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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