Arranque de motores por combinación de contactores (Parte 1ª)

Hay varios tipos de arrancadores, que podemos clasificar desde distintos puntos de vista. Así tenemos:

Arrancadores:

·         manuales

·         semiautomáticos

·         automáticos

Motorizados para motores de:

·         corriente continua

·         corriente alterna

A base de:

·         contactores

·         semiconductores

En este post se consideran solo los que funcionan a base de contactores.

Diagramas representativos de diversos arranques y paros

Los diagramas que siguen muestran la variación de la velocidad del motor en función del tiempo, en el arranque y en el paro. En ellos se representan:

·         Periodos en que el motor está bajo tensión (Curvas de trazo entero).

·         Periodos en que no circula corriente por el motor (Curvas a puntos).

                n:  Velocidad.

                ns: Velocidad de sincronismo.

                t:   Tiempo

                tc: Instante de corte o desconexión de la alimentación al motor.

                ti: Instante inicial o de conexión del motor.

                tp: Instante de permutación o inversión de las conexiones.

a)

·         Un solo sentido de giro.

·         Desconexión a motor lanzado (una vez completado el arranque).

·         Categorías de empleo AC-2 y AC-3 (ver categorías de empleo en Anexo. Parte 2ª).

b)

·         Marcha en un sentido y en otro.

·         Desconexión a motor lanzado.

·         Cambio de sentido a motor parado.

·         Categorías de empleo AC-2 y AC-3.

c)

·         Marcha en un sentido y en otro.

·         Desconexión durante el arranque (marcha a impulsos).

·         Cambio de sentido a motor parado.

·         Categoría de empleo del arrancador:

§  AC-3: Si las desconexiones durante el arranque son esporádicas o muy poco frecuentes.

§  AC-4: Si la marcha a impulsos es frecuente y/o el arranque es directo.

d)

·         Marcha en un sentido y en otro.

·         Inversión de marcha (permutación de las conexiones) a motor lanzado, para obtener un frenado enérgico.

·         Desconexión al completarse el frenado (equivalente agravado a la desconexión durante el arranque).

·         Nuevo arranque a partir de motor parado y desconectado.

·         Categoría de empleo:

§  Si la necesidad de este tipo de frenado es poco frecuente puede ser adecuado un arrancador rotórico a resistencias. Categoría de empleo AC-2.

§  Si la necesidad de frenado es frecuente se usa habitualmente un arrancador inversor directo, categoría de empleo AC-4.

e)

·           Marcha en un sentido de giro y en otro.

·          Inversión de marcha a motor lanzado en el primer sentido de giro, para obtener un frenado enérgico y la rápida inversión de giro.

·         Desconexión a motor lanzado en el segundo sentido de giro (condición de servicio normal).

·         Categoría de empleo: Arrancador-inversor directo, AC-4.

1.- Arranque directo:

Motor de jaula

El comportamiento normal del motor durante el arranque, en cuanto a corriente absorbida y par motor desarrollado se expresa, en función de la velocidad, en el siguiente gráfico.

·         La intensidad de arranque es del orden de 6 a 10 veces la asignada.

El valor 6 a 10 para la relación Ia/Ie es el que se toma o presupone normalmente, no obstante se encuentran motores para los que este valor es notablemente superior.

·         La intensidad de arranque se mantiene prácticamente constante durante una buena parte del proceso de arranque.

En general, salvo casos especiales (como p.e. situación de motor calado o arranques pesados y repetidos), esta intensidad es tolerable para el motor y no requiere mayor atención. Otra cosa es que pueda causar oscilaciones de tensión en la red alimentadora que perturben a receptores vecinos.

El par motor, en el momento inicial del arranque tiene un valor Ca que, a medida que el motor adquiere velocidad, se reduce ligeramente, pasa por un mínimo Cm, se recupera hasta un máximo CM y finalmente desciende al valor asignado Ce.

Motor de anillos o rotor bobinado

En general, no tiene sentido el arranque directo de un motor de anillos, puesto que para este tipo de arranque es más ventajoso el motor de jaula: más robusto, más barato, menor punta de arranque, mejor par de arranque, menor mantenimiento.

No obstante un motor de anillos puede, en circunstancias especiales, requerir un arranque directo: como p.e. frenado rápido o incluso inversión de maniobra en caso de emergencia.

Si se prevé esta posibilidad habrá que tener en cuenta que la corriente de arranque puede superar en más de 6 veces la asignada.

2.- Arranque rotórico

Este tipo de arranque se usa cuando se requiere reducir la corriente de arranque y al mismo tiempo se requiere también un elevado par de arranque.

Se aplica a motores de rotor bobinado (motores de anillos).

Consiste en, durante el periodo de arranque, introducir una o más resistencias en el rotor, e irlas eliminando progresivamente hasta su total eliminación en la posición MARCHA.

Para la mayor parte de aplicaciones son adecuadas de 2 a 6 etapas de arranque; depende del par de arranque, de la inercia de la carga, y de la severidad de arranque exigida.

Las resistencias deben tener características térmicas que permitan soportar las intensidades y etapas de arranque, que a su vez dependen del par resistente e inercia de la carga.

En algunas aplicaciones, las resistencias intercaladas en el circuito del motor pueden usarse durante periodos superiores al de arranque (p.e. para funciones de regulación de velocidad). En tal caso, deben dimensionarse teniendo en cuenta esta mayor duración.

En este tipo de arranque se consideran como normales las condiciones de maniobra correspondientes a la categoría de empleo AC-2. Ello supone que, en caso de paro durante el arranque, los contactores de maniobra de las resistencias del rotor abren antes que, o simultáneamente con el contactor del estátor. Caso contrario, el contactor del estátor debe cumplir con la categoría de empleo AC-3.

Características típicas de intensidades y pares de un motor de anillos con resistencias rotóricas

Ejemplo de motor con 3 juegos de resistencias conectados entre anillos del rotor:

Características típicas de intensidad y par en un arranque rotórico por eliminación de resistencias

Ejemplo de arranque en 4 etapas.

Esquema típico de conmutación rotórica de resistencias

Ejemplo de arranque en 3 etapas.

Continúa en: Arranque de motores por combinación de contactores (y Parte 2ª)
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