Arranque de Motores Asíncronos Trifásicos: Métodos y Consideraciones

Introducción

Durante la puesta en tensión de un motor asíncrono trifásico, la corriente solicitada es considerable y puede provocar una caída de tensión que afecte al funcionamiento de otros receptores. Para remediar estos inconvenientes, ciertos reglamentos sectoriales prohíben el uso de motores de arranque directo que superen cierta potencia. Otros establecen una relación entre la corriente de arranque y la nominal en base a la potencia de los motores. Los motores de jaula son los únicos que pueden acoplarse directamente a la red por medio de un equipo simple. Solo las extremidades de los devanados del estator sobresalen de la placa de bornas. Dado que el fabricante determina de manera definitiva las características del rotor, los distintos procesos de arranque consisten principalmente en hacer variar la tensión en las bornas del estator.

Tipos de Arranque

Arranque Directo

El arranque directo es el modo de arranque más sencillo, en el que el estator se acopla directamente a la red. El motor se basa en sus características naturales para arrancar. En el momento de la puesta bajo tensión, el motor actúa como un transformador cuyo secundario está en cortocircuito. La corriente inducida en el rotor es importante. La corriente primaria y la secundaria son prácticamente proporcionales. Por tanto, se obtiene una punta de corriente importante en la red:

• Intensidad de Arranque (Ia): 5 a 8 veces la Intensidad Nominal (In)
• Par de Arranque (Carranque): 0,5 a 1,5 veces el Par Nominal (Cn)

A pesar de sus ventajas (sencillez del equipo, elevado par de arranque, arranque rápido, bajo coste), solo es posible utilizar el arranque directo en los siguientes casos:

• La potencia del motor es débil con respecto a la de la red, para limitar las perturbaciones que provoca la corriente solicitada.
• La máquina accionada no requiere un aumento progresivo de velocidad y dispone de un dispositivo mecánico (como un reductor) que impide el arranque brusco.
• El par de arranque debe ser elevado.

Por el contrario, será necesario usar una estrategia como arrancar el motor en tensión reducida, para disminuir la corriente solicitada o el par de arranque, en los siguientes casos:

• La caída de tensión provocada por la corriente solicitada puede perturbar el buen funcionamiento de otros aparatos conectados a la misma línea.
• La máquina accionada no puede admitir sacudidas mecánicas.
• La seguridad o la comodidad de los usuarios se vea comprometida.

La variación de la tensión de alimentación tiene las siguientes consecuencias:

• La corriente de arranque varía proporcionalmente a la tensión de alimentación.
• El par de arranque varía proporcionalmente al cuadrado de la tensión de alimentación.

Arranque Estrella-Triángulo

Solo es posible utilizar este modo de arranque en motores en los que las dos extremidades de cada uno de los tres devanados estatóricos vuelvan a la placa de bornas. Por otra parte, el bobinado debe realizarse de manera que el acoplamiento en triángulo corresponda con la tensión de la red. Por ejemplo, en el caso de una red trifásica de 380 V, es preciso utilizar un motor bobinado a 380 V en triángulo y 660 V en estrella. El principio consiste en arrancar el motor acoplando los devanados en estrella a la tensión de red, lo que equivale a dividir la tensión nominal del motor por √3.

• Intensidad de Arranque (Id): 1,5 a 2,6 veces la Intensidad Nominal (In)

Un motor de 380V/660V acoplado en estrella a su tensión nominal de 660 V absorbe una corriente √3 veces menor que si se acopla en triángulo a 380 V. Como el acoplamiento en estrella se realiza a 380 V, la corriente se divide de nuevo por √3. El par de arranque se divide también por 3, ya que es proporcional al cuadrado de la tensión de alimentación.

• Par de Arranque (Cd): 0,2 a 0,5 veces el Par Nominal (Cn)

La velocidad del motor se estabiliza cuando se equilibran el par del motor y el par resistente, normalmente entre el 75 y 85% de la velocidad nominal. En ese momento, los devanados se acoplan en triángulo y el motor rinde según sus características naturales. Un temporizador se encarga de controlar la transición del acoplamiento en estrella al acoplamiento en triángulo. El cierre del contactor de triángulo se produce con un retardo de 30 a 50 milisegundos tras la apertura del contactor de estrella, para evitar un cortocircuito entre fases al no poder encontrarse los dos cerrados a la vez.