Métodos de Arranque de Motores Asíncronos: Tipos y Características

Tipos de Arranque de Motores Asíncronos

Durante la puesta en tensión de un motor, la corriente solicitada es considerable y puede provocar una caída de tensión que afecte al funcionamiento de los receptores, especialmente en caso de insuficiencia de la sección de la línea de alimentación. En ocasiones, la caída puede llegar a ser perceptible en los aparatos de alumbrado.

Para poner remedio a estos inconvenientes, ciertos reglamentos sectoriales prohíben el uso de motores de arranque directo que superen cierta potencia. Otros se limitan a imponer la 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. Tan sólo 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 estátor. En este tipo de motores, cuya frecuencia es constante, la reducción de la punta de corriente conlleva de manera automática una fuerte reducción del par.

En los motores asíncronos, comprobamos que el par de fuerzas depende directamente del cuadrado de la tensión, e inversamente del cuadrado de la frecuencia.

Para cumplir con la limitación de sobrecarga utilizaremos los siguientes métodos de arranque:

• Arranque directo: Se aplica directamente toda la tensión de la red. Válido con motores inferiores a 5,5 kW.
• Arranque con resistencias estatóricas: Intercalando en serie una o varias resistencias antes del motor, se disminuye la tensión que le aplicamos al estator, y por tanto la punta de arranque. Conforme adquiere velocidad, desconectaremos estas resistencias.

A pesar de las ventajas que conlleva (sencillez del equipo, elevado par de arranque, arranque rápido, bajo coste), sólo 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 (por ejemplo, un reductor) que impide el arranque brusco.
• El par de arranque debe ser elevado.

• Arranque con autotransformador: Mediante un autotransformador reducimos la tensión de red durante el arranque, para luego aplicarla toda la tensión.

El arranque se lleva a cabo sin interrupción de corriente en el motor, lo que evita que se produzcan fenómenos transitorios. No obstante, si no se toman ciertas precauciones pueden aparecer fenómenos transitorios de igual naturaleza durante el acoplamiento a plena tensión. Este sistema proporciona una buena característica de arranque, aunque posee el inconveniente de su alto precio.

Estos dos últimos métodos están en desuso frente a los dos siguientes.

• Arranque estrella-triángulo: Es uno de los métodos más conocidos con el que se pueden arrancar motores de hasta 11 kW de potencia. Consiste en conectar primero el motor en estrella para, una vez arrancado, conmutar a la conexión en triángulo. Para que esto se pueda llevar a cabo, se debe utilizar un motor que esté preparado para funcionar a la tensión inferior conectado en triángulo. Así, por ejemplo, un motor de 220/380 podrá ser arrancado en una red de 220 V. Si a un motor de las características indicadas se le conecta primero en estrella, cada una de las bobinas del mismo quedará sometido a una tensión, SQRT(3) inferior que si hubiese conectado en triángulo. Con ello se consigue que la intensidad en el arranque quede disminuida a la tercera parte respecto al arranque directo en conexión en triángulo. El par también queda reducido a la tercera parte, lo que conviene tenerlo en cuenta si el motor arranca con toda la carga. Por esta razón, conviene que el motor arranque en vacío o con poca carga.
• Arranque con resistencias estatóricas: Mediante un convertidor electrónico de frecuencia, aplicamos una tensión-frecuencia creciente (rampa de aceleración) hasta su valor nominal. También permite aplicarle rampa de deceleración, o inyectarle corriente continua para su bloqueo. Este sistema tiene el inconveniente de que consigue disminuir la corriente en función lineal de la caída de tensión producida. Sin embargo, el par queda disminuido con el cuadrado de la caída de tensión, por lo que su aplicación, se ve limitada a motores en los que el momento de arranque resistente, sea bajo.