Arrancador suave, su diagrama de circuito, OperaciónVentajas y Aplicaciones
Nuestras industrias utilizan varios tipos de máquinas. La máquina de inducción es una de las máquinas de CA trifásicas más utilizadas y representa casi el 70% de los motores utilizados en las industrias. su construcción robusta y su alta eficiencia lo convierten en la mejor opción para cada sector industrial. Pero sí requieren dispositivos y equipos de protección utilizados para su operación segura, de modo que puedan funcionar de manera segura y eviten cualquier daño potencial al motor y también aumenten su vida útil. El equipo más esencial utilizado para un motor de inducción trifásico es un arrancador de motor.
Arrancador de motor
Un arrancador de motor es un dispositivo eléctrico que se utiliza para arrancar y detener de forma segura un motor eléctrico. También ofrece protección contra sobrecorriente y bajo voltaje.
Dado que el motor de inducción se utiliza ampliamente para diversos tipos de aplicaciones en la industria, necesitan un arrancador de motor para arrancarlo y detenerlo de forma segura. Los motores de inducción consumen una gran cantidad de corriente al arrancar. Se debe a la baja impedancia de los devanados del motor en parado.
Es muy esencial para el funcionamiento seguro del motor de inducción. Se debe a la baja impedancia del rotor del motor en posición de reposo. La impedancia del rotor depende del deslizamiento (velocidad relativa entre el rotor y el estator) del motor de inducción. El deslizamiento del motor de inducción no es constante y varía durante su funcionamiento, por lo que la impedancia del rotor también varía. Es inversamente proporcional al deslizamiento del motor.
En reposo (posición de reposo), el deslizamiento del motor de inducción es máximo, es decir, 1, por lo que la impedancia del rotor es mínima. Conectar el motor a la fuente de alimentación consume una gran cantidad de corriente en el devanado del estator debido a esta baja impedancia llamada corriente de entrada. La corriente alterna en el estator genera un campo magnético rotacional (RMF) que induce corriente en los devanados del rotor.
La corriente del rotor genera su propio campo magnético que intenta cancelar su causa y comienza a girar en la dirección de RMF. Por lo tanto, el rotor experimenta torque y a medida que su velocidad comienza a aumentar, el deslizamiento del motor disminuye (es decir, la velocidad RMF del rotor se acerca a la velocidad RMF del estator). Dado que se reduce el deslizamiento, la impedancia del rotor aumenta y el motor comienza a consumir corriente nominal normal.
La corriente de entrada alta es de 5 a 8 veces mayor que la corriente nominal de carga completa del motor. El motor de inducción no puede tolerar tal cantidad de corriente, ya que puede dañar o quemar rápidamente los devanados, reduciendo el rendimiento y la vida útil del motor. Corrientes tan altas también pueden provocar una gran caída en el voltaje de la línea, lo que es peligroso para otros aparatos conectados a la misma línea.
Para evitar una corriente de entrada tan alta, utilizamos arrancadores de motor que reducen la corriente inicial durante un breve período. Una vez que el motor gana cierta velocidad, se reanuda el suministro de energía normal. También ofrece protecciones contra bajo voltaje y sobrecorriente.
Estos arrancadores de motor se utilizan generalmente para motores de gran potencia. Los motores pequeños de menos de 1 Hp no requieren arranque de motor debido a su alta impedancia. Sin embargo, necesitan protección contra sobrecorriente que está disponible en el arrancador DOL.
El arrancador de motor utiliza varios tipos de técnicas para arrancar un motor, como
- Técnica de arranque a pleno voltaje o a través de la línea; conecta el motor a la tensión total del suministro. sirve para motores pequeños
- Arrancador de voltaje reducido; Reduce el voltaje de suministro durante el arranque del motor para reducir la corriente de entrada. El arrancador suave utiliza esta técnica para arrancar un motor de inducción.
- Arrancador de varias velocidades; El motor está diseñado para tener múltiples velocidades preseleccionadas que se logran mediante la configuración de polos (devanado). Los aumentos graduales de velocidad reducen la corriente de irrupción.
¿Qué es el arrancador suave?
El arrancador suave es un tipo de arrancador de motor que utiliza la técnica de reducción de voltaje para reducir el voltaje durante el arranque del motor.
El arrancador suave ofrece un aumento gradual de la tensión durante el arranque del motor. Esto permitirá que el motor acelere lentamente y gane velocidad de manera suave. Evita cualquier desgarro mecánico y sacudidas debido al suministro repentino de voltaje total.
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El par de un motor de inducción es directamente proporcional al cuadrado de la corriente. Y la corriente depende del voltaje de suministro. Por tanto, la tensión de alimentación se puede utilizar para controlar el par de arranque. En un arrancador de motor normal, la aplicación de voltaje total al motor genera un par de arranque máximo que presenta un riesgo mecánico para el motor.
Por tanto podemos decir que un arrancador suave es un dispositivo que reduce el par de arranque y lo aumenta gradualmente de forma segura hasta alcanzar la velocidad nominal. Una vez que el motor alcanza su velocidad nominal, el arrancador suave reanuda el suministro de tensión total a través de él.
Durante la parada del motor, la tensión de alimentación se reduce gradualmente para desacelerar suavemente el motor. Una vez que la velocidad llega a cero, se interrumpe el suministro de voltaje de entrada al motor.
El componente principal utilizado para la regulación del voltaje en un arrancador suave es un interruptor semiconductor como un tiristor (SCR). Al ajustar el ángel de disparo del tiristor, se regula el voltaje que se suministra a través de él. También se utilizan otros componentes como OLR (relé de sobrecarga) utilizado para protección contra sobrecorriente.
Diagrama de arrancador suave
En un motor de inducción trifásico, dos SCR están conectados en una configuración antiparalela a lo largo de cada fase del motor, lo que hace un total de 6 SCR. Estos SCR se controlan mediante un circuito lógico independiente que puede ser un controlador PID o un microcontrolador. El circuito lógico se alimenta de la red eléctrica mediante un circuito rectificador como se muestra en la figura.
Además de los interruptores de alimentación y los circuitos lógicos, se utilizan otros componentes de protección, como el disyuntor o fusible, el contactor magnético para aislamiento y un OLR (relé de sobrecarga) para prevenir la sobrecorriente.
También se utiliza un interruptor de derivación para reanudar el voltaje total en el motor cuando alcanza la velocidad nominal máxima.
Principio de funcionamiento del arrancador suave
El componente principal utilizado para controlar el voltaje en un arrancador suave es un tiristor. Es un rectificador controlado que inicia la conducción del flujo de corriente en una sola dirección cuando se aplica un pulso de compuerta llamado pulso de disparo.
El ángulo del pulso de disparo determina qué parte del ciclo de voltaje de entrada debe permitirse a través de él. Dado que la CA oscila entre el pico máximo y mínimo formando un ciclo completo de 360°, podemos usar el ángulo del pulso de disparo para encender el tiristor durante un período específico y controlar el voltaje suministrado.
Los pulsos de disparo pueden variar entre 0° y 180°. La disminución en el ángulo del pulso de disparo aumenta el período de conducción del tiristor, permitiendo así un alto voltaje a través de él.
Dos de estos tiristores están conectados espalda con espalda para cada fase. Entonces puede controlar la corriente en ambas direcciones. Cada medio ciclo, el ángulo de disparo
Los tres pares de tiristores, cada par para una fase individual, se utilizan para controlar el voltaje para arrancar y detener el motor. El período de conducción del tiristor depende del ángulo de disparo controlado por el circuito lógico.
El circuito lógico contiene un controlador PID o un microcontrolador simple programado para generar pulsos. El controlador está aislado de la red eléctrica mediante un optoaislador y se utiliza un rectificador para suministrar una fuente de CC. Los pulsos generados por el microcontrolador se alimentan a un circuito de activación de tiristores que los amplifica antes de activar el SCR.
Cuando el motor arranca, el controlador genera pulsos para cada SCR individual. El pulso se genera en función del cruce por cero que se detecta mediante un detector de cruce por cero. El primer ángulo del pulso de disparo es aproximadamente de 180° (período de conducción muy bajo) para permitir un voltaje mínimo.
Gradualmente, después de cada cruce por cero, el ángulo de los pulsos de disparo comienza a disminuir, aumentando el período de conducción del tiristor. El voltaje a través del tiristor comienza a aumentar. Por tanto, la velocidad del motor aumenta gradualmente.
Una vez que el motor alcanza su velocidad nominal máxima (con un ángulo de disparo de 0°), los tiristores se desvían completamente mediante un contactor de derivación en funcionamiento normal. Aumenta la eficiencia del arrancador suave ya que el SCR deja de disparar. Durante la parada del motor, el SCR toma el control y comienza a disparar de manera ordenada para reducir el voltaje de suministro.
Los contactores de bypass pueden ser internos o externos. Los contactores de derivación internos están integrados dentro de los interruptores de alimentación. Cada SCR tiene un interruptor de bypass en paralelo que alimenta el corriente en condiciones normales. Esta configuración de contactores ocupa poco espacio y los arrancadores tienen un diseño compacto. Mientras que los contactores de derivación externos están conectados externamente en paralelo con el arrancador suave. Estos arrancadores suaves son voluminosos.
Los contactores de derivación no están destinados a interrumpir o interrumpir el suministro de corriente al circuito, por lo que pueden ser contactores de baja potencia.
Ventajas del arrancador suave
Inicio fluido: A diferencia del arrancador de motor convencional, proporciona un aumento muy gradual del voltaje y, por lo tanto, de la velocidad, lo que resulta en un arranque muy suave. No hay estrés mecánico alguno ni sacudidas que puedan dañar el motor.
Control de aceleración y desaceleración: Ofrece una aceleración y desaceleración del motor totalmente ajustable. Variar el ángulo de disparo lenta o rápidamente puede controlar la aceleración durante el arranque y la desaceleración durante la parada del motor. Esto se utiliza en aplicaciones donde es necesario ajustar la aceleración de inicio.
Sin sobretensiones: Dado que el arrancador de motor convencional permite el voltaje total a través del motor, una enorme corriente de entrada comienza a fluir hacia el motor, lo que provoca una sobrecarga de energía en el circuito. el arrancador suave limita dicha corriente evitando así las sobretensiones.
Varias empresas emergentes: Algunas aplicaciones requieren que el motor arranque y se detenga varias veces en un pequeño período de tiempo. Dicho motor, si se utiliza con un arrancador convencional, experimentará un sobrecalentamiento debido a la alta corriente de arranque. Sin embargo, los arrancadores suaves aumentan drásticamente el número de arranques de un motor en un período de tiempo específico.
Reducción del sobrecalentamiento: El sobrecalentamiento del motor es un problema muy grave. Ocurre debido a la alta corriente de bobinado durante su arranque. El arrancador suave permite una cantidad muy pequeña de corriente de arranque que evita el sobrecalentamiento del motor.
Mayor esperanza de vida: El arrancador suave, en comparación con un arrancador convencional, mejora la vida útil del motor. se debe al buen funcionamiento y a la ausencia de tensión eléctrica y mecánica en el motor.
Menos mantenimiento: Debido a su buen funcionamiento, es menos probable que el motor de inducción tenga fallas mecánicas, por lo que requiere menos mantenimiento en comparación con el arrancador de motor convencional.
Eficiencia: Un arrancador de motor convencional suministra voltaje completo (corriente de entrada muy alta) al motor que consume demasiada energía. Un arrancador suave lo reduce significativamente y permite un aumento gradual del consumo de energía. Además, los interruptores de alimentación se controlan mediante un nivel de voltaje muy bajo. Mejora la eficiencia general del motor.
Tamaño compacto y pequeño: El arrancador suave tiene un diseño muy compacto que ocupa muy poco espacio. A diferencia de otros arrancadores de motor, tiene un tamaño muy reducido.
Bajo costo: En comparación con otros arrancadores como VFD, este seguramente cuesta más barato.
Desventajas del arrancador de motor suave
Sin regulación de velocidad: El arrancador suave sólo permite el control del suministro de voltaje de entrada, es decir, desde 0 voltios hasta el voltaje de línea con una frecuencia de línea fija. Dado que la frecuencia es constante, la velocidad del motor es constante y solo se regula por la carga conectada a él. La velocidad del motor de inducción se regula variando la frecuencia de suministro por debajo o por encima de la frecuencia de línea según la necesidad. Esta característica sólo está disponible en VFD (variador de frecuencia).
Disipación de calor: Los interruptores semiconductores dentro del arrancador suave disipan algo de energía en forma de calor. Por lo tanto, también requiere disipadores de calor para enfriar los interruptores de alimentación.
Par de arranque reducido: Dado que reduce el voltaje de entrada que corresponde a la corriente de entrada que es directamente proporcional al par de arranque del motor de inducción, reduce significativamente el par de arranque. Esta es la razón por Los arrancadores suaves se utilizan para aplicaciones de par de arranque medio o bajo.
Aplicaciones del arrancador suave
El arrancador suave se utiliza en la industria y es más apropiado para motores que funcionan a velocidad constante.
Aficionados: Los enormes ventiladores utilizados en las industrias funcionan a una velocidad constante. Sin embargo, sí requieren protección de inicio. Un arrancador suave es la mejor opción para estos fanáticos.
Cintas transportadoras: Las cintas transportadoras en las industrias se utilizan para mover objetos y necesitan especial cuidado. Las sacudidas repentinas durante el arranque o la parada con un motor de arranque convencional pueden desalinear las correas, dañarlas debido a tensión mecánica y dañar los objetos colocados sobre ellas. Requiere un arranque y parada suaves ofrecidos por un arrancador suave.
Motores que utilizan correas y poleas: El motor que impulsa la carga a través de correas y poleas no puede tolerar las sacudidas repentinas. Lleva el cinturón que lo acopla a la carga. Un arrancador suave ofrece un arranque suave para este tipo de aplicaciones de motor.
Bomba de agua o líquido: Cualquier tipo de bomba conectada a un motor requiere un arranque y parada suaves debido al aumento repentino de presión dentro de las tuberías. Un arrancador convencional puede generar suficiente presión al arrancar para romper la línea. Un arrancador suave ofrece un aumento gradual de la presión de dichas bombas de líquido. Sin embargo, no hay control de velocidad de la bomba durante el funcionamiento normal. Un VFD es una mejor opción para la velocidad variable de la bomba.
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