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El arranque suave de motores se lleva a cabo por medio de tiristores: TIRISTOR.- Es en realidad un dispositivo semiconductor con tres terminales que tiene como ventajas las siguientes: Acción por una SEÑAL DE ENTRADA relativamente débil. Con un alto rendimiento y dimensiones físicas reducidas. Presentan un funcionamiento inherente como dispositivo de CORTE y
CONDUCCIÓN, en oposición a aquellos que presentan un cambio gradual en la conducción. Son dispositivos de operación REGENERATIVOS, y no pueden operar en forma lineal. Un TRANSISTOR no es un tiristor, ya que este puede operar LINEALMENTE. 3
Existen dos familias de tiristores: Los rectificadores controlados de silicio (SCR), operan con
Corriente Directa.
Los TRIAC, que operan con Corriente Alterna.
Los tiristores presentan las siguientes ventajas, comparados con los contactores mecánicos: 1. No se tiene rebote de contactos durante el cierre. 2. No se produce arqueos durante la apertura de contactos. 3. No se produce arqueos en contactos parcialmente abiertos. 4. Pueden
operar mucho más rápido que los contactos mecánicos. 4
RECTIFICADOR CONTROLADO DE SILICIO (SCR) Controlan corrientes del orden de cientos de amperes y hasta 1 kV.
En estado de conducción, algunos soportan corrientes del orden de
5 kA de valor eficaz.
Cuando están bloqueados, pueden soportar tensiones inversas del
orden de 5 kV.
Requieren de un ángulo de disparo.
ÁNGULO DE DISPARO: Número de grados eléctricos transcurridos antes de que el SCR entre en estado de conducción.
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Algunos tiristores son diseñados para funcionar a la frecuencia de la
red principal.
Otros denominados Rápidos son capaces de funcionar a frecuencias
del orden de kHz.
Los transistores rápidos actualmente están siendo reemplazados por
IGBT (Isolated Gate Bipolar Transistor).
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En muchos casos, el arranque directo o el estrella delta del motor trifásico asíncrono no es la mejor solución: Altas corrientes de arranque generan caídas de tensión. Aumento repentino de par somete a los motores y sus cargas acopladas a
estrés mecánico.
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El ARRANCADOR SUAVE permite un aumento continuo y lineal del par y ofrece la posibilidad de una reducción selectiva de la corriente de arranque. 1. La tensión del motor se incrementa a partir de un VOLTAJE INICIAL.
2. Se puede configurar un TIEMPO DE RAMPA de aceleración. 3. Ambos parámetros se ajustan mediante selectores hasta llegar al
voltaje nominal del motor.
4. El arrancador también puede controlar la RAMPA DE PARADA
mediante la reducción del voltaje.
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El voltaje en un arrancador se ve modificado por el control del Ángulo de Disparo de cada fase en cada media onda senoidal. Dos
tiristores en cada una de las fases están conectados en ANTI-PARALELO.
Uno para la media onda positivo y el otro para el
semiciclo negativo.
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Pueden conectarse varios motores a un arrancador suave, sin influir el comportamiento de los distintos motores, considerando: 1) Los
motores deben equiparse Individualmente con la correspondiente protección de sobrecarga.
2) La demanda de corriente de todos los
motores conectados no debe exceder la intensidad nominal del arrancador.
3) Se recomienda ejecutar esta variación de
conexión con Potencia.
motores
de
la
Misma
4) No pueden conectarse Cargas Capacitivas
(compensación reactiva) en la salida de arranques suaves.
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1) UNA FASE CONTROLADA Reducen solo el Par de arranque,
no reducen arranque.
También
la
intensidad
son conocidos Controladores de Par.
de
como
Deben utilizarse en conjunto con
un arrancador directo de línea.
Se tiene vibraciones en el motor
durante el arranque por este medio. 15
2) DOS FASES CONTROLADAS Para motores de hasta 250 kW, (460 V). Evitan Componentes de corriente continua. Eliminan los transitorios de par y reducen la
corriente de arranque del motor.
En voltajes de arranque menores al 50%,
provoca bastante ruido en el motor (vibraciones por desbalance).
La corriente resultante de la superposición de
dos fases controladas pasa a la fase no controlada.
La Fase No Controlada tiene la corriente
ligeramente mayor durante el arranque.
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3) TRES FASES CONTROLADAS Para motores de gran capacidad, debido
a condiciones de Arranque más Severo.
Al controlar las tres fases, proporcionan
un Control Óptimo de arranque suave.
Para
configuraciones en circuito de fuerza y dentro de bobinas estatóricas.
El control trifásico es para aplicaciones
mas exigentes arranque.
de
corrientes
de
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1) CONEXIÓN ESTÁNDAR (EN LÍNEA) Es la conexión mas utilizada. La corriente nominal del arrancador equivale a la corriente nominal
del motor, tres conductores hacia el motor.
2) CONEXIÓN EN TRIANGULO (DELTA) Esta conexión es mas económica porque el arranque suave solo debe
ajustarse para un 58% de la corriente nominal.
Pero debe considerarse que el voltaje será el de línea a línea.
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El arrancador puede trabajar continuamente conectado a la línea, así como tener otras características adicionales. Estas se consideran a continuación: 1) ARRANCADOR DIRECTO Es como se ha visto hasta ahora, donde el
arrancador se encuentra directamente a la línea.
conectado
Se encuentra entonces, permanentemente
conectado al motor, durante el arranque y marcha normal.
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2) ARRANCADOR DIRECTO CON BYPASS Son instalados con un Contactor
Principal, el cual puede ser externo o venir incluido dentro del mismo arrancador suave.
Proporciona
aislamiento físico cuando el arrancador no esta en uso y en caso de un disparo del arrancador suave.
Protege a los SCR del arrancador
suave de situaciones de sobretensión graves (por ejemplo, descarga atmosférica). 23
Los contactos de Bypass puentean los SCR cuando el motor esta
funcionando a Plena Velocidad.
Esto Elimina la Disipación de calor (pérdidas) de los SCR durante
el funcionamiento del equipo.
Permiten que los arrancadores sean instalados en recintos cerrados,
y no se necesitará ventilación dentro del tablero de control.
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3) ARRANCADOR INVERSOR En algunos contados casos los arrancadores suaves incorporan dos pares más de tiristores Destinados a realizar la inversión de
giro del motor en forma estática (sin contactores).
Existen
algunos fabricantes de arrancadores suaves que comercializan modelos con 6 bornes de salida en su etapa de potencia.
De esta manera se puede conectar
las bobinas individuales del motor a la bornera del equipo en forma individual 25
4) ARRANCADOR INVERSOR CON BYPASS
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Existen diversos fabricantes que actualmente elaboran estos dispositivos para el arranque óptimo de motores eléctricos. Cada fabricante ofrece una amplia gama de modelos. A continuación veremos algunas de las marcas más importantes.
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Como se puede observar, la mayoría de ellos cuenta en la parte frontal con unos controles basados en Potenciómetros, que ofrecen modificar: 1) Voltajes Inicial de Arranque 2) Tiempo de Rampa 3) Tiempo de Paro
Unas marcas en particular cuentan con un Contacto de Cierre: Aviso sobre el estado de funcionamiento TOR (Top Of Ramp). Este relevador puede servir para
accionar un Contactor de Bypass.
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Aquí se puede ver gráficas comparativas de los distintos métodos de arranque de motores vistos, siendo las de mayor interés las de par y corriente asociadas a esta etapa de trabajo. Los métodos de arranque hasta ahora vistos son: Arranque Directo Arranque Estrella-Delta Arranque Estático
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Algunos arrancadores ya incluyen los siguientes elementos constitutivos, dentro del mismo módulo: Contactores de Bypass Relevadores de Sobrecarga Térmicos
Indicadores de Error en Funcionamiento
La inclusión de dichos elementos disminuye el uso de dispositivos dentro del gabinete de control, y por tanto el costo de equipo y mantenimiento asociado.
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Protección contra sobrecorriente de un motor trifásico
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El objetivo de la protección
contra sobrecarga es Proteger los Devanados del Motor.
Se instalan en el Circuito de
Control del motor.
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