Arranque de un Motor de Inducción

Motores de inducción trifásicos: Mecanismo de arranque automático y métodos de arranque

Un motor de inducción trifásico es inherentemente capaz de arrancar por sí mismo. Cuando se conecta el suministro de energía al estator de un motor de inducción trifásico, se genera un campo magnético rotatorio. Este campo magnético rotatorio interactúa con el rotor, causando que este comience a girar e iniciando la operación del motor de inducción. En el momento del arranque, el deslizamiento del motor es igual a 1, y la corriente de arranque es significativamente alta.

El papel de un arrancador en un motor de inducción trifásico va más allá del simple arranque. Sirve dos funciones principales:

1. Limitación de corriente: Reduce la corriente de arranque sustancial, que, si no se controla, podría dañar los devanados del motor, sobrecalentar los componentes eléctricos y crear caídas de tensión en el sistema de suministro.

2. Protección: Proporciona salvaguardas esenciales contra sobrecargas, que ocurren cuando el motor consume una corriente excesiva debido a estrés mecánico o condiciones de operación anormales, y situaciones de baja tensión, donde una caída en la tensión de suministro podría llevar a una operación ineficiente del motor o incluso a su parada.

Existen dos enfoques fundamentales para arrancar un motor de inducción trifásico. Un método implica conectar el motor directamente a la tensión de suministro completa. El otro enfoque consiste en aplicar una tensión reducida al motor durante el arranque. Es importante tener en cuenta que el par producido por un motor de inducción es proporcional al cuadrado de la tensión aplicada. Por lo tanto, un motor genera un par significativamente mayor cuando se arranca a tensión completa en comparación con cuando se arranca con tensión reducida.

Para los motores de inducción jaula, que se utilizan ampliamente en aplicaciones industriales y comerciales, existen tres métodos principales de arranque:

Métodos de arranque para motores de inducción
Arrancador directo en línea

El método de arranque directo en línea (DOL) para motores de inducción es conocido por su simplicidad y rentabilidad. Con este enfoque, el motor se conecta directamente a la tensión de suministro completa. Este método sencillo se utiliza típicamente para motores pequeños con una potencia de hasta 5 kW. Al usar un arrancador DOL para estos motores más pequeños, se pueden minimizar las posibles fluctuaciones en la tensión de suministro, asegurando una operación estable del sistema eléctrico.

Arrancador estrella-delta

El arrancador estrella-delta es uno de los métodos más comunes y ampliamente adoptados para arrancar motores de inducción trifásicos. En la operación normal, los devanados del estator del motor están configurados en una conexión delta. Sin embargo, durante la fase de arranque, los devanados se conectan inicialmente en una configuración estrella. Esta conexión estrella reduce la tensión aplicada a cada devanado, limitando así la corriente de arranque. Una vez que el motor ha ganado suficiente velocidad, los devanados se cambian a la conexión delta, permitiendo que el motor opere a su rendimiento nominal completo.

Arrancador autotransformador

Los autotransformadores se pueden utilizar en configuraciones conectadas en estrella o en delta. Su función principal en el contexto del arranque de motores de inducción es limitar la corriente de arranque. Al ajustar la relación de vueltas del autotransformador, se puede reducir la tensión suministrada al motor durante el arranque. Esta reducción controlada de la tensión ayuda a mitigar la corriente de entrada alta que ocurre cuando el motor se energiza por primera vez, protegiendo tanto al motor como al sistema de suministro eléctrico.

Los arrancadores directo en línea, estrella-delta y autotransformador están específicamente diseñados para motores de inducción con rotor de jaula, que son prevalentes en una amplia gama de aplicaciones industriales y comerciales debido a su construcción robusta y operación confiable.

Método de arranque para motores de inducción con anillos de deslizamiento

Para los motores de inducción con anillos de deslizamiento, el proceso de arranque implica conectar la tensión de suministro completa a través del arrancador. El diseño único de los motores con anillos de deslizamiento, con sus circuitos de rotor externos, permite un control adicional durante el arranque. El diagrama de conexión de un arrancador de motor de inducción con anillos de deslizamiento proporciona una representación visual de cómo interactúan los diversos componentes para facilitar el proceso de arranque, permitiendo una mejor comprensión de su operación y mecanismos de control.

Al arrancar un motor de inducción con anillos de deslizamiento, la resistencia de arranque completa se conecta inicialmente en el circuito del rotor. Esto reduce efectivamente la corriente de suministro absorbida por el estator, minimizando la corriente de entrada que de otro modo podría estresar el sistema eléctrico y el propio motor. A medida que el suministro eléctrico energiza el motor, el rotor comienza a girar.

A medida que el motor acelera, las resistencias del rotor se reducen sistemáticamente en etapas. Esta eliminación gradual de las resistencias se coordina cuidadosamente con el aumento de la velocidad de rotación del motor. Al hacerlo, el motor puede aumentar su velocidad de manera suave mientras mantiene características de par óptimas.

Una vez que el motor alcanza su velocidad nominal a plena carga, todas las resistencias de arranque se eliminan completamente del circuito. En este punto, los anillos de deslizamiento se cortocircuitan. Este cortocircuito permite que el motor opere con máxima eficiencia, ya que elimina la resistencia adicional que solo era necesaria durante la fase de arranque, permitiendo que el motor entregue su rendimiento nominal completo.