Arranque de Motores a Voltaje Reducido

IE-0416 Laboratorio de Máquinas Eléctricas I
Guía de Laboratorio
Práctica #13: Arranque de Motores a Voltaje Reducido
Arranque de Motores a Voltaje Reducido
Arranque por autotransformador, por impedancia y Y→∆.
Curso:
Documento:
Laboratorio de Máquinas Eléctricas I
ie0416.practica #13.2007-2.doc
Elaborado por:
Ing. Mauricio Céspedes Moya
Revisado por:
Horas Lectivas
3
09 Ago. 07
Fecha
Sigla:
IE-0416
Ing. Franklin Chinchilla, PhD.
Ing. Gustavo Valverde Mora
Ing. Oscar Núñez Mata
2007-2
Versión
1. Arranque de Motores a Voltaje Reducido
En algunas aplicaciones es posible arrancar los motores de inducción en vacío o con sólo una fracción
de su carga nominal. En estos casos el arranque a voltaje reducido es una técnica de arranque de motores
que disminuye el pico de la corriente de arranque protegiendo los devanados del motor.
Cuando los motores de inducción deben arrancar con cargas pesadas conectadas a su eje resulta
necesario recurrir a la variación de la resistencia rotórica estudiada en una práctica anterior, pues debemos
recordar que una disminución del voltaje conlleva una reducción cuadrática del par electromecánico y el
arranque de motores a voltaje reducido no es práctico en estos casos.
1.1
Arranque a Voltaje Reducido con autotransformador.
El arranque a voltaje reducido para motores de inducción de jaula de ardilla utilizando un
autotransformador trifásico (o tres monofásicos) busca disminuir la corriente de arranque con una
disminución del voltaje de entrada a los bornes del motor. Sin embargo, debe notarse que el par del motor
se reduce en proporción al cuadrado del voltaje aplicado, mientras la corriente de línea se reduce sólo en
proporción directa a la reducción del voltaje de línea.
En este caso, si el motor no puede acelerar la carga al voltaje mínimo, se puede probar con fracciones
cada vez mayores del voltaje nominal hasta que se obtenga el par adecuado y deseado de arranque. El
autotransformador funciona de dos maneras para reducir la corriente que se toma de las líneas: 1)
reduciendo la corriente de arranque mediante una reducción de voltaje y 2) reduciendo la corriente de
arranque debido a la relación de transformación.
1.2
Arranque a voltaje reducido con resistor o reactor primarios
Si se introduce un resistor o un reactor en serie con cada una de las conexiones del estator, la gran
corriente de arranque produce una reducción inmediata de voltaje entre las terminales del estator como
resultado de la caída de tensión en la impedancia exterior de arranque. A medida que acelera el motor, el
voltaje a través del estator aumenta debido a la reducción en la corriente de línea que conlleva una
reducción lineal de la caída de tensión en la impedancia en serie. Así mismo, el par se incrementa con el
cuadrado del aumento en tensión.
Escuela de Ingeniería Eléctrica. UCR
1
Departamento de Sistemas de Potencia
IE-0416 Laboratorio de Máquinas Eléctricas I
Guía de Laboratorio
1.3
Práctica #13: Arranque de Motores a Voltaje Reducido
Arranque en estrella → delta
La mayor parte de los motores polifásicos de inducción con rotor de jaula de ardilla se devanan con un
estator en delta[1]. Si las terminales de los devanados del estator se encuentran accesibles desde el principio
hasta el final de cada devanado de fase, la conexión puede realizarse externamente ya sea en estrella o en
delta. Cuando se conectan en estrella, el voltaje que se imprime al devanado es el 57,8% del VLL.
2. Equipo
•
Fuente de alimentación y cables de conexión.
•
Amperímetro de gancho con registrador de picos.
•
Transformador 3Ø con derivaciones.
•
Módulo de inductancias y de resistencias.
•
Contactor de 3P2T.
•
Motor de inducción de jaula de ardilla.
•
2 Botoneras
3. Procedimiento
1)
3.1
2)
Conecte el motor en delta y a voltaje pleno registre el pico de corriente de arranque en vacío.
Arranque a voltaje reducido con autotransformador
Implemente un circuito arrancador con contactores que
aplique al motor una fracción del voltaje pleno durante el
arranque y una vez acelerado le suministre su tensión nominal.
3)
Registre el pico en la corriente de arranque.
4)
Estime matemáticamente la reducción en el par de arranque.
3.2
Arranque con resistor o reactor primario
5)
De acuerdo con la capacidad de soporte de corriente del
módulo de resistencias, seleccione la resistencia de arranque a
utilizar.
6)
Utilice un interruptor 3P2T para armar el circuito de
arranque de la figura adjunta.
7)
8)
9)
Registre la corriente pico en el arranque del motor.
Implemente ahora el arranque con reactor de manera que la
impedancia serie sea la misma que la del resistor del punto 5).
Registre el pico en la corriente de arranque.
Escuela de Ingeniería Eléctrica. UCR
2
Departamento de Sistemas de Potencia
IE-0416 Laboratorio de Máquinas Eléctricas I
Guía de Laboratorio
3.3
Práctica #13: Arranque de Motores a Voltaje Reducido
Arranque estrella → delta
10)
Mediante la conmutación mostrada en la figura
adjunta es posible arrancar un motor de inducción en
estrella con poco más de la mitad de su voltaje nominal,
y a continuación hacerlo trabajar en delta con el voltaje
nominal de línea y fase aplicados.
11)
Registre el pico de corriente de arranque y estime la
reducción del par de arranque.
12)
Complete la Tabla 1.
Tabla 1: Características de arranque a voltaje reducido en un motor de inducción trifásico, ____ V, ____ AARRANQUE
Método de
Arranque
Corriente de
arranque pico
(A)
Voltaje terminal
en el arranque.
(V)
Porcentaje del Par de
arranque a voltaje
pleno
Porcentaje de la
corriente a voltaje
pleno
Autotransformador
Resistor Primario
Reactor Primario
Estrella → Delta
4. Referencia
[1] Kosow, I.; Máquinas Eléctricas y Transformadores. Segunda Edición, Prentice-Hall, México, 1993,
págs. 349-352.
Escuela de Ingeniería Eléctrica. UCR
3
Departamento de Sistemas de Potencia