores AC operan en dos
modos con respecto a la velocidad base. Desde cerca de cero a la velocidad
base, la frecuencia del inversor y el voltaje se elevan en proporción de forma
que ambos alcanzan el valor nominal para el motor a la velocidad base. Éste se
denomina modo de par constante debido a que el motor puede transmitir su para
nominal en cualquier sitio en el rango de velocidades bajo la velocidad base.
Desde la velocidad base a 200 % o más de la velocidad base, la frecuencia del
inversor se eleva, pero el voltaje se mantiene constante al voltaje nominal del
motor. La consecuencia es que el campo magnético en el hueco de aire del motor decrece
y el motor es capaz de transmitir solamente ½ veces su par nominal. Sin
embargo, el producto del par y velocidad es constante; la operación es
denominada modo de potencia constante. La velocidad máxima depende de la
capacidad mecánica del motor para funcionar
por encima de la velocidad base y la frecuencia de diseño máximo para el
inversor.
Los motores síncronos AC son de
velocidad controlada en aplicaciones especiales donde su auto-excitación
simplifica el equipo de conversión de frecuencia y donde dos o más motores
deben operar en sincronismo con la alimentación. La energía de frecuencia
ajustable y voltaje ajustable se suministran desde un motor-alternador, o desde
un convertidor de frecuencia de estado sólido. El convertidor es un inversor
forzado – conmutado o un inversor de carga conmutada, que depende de la
auto-excitación del motor para conmutar los tiristores. El convertidor de
estado sólido es de tipo ciclo convertidor para acelerar hasta un 30 % de la
velocidad nominal. Para un rango de velocidad amplio, el convertidor de
frecuencia es un inversor conmutado forzado o un inversor de carga conmutada,
que depende de la auto-excitación del motor para acomodar los tiristores.
Los motores síncronos con campos
permanentes calificados alrededor de 30 hp se usan en aplicaciones textiles,
donde múltiples motores son operados en sincronía desde una fuente de
alimentación común. Los motores síncronos en el rango de 750 a 5000 hp y más
grandes se usan para impulsar grandes ventiladores, ventiladores de calderas en
plantas de energía, grandes bombas y otras aplicaciones.
Bibliografía:
- Motor Starting. Standard Handbook for Electrical engineers.
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