Arranque de motores trifasicos
Páginas: 12 (2885 palabras)
Publicado: 20 de septiembre de 2010
Arranque de motores trifásicos. Efectos en la línea de alimentación
Narciso Moreno Alfonso
DPTO. INGENIERIA ELECTRICA. UNIVERSIDAD DE SEVILLA 1. Introducción Como es sabido [2], el instante de la puesta en marcha de un motor trifásico de inducción puede tener efectos negativos en la línea de alimentación, y en los propios conductores del motor. Esto se debe a la gran sobreintensidad que puedellegar a absorber el motor, capaz de provocar caídas de tensión inadmisibles o incluso calentamientos peligrosos. Para evitar estos inconvenientes, suele ser obligatorio disminuir el valor de dicha intensidad. Generalmente se emplean los siguientes métodos: estrella-triángulo, tensión variable, variador electrónico de tensión, resistencias rotóricas y convertidor de frecuencia.
En este artículo sehace una revisión de los métodos de arranque de motores trifásicos de inducción más frecuentes, describiendo los efectos que cada uno de ellos provocan en la línea de alimentación. En el análisis, se han efectuado medidas reales de par, potencia y velocidad, con un dispositivo óptico portátil para la obtención del par motor, que hace posible la toma de datos sin interferir en ninguna conexióneléctrica o mecánica del motor a ensayar [1].
que. De este modo, y teniendo en cuenta el circuito equivalente aproximado [3] por fase del motor (Fig. 1), la intensidad absorbida por fase en el arranque viene dada por (1), si se desprecia la intensidad de la rama paralelo en dicho circuito y teniendo en cuenta que la resistencia de carga (R’c) vale cero en ese instante. I = Ve · (R2cce + X2cce)-1/2(1)
En el circuito de la figura 1, Rcce representa la resistencia por fase de los devanados, Xcce la reactancia por fase, RFe modela las pérdidas en el hierro y Xm la reactancia de magnetización. Si se conecta el motor directamente a su tensión nominal, desarrollará un par de arranque que viene dado por (2), donde Pmi es la potencia mecánica interna del motor, ne es la velocidad de sincronismo,s el deslizamiento, R’2 la resistencia rotórica y V la tensión de alimentación por fase.
Pmi·60 3·V2·R’2·60 C = ––––– = –––––––––––––––––––––– 2·π·ne R’2 2·π·ne·s[(Re + ––––)2+X2cce] s
Sin embargo, cada uno de lo métodos enumerados tiene nuevas consecuencias tanto en la línea de alimentación como en el entorno, las cuales analizaremos en los siguientes apartados.
Figura 1. Circuitoequivalente aproximado por fase
La mayoría de dichos métodos se basan en una reducción de la tensión en el instante del arran-
(2) La representación de la ecuación (2) se hace en la figura 2.a, y en la figura 2.b se muestran los valores reales de las curvas de par (C) y potencia (P) frente a la velocidad (n) en un arranque directo. Teniendo en cuenta (1) y que R’c = 0 en el instante de arranque, secomprueba que la intensidad absorbida puede llegar a
71
Figura 2. a) Curva teórica par-velocidad. b) Curvas reales de par y potencia.
Figura 4. Arranque estrella-triángulo. Curvas de par e intensidad.
ser realmente elevada, al ser muy pequeña la impedancia del motor en ese instante. Por ello, el arranque directo sólo conviene ser usado en motores de pequeña potencia (3 kW). Si sealimentan en media tensión (6.000 V) puede realizarse una conexión directa para potencias de hasta 73.600 W. Este criterio es válido cuando el motor arranque libremente. Si lo hace en carga, hay que tener en cuenta que puede prolongarse en exceso el tiempo en el que se alcanza el régimen permanente, pudiéndose provocar con ello un sobrecalentamiento perjudicial para los conductores. En la figura 3, serepresenta la evolución real de la velocidad durante el proceso de aceleración del motor con arranque directo, así como durante la parada al desconectarse la tensión de alimentación. La zona plana superior de la curva corresponde al funcionamiento en régimen permanente.
rectamente de la red, pero conectado en estrella. De este modo, la tensión aplicada al estator es 1,73 veces inferior a la...
Narciso Moreno Alfonso
DPTO. INGENIERIA ELECTRICA. UNIVERSIDAD DE SEVILLA 1. Introducción Como es sabido [2], el instante de la puesta en marcha de un motor trifásico de inducción puede tener efectos negativos en la línea de alimentación, y en los propios conductores del motor. Esto se debe a la gran sobreintensidad que puedellegar a absorber el motor, capaz de provocar caídas de tensión inadmisibles o incluso calentamientos peligrosos. Para evitar estos inconvenientes, suele ser obligatorio disminuir el valor de dicha intensidad. Generalmente se emplean los siguientes métodos: estrella-triángulo, tensión variable, variador electrónico de tensión, resistencias rotóricas y convertidor de frecuencia.
En este artículo sehace una revisión de los métodos de arranque de motores trifásicos de inducción más frecuentes, describiendo los efectos que cada uno de ellos provocan en la línea de alimentación. En el análisis, se han efectuado medidas reales de par, potencia y velocidad, con un dispositivo óptico portátil para la obtención del par motor, que hace posible la toma de datos sin interferir en ninguna conexióneléctrica o mecánica del motor a ensayar [1].
que. De este modo, y teniendo en cuenta el circuito equivalente aproximado [3] por fase del motor (Fig. 1), la intensidad absorbida por fase en el arranque viene dada por (1), si se desprecia la intensidad de la rama paralelo en dicho circuito y teniendo en cuenta que la resistencia de carga (R’c) vale cero en ese instante. I = Ve · (R2cce + X2cce)-1/2(1)
En el circuito de la figura 1, Rcce representa la resistencia por fase de los devanados, Xcce la reactancia por fase, RFe modela las pérdidas en el hierro y Xm la reactancia de magnetización. Si se conecta el motor directamente a su tensión nominal, desarrollará un par de arranque que viene dado por (2), donde Pmi es la potencia mecánica interna del motor, ne es la velocidad de sincronismo,s el deslizamiento, R’2 la resistencia rotórica y V la tensión de alimentación por fase.
Pmi·60 3·V2·R’2·60 C = ––––– = –––––––––––––––––––––– 2·π·ne R’2 2·π·ne·s[(Re + ––––)2+X2cce] s
Sin embargo, cada uno de lo métodos enumerados tiene nuevas consecuencias tanto en la línea de alimentación como en el entorno, las cuales analizaremos en los siguientes apartados.
Figura 1. Circuitoequivalente aproximado por fase
La mayoría de dichos métodos se basan en una reducción de la tensión en el instante del arran-
(2) La representación de la ecuación (2) se hace en la figura 2.a, y en la figura 2.b se muestran los valores reales de las curvas de par (C) y potencia (P) frente a la velocidad (n) en un arranque directo. Teniendo en cuenta (1) y que R’c = 0 en el instante de arranque, secomprueba que la intensidad absorbida puede llegar a
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Figura 2. a) Curva teórica par-velocidad. b) Curvas reales de par y potencia.
Figura 4. Arranque estrella-triángulo. Curvas de par e intensidad.
ser realmente elevada, al ser muy pequeña la impedancia del motor en ese instante. Por ello, el arranque directo sólo conviene ser usado en motores de pequeña potencia (3 kW). Si sealimentan en media tensión (6.000 V) puede realizarse una conexión directa para potencias de hasta 73.600 W. Este criterio es válido cuando el motor arranque libremente. Si lo hace en carga, hay que tener en cuenta que puede prolongarse en exceso el tiempo en el que se alcanza el régimen permanente, pudiéndose provocar con ello un sobrecalentamiento perjudicial para los conductores. En la figura 3, serepresenta la evolución real de la velocidad durante el proceso de aceleración del motor con arranque directo, así como durante la parada al desconectarse la tensión de alimentación. La zona plana superior de la curva corresponde al funcionamiento en régimen permanente.
rectamente de la red, pero conectado en estrella. De este modo, la tensión aplicada al estator es 1,73 veces inferior a la...
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