INSTALACIÓN, ARRANQUE E INVERSIÓN DE MARCHA DEL MOTOR ASÍNCRONO TRIFÁSICO CON CONTACTORES Y CONTROL CON CIRCUITOS DIGITALES
FUNDAMENTO TEÓRICO: Desarrollar la teoría que explique la inversión de marcha del motor asíncrono trifásico. Aplicando sistemas digitales en el control que suplanten los clásicos elementos electromecánicos. Para comprobar el campo magnético giratorio, se tenía en cuenta el sentido de circulación de la corriente por las tres fases del bobinado. En él se ve que la resultante del flujo tiene el sentido de giro de las agujas del reloj (sentido horario), por lo que el rotor es arrastrado en el mismo sentido de giro. Cuando necesitamos que el giro sea al contrario (sentido anti-horario), basta con permutar dos fases de alimentación del motor, como se ve en la figura, con lo que el motor gira en sentido opuesto.
Hay que tener cuidado de no permutar las tres fases pues en ese caso el motor sigue girando en el mismo sentido. Este fenómeno se observa en el campo magnético giratorio de la siguiente figura.
Cuando una máquina ha de girar en ambos sentidos, necesitamos un conmutador (inversor) que realice la permuta de la alimentación sin tener que manipular las conexiones. Estos conmutadores han de estar dimensionados para la intensidad del motor y poseen tres posiciones, con el cero en el medio para conseguir que la inversión no se realice a contramarcha (véase la Figura).
En la Figura podemos ver el esquema de conexiones de un inversor de giro manual para realizar estas maniobras sin tocar las conexiones.
PROCEDIMIENTO DE EJECUCIÓN:
Reconocer e identificar los terminales del motor, elaborar el esquema de conexiones de las bobinas (conexión delta o conexión estrella).
Terminales del Motor
Las bobinas del motor están en conexión tipo estrella
Elaborar el diagrama completo del circuito de fuerza para una tensión de alimentación de 380V.
Elaborar el diagrama del circuito de control considerando una tensión de alimentación a las bobinas de los contactores de 220V.
Medir la corriente de arranque cuando se inicia la marcha del motor y registrar la corriente pico cuando el sistema de control hace la inversión de marcha.
Medir la velocidad mecánica del rotor, para determinar el número de polos de la máquina y calcular su deslizamiento en valores por unidad.
CUESTIONARIO DE EVALUACIÓN:
1. Explique teóricamente por qué se invierte la rotación del motor al invertir dos líneas de alimentación. El rotor del motor asíncrono tiende siempre a girar en el mismo sentido que gira su campo magnético. El sentido de éste depende de la sucesión en que se hayan aplicado las fases de la línea de alimentación al devanado del estator. El giro del motor trifásico será posible invertirlo cambiando las conexiones de línea de dos terminales cualesquiera del estator, ya que simultáneamente se cambia el sentido de giro del campo magnético giratorio.
2. Explicar por qué la corriente de arranque no es igual a la corriente registrada en el momento de la inversión de marcha. Esto se debe a que para que el motor pueda cambiar su sentido de rotación tiene que vencer la energía cinética que tiene el motor debido a que primero gira en un sentido, para que luego pueda pasar a cambiar de sentido tiene que vencer esa inercia mecánica por lo que el motor realiza un mayor esfuerzo lo que se logra con un alto valor de corriente este valor de corriente es llamada corriente de contramarcha y puede ser de 7 a 10
veces el valor de la corriente nominal dependiendo si está a plena carga o en vacío para motores grandes que están con carga este valor de corriente puede ser mucho mayor por lo que es peligroso cambiar de giro en estas circunstancias.
3. Si dispone de una red monofásica, indique cómo se podría hacer operar un motor trifásico. Explique las limitaciones que tendría.
Para poder operar un motor trifásico con una conexión monofásico se utiliza la Conexión Steinmetz o transformación de un motor trifásico para que funcione en una red monofásica. Si tuviésemos la necesidad de utilizar un motor trifásico de inducción como monofásico se puede realizar efectuando una conexión con un condensador, aunque antes debemos hacer una serie de apreciaciones ya que dicho motor trifásico pierde las características nominales y tampoco se puede realizar en todo tipo de motores: Este tipo de conexión especial solamente se aconseja en motores de pequeña potencia, inferiores a 2 kW. La potencia que podemos desarrollar es del 80% con respecto a la que tendría conectado en trifásico. El par de arranque sería, aproximadamente, del 70 % de la que tendría en motor funcionando como trifásico.
El condensador que tenemos que instalar debe ser 1,15 veces la tensión nominal de la red monofásica con un mínimo de 250 V y el valor de la capacidad del mismo se calcula con la siguiente fórmula empírica o mediante tabla:
Una vez hallado el resultado se escoge el valor comercial inmediato superior de condensador que existe en el mercado, estos son en . El funcionamiento básico de esta conexión, suponiendo la conexión en triángulo, es la siguiente; la fase y el neutro de la red (u otra fase) alimentan el devanado U1- U2 y los otros dos devanados quedan conectados en serie y realizan la función de devanado auxiliar como si se tratase de un motor monofásico, pero el devanado U1-U2 respecto a los devanados conectados en serie no están desfasados físicamente 90º grados, como se daría en el caso en un motor monofásico, es por eso que se conecta el condensador para producir el adelanto de la corriente que proporciona sobre una fase y así producir el suficiente par para que pueda girar el motor. En la conexión en estrella el funcionamiento es el mismo.
4. Calcular el deslizamiento del motor ensayado. Indicar los resultados en valores porcentuales y en valores por unidad.
5. Explique las ventajas y desventajas de operar una planta con motores trifásicos comparado con la operación con motores monofásicos. Los motores trifásicos son más eficientes, es decir tienen menos pérdidas internas. Los motores trifásicos no necesitan bobina de arranque y por lo tanto tampoco capacitores y mucho menos interruptores centrífugos que son comunes en los motores monofásicos. Por lo que al ser más sencillos necesitan menos mantenimiento. Los motores trifásicos pueden cambiar el sentido de rotación con solo invertir dos de las tres líneas de entrada. Permiten diferentes tipos de conexiones con lo que se logra configurar el sistema de arranque para reducir la corriente inicial. En motores de la misma capacidad, los trifásicos son mucho más pequeños en tamaño.
OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES: Describa las observaciones y conclusiones en forma clara y precisa sobre el tema desarrollado en la sesión de laboratorio Indicar por lo menos 6 Debemos tener cuidado al encender el motor debido a que tiende a saltar un poco esto podría provocar que se desconecten algunos cables y provocaría un cortocircuito que dañaría nuestra máquina. Debemos tener cuidado en el arranque del motor debido a que la corriente de arranque es muy elevada y podría dañar nuestros instrumentos. Para invertir el sentido de giro de nuestro motor lo que debemos hacer es cambiar dos de las tres fases para que así cambie el campo magnético giratorio del estator y así pueda cambiar el sentido de giro. La corriente de contramarcha es mayor que la corriente nominal y la corriente de arranque debido a que el motor debe vencer la energía cinética que tenía cuando giraba en un sentido por lo que para pueda hacer el cambio de giro el motor utiliza mayor potencia por lo que esta corriente es mayor. Utilizamos la Conexión Steinmetz para poder arrancar un motor trifásico utilizando una alimentación monofásica
esto lo logramos conectando
condensadores en paralelo en las líneas del motor trifásico. Al utilizar la Conexión Steinmetz tenemos unas restricciones y unas limitaciones debido a que esta conexión no se puede utilizar en todos los motores y además disminuye la potencia del motor por consiguiente disminuye la eficiencia del motor. Los motores trifásicos vemos que son los más utilizados en la industria debido a que presenta mejores características con respecto a los trifásicos como por ejemplo que son más eficientes.
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