Máquinas eléctricas





CAPITULO 9


ARRANQUE DE MOTORES DE C. C.


9.1 Introducción.

Todos los motores, cuando están en marcha, desarrollan una f.c.e.m. que junto con la caída por la impedancia en la armadura, equilibra el voltaje aplicado. En el instante del arranque, la f.c.e.m. Ec es cero, puesto que la armadura está en reposo; el voltaje aplicado, en esta condición, se equilibra solo porla caída en la impedancia. Si se aplica el voltaje nominal en reposo, pueden circular corrientes excesivas por la armadura que dañen el motor, que ocasionen fluctuaciones de voltaje en las líneas y que dañen la carga debido a una aceleración demasiado rápida. Para limitar la corriente en el arranque, es necesario insertar alguna resistencia externa en serie con la armadura para compensar lacarencia de f.c.e.m.; reduciendo el voltaje aplicado en terminales durante el periodo de arranque y controlando el tiempo empleado en la aceleración.

Conforme el motor se acelera, la f.c.e.m. generada aumenta y, por tanto, la corriente disminuye hasta que la velocidad se hace constante (la f.c.e.m. se hace constante también). Entonces, la (así llamada) “resistencia de aceleración” sedebe reducir para permitir que la corriente aumente y así producir una nueva aceleración. La reducción de la resistencia se realiza por pasos puenteando secciones de ella y, cuando la resistencia se ha puenteado completamente, la armadura se encuentra conectada directamente a la línea y el motor está girando a plena velocidad.

Cada sección que se puentea de la resistencia deaceleración debe escogerse para que los picos máximos de corriente o par, durante la aceleración, se ajusten sobre la base de una buena conmutación y de los requerimientos del par de la carga mecánica gobernada. Generalmente, sin embargo, el valor de la resistencia total de aceleración se selecciona para permitir que la corriente este limitada entre un 150% y un 200% de la corriente a plena carga.Todos los motores de c.c. por encima de 2 HP requieren de un dispositivo de arranque para reducir el voltaje de armadura. Los motores de potencia fraccionaria no requieren generalmente de este dispositivo.



Fig. 9-1. Esquema que ilustra como se conectan las resistencias de aceleración en la armadura de un motor shunt.
Para extender la información acerca del motor durante elperiodo de aceleración, se considerara gráficamente las características de operación del motor shunt de la fig. 9-1. Se asume que los picos de corriente están limitados a 1.5 Ia , y que los cortes de resistencia siempre ocurrirán cuando la corriente cae hasta Ia conforme el motor se acelera.

En el instante en que se energizan las terminales L1 y L2 del circuito de la fig. 9-1, hay unaelevación inicial de la corriente de 1.5 Ia (limitada por la resistencia de aceleración). El motor se acelera a lo largo de la línea a,a’ de la fig. 9-2a y teóricamente podría llegar hasta el 100% de la velocidad si la carga mecánica y las pérdidas fueran cero. Sin embargo, cuando la corriente alcanza el valor de Ia, se cierra el interruptor A (fig. 9-1); la corriente de armadura se elevainstantáneamente de nuevo a 1.5 Ia (Imax), y el motor se acelera a lo largo de la curva b,b’ (fig. 9-1a). En el punto b’, cuando la corriente nuevamente alcanza el valor de Ia, se cierra el interruptor B (fig. 9-1) con una repetición de la aceleración a lo largo de la curva c,c’.

Finalmente cuando el interruptor C (fig. 9-1) se ha cerrado, y toda la resistencia de aceleración ha sidopuenteada, el motor operará normalmente con la armadura conectada directamente a la fuente.


Fig. 9-2 (a). Característica de la aceleración de un motor shunt.


Fig. 9-2 (b, c). Característica de la aceleración de un motor shunt.

Las variaciones en la curva de corriente–tiempo (fig. 9-2b) siguen el mismo patrón que en la curva corriente–velocidad explicada anteriormente. Se notará...