¿Por qué es mayor el par de arranque de un motor de inducción, y cuáles son sus técnicas de reducción?

Razones para un Par de Arranque Alto

• Corriente de Arranque Alta: Durante el arranque, un motor de inducción consume una corriente de arranque alta, típicamente 5 a 7 veces la corriente nominal. Esta corriente alta aumenta la densidad del flujo magnético, lo que resulta en un par de arranque más alto.

• Factor de Potencia Bajo: En el arranque, el motor opera con un factor de potencia bajo, lo que significa que la mayor parte de la corriente se utiliza para establecer el campo magnético en lugar de producir un par útil.

• Características de Diseño: Para proporcionar suficiente par durante el arranque, los motores de inducción se diseñan para tener características de par alto a bajas velocidades.

Métodos para Reducir el Par de Arranque

Arranque con Reducción de Voltaje

Principio: Reducir el voltaje aplicado al motor para disminuir la corriente y el par de arranque.

Métodos

• Arranque Estrella-Delta: Durante el arranque, el motor se conecta en configuración estrella y luego se cambia a configuración delta una vez que alcanza cierta velocidad.

• Arranque con Autotransformador: Usar un autotransformador para reducir el voltaje de arranque.

• Arranque con Resistencias o Reactancias en Serie: Insertar resistencias o reactancias en serie con el motor durante el arranque para reducir el voltaje de arranque.

Uso de un Arrancador Suave

• Principio: Aumentar gradualmente el voltaje aplicado al motor para suavizar el proceso de arranque, reduciendo la corriente y el par de arranque.

• Método: Usar un arrancador suave para controlar el voltaje de arranque, aumentándolo gradualmente hasta el valor nominal.

Uso de un Variador de Frecuencia (VFD)

• Principio: Controlar la velocidad y el par del motor variando la frecuencia y el voltaje del suministro de energía.

• Método: Usar un VFD para iniciar el motor a baja frecuencia y voltaje, aumentando gradualmente ambos hasta alcanzar los valores nominales.

Frenado por Inyección de Corriente Continua (DC)

• Principio: Inyectar corriente continua (DC) en los devanados del estator antes o durante el arranque para producir un campo magnético que reduce el par de arranque.

• Método: Controlar la magnitud y duración de la corriente DC para regular el par de arranque.

Uso de Motores de Doble Velocidad o de Múltiples Velocidades

• Principio: Cambiar las conexiones de los devanados del motor para lograr diferentes velocidades y características de par.

• Método: Diseñar motores de múltiples velocidades que operen a una velocidad menor durante el arranque y cambien a una velocidad más alta después del arranque.

Optimización del Diseño del Motor

• Principio: Mejorar el diseño del motor para reducir la densidad del flujo magnético y la corriente de arranque durante el arranque.

• Método: Seleccionar diseños de devanados y materiales adecuados, y optimizar la estructura del circuito magnético para reducir la saturación magnética durante el arranque.

Resumen

El par de arranque alto de los motores de inducción está determinado por su diseño y principios de funcionamiento. Sin embargo, pueden emplearse varios métodos para reducir el par de arranque y minimizar el impacto en la red eléctrica y los sistemas mecánicos. Los métodos comunes incluyen el arranque con reducción de voltaje, el uso de arrancadores suaves, el uso de variadores de frecuencia (VFDs), el frenado por inyección de corriente continua (DC), el uso de motores de doble velocidad o de múltiples velocidades, y la optimización del diseño del motor. La elección del método debe basarse en los requisitos específicos de la aplicación y las condiciones del sistema.