Motor a tensión reducida con resistencias escalonadas. 14 de Marzo del 2017 Universidad de Guadalajara Departamento de Mecánica Eléctrica Eléctrica Centro Universitario de Ciencias Exactas e Ingenierías
R esumen esumen – E n lo que que respecta respecta a los sistem si stemas as de de control control par par a motores motores a tensión tensi ón red r educi ucida, da, ya sea sea utili uti li zando zando moto motorr es de mediano mediano o gran tamaño, el arrancar un motor a tensión reducida cumple una importante función que en muchas ocasiones se ignora por los oper oper ador adores es de de alg alguna una máqui máquina. na. E s por ello que se prete pretende nde explicar el cálculo de resistencias que permitan esta función así como como la expli cación de los diagr diag r amas amas de contr control ol imp i mplem lementa entado doss pa para cum cumplir con con los los objetivo jetivoss del arr anque nque a tensió tensión n reduc reducida ida.. Palabras clave – Circuito, control, factor de potencia, i mped mpedancia, ancia, motor, motor, r eacta eactanci ncia, a, resistencia, r esistencia, tensión tensi ón reducida.
I. INTRODUCCIÓN. Hoy en día la industria en general hace uso cada vez más de fuerza motriz, por lo que la demanda de un mejor control así como la distribución de energía eléctrica se hace más exigente. Para que la red o los equipos conectados a ella no sufran daños al momento que se tienen conectados motores de inducción ya sean monofásicos o trifásicos, por seguridad es necesario tener un mejor manejo de estas cargas para hacer rendir de manera eficiente todos los equipos y dispositivos. Por ello, es esencial emplear sistemas que permitan a los motores arrancar a tensión reducida ya que constituye un medio eficaz no sólo para mejorar las condiciones de distribución, sino también para facilitar la automatización que los dispositivos modernos de mando nos ofrecen. o frecen. II. CÁLCULO DE LAS RESISTENCIAS PARA TENSIÓN REDUCIDA. Como ya se mencionó con anterioridad, se implementó un circuito de control capaz de hacer que un motor arranque a tensión reducida para mejorar la calidad de operación del mismo. En el diagrama mostrado en la Figura 1 se muestra el diagrama de mando directo que funciona de manera escalonada para arrancar moderadamente hasta llegar a la velocidad requerida, con la finalidad de que la corriente de arranque no afecte a la red de alimentación a la que está conectado el motor. En la Figura 2 se muestra el diagrama de fuerza donde se observa los pasos que sigue el motor antes de llegar a su velocidad final, los tiempos que tarda en pasar de lento a rápido se muestran en el diagrama de control que se muestra en segundos. Se puede observar que el tiempo de espera entre contactores no rebasa los 5 segundos por lo que le tomara 15 segundos en llegar a su máxima capacidad.
Figura 1. Diagrama de control para cuatro pasos de aceleración.
Figura 2. Diagrama de fuerza para motor a tensión reducida con resistencias escalonadas
Después de haber definido el diagrama tanto de control como de fuerza se procedió a realizar los cálculos correspondientes, suponiendo que el diagrama de la Figura 3 representa el circuito del motor eléctrico. En ese diagrama se puede observar que se trata de un circuito compuesto por una resistencia y el motor, que a su vez está compuesto de su resistencia interna y su reactancia inductiva debido a los bobinados. Este motor tiene una corriente nominal de 60 A, y trabaja a una tensión de 440 V a 60 Hz con un factor de potencia de 0.6. Cuando el motor
arranca alcanza una intensidad de 480 A y se necesita una resistencia capaz de limitar la corriente a 156 A. Tomando como referencia el triángulo de impedancias mostrado en la Figura 4, se puede observar que los valores al lado izquierdo de la igualdad corresponden a los valores propios de una impedancia por lo que el cálculo continua como se muestra:
Figura 3. Diagrama de conexión del motor.
De acuerdo a los datos obtenidos se procede a obtener los cálculos, donde si se observa el circuito consta de una sola malla, por lo que se realizó el cálculo por medio de la segunda ley de Kirchhoff. En primer lugar se obtuvieron los valores correspondientes al valor que limita la corriente de puesta en marcha (I PM) y el valor que toma la corriente al arrancar el motor (I A).
Figura 4. Triángulo de impedancias.
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Después se calculó el voltaje de alimentación del circuito para obtener el valor de la impedancia del motor:
IV. CONCLUSIONES. Como se pudo observar en los cálculos, la manera más Una vez obtenido el valor de la impedancia se multiplica simple de obtener el valor de las resistencias es por el método por el cociente del valor que limita la corriente entre el que de mallas debido a que se trataba de un circuito conectado en toma la corriente de arranque: serie. Para obtener el valor deseado y limitar la corriente como se requiere se optó por dividir entre 3 el valor resultante para conectar 3 resistencias del valor obtenido en serie para formar la que se requiere y arrancar el motor a tensión reducida. Conforme vaya contando el tiempo los contactores se abrirán, permitiendo acelerar cada vez más al motor, Aplicando LVK al circuito de la Figura 3, el cálculo queda brincando de una resistencia a otra para poco a poco acelerar de la siguiente manera: a su máxima capacidad.
