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Universidad Tecnolgica Nacional Facultad Regional Ro Grande Ing.
Omar V. Duarte - 1 - Electrotecnia y Mquinas Elctricas
UNIVERSIDAD TECNOLGICA
NACIONAL
Facultad Regional Ro Grande
ELECTROTECNIA y MAQUINAS ELECTRICAS
** ARRANQUE de MOTORES ASINCRONICOS TRIFASICOS **
Prof. Ing. Omar V. DUARTE
Edicin Octubre 2011
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ARRANQUE de MOTORES ASINCRONICOS TRIFASICOS
El motor asincrnico trifsico, debido a su caracterstica de
funcionamiento, puede tomar de las lneas de alimentacin durante el
arranque, una corriente entre seis y ocho veces el valor de la
corriente nominal.
Generalidades
Es por ello, que debe tenerse especial consideracin sobre los
elementos de maniobra y proteccin que van a controlar el arranque y
la marcha del motor, segn sea la aplicacin del mismo.
La puesta en marcha de motores asincrnicos trifsicos de baja
potencia (hasta 15KW aproximadamente), puede llevarse a cabo a
travs de llaves interruptoras guardamotores.
Arranque directo con interruptores y guardamotores
Interruptor tripolar Schneider Electric
Serie Vario
Un interruptor tripolar sencillo, permite fcil y econmicamente,
la puesta en marcha y la parada de un motor trifsico. Adems, deben
adosarse al circuito las protecciones (fusibles, rels trmicos, etc)
convenientes.
Guardamotor Schneider Electric
TeSys GV2
Un guardamotor es un dispositivo integrado que permite el
arranque, la parada y la proteccin trmica del motor.
La descripcin del funcionamiento de un guardamotor excede el
nivel de ste curso.
Cuando la potencia del motor a controlar es importante (ms de
15KW) cuando por razones operativas, el control del motor debe
realizarse desde una cierta distancia, la puesta en marcha y la
parada del mismo se realiza a travs de un mecanismo de
automatizacin que consta de dos elementos claves: el pulsador y el
contactor.
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Pulsador
El pulsador es un elemento de mando, que habilita o interrumpe
la circulacin de corriente por un circuito, ejerciendo una presin
mecnica sobre un botn retrctil. El pulsador puede ser NA (normal
abierto) o NC (normal cerrado). La condicin de normal hace
referencia a la prestacin elctrica (conduccin/apertura) del
pulsador cuando ste no est presionado mecnicamente.
Existen pulsadores que solo son NA, o solo NC o bien una
combinacin de ambas funciones en un mismo botn.
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Pulsadores Comerciales Siemens
Contactor
Segn la norma IEC 947-4, se define el contactor como:
Un aparato que tiene una sola posicin de reposo, de mando no
manual, capaz de establecer, soportar e interrumpir corrientes en
condiciones normales del circuito, comprendidas en ellas las de
sobrecarga en servicio.
El contactor, por definicin, no est diseado para interrumpir
corrientes de cortocircuito.
El contactor normalmente consta de una bobina alimentada con CC
(12V, 24V, 48V, etc.) o bien CA (110V, 220V). Esta bobina cuando es
energizada, atrae un vstago solidario con unos contactos mviles que
son presionados sobre los contactos fijos, estableciendo la
continuidad del circuito elctrico y permitiendo la circulacin de
corriente.
Los contactos se dividen en principales, a travs de los cuales
circular la corriente que alimentar al motor, y
contactos auxiliares, que son ms pequeos y permiten la
circulacin de corrientes de control para reaizar automatizaciones
del circuito.
Los contactos principales de un contactor son NA, y los
contactos auxiliares pueden ser NA o NC, segn el modelo.
Si bien a travs de un pulsador puede energizarse la bobina y
activar el contactor, al soltar el pulsador, el resorte lo llevar
nuevamente a su posicin de reposo, desenergizando el circuito. Es
posible superar ste inconveniente, utilizando el contacto auxiliar
NA para efectuar el enclavamiento (retencin), como puede verse en
la siguiente animacin.
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En el esquema anterior, una vez que el circuito es energizado,
logramos autoretener los contactos principales a travs del
enclavamiento realizado con el contacto auxiliar NA. Sin embargo,
con sta configuracin, para desenergizar el circuito necesitaramos
desconectar la fuente de 24V. Esto puede solucionarse fcilmente
colocando un pulsador NC en serie con el circuito de mando, como se
muestra en la siguiente animacin.
Una vez detallados los usos elementales del contactor y del
pulsador, podemos aplicarlos al arranque de los motores asincrnicos
trifsicos.
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Como hemos mencionado, cuando la potencia de los motores a
controlar es importante (>15KW) el arranque suele realizarse a
travs de contactores.
Arranque directo con contactores Esquema de Potencia y de
Mando
Los elementos a considerar para realizar un arranque directo
son:
Tiempo de duracin del arranque
Si la carga a accionar (bomba, cinta transportadora, molino,
etc.), presenta una inercia considerable (por su peso o por su
distribucin de masas), la cupla acelerante (diferencia entre la
cupla del motor y la cupla resistente de la mquina accionada) ser
pequea, y, para llevar al sistema (motor + carga) a su velocidad de
rgimen, transcurrir un tiempo excesivo, mantenindose corrientes
altas durante el perodo que dure el arranque.
Cadas de tensin en las lneas de alimentacin
Las fuertes corrientes de arranque de un motor asincrnico
trifsico (de 6 a 8 veces su corriente nominal), provocarn en las
lneas de alimentacin, cadas de tensin que, segn las normativas
vigentes de la Asociacin Electrotcnica Argentina, no pueden superar
el 15% de la tensin nominal del sistema mientras dure el
arranque.
Suponiendo que el sistema a poner en marcha, es tal que permite
cumplir con las dos condiciones anteriores, entonces es posible
realizar el arranque directo. El mismo contiene un Esquema de
Potencia, que consta de los cables alimentadores del motor, los
contactos principales del contactor KM1 y el propio motor. (Por
simplicidad, no han sido dibujadas las protecciones, como fusibles
y rels trmicos que suelen formar parte de ste sistema).
El Esquema de Mando contiene los pulsadores de marcha S1 (NA) y
parada S2 (NC), un contacto auxiliar del contactor KM1 (NA), y la
bobina del contactor KM1.
Presionando el pulsador de marcha S1, la bobina del contactor
KM1 queda bajo tensin, cerrando los contactos principales del
contactor y el contacto auxiliar NA, que se utilizar con el
propsito de autoretener la alimentacin de la bobina cuando se
suelte el pulsador de marcha. Bajo stas circunstancias, el motor
recibe la alimentacin de las lneas de potencia R, S y T, y arranca
directamente. Si se desea detener el motor, se debe presionar el
pulsador de parada S2, interrumpiendo la alimentacin de la bobina
del contactor, y hacindolo volver a su posicin de reposo con sus
contactos principales y el contacto auxiliar abiertos.
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En motores de grandes potencias, o bien, en sistemas
motor-mquina accionada, donde la corriente de arranque directa en
tringulo representara fuertes e inadmisibles cadas de tensin en las
lneas de alimentacin, se utiliza el mtodo de arranque
estrella-tringulo.
Arranque estrella-tringulo con contactores Esquema de Potencia y
de Mando
Consiste en iniciar el arranque del motor con sus bobinados
conectados en estrella, siendo la tensin de alimentacin sobre cada
bobina la tensin de fase del sistema, y luego de un tiempo
calculado en el cual el motor aceler suficientemente a la carga, se
conmutan los bobinados a tringulo, aplicndoles la tensin plena de
lnea hasta alcanzar la velocidad de rgimen. Con ste mtodo se
mantienen las corrientes de arranque dentro de valores admisibles
que impiden fuertes cadas de tensin en las lneas.
Para controlar automticamente el tiempo en que se realizar la
conmutacin de la conexin de los bobinados del motor de estrella a
tringulo, se utiliza un componente adicional: el temporizador.
Es un componente cuya misin en cualquier circuito es actuar
(conmutar sus contactos) luego de un determinado lapso de tiempo de
haber sido energizado.
Especficamente en el arranque estrella-tringulo, el temporizador
se energiza en el mismo instante en que el motor se conecta y
arranca en estrella. A partir de ese momento, un circuito
electrnico electromecnico interno en el temporizador, comienza a
contar una serie de segundos estipulado previamente a travs de un
potencimetro selector (los tiempos programables pueden ir de 1 a
100seg). Transcurrido el tiempo prefijado, el temporizador cambia
de estado abriendo su contacto NC y cerrando el NA, lo que permite,
a travs del esquema de mando, conmutar los bobinados del motor a la
conexin tringulo.
La siguiente animacin muestra el funcionamiento elemental del
temporizador. Aclaracin: el contacto auxiliar KM1, pertenece al
contactor principal (no dibujado en la animacin) que permite la
autoretencin del pulsador de marcha.
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La siguiente animacin muestra la secuencia de automatizacin que
permite realizar el arranque estrella-tringulo de un motor.
Al presionar el pulsador de marcha
1) Se energiza la bobina del contactor KM1. 2) Se autoretiene el
pulsador S1 a travs del contacto auxiliar del contactor KM1. 3) Se
energiza el temporizador KA1, que inicia su conteo regresivo 4) Se
energiza el contactor KM2, conectando los bobinados del motor en
estrella. Un
contacto auxiliar NC de KM2 se abre para asegurar que no se
conecte el contactor KM3, generando un cortocircuito (enclavamiento
elctrico).
5) El motor (conectado en estrella) acelera arrastrando la
carga, hasta que el temporizador finaliza su cuenta regresiva.
6) Luego de 7 segundos (tiempo programado para sta animacin), el
temporizador conmuta sus contactos auxiliares KA1 (NC y NA),
desenergizando al contactor KM2 y energizando el contactor KM3, con
lo cual los bobinados del motor quedan conectados en tringulo,
llevando al sistema a la velocidad de rgimen.
7) El enclavamiento elctrico entre los contactos auxiliares de
KM2 y KM3 asegura la desenergizacin del contactor KM2. (Tambin
puede existir un enclavamiento mecnico entre stos contactores, para
mayor seguridad)
8) Finalmente, si se desea detener el motor, debe presionarse el
pulsador de parada S2, desenergizando las bobinas de KM1, KA1, y
KM3.
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