´ METODO DE ARRANQUE DE UN MOTOR ´ TRIFASICO CON RESISTENCIAS LIQUIDAS EN EL ESTATOR ALEX CEVALLOS,
[email protected] SAUL LEMA,
[email protected] 17 de Mayo de 2017
rrrrrrrrrrrrrrrrESUMEN
Resistencia, Resistencia, Rotor, Deslizamien Deslizamiento, to, Carga
ABSTRACT
La ca´ ca´ıda de tensi´ o n al arrancar un motor es on muy importante y puede producir da˜ nos. nos. Por ello, es necesario disponer de una serie de aparatos o sistemas arrancadores. La intensidad de arranque en estos casos es de 5 a 6 veces la intensidad normal de funcionamiento. Algunos aparatos apara tos el´ectricos ectr icos son muy sensibles sensib les a ca´ ca´ıdas de tensi´on on por lo cual podr´ podr´ıan sufrir fallas de operaciones.
2. INTRODUCCION El motor trif´asico asico as´ as´ıncrono ıncro no es el motor m´ as as usado en el mundo de las las inst instal alaci acion ones es indu industr stria iale less y en grangrandes edificios. edificios. Simple en t´erminos erminos de dise˜ no no y manejo, flexible en diversos campos de aplicaci´on o n y con con un funci funciona onami mien ento to econ´ econ´ omico. omico. Es la soluci´on o n m´asfavorable asfavorable cuando hablamos de relaci´ relaci´ on on calidad calidad-pr -precio ecio.Lo .Lo que caracter caracteriza iza al motor trif´asico a sico es el alto consumo de intensidad cuando lo alimentamos con carga a trav´es es de un arranque directo. Cuando aplicamos tensi´on on directa lo que obtenemos es una sobreintensidad sobreintensidad que puede causar ca´ ca´ıdas de tensi´on o n de red red y prob proble lema mass en los los sist sistem emas as mec´anicos.[2] anicos.[2]
El choque mec´anico anico es otro problema durante el encendido de motores. Los equipos pueden soportar da˜ nos permanentes por el torque nos creciente generado por el motor. Las bandas transportadoras con un ejemplo de que si se opera una maquina sin el correcto sistema de arranque, esta ultima u´ ltima resultara con da˜ nos nos los elementos elementos mec´ anicos. anicos. Sin embargo, para que estos conceptos y soluciones cumplan el deseo de un rendimiento Para que el conjunto comience a girar se nece- optim ´o ptimoo y satis satisfa facto ctorio rio en la pu puest estaa en marmarsita que el par motor supere al par resistente, cha, depender´ a de la aplicaci´on on y, finalmente, de manera de generar una aceleraci´ on on angular de los aspectos econ´ omicos. Para facilitar una omicos. de arranque. El proceso de arranque finaliza descripci´on on simpli simplificad ficada, a, se presen presentar´ tar´ an a n cincincuando se equilibra el par motor con el par co m´etodos etodos de arranque y control control de motores resistente, estabiliz´andose andose la velocidad de giro as´ıncro ınc rono noss m´as as importantes y conocidos. del motor. ´ Los m´etodos etodos utilizados para evitar problemas 3. MARCO TEORICO del uso excesivo de corriente, se enfoca en incrementar crementar la carga para reducir de forma signi- Resistencias en el Estator ficativo el par-velocidad durante el encendido del motor. Las resisten resistencia ciass estat´ estat´ oric o ricas as o en el esta estato torr es una de lasmaneras de reducir la corriente on, Torque O Par, de arranque y se las conecta enserie con la Palabras clave:Inducci´on, 1
alimentaci´ on del estator, cuando ha obtenido unavelocidad mec´ anica considerable por medio de un contactor serealiza la conexi´ on directa y asi podremos obtener el mayorrendimiento del motor. Para este proyecto hemos utilizadoresistencias l´ıquidas, que en si consite en agua con un solutoque disminuya la resistividad de este.
alcanzar 7 veces el valor de la intensidad nominal. La consecuencia al tener un aumento de la corriente en el arranque puede ocasionar variaciones del voltaje, lo que puede afectar al equipo electr´ onico y a la iluminaci´o n en la instalaci´on donde se encuentra el motor. Por lo tanto esto puede provocar el desequilibrio de las fases que alimentan al motor, lo que puede originar que el equipo de protecci´ on opere inadecuadamente.
Conductividad del agua El agua en soluci´o n es una conductor sumamente bajo alpaso de corriente por lo que su conductividad es baja, el aguapotable que utilizamos en si tiene una conductividad de 550mS/m por lo que necesitamos elevar esta ultima agregandoleun soluto, en este caso sera el Cloruro de Sodio. Los ionescargados positiva y negativamente son los que conducen lacorriente, y la cantidad conducida depender´ a del n´ umero deiones presentes y de su movilidad. En el agua, entre mayor seala cantidad de sales disueltas, mayor ser´a la conductividad, esteefecto contin´ ua hasta que la soluci´ on est´ a tan llena de ionesque se restringe la libertad de movimiento y la conductividadpuede disminuir en lugar de aumentar. La conductividad, talcomo se aplica al an´alisis de agua, es una medida de lacapacidad del agua para conducir corriente el´ectrica y est´adirectamente relacionada con la concentraci´ on de sustanciasionizadas en el agua.
Es por esta raz´ on que se necesita un m´etodo para reducir la corriente de arranque. En este caso se presentara el arranque de motores trif´ asicos de inducci´ on mediante resistencias liquidas. El arranque mediante resistencias liquidas consiste en arrancar el motor bajo tensi´ on reducida mediante la inserci´ on de resistencias en serie con los devanados. Las resistencias producir´ an una ca´ıda de tensi´ on que conseguir´a que la tensi´ on del motor sea inferior a la nominal. Debido a ello, la intensidad de arranque se ver´ a reducida proporcionalmente a la tensi´on y el par se reducir´a proporcionalmente al cuadrado de esta. Una vez estabilizada la velocidad, las resistencias se eliminan y el motor pasa a trabajar a tensi´on nominal. El arranque mediante resistencias liquidas se puede producir en dos o m´ as etapas, reduciendo en cada etapa el valor de la resistencia para llegar finalmente al valor m´ınimo. La tensi´ on aplicada al motor no ser´ a constante durante el periodo de aceleraci´ o n debido a que la intensidad m´ axima cuando se pone el motor en tensi´on, disminuye a medida que el motor acelera, por lo que la ca´ıda de tensi´ on en bornes de las resistencias disminuye y la tensi´on en el motor aumenta.
La eliminaci´on de las resistencias al finalizar el arranque se lleva a cabo sin interrumpir la alimentaci´ on del motor. El agua se empieza a dilatar debido a que se empieza a formar una Fig. 1 Conductividad el´ectrica en el agua resistencia dentro del l´ıquido, para que el l´ıquido se convierta en un conductor se utiliza un Funcionamiento poco de sal lo cual nos permite que este se empiece a ser un conductor de electricidad debido Durante el periodo de arranque y aceleraci´ on a que la sal al disolverse en el agua se disocia del motor, la intensidad de arranque puede 2
en iones positivos y negativos conduce la co- - Vasos de Pl´astico 16 oz. (500 ml) rriente el´ectrica y por eso se llama electrol´ıtica. - Vaso de Precipitado - Cables Lagartos El valor de la resistencia se calcula en base a la punta de corriente que no se debe superar durante el arranque, o al valor m´ınimo del par EQUIPOS de arranque necesario. -M´odulo de trabajo. Una forma de limitar la intensidad de arranque -Motor trif´ asico es acoplando resistencias en serie con la l´ınea -Cables Awg 14 y 12 de alimentaci´ on al estator, una vez arrancado -Fusibles retiraremos las resistencias puente´ andolas me- -Pinza y cortacables diante un contactor. -Mult´ımetro -Cables Banana-Banana Las resistencias deber´ a n ser resistencias de potencia para que sean capaces de resistir el calentamiento que se producir´ a.
P=I x I x R. [1] Calcularemos el valor de la resistencia con la siguiente expresi´on.
R = 0,055 x (Un/In). [2] Fig. 2. Cloruro de Sodio R = Resistencia por fase en Ohmios. U = Tensi´on de la red en voltios. In = Intensidad nominal del motor en A. La intensidad media de arranque tendr´ a un valor de Imed = 4,5 In. y el par de arranque se reducir´a por debajo de la mitad de l para de arranque en conexi´ on directa. Una ventaja con Fig. 3. Agua destilada respecto al arranque estrella-tri´ angulo es que no se van a producir cortes de tensi´ o n en el 5. DESARROLLO Y PROCEDIMIENmomento de eliminar las resistencias estat´ori- TO cas. Preparaci´ on de resistencias liquidas
4. MATERIALES Y EQUIPOS
Para preparar las resistencias se debe utilizar 280 ml de agua destilada en 3 vasos de pl´ astico agregando 4 g de cloruro de sodio (NaCl) en cada uno de los recipientes, de debe disolver totalmente y formar una soluci´ on homog´enea.
MATERIALES - 1200 ml de Agua Destilada - 10 gr de Cloruro de sodio 3
Fig.
4.
Agua
destilada
en
los
vasos
Fig. 6. Esque de control Manual (CADeSIMU
Procedimeinto Diagrama para Control Automatico
Fig. 5. Preparaci´ on de resistencias liquidas
Accionamiento de Diagrama Manual
acti1) Primero se arm´o la l´amina N9 de las pr´ cas de Instalaciones Industriales la cual consta de los siguientes elementos: un rel´e t´ermico dos pulsadores tres bobinas k1, kY, kA, 5 contactores auxiliares, un temporizador ON DELAY y un motor trif´ asico de inducci´ on; primero se realiz´o el diagrama de mando donde primero usamos un pulsador normalmente cerrado “So” conectado como paro de emergencia del circuito.
El funcionamiento de esta pr´ a ctica es la siguiente. Al pulsar S1, se cierra el circuito, circulando una corriente por la bobina de K1, al alimentar la bobina de K1, se trabajar´a con las resistencias liquidas que se tiene, y de esta manera se activa el contacto auxiliar abierto K1, cerr´ andose, y as´ı funcionar´ıa como retenci´on y con esto quedar´a activada la bobina de K1, y por consiguiente el motor, aun cuando se haya dejado de accionar el pulsante S1. Cuando el motor haya llegado a un 70 porciento de su funcionamiento se pulsar´ a S3, se cierra el circuito, circulando una corriente por la bobina de K2, al alimentar la bobina de K2 se desactivara K1 y quedar´ a activado solo la bobina de K2 as´ı el motor traba jar´ a solo con la tensi´on nominal. Para apagar el motor se tiene que accionar S3 con lo cual se abre el circuito, dejando de esta manera de circular corriente.
2) Una vez que conectamos ese pulsador procedimos a conectarle en serie con un pulsador normalmente abierto “S1” el cual va a permitir que la bobina K1 se energice, a la vez conectamos un contactor auxiliar en paralelo con el pulsador de modo que act´ u e como enclavamiento del circuito, una vez echo eso conectamos en serie con la bobina kl que a su vez estar´ a conectada en paralelo con la bobina del temporizador kt. Despu´es en la salida de ese contactor le conectamos a la entrada 8 del temporizador ON DELAY ; de la salida 5 del temporizador kt le conectamos en serie una 4
bobina ky; luego le conectamos en paralelo al temporizador un contactor kA que a su vez estar´a conectado en serie con un contactor ky y con una bonina kA .
salidas del motor “X” , “Y”, “Z” las salidas del contactor principal KA y en serie con las entradas del contactor principal kY las salidas del contactor kY ser´ an cortocircuitadas quedando terminado el circuito.
3) Una vez hecho eso conectamos dos l´ amparas por seguridad las cuales nos servir´ an para indicarnos que el motor est´a funcionando. Para el diagrama de fuerza primero conectamos desde las l´ıneas “R”, “S” y “T” al rel´e t´ermico de la salida del rel´e t´ermico procedemos a conectar al contactor principal kl y de la salida de ese contactor conectamos las entradas del contactor principal kA a la vez que conectamos en serie con las entradas “U”, “V” y “W” del motor, una vez echo eso conectamos en la
4) Una vez realizado el diagrama de mando procedimos a realizar el circuito de fuerza el cual primero conectamos desde las l´ıneas “R”, “S” y “T” a la entrada de un contactor k1 y de las salidas de este a las entradas del rel´ e t´ermico, luego de la salida del rel´e t´ermico a las entradas “U”, “V” y “W” del motor , una vez echo eso conectamos en la salidas del motor la configuraci´on estrella quedando terminado el segundo circuito.
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