AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS VI. 1 José Sánchez Gallardo AUTOMATISMOS ELECTRICOS VI.- ARRANCADORES DE MOTORES.

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1 AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS VI. 1 AUTOMATISMOS ELECTRICOS VI.- ARRANCADORES DE MOTORES.

2 AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS VI ARRANQUE DE MOTORES.- El arranque directo se utiliza en motores de pequeña potencia, en los que la punta de intensidad en el momento del arranque es soportada por los devanados del motor sin peligro para su integridad. En aquellos circuitos en los que las sobrecargas son importantes y frecuentes, los arranques de forma directa se pueden hacer utilizando relés de máxima intensidad. Para el arranque de máquinas de potencia superior a 0,75 KW se recurre a métodos que reduzcan la intensidad en el momento del arranque, a unos valores que no sean peligrosos para los devanados de la máquina. El método a elegir depende de las características del motor, frecuencia de las maniobras, par de arranque necesario, tensión, velocidad, etc. En el Reglamento Electrotécnico para B.T. y en su apartado 034 que trata de receptores a motor, se dice entre otras cosas, lo siguiente: Motores de corriente continua Potencia nominal del I arranque /I plena carga motor 0,75 KW a 1,5 KW 2,5 1,5KW a 5,0 KW 2,0 Mayor de 5,0 KW 1,5 Motores de corriente alterna Potencia nominal del I arranque /I plena carga motor 0,75KW a 1,5KW 4,5 1,5KW a 5,0 KW 3,0 5,0KW a 15,0KW 2,0 Mayor de 15,0KW 1,5

3 AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS VI MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA PLACA DE BORNAS.- Toda máquina eléctrica va provista normalmente de una placa de bornas. Se conoce con este nombre una placa de material aislante en la que van empotrados dos o más espárragos roscados o bornas, a los que son conexionados los cables de salida de los distintos bobinados de la máquina. La disposición de las bornas en la placa debe ser adecuada para poder efectuar, con sencillez y facilidad, las conexiones necesarias entre los distintos bobinados de la máquina, según sea el tipo de ésta. Las designaciones de las bornas han quedado normalizadas en la forma siguiente: A-B Bobinado inducido. C-D Bobinado inductor Shunt o en derivación. E-F Bobinado inductor serie. G-H Bobinado inductor auxiliar o de conmutación. J-K Bobinado inductor independiente MOTOR SERIE GENERALIDADES.- Se designa así al motor de corriente continua cuyo bobinado inductor principal está conectado en serie con el bobinado inducido. Al igual que en las dínamos, las bobinas polares principales son construidas de pocas espiras y con conductor de gran sección.

4 AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS VI INTENSIDAD DE CORRIENTE NOMINAL.- Como se puede comprobar en la siguiente figura un motor serie en funcionamiento normal constituye un circuito cuya resistencia total R t es la suma de las resistencias de los bobinados inducido r, del inductor auxiliar R c y del inductor principal R s. Este circuito está sometido a la tensión de la red V L. Por otra parte, en el inducido del motor se genera una fuerza contraelectromotriz E` y en el contacto de escobillas y colector se produce una caída de tensión 2 V co. Por consiguiente, la intensidad de la corriente absorbida por el motor en funcionamiento nominal vale: Ii = VL 2Vco E r + Rc + Rs Conocido el valor de la corriente de carga, se puede calcular la fuerza contraelectromotriz generada en el bobinado inducido mediante la siguiente fórmula: E` = V L - (r+r c +R s )I i 2V co PROCESO DE ARRANQUE.- Si al efectuar el arranque del motor serie se conecta directamente a la línea, como aparece en la figura anterior, la intensidad de la corriente absorbida tomará un valor exagerado. En efecto, cuando el rotor está parado no se genera fuerza contraelectromotriz en el bobinado inducido (por no tener movimiento los conductores). Entonces la intensidad de corriente absorbida recibe el nombre de corriente de cortocircuito y su valor es: I cc VL 2Vco = r + Rc + R s

5 AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS VI. 5 Teniendo en cuenta el pequeño valor de las resistencias de los bobinados de un motor serie, podremos comprobar el excesivo valor de esta corriente. Se evitan las perjudiciales consecuencias que se derivan de esta sobreintensidad en el arranque, instalando un reóstato de arranque conectado en serie con el circuito del motor. Si la resistencia de este reóstato vale R r la intensidad de corriente en el arranque queda reducida al valor: I a VL 2Vco = r + Rc + Rs + Rr Teniendo en cuenta que la duración del periodo de arranque es de unos pocos segundos, se puede admitir, sin peligro para el motor, un intensidad de arranque más elevada que la nominal del motor, regulada por el R.E.B.T. Conocido el valor de la intensidad de la corriente de arranque I a que se desea conseguir, se puede calcular la resistencia total del reóstato de Para ello se despeja este valor de la fórmula anterior, resultando lo siguiente: VL R = 2V Ia co r c + (r + R La maniobra de arranque del motor se efectúa empezando con el reóstato en su máximo valor y desplazando lentamente la maneta del reóstato, a medida que el motor va tomando velocidad, de forma que cuando haya alcanzado su valor nominal, quede cortocircuitado dicho reóstato. R s) VELOCIDAD.- En un motor serie al aumentar la carga disminuye la velocidad y por el contrario, al disminuir la carga el motor se embala, pudiendo llegar a tener graves consecuencias, ya que alcanza velocidades elevadísimas si llega a trabajar en vacío, lo que hay que evitar siempre PAR MOTOR.- Sabemos que el par depende de los datos constructivos y es directamente proporcional al flujo y a la intensidad, es decir T = K. φ p. I i

6 AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS VI. 6 Por ser un motor serie, el flujo por polo inductor es directamente proporcional a la corriente del inducido, por lo que es directamente proporcional al cuadrado de la intensidad, es decir T = K. I i 2 Como en el momento de arranque la intensidad es elevada, el motor serie tiene un par de arranque muy elevado, del orden de 2,5 a 4,5 veces superior al par de rotación nominal. Variación del par de un motor serie con la corriente de línea. Característica mecánica par-velocidad de un motor serie UTILIZACIÓN.- Debido a sus dos características muy particulares de elevado par de arranque y su inestabilidad, se hace muy interesante en aquellos casos que se le tenga que arrancar en carga, como pasa en tracción eléctrica, tranvías, ferrocarriles, grúas, motores térmicos de automóviles y de aviones, etc., en los que hace falta un gran par de El inconveniente que tiene de embalarse se reduce por una vigilancia constante bien de una forma automática o bien por vigilancia constante del operario que controla el sistema de tracción.

7 AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS VI CAMBIO DEL SENTIDO DE GIRO EN UN MOTOR DE C.C.- En gran número de aplicaciones es preciso utilizar los motores de corriente continua en ambos sentidos de giro. Para conseguirlo es necesario invertir el sentido de la corriente en uno de los circuitos eléctricos del motor, sea en el inducido, sea en el inductor principal. Se puede comprobar fácilmente que si se invirtiera el sentido de la corriente en ambos bobinados simultáneamente, no variaría el sentido de giro del motor. En la práctica, la corriente que se invierte es la que recorre el bobinado inducido, no operándose sobre el inductor debido a su elevado coeficiente de autoinducción. En motores, en los que transcurre largo espacio de tiempo sin invertir el sentido de la corriente, se rehacen las conexiones de los bobinados inductor e inducido con la línea para el nuevo sentido de giro deseado, operación que, naturalmente, es ejecutada a máquina parada. Cuando el servicio de la máquina exija frecuentes cambios del sentido de giro del motor se dispone de un conmutador inversor, manual o por medio de automatismos. La maniobra de inversión del sentido de giro exige ciertas precauciones, de forma que antes de accionar el cambio de giro se debe haber suprimido la corriente en el inducido y parado el motor. Después de haber accionado el cambio de giro, se vuelve a efectuar la maniobra de puesta en marcha del motor. Es fácil comprobar que si se invierte el sentido de línea aplicada al bobinado inducido antes de haber accionado el cambio de giro, la intensidad de la corriente que recorre el bobinado inducido alcanza un valor enorme. En efecto, entonces la fuerza contraelectromotriz generada en ese bobinado se suma a la tensión de la línea y la intensidad de la corriente valdrá I cc = VL + E' r + Rc En tracción eléctrica (tranvías, trolebuses, etc) se recurre, en casos extremos, a la inversión brusca de la corriente en el bobinado inducido con el fin de efectuar un rápido frenado del vehículo. A esta operación de emergencia se la conoce vulgarmente como frenado a contracorriente.

8 AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS VI EJERCICIO.- Los bobinados de un motor serie tiene las siguientes resistencias: Inducido 0,15 Ω, inductor principal 0,10 Ω, e inductor auxiliar 0,05 Ω. La fuerza contraelectromotriz generada en su inducido vale 218 voltios. Calcúlese el valor de la intensidad de corriente a la carga nominal y en cortocircuito, sabiendo que la tensión de la línea es de 232 voltios. Asimismo, el valor de la resistencia del reóstato de arranque si se desea que la intensidad de corriente en el arranque sea 1,5 veces la corriente nominal. Aplicando la fórmula de la intensidad nominal vale Ii = VL 2Vco E' r + Rc + Rs Ii = Ii = 40A. 0,15 + 0,05 + 0,1 La potencia absorbida por el motor es P = VL Ii = 232x40 = 9.280W = 9,28KW Si se conecta directamente a la red el motor con el rotor parado, la intensidad de corriente de cortocircuito será I VL 2Vco = r + Rc + R = 0,3 cc = s 766A lo que representa 766:40 = 19,15 veces la corriente nominal, valor excesivo que origina la rápida destrucción de los aislamientos. Para que la corriente de arranque quede reducida a un valor 1,5 veces la corriente nominal, es decir, a 1,5x40 = 60 A. Se necesita un reóstato de arranque, cuya resistencia valga VL 2Vco Rr = (r + Rc + R s) = 0,3 = 3,53ohmios Ia 60

9 AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS VI MOTOR SHUNT.- Se designa así al motor de corriente continua cuyo bobinado inductor principal está conectado en derivación con el circuito formado por los bobinados inducido e inductor auxiliar. Al igual que en las dínamos shunt las bobinas polares principales son construidas de muchas espiras y con hilo de poca sección, por lo que la resistencia del bobinado inductor principal es muy grande INTENSIDADES DE CORRIENTE.- La intensidad de corriente total absorbida por el motor (I) se descompone en dos partes, una que recorre el bobinado inductor principal (Id) y otra que pasa por el inducido (Ii). La intensidad de la corriente de excitación vale I i = V R L d valor que permanece constante mientras no se modifique la tensión de la línea V L ni la resistencia del circuito en el cual se halla incluido el bobinado inductor principal. La constancia del valor de la corriente de excitación determina que asimismo sea constante el valor del flujo polar. Sin embargo, el flujo útil en la armadura varía en sentido inverso de la carga, ya que cuando ésta aumenta crece la reacción del inducido y se reduce el flujo útil. La intensidad de la corriente que recorre el inducido vale por su parte VL 2Vco E' Ii = r + Rc Conocidos los valores anteriores, se calcula la corriente total absorbida por el motor mediante la siguiente fórmula: I = Ii + Id Asimismo, se puede calcular el valor de la fuerza contraelectromotriz generada en el inducido, que vale

10 AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS VI. 10 E = VL 2Vco (r + R c) i I REÓSTATO DE ARRANQUE.- Al igual que en los motores serie, en un motor shunt es preciso disponer un reóstato de arranque en serie con el circuito del bobinado inducido, a fin de evitar que circule por éste una corriente de intensidad excesiva. En efecto, si se efectuara la conexión directa del motor a la red, la intensidad de cortocircuito valdrá: VL 2Vco Icc = r + Rc En cambio, si se intercala un reóstato de arranque de resistencia Rr la corriente que recorre el bobinado inducido en el momento del arranque del motor valdrá VL 2Vco Ia = (r + R c) + Rr Al igual que en los motores serie, se permiten corrientes de arranque superiores a las nominales pero su valor viene limitado por la potencia del motor y por el R.E.B.T VELOCIDAD.- La velocidad de un motor shunt, se mantiene prácticamente constante aunque varíe la carga. No obstante, si por avería o error de maniobra se corta el circuito inductor, se convierte en motor serie, y se puede producir el embalamiento PAR DE ARRANQUE.- El par de arranque del motor shunt también es mayor que el momento de rotación nominal, pero sin llegar a ser tan elevado como el motor serie, ya que aquí solamente crece la corriente en el inducido, mientras que se mantiene constante el flujo (por ser constante la corriente de excitación). En consecuencia, el par de arranque viene a ser de 1,4 a 1,8 veces el par nominal UTILIZACIÓN.- Por su característica de mantener la velocidad constante y estable al variar la carga, se utiliza en máquinas herramientas, ventiladores, etc. En los que además no se tiene una vigilancia permanente. Al ser la intensidad del inducido independiente de la excitación, la fuerza contraelectromotriz regula la velocidad del motor para cargas variables. Si por avería la corriente se hace cero, corre el peligro de embalamiento.

11 AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS VI EJERCICIO.- Los bobinados de un motor shunt tienen las siguientes resistencias: inducido r = 0,18 Ω, inductor principal shunt R d =220 Ω e inductor auxiliar R c = 0,07 Ω. Siendo la tensión de línea 440 V. Y la intensidad nominal absorbida por el motor de 40 A., se desea conocer: la intensidad de excitación que recorre el bobinado inductor principal, la intensidad en el bobinado inducido, la fuerza contraelectromotriz, la intensidad de corriente de cortocircuito y la resistencia del reóstato de arranque para que la corriente en el bobinado inducido, en el momento de ponerlo en marcha, sea solamente 1,5 veces la intensidad en funcionamiento nominal. La corriente de excitación vale: V I = R 440 = 220 d L = d En consecuencia, la corriente en el bobinado inducido será: I = IL I = 40 2 i d = 2A 38A La fuerza contraelectromotriz tiene el siguiente valor: E = VL 2Vco (r + R c)i i = (0,18 + 0,07)38 = 428,5V. En el arranque, si no hubiera reóstato, la corriente de cortocircuito en el inducido alcanzaría un valor: I VL 2V = r + Rc = 0,25 co cc = 1.752A que representa 1.752:38=46 veces la corriente normal en el inducido. Si la corriente de arranque ha de ser reóstato cuya resistencia valga: Ia = 1,5x38 = 57A, es preciso intercalar un VL 2Vco Rr = (r + R c) = 0,25 = 7,43ohmios Ia 57

12 AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS VI CARACTERÍSTICAS DE LOS MOTORES TRIFÁSICOS EN SERVICIO.- La gama de potencia de la mayoría de los motores que se encuentran en el mercado, cumple con las normas europeas e internacionales, y se dan para frecuencia de 50 Hz en Europa (60 Hz en EEUU), temperatura de 40º C y para altitud de metros. Si la temperatura sube a 60º C, la potencia baja aproximadamente un 20 por 100 y otro 20 por 100 si la altura llega a metros. Se fabrican para una sola velocidad de 3.000, 1.500, y 750 r.p.m., que corresponde a 2, 4, 6 y 8 polos respectivamente RED DE ALIMENTACIÓN.- La red trifásica de alimentación puede ser de (3 220 V 50 Hz.) (3 380 V 50Hz) (3 660 V 50 Hz) La red trifásica de 220 V prácticamente está en desuso. Para una red trifásica de 380 V existen los motores bitensión de 220/380 V y ofrecen dos posibilidades de conexión directa a la red: - Conexión en estrella. - Conexión en triángulo CONEXIÓN DE LOS DEVANADOS DE UN MOTOR TRIFÁSICO.- El devanado trifásico del estator de un motor asíncrono se puede conectar en estrella o en triángulo, dependiendo de la tensión de la red y la que se indique en la placa de características del motor. De esta forma tenemos que los motores trifásicos pueden funcionar a dos tensiones. Triángulo Estrella Conexiones de los devanados de un motor asíncrono trifásico Tensión alimentación Triángulo Estrella V RS V RS = V UX V RS = V WU V ST V ST = V WZ V ST = V UV V TR V TR = V VY V TR = V VW Triángulo V L = V f I L = 3 I f Estrella V L = 3 V f I L = I f

13 AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS VI. 13 En la caja de bornes de los motores aparecen los seis terminales correspondientes a los tres devanados del motor, más el terminal de conexión a tierra. La disposición de los terminales siempre se hace de la misma forma, siguiendo las normas internacionales. Para conseguir la conexión en estrella, basta con unir con unos puentes los finales Z-X-Y. La conexión en triángulo se consigue realizar con facilidad al unir con unos puentes los terminales (U-Z), (V-X), (W-Y), como se muestra en la siguiente figura: Estrella Triángulo Conexiones en la placa de bornes de un motor asíncrono trifásico SISTEMAS DE ARRANQUE DE LOS MOTORES ASÍNCRONOS TRIFÁSICOS DE ROTOR EN CORTOCIRCUITO.- Cuando se conecta el motor directamente a la red, éste absorbe una intensidad muy fuerte de la línea en el momento del arranque, lo que puede afectar no sólo a la duración de los aparatos de conexión, sino a las líneas de que suministran energía eléctrica. Estas fuertes corrientes sobrecargan lasa líneas de distribución, pudiendo producir caídas de tensión y calentamiento en los conductores de las mismas. Por esta razón, las compañías de energía eléctrica editan normas para reducir dichas corrientes de arranque a unos valores que sean aceptables. Una forma de reducir la corriente de arranque es reducir la tensión aplicada al motor. Con ello también se disminuye el par efectivo de arranque, ya que al disminuir la tensión, el flujo del estator también disminuye y con él la f.e.m. inducida en el rotor y la intensidad rotórica. En conclusión, el par de arranque disminuye con el cuadrado de la tensión ARRANQUE DIRECTO.- El arranque directo está permitido para motores que posean una potencia inferior a 5,5 Kw. Los equipos para arranque directo deben estar protegidos contra cortocircuitos y sobrecargas. La protección de cortocircuitos se suele hacer con fusibles o disyuntores. Para las sobrecargas se utilizan relés térmicos, con los contactos auxiliares formando parte del circuito de mando.

14 AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS VI. 14 El circuito de potencia de la figura está protegido contra cortocircuitos por el seccionador portafusibles Q1. El relé térmico tripolar protege contra sobrecargas débiles prolongadas y falta de fase. En el circuito de mando está intercalado en serie el contacto del relé térmico que abre el circuito en caso de sobrecarga prolongada. El funcionamiento del circuito de mando es el siguiente: a) Si el circuito no sufre sobrecargas, al pulsar S2 se activa la bobina de KM1 y cierra sus contactos principales alimentando el motor. La bobina queda autoalimentada por el contacto auxiliar NA de KM1, la parada del motor se produce al activar el pulsador de paro S1. b) Si hay una sobrecarga, el relé térmico abre el contacto cortando la alimentación a la bobina de km1 y los contactos se abren, produciendo la parada del motor. Características del arranque de un motor con rotor en cortocircuito, en conexión directa:

15 AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS VI. 15 Curvas intensidad-velocidad Curvas par-velocidad Corriente de arranque Par inicial de arranque Ventajas de este tipo de arranque Inconvenientes de este Duración media de este Aplicaciones. 4 a 8 I n 0,6 a 1,5 M n Equipo simple y económico. Importante par de Punta de intensidad muy importante (4 a 8 I n ) Posible afectación sobre la red: -Caída de tensión. -Calentamiento de conductores. No hay posibilidad de regulación. 2 a 3 segundos. Pequeñas máquinas con arranque a plena carga.

16 AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS VI ARRANQUE DIRECTO. PROTECCIÓN ELECTROMAGNÉTICA.- La protección electromagnética por relés de máxima corriente, se utiliza en aquellos casos en los que están previstas sobrecargas importantes y frecuentes como bloqueo. Estos casos no permiten la utilización de relés térmicos. Los relés electromagnéticos utilizados en este tipo de circuitos pueden ser eficaces en la protección contra cortocircuitos siempre que estén asociados a un contactor con el suficiente poder de corte, y que todo el equipo soporte las consecuencias de los cortocircuitos. En el circuito de fuerza para motores trifásicos y monofásicos se utiliza un relé de máxima por cada fase de alimentación del motor. En el circuito de mando el contactor KM1 se activa con el pulsador de marcha S2 y se desactiva con el pulsador de paro S1. La autoalimentación se hace por medio del contacto NA (13-14) de KM1. Los contactos cerrados de los tres o dos relés F1,F2,F3 se conectan en serie, y KM1 se desactiva cuando cualquiera de ellos abre su contacto NC (91-92).

17 AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS VI ARRANQUE DIRECTO CON INVERSIÓN DE GIRO.- Son muchas las ocasiones en las que, en un proceso, se necesitan motores que puedan girar en ambos sentidos. Un motor muy utilizado es el motor asíncrono con rotor en cortocircuito. La inversión de giro se utiliza con frecuencia para mover grúas, montacargas, ascensores, etc. Cuando los motores utilizados no son de gran potencia no se necesita realizar el arranque con medios especiales, por lo que éste puede hacerse de forma directa. Para invertir el sentido de giro de un motor asíncrono, basta con cambiar el sentido de giro del campo magnético establecido, permutando dos fases de la alimentación del motor. El rotor es arrastrado en sentido de giro contrario al que giraba antes de la permuta de fases. El circuito de potencia incluye un seccionador portafusibles Q1, que garantiza la protección contra cortocircuitos, un relé térmico F1 para la protección de sobrecargas y dos contactores KM1 y KM2, uno para cada sentido de marcha. Cada sentido de giro tiene su pulsador de marcha independiente, El contacto auxiliar del relé térmico estará en serie con el circuito de mando para que en caso de una sobrecarga se produzca la apertura y por tanto la desconexión sea cual sea el contactor que en ese momento estuviera en funcionamiento, al mismo tiempo el otro contacto NA se cerrará activando la lámpara de señalización de sobrecarga. Existe un enclavamiento eléctrico con contactos NC de KM1 y KM2 cruzados que no permiten el funcionamiento simultáneo de los dos contactores, esto exige que para funcionar en un sentido de giro previamente se tiene que haber desconectado el contrario.

18 AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS VI ARRANCADOR ESTRELLA TRIÁNGULO.- El arrancador estrella-triángulo es un procedimiento empleado para el arranque de motores asíncronos de jaula de ardilla trifásicos con un potencia elevada. El motor debe disponer de 6 bornes accesibles que corresponden al principio y final de cada bobinado, éste debe estar calculado para que, en funcionamiento normal, el motor quede conectado en triángulo. El procedimiento consiste en conectar un motor preparado para funcionar en triángulo, en estrella, el tiempo que dura el

19 AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS VI. 19 Cada fase queda sometida a una tensión 3 veces menor que si estuviera en triángulo y en consecuencia, la corriente también es 3 veces menor que la que circularía si estuviera conectado en triángulo. Además, como en un sistema trifásico conectado en triángulo la corriente en la línea es 3 veces mayor que la de la fase, y en estrella son iguales la corriente de línea y de fase, se tiene así que, con este tipo de arranque, la corriente absorbida de la línea es 3. 3 = 3 veces menor. Como consecuencia de esto también queda reducido el par en el momento del arranque a 1/3 del nominal. El circuito de potencia está formado por los elementos de protección Q1 seccionador portafusibles, F2 relé térmico. Los contactores KM1 y KM2 conectan en los primeros instantes el motor en estrella. Cuando la máquina se estabiliza el contactor KM1 se desactiva y se activa KM3, quedando el motor conectado en triángulo con los contactores KM3 y KM2.

20 AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS VI. 20 Curvas intensidad-velocidad Curvas par-velocidad

21 AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS VI ARRANQUE POR ELIMINACIÓN DE RESISTENCIAS ESTATÓRICAS.- El arranque por eliminación de resistencias estatóricas es menos utilizado que el arranque estrella-triángulo. Este procedimiento se basa en alimentar un motor a través de resistencias con lo que la tensión de alimentación disminuye y, como consecuencia de ello, también disminuye la intensidad. A medida que el motor se estabiliza se va eliminando la resistencia. Corriente de arranque Par inicial de arranque Ventajas de este tipo de Inconvenientes de este Duración media de este Aplicaciones. 1,3 a 2,6 I n 0,2 a 0,5 M n Efectivo en la reducción de la intensidad absorbida en el Son necesarios motores que en triángulo U f = U L Corte de la alimentación al motor en el paso de conexión estrella a triángulo. Pequeño par de 3 a 7 segundos. Máquinas muy variadas arrancando en vacío o a media carga.

22 AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS VI. 22 El esquema de potencia consta de dos tramos de resistencias. Los contactores KM3 y KM2 tienen incorporados bloques de contactos temporizados. Al cerrarse KM3 el motor se alimenta a través de los dos tramos de resistencias R1 y R2. Al pasar el tiempo seleccionado en el temporizador de KM3 se cierra KM2 y el motor queda alimentado a través de un solo tramo de resistencias R2. Transcurrido el tiempo seleccionado se cierra KM1 y el motor se alimenta directamente de la red. El motor está protegido contra cortocircuitos por los fusibles F1, F2 y F3 y contra sobrecargas por el relé térmico F4.

23 AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS VI. 23 Curvas intensidad-velocidad Curvas par-velocidad Corriente de arranque Par inicial de arranque Ventajas de este tipo de Inconvenientes de este Duración media de este Aplicaciones. 3,5 I n 0,6 a 0,85 M n Posibilidad de regular los valores de No hay corte de alimentación durante el Pequeña reducción de la punta de Necesidad de resistencias apropiadas. 7 a 12 segundos. Máquinas de fuerte inercia, sin problemas particulares de par y de intensidad en el

24 AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS VI ARRANQUE POR ELIMINACIÓN DE RESISTENCIAS ROTÓRICAS.- El arranque por eliminación de resistencias rotóricas se utiliza para la puesta en marcha de motores trifásicos asíncronos con rotor bobinado.

25 AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS VI. 25 En este tipo de motor la resistencia del rotor afecta a sus características, la intensidad de la corriente de arranque, el par de arranque y la velocidad. Estas características no pueden regularse en un motor de jaula de ardilla ya que la resistencia del rotor no puede modificarse. En un motor con rotor bobinado con anillos rozantes sí podemos influir sobre la resistencia colocando resistencias externas. Éstas deben elegirse en función del par de arranque necesario y de la corriente de En el circuito de potencia, la protección contra cortocircuitos se realiza mediante fusibles y contra las sobrecargas mediante el relé térmico F4. Al cerrar KM1 el motor se alimenta y en el rotor están conectados los dos tramos de resistencias R1 y R2. Al cerrar KM2 se eliminan las resistencias R2. Al cerrar KM3 el rotor queda en cortocircuito en funcionamiento normal.

26 AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS VI ARRANQUE POR AUTOTRANSFORMADOR.- Curvas intensidad-velocidad Curvas par-velocidad. Corriente de arranque Par inicial de arranque Ventajas de este tipo de Inconvenientes de este Duración media de este Aplicaciones. 1,7 a 4 I n 0,6 a 0,85 M n Posibilidad de elegir intensidad y par. Posibilidad de realizar el arranque en varios puntos. No hay interrupción de tensión al motor. Coste elevado del equipo de marcha del motor. 7 a 12 segundos. Se utiliza para el arranque de motores que mueven máquinas cuyo par resistente en el arranque es bajo. El factor principal es la reducción de la corriente en la fase de arranque, aunque debe tenerse en cuenta, la reducción del par motor, pues ese debe ser capaz de acelerar la máquina.

27 AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS VI CARACTERÍSTICAS RESUMIDAS DE LOS DISTINTOS MÉTODOS DE ARRANQUE.- Corriente inicial de arranque Par inicial de arranque Ventajas 0,6 a 1,5 C n 0,3 a 0,75 C n 0,2 a 0,5 C n 0,6 a 0,85 C n 0,4 a 0,85 C n < 2,5 C n Motor de jaula económico y robusto Arrancador Simple. simple. Par de arranque Par de arranque más elevado importante. que en estrella triángulo. No hay corte de la alimentación durante el Inconvenientes Punta de No hay intensidad muy posibilidad de importante. regulación. Asegurarse que Motor especial. la red admite esta punta. No permite un arranque lento y progresivo. Duración media del Aplicaciones típicas. Arrancador relativamente barato. Buena relación par/intensidad U n. Posibilidad de regulación de los valores de No hay corte de la alimentación durante el Par pequeño en Pequeña el reducción de la No hay punta de posibilidad de regulación. Necesita Corte de la resistencias. alimentación en al cambio de acoplamiento y fenómenos transitorios. Motor bobinado en triángulo para Buena relación par/intensidad. Posibilidad de regulación de los valores de No hay corte de la alimentación durante el Motores de jaula Motores de anillo Arranque directo Arranque Arranque Arranque Arranque autotransformador Arranque arrollamiento estrella-triángulo estatórico rotórico partido partwinding 4 a 8 I n 2 a 4 I n 1,3 a 2,6 I n 4,5 I n 1,7 a 4 I n < 2,5 I n Necesita un autotransformador costoso. Muy buena relación par/intensidad. Posibilidad de regulación de los valores de No hay corte de la alimentación durante el Motor de anillo más costoso. Necesita resistencias. 2 a 3 segundos. 3 a 6 segundos. 3 a 7 segundos. 7 a 12 segundos 7 a 12 segundos 3 tiempos 2,5 segundos. 4 y 5 tiempos 5 segundos. Pequeñas máquinas arrancando plena carga. a Máquinas arrancando en vacío o débil carga. En particular compresores para grupos de climatización. Máquinas arrancando vacío. Ventiladores bombas centrífugas pequeña potencia. en y de Máquinas de fuerte inercia sin problemas particulares de par y de intensidad en el Máquinas de fuerte potencia o de fuerte inercia en los casos donde la reducción de la punta de intensidad es un criterio importante. Máquinas arranque carga, arranque progresivo, etc. de en de

28 AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS VI DATOS DE MOTORES 50/60 HZ DATOS DEL MOTOR 50/60 HZ Fusible 220V 380V 440V 500V KW CV A KW CV A KW CV A KW CV A A 0,25 0,33 0,9 0,37 0,5 1 0,37 0,5 0,9 2 0,37 0,5 1,2 0,55 0,75 1,2 2 0,25 0,33 1,5 0,55 0,75 1,6 0,55 0,75 1,4 0,75 1 1,5 2 0,37 0,5 2 0, ,75 1 1,7 1,1 1,5 2,1 4 0,55 0,75 2,8 1,1 1,5 2,8 1,1 1,5 2,4 1,5 2 2,8 4 0,75 1 3,5 1,5 2 3,7 1,5 2 3,1 2, ,1 1,5 5 2,2 3 5,3 2,2 3 4, ,3 6 1,5 2 6, , , , , ,5 7, ,5 7,5 12 5,5 7,5 10, ,5 15 7, , , ,5 7, , , , , , , ,

29 AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS VI. 29 INDICE 6.1.-Arranque de motores Motores de corriente continua Placa de bornas Motor serie Generalidades Intensidad de corriente nominal Proceso de Velocidad Par motor Utilización Cambio del sentido de giro en un motor de c.c Ejercicio Motor Shunt Intensidades de corriente Reóstato de Velocidad Par de Utilización Ejercicio Características de los motores trifásicos en servicio Red de alimentación Conexión de los devanados de un motor trifásico Sistemas de arranque de los motores trifásicos de rotor en cortocircuito Arranque directo Arranque directo. Protección electromagnética Arranque directo con inversión de giro Arrancador estrella-triángulo Arranque por eliminación de resistencias estatóricas Arranque por eliminación de resistencias rotóricas Arranque por autotransformador Características resumidas de los distintos métodos de Datos de motores 50/60 Hz. 28