Arranque de motoreselctricos de C. A.

Los problemas generados en el arranque de motores elctricos de C. A., se resumen en tres aspectos: Gran consumo de corriente, alto torque y sobre calentamiento del motor. Existen muchos sistemas elctricos por los cuales podemos disminuir estos problemas, y en el siguiente artculo, hacemos una breve descripcin de stos.

Arranque con reduccin de tensinCuando partimos un motor de induccin de C. A., a tensin nominal, en primer lugar absorben la corriente de bloqueo del rotor (LRC) y crean un par de bloqueo de rotor (LRT). Segn acelera el motor, la corriente disminuye y el par aumenta hasta su punto de ruptura antes de caer a niveles de velocidad nominal (ver figura 1).

Figura 1.Motores con casi idnticas caractersticas de velocidad, a menudo presentan diferencias significativas en las posibilidades de partida. Las corrientes LRC pueden oscilar entre un 500% o exceder de 900% de la corriente mxima del motor (FLC). El par LRT puede ser de un 70% o elevarse hasta alrededor de un 230% del torque mximo (FLT).A tensin mxima, la corriente y del par del motor determinan los lmites en los que se puede realizar un arranque con reduccin de tensin. En las instalaciones en las que reducir la corriente de arranque o aumentar el par de arranque sean crticos, es importante asegurarse de que se usa un motor con caractersticas adecuadas: LRC bajo y LRT alto.Cuando se use un arranque con reduccin de tensin, el par de arranque del motor se reducir segn la siguiente frmula:

Donde:TST = Par de arranqueIST = Corriente de arranqueLRC = Corriente de bloqueo de rotorLRT = Par de bloqueo de rotorLa corriente de arranque slo se puede reducir hasta el punto donde el par de arranque sea an superior al requerido por la carga. Bajo este punto, la aceleracin del motor cesar y el conjunto carga/motor no alcanzar la velocidad mxima.

Los arrancadores de reduccin de tensin ms comunesEl arranque estrella/tringulo (U/D)es la forma ms econmica de arranque, pero sus prestaciones son limitadas. Las limitaciones ms significativas son:1.No hay control sobre el nivel de reduccin de la corriente ni del par.2.Se producen importantes cambios de la corriente y del par debido a la transicin estrella/tringulo. Esto aumenta el stress mecnico y elctrico y puede producir averas. Los cambios se producen debido a que el motor est en movimiento y al desconectarse la alimentacin hace que el motor acte como un generador con tensin de salida, que puede ser de la misma amplitud que la de red. Esta tensin est an presente cuando se reconecta el motor en delta (D). El resultado es una corriente de hasta dos veces la corriente LRC y hasta cuatro veces el par LRT (ver figura 2).

Figura 2.

El arranque con auto-transformadorofrece un mayor control que el mtodo U/D, pero la tensin sigue an aplicndose por tramos. Las limitaciones de este arrancador son:1.Cambios en el par debido al paso de una tensin a otra.2.Un nmero limitado de los escalones de tensin de salida limitan las posibilidades de seleccionar la corriente de arranque ideal.3.Los modelos aptos para condiciones de partida frecuente o de larga duracin son caros.4.No pueden realizar una partida con reduccin de tensin eficaz con cargas en las que la necesidades de arranque varen (ver figura 3).

Figura 3.Los arrancadores de resistencia primariatambin ofrecen un mayor control que los arrancadores U/D. Sin embargo, tienen una serie de caracteristicas que reducen su efectividad. Algunas de stas son:1. Dificultad de optimizar el rendimiento del arranque cuando est en servicio porque el valor de resistencia se tiene que calcular cuando se realiza el arranque y es difcil cambiarlo despus.2.Bajo rendimiento en situaciones de arranque frecuente debido a que el valor de las resistencias cambia a medida que se va generando calor en ellas durante un arranque. Necesita largos perodos de refrigeracin entre arranques.3.Bajo rendimiento en arranques con cargas pesadas o en arranques de larga duracin debido a la temperatura en las resistencias.4.No realiza un arranque con reduccin de tensin efectivo cuando se trata de cargas en las que las nece-sidades de arranque varan (ver figura 4).

Figura 4.Los arrancadores suavesson los arrancadores ms avanzados. Ofrecen un control superior de la corriente y el par, e incorporan elementos avanzados de proteccin de motor. Algunos tipos son:Controladores de Par, Controladores de par de 1, 2 3 fases, Controladores de tensin de lazo abierto o de lazo cerrado y Controladores de corriente de lazo cerrado.Las principales ventajas que ofrecen los arrancadores suaves son:1.Control simple y flexible sobre la corriente y el par de arranque.2.Control uniforme de la corriente y la tensin libre de saltos o transiciones.3.Apto para realizar arranques frecuentes.4.Apto para un cambio sencillo de las condiciones de arranque.5.Control de parada suave que amplia el tiempo de deceleracin del motor.6.Control de frenado que reduce el tiempo de deceleracin del motor.

Figura 5.