ARRANCADORES PARA MOTORES DE INDUCCION Y MOTORES SINCRÓNICOS

La función de un DRIVE de C. A La función de un DRIVE de C. A. es arrancar el motor y controlar su velocidad. El arranque en motores de inducción se debe realizar de tal manera que no provoque perturbaciones en el alimentador (caídas de voltaje) que hagan funcionar mal a otros equipos conectados al mismo alimentador. Para no provocar caídas de voltaje excesivas se debe limitar la corriente de arranque, pero cuidando que no se afecte al arranque del motor. En muchas ocasiones no se necesita un DRIVE y se puede usar un arrancador que limite la corriente de arranque.

Existen varios mecanismos que se pueden implementar para reducir la corriente que el motor toma en el arranque: a.- Insertar impedancias en serie en las líneas del motor. b.-Usar un transformador o auto-transformador para reducir el voltaje aplicado al motor. c.- En motores diseñados para que sus embobinados operen conectados en DELTA se puede implementar un arranque con los embobinados inicialmente conectados en ESTRELLA y luego cambiar a DELTA. d.- En motores de rotor devanado se puede arrancar con resistencias en serie con el rotor.

Para comprender como se afecta al motor al implementar estas técnicas de arranque se debe entender como afectan a la característica del motor, en particular a la característica corriente del estator versus velocidad y par del motor versus velocidad . Lo anterior se puede determinar mediante el análisis del circuito equivalente del motor.

CIRCUITO EQUIVALENTE DE MOTOR DE INDUCCIÓN Rs ES LA RESISTENCIA DE LA BOBINA DEL ESTATOR Xs ES LA REACTANCIA DE DISPERSIÓN DE LA BOBINA DEL ESTATOR Rr ES LA RESISTENCIA DEL EMBOBINADO DEL ROTOR REFERIDA AL ESTATOR Xr ES LA REACTANCIA DE DISPERSION DEL EMBOBINADO DEL ROTOR REFERIDA AL ESTATOR XM ES LA REACTANCIA DE MAGNETIZACIÓN DEL MOTOR

El circuito equivalente se puede desglosar para separar la potencia en el rotor en dos partes: las pérdidas de cobre en el rotor y la potencia convertida de eléctrica a mecánica. Psu =3 Rs I12 = Pérdidas de cobre en el estator Pru=3 Rr Ir2 = Pérdidas de cobre en el rotor Pd =3 Rr (1-s)/s Ir2 = Potencia convertida ( eléctrica a mecánica)

Pg =3 Rr /s Ir2 = Potencia que cruza del estator al rotor Pentrada = 3 VLN Is Cos <VnlIs h= Eficiencia =Psalida/Pentrada La impedancia del motor se puede obtener de:

También se puede calcular el par de salida Una vez calculada la potencia convertida se puede calcular el par interno También se puede calcular el par de salida Si este proceso se realiza en forma repetitiva para diferentes valores de Wm se pueden obtener características de corriente de estator (Is) y Par interno contra velocidad

Zona de operación como de Generador Zona de operación como Motor Zona de Frenado Se han normalizado tanto el par como la velocidad

Si no se conocen los parámetros del circuito equivalente se puede determinar la impedancia del motor en el arranque con la letra de código y el factor de potencia en el arranque. La letra de código indica los KVA de rotor bloqueado por caballo de salida. KVA de rotor bloqueado = Rango de tabla * HP de motor

LETRA DE CODIGO RANGO DE: KVA DE ROTOR BLOQUEADO POR HP A 0.00 A 3,14 L 9.00 A 9.99 B 3.15 A 3.54 M 10.00 A 11.19 C 3.55 A 3.99 N 11.20 A 12.49 D 4.00 A 4.49 P 12.5 A 13.99 E 4.50 A 4.99 R 14.0 A 15.99 F 5.00 A 5.59 S 16.0 A 17.99 G 5.60 A 6.29 T 18.0 A 19.99 H 6.30 A 7.09 U 20.00 A 22.39 J 7.10 A 7.99 V 22.4 Y MAYOR K 8.00 A 8.99

ARRANQUE CON IMPEDANCIA EN SERIE Se inicia el arranque cerrando los contactos S, y después de un atraso de tiempo se cierran los contactos R y luego se pueden abrir los contactos S

Si el motor se conecta directamente al voltaje nominal se obtiene: Si se conecta el motor con impedancia en serie se obtiene:

Se puede usar una impedancia externa, tanto usando resistencia como reactancia. Dependiendo de las características del alimentador puede convenir mas usar una que la otra. La impedancia del motor en el arranque se puede separar en parte real y parte reactiva. Rmarr = Zmarr f.p.arr Xmarr = Zmarr * Sen (Cos-1 f.p.arr )

Si se desea agregar REACTANCIA en serie (Re=0) Si se desea agregar RESISTENCIA en serie (Xe=0)

LOS VALORES DE RE Y XE SE SELECCIONARON PARA REDUCIR LA CORRIENTE DE ARRANQUE A LA MITAD

Con impedancia en serie si la corriente de arranque se reduce a la mitad el par de arranque se reduce a una cuarta parte.

Caída de voltaje en alimentadores La caída de voltaje en alimentadores depende de la impedancia del alimentador y de la corriente que circula por el mismo. A bajos voltajes el efecto resistivo es importante. A altos voltajes predomina el efecto inductivo. DV= Z I = (r + j x) (Iw +Ivar) donde: Iw es la parte de la corriente que suministra potencia promedio Ivar es la parte de la corriente correspondiente a la potencia reactiva. Ing. Javier Rodríguez Bailey

Caso de alimentador resistivo Iw Ivar Vs VL r Iw DV En este caso la corriente Iw provoca una caída en fase con el voltaje de la fuente, y la corriente Ivar no altera significativamente la magnitud del voltaje en la carga, solo altera su ángulo de fase. r Ivar Ing. Javier Rodríguez Bailey

Caso de alimentador inductivo Iw Ivar VL Vs DV jx Iw DV jx Ivar En este caso lo corriente Ivar produce la caída que se resta en fase con el voltaje de la fuente y la corriente Iw no modifica en forma predominante la magnitud de voltaje de la carga, solo cambia el defasamiento. Ing. Javier Rodríguez Bailey

ARRANQUE CON AUTO-TRANSFORMADOR Se inicia el arranque cerrando los contactos S, y después de un atraso de tiempo se ABREN los contactos S y luego se CIERRAN los contactos R (Transición en circuito abierto)

La corriente en el motor se reduce en la misma proporción que se reduce el voltaje (a) La corriente en el alimentador se reduce en proporción al cuadrado de la reducción del voltaje (a2)

Con auto-transformador si la corriente en el alimentador se reduce a la mitad, el par de arranque también se reduce a la mitad.

ARRANQUE EN ESTRELLA OPERACIÓN EN DELTA ARRANQUE EN DELTA ARRANQUE EN ESTRELLA

SOFT START PARA MOTORES DE INDUCCION

ARRANQUE CON RESISTENCIA EXTERNA EN ROTOR EN MOTOR DE INDUCCION DE ROTOR DEVANADO SE INICIA EL ARRANQUE CERRANDO LOS CONTACTOS M, EL MOTOR INICIA SU ARRANQUE CON TODAS LAS RESISTENCIAS EN SERIE CON EL ROTOR, DESPUES DE UN TIEMPO SE CIERRAN LOS CONTACTOS 1A QUE PONEN EN CORTO PARTE DE LAS RESISTENCIAS Y POSTERIORMENTE SE CIERRA EL CONTACTO 2A QUE PONE EN CORTO TODAS LAS RESISTENCIAS DEL ROTOR

ARRANQUE CON RESISTENCIA EXTERNA EN ROTOR Los puntos de las características de corriente y par se mueven a la izquierda. Un punto que ocurría con un deslizamiento S1, al triplicar la resistencia ahora se obtiene con un deslizamiento de 3 S1

Los puntos de las características par se mueven a la izquierda Los puntos de las características par se mueven a la izquierda. Un punto que ocurría con un deslizamiento S1, al triplicar la resistencia ahora se obtiene con un deslizamiento de 3 S1