Control de la Corriente de Arranque en Motores Trifásicos de Inducción

Arranque de Motores Trifásicos de Inducción

1. Introducción

Los motores trifásicos de inducción presentan una intensidad en el momento del arranque del orden de entre 4 y 7 veces la nominal, para motores de jaula sencilla. Esta sobreintensidad decrece rápidamente conforme el motor adquiere velocidad, hasta estabilizarse en un valor razonable en su punto de trabajo. No obstante, esta «punta de corriente de arranque» provoca caídas de tensión y perturbaciones en la red que pueden afectar a otros receptores.

Regulación y Normativa (ITC-BT 47)

Según la ITC-BT 47, apartado 6, se establece que:

“En general, los motores de potencia superior a 0,75 kilovatios (1 CV) deben estar provistos de dispositivos equivalentes que no permitan que la relación de corriente entre el periodo de arranque y el de marcha normal que corresponda a su plena carga, según las características del motor que debe indicar su placa, sea superior a la señalada en el cuadro siguiente:”

El Arrancador Estrella-Triángulo

El propósito de adoptar un sistema de arranque estrella-triángulo para un motor trifásico es limitar la corriente consumida por el motor durante su arranque, la cual puede alcanzar entre 4 y 7 veces su valor nominal. Dependiendo del tipo y las características del motor, la potencia instalada y los requerimientos de par y velocidad en la carga, se debe estudiar y elegir la técnica de arranque más apropiada para cada caso. Entre las técnicas más utilizadas se pueden nombrar las siguientes:

• Arranque por autotransformador
• Arranque por resistencias del estator
• Arranque estrella-triángulo
• Arranque mediante arrancadores estáticos o electrónicos (Soft Starters).

Siempre que sea posible, es conveniente que el motor arranque a tensión plena, pero a menudo se encuentran inconvenientes, tales como una insuficiente potencia instalada en la red, que da lugar a fuertes caídas de voltaje durante el arranque, o limitantes de tracción mecánica en el eje del motor, que acortarían la vida útil de la máquina. En estos casos, se debe recurrir a alguno de los métodos de arranque por tensión reducida, cuyo propósito es disminuir la corriente de arranque y los esfuerzos dinámicos que puedan generarse en el motor.

Características del Arranque Estrella-Triángulo

El arranque estrella-triángulo, objetivo de este artículo, es uno de los métodos por tensión reducida más usados en la industria para la puesta en marcha de motores de inducción de mediana potencia (generalmente entre 10 y 25 kW), por su fácil construcción, bajo costo y alta confiabilidad. Para su aplicación se requiere que el motor esté diseñado para tal propósito. Esto implica que pueda funcionar en régimen permanente con sus bobinas conectadas en triángulo y sometidas a la tensión de línea, y que además los 6 terminales de sus bobinas sean accesibles.

El método de arranque estrella-triángulo aprovecha la modificación de la resistencia interna del motor en función de que sus bobinados se conecten en estrella o en triángulo. Como durante el proceso de arranque, el motor se conecta en estrella, la tensión por cada bobina del estator se verá reducida en √3, es decir, en un 58% de la tensión de línea. Esto significa que la intensidad que absorbe el motor es también √3 veces menor.

Cuando se usa dicho sistema, se debe iniciar la conexión en estrella para que la corriente se reduzca en la misma proporción que la tensión. Una vez que el motor ha alcanzado entre el 70% y 80% de su velocidad nominal, se desconecta la estrella para realizar la conmutación a la conexión en triángulo. Finalmente, el motor alcanzará sus características nominales de trabajo.

De tal forma que hemos conseguido arrancar el motor con una corriente de corta duración y magnitud muy inferior a la que se hubiese obtenido en arranque directo (del orden de 2.5 veces la intensidad nominal en el arranque). Por otro lado, el par de arranque se ve disminuido entre 1.5 a 0.5 veces el valor nominal que se tiene durante el arranque directo del motor.

Consideraciones Prácticas y Tiempo de Conmutación

Finalmente, vale la pena considerar que en la práctica el tiempo que toma un arranque normal debe ser inferior a 10 segundos y estará supeditado al par acelerante e inercia de la máquina y la carga.

Es importante lograr un ajuste del tiempo de acuerdo con las características del conjunto para evitar que el pico de corriente que se produce al pasar a la etapa de triángulo sea muy alto y pueda perjudicar a los contactores, al motor y a la máquina accionada, tal como si se efectuara un arranque directo.