Estrategias de Arranque de Motores Eléctricos: Directo, Estrella-Triángulo y Resistencias Rotóricas

Arranque Directo de Motores AC

En la placa de características de un motor, la especificación de tensión, por ejemplo, 230/400V, indica a qué tensión nominal puede trabajar el bobinado del motor.

Conexiones en Arranque Directo

• Con una tensión de red de U_L=230V: El motor se conecta en triángulo (Δ), ya que la tensión menor de la placa (230V) es igual a la tensión de red.
• Con una tensión de red de U_L=400V: Un motor con placa de características U=230/400V se conectará en conexión estrella (Y), ya que la tensión menor de placa (230V) será igual a la tensión de red (U_L)/√3 (400V/√3 ≈ 230V).
• Con una tensión de red de U_L=690V: Un motor con placa de características U=230/400V no se podrá conectar directamente a esta red. La tensión de fase (U_f) en una conexión estrella (Y) sería U_L/√3 = 690V/√3 ≈ 398V, lo cual es superior a la tensión nominal de fase del bobinado (230V), poniendo en riesgo el motor.

Características del Arranque Directo

Al arrancar, el motor consumirá entre 5 y 8 veces la Intensidad nominal (I_n). El arranque directo proporciona un buen Par de arranque, siempre y cuando el motor supere la intensidad de arranque (I_arr = 5-8 x I_n). Esto implica una intensidad de arranque muy alta.

Un motor de tensiones 230/400V podrá conectarse de forma directa:

• Con red de 230V, conexión en triángulo (Δ).
• Con red de 400V, conexión en estrella (Y).

Regulaciones y Limitaciones

Es importante tener en cuenta que, según el Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (REBT), a partir de 0.75 KW, un motor no se debe arrancar de forma directa. Pese a ser muy utilizado por su economía, el arranque directo solo se recomienda para motores de pequeña y mediana potencia, y no permite realizar arranques lentos o progresivos.

Arranque Estrella-Triángulo (Y-Δ)

El arranque estrella-triángulo (Y-Δ) se basa en conectar un motor de inducción (de jaula de ardilla) inicialmente en estrella (Y) sobre un sistema que debe funcionar en triángulo (Δ) para reducir las sobreintensidades del par inicial.

Características y Funcionamiento

• Intensidad de Arranque: La intensidad absorbida por el motor en la fase de arranque oscila entre 1.3 y 2.6 veces la I_n.
• Par de Arranque: El par en el eje del motor durante el arranque se reduce, siendo entre 0.2 y 0.5 del Par Nominal.
• Riesgo de Bloqueo: Arrancando en triángulo, si por cualquier causa el rotor se bloquea y no se pone en movimiento, la corriente mantendrá un alto valor y los bobinados del motor podrían quemarse.
• Inconveniente Principal: El mayor inconveniente de este tipo de arranque es que se produce un corte en la alimentación al pasar de la conexión estrella (Y) a la conexión triángulo (Δ).
• Relación de Corriente y Tensión: Al realizar el arranque en estrella (Y), la intensidad de arranque de línea será aproximadamente un tercio de la que se obtendría en arranque directo en triángulo, y la tensión de fase (V_f) aplicada a los bobinados será √3 veces menor que la tensión de línea (V_L). Por lo tanto, la corriente de arranque se reduce significativamente.
  I_{arranque (línea en Y)} ≈ I_{arranque (línea en Δ)} / 3
• Tensión de Alimentación: En la conexión estrella, la tensión de fase es V_f = V_L/√3.
• Tiempo de Conexión: Se espera hasta que el motor alcance una velocidad cercana a la nominal antes de conmutar a triángulo.
• Reducción de Par: Presenta una menor reducción de par (aproximadamente 1/3 del par directo) frente a otros sistemas de arranque suave.
• Tiempo de Arranque: El tiempo de arranque oscila entre 3 y 7 segundos.

Compatibilidad de Tensión para Arranque Y-Δ

• Con una tensión de red de 230V: Se podrá conectar en Y-Δ a motores con especificaciones U:230/400V.
• Con una tensión de red de 400V: Se podrá conectar en Y-Δ a motores con especificaciones U:400/690V.
• Con una tensión de red de 690V: Se podrá conectar en Y-Δ a motores con especificaciones U:690/1200V.

Arranque con Resistencias Rotóricas

Los motores de inducción con rotor bobinado están diseñados para trabajar con el devanado del rotor en cortocircuito.

Proceso de Arranque

Si esta conexión se realiza en el momento del arranque, la sobrecorriente sería de tal magnitud (I_arr ≈ 4.5 veces la I_n) que pondría en peligro la aparamenta. La puesta en marcha debe hacerse en varios tiempos para atenuar el pico de corriente en el momento del arranque.

El proceso se inicia con resistencias en serie con el rotor para atenuar el pico de corriente, y se van eliminando progresivamente hasta terminar en cortocircuito.

Ventajas y Desventajas

• Ventaja: Por medio de estas resistencias, podemos regular el valor de la corriente de arranque y no se producen cortes de tensión durante la eliminación de las resistencias.
• Desventaja: El Par de arranque se ve reducido.

Selección de Resistencias

Para seleccionar las resistencias a conectar en el esquema de fuerza, tendremos que utilizar la siguiente fórmula: R = 0.055 x (...)

(Nota: La fórmula proporcionada en el documento original está incompleta.)