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Los arrancadores de motor son uno de los principales inventos para aplicaciones de control de motores. Como sugiere su nombre, un arrancador es un dispositivo eléctrico que controla la energía eléctrica para arrancar un motor. Estos dispositivos eléctricos también se utilizan con el propósito de detener, invertir y proteger motores eléctricos. Los dos componentes principales de un motor de arranque son los siguientes:
Contactor: La función principal del contactor es controlar la corriente eléctrica al motor. Un contactor puede conectar o desconectar la alimentación del circuito.
Relé de sobrecarga: el sobrecalentamiento y el consumo excesivo de corriente pueden hacer que el motor se queme y se vuelva prácticamente inútil. Los relés de sobrecarga evitan que esto suceda y protegen el motor de cualquier peligro potencial.
Un arrancador es un conjunto de estos dos componentes, que le permite encender o apagar un motor eléctrico o un equipo eléctrico controlado por motor. El arrancador también proporciona la protección de sobrecarga necesaria del circuito.
Tipos de arrancadores de motor
Hay varios tipos de arrancadores de motor. Sin embargo, los dos tipos más comunes de estos dispositivos eléctricos son:
Arrancadores manuales
Los arrancadores manuales son dispositivos que se operan manualmente. Estos arrancadores son extremadamente fáciles y sencillos de operar y no requieren la intervención de un experto. El motor de arranque incluye un botón (o botón giratorio) que permite al usuario encender o apagar el equipo conectado. Los botones cuentan con enlaces mecánicos, que hacen que los contactos se abran o cierren, arrancando o deteniendo el motor. Las siguientes características de un arrancador manual lo convierten en una opción preferida sobre otros tipos:
Arrancadores magnéticos
Este es el otro tipo principal de arrancador de motor. Funciona electromagnéticamente. Significa que la carga del motor conectada al arrancador de motor generalmente se inicia y se detiene usando un voltaje más bajo y más seguro que el voltaje del motor. Al igual que otros arrancadores de motor, el arrancador magnético también tiene un contactor eléctrico y un relé de sobrecarga para proteger el dispositivo de demasiada corriente o sobrecalentamiento.
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Circuito y funcionamiento del arrancador de motor
En un arrancador de motor existen los siguientes dos circuitos:
Circuito de potencia: el circuito de potencia conecta la línea de potencia al motor. Proporciona transmisión de electricidad a través de los contactos de arranque, relé de sobrecarga y luego al motor. La corriente del motor es transportada por los contactos de potencia (principales) del contactor.
Circuito de control: este es el otro circuito de arranque del motor, que opera el contactor para encenderlo o apagarlo. Los contactos principales del contactor son responsables de permitir o interrumpir el flujo de corriente al motor. Para hacer esto, los contactos en el circuito de control se abren o se cierran. El circuito de control energiza la bobina del contactor, lo que crea un campo electromagnético. Los contactos son enviados por este campo electromagnético a una posición cerrada. Esto completa el circuito entre el motor y la línea. De esta manera, las operaciones remotas son posibles gracias al circuito de control. El circuito de control se puede cablear de las dos siguientes maneras:
Método 1: Uno de los métodos más utilizados para el cableado de un circuito de control se denomina "método de dos hilos". En este método se utiliza un tipo de dispositivo piloto de contacto como sensor de presencia, termostato o interruptores de flotador.
Método 2: A diferencia del método de dos hilos, el "método de tres hilos" de cableado del circuito de control utiliza un contacto de circuito de retención y los dispositivos de contacto momentáneo. El circuito de control puede derivar la energía de cualquiera de las siguientes tres formas:
Control común: este tipo de control se produce cuando la fuente de potencia del circuito de control es la misma que la del motor.
Control separado: este tipo de control es el más popular. Como sugiere el nombre, en esta disposición el circuito de control obtiene energía de una fuente separada. Generalmente, la energía derivada es de menor voltaje en comparación con la fuente de energía del motor.
Control de transformador: como sugiere el nombre, el circuito de control obtiene energía de un transformador del circuito de control. Generalmente, la energía derivada es de menor voltaje en comparación con la fuente de energía del motor.
Tipos de arrancadores de motor magnéticos
Dependiendo de cómo estén conectados en un circuito, existen muchos tipos de arrancadores de motor magnéticos, como:
1. Arrancador directo en línea (DOL)-------
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-------El arrancador directo en línea es la forma más simple de arrancador de motor, aparte de un arrancador manual. El controlador de este motor de arranque suele ser un simple botón pulsador (pero podría ser un interruptor selector, interruptor de límite, interruptor de flotador, etc.). Al presionar el botón de inicio, se cierra el contactor (al energizar la bobina del contactor) conectado al suministro principal y al motor. Esto proporciona la corriente de suministro al motor. Para apagar el motor, se proporciona un botón de parada. Para protegerlo de sobrecorriente, el circuito de control está cableado a través de un contacto auxiliar normalmente cerrado del relé de sobrecarga. Cuando se dispara el relé de sobrecarga, el contacto auxiliar normalmente cerrado se abre y desenergiza la bobina del contactor y los contactos principales del contactor se abren.
Las ventajas de utilizar arrancadores de motor directos en línea son:
2. Arranque rotórico por resistencias
En este tipo de arranque las tres resistencias están conectadas de manera que estén en serie con los devanados del rotor. Esto ayuda a reducir considerablemente la corriente del rotor y aumenta el par de arranque del motor.
Las ventajas de utilizar arrancadores rotóricos por resistencia son:
3. Arranque por resistencias estatóricas
El arrancador por resistencia estatórica consta de tres resistencias que están conectadas en serie con cada fase de los devanados del estator. En cada resistencia, se produce una caída de voltaje, por lo que es necesario aplicar un voltaje bajo a cada fase. Estas resistencias se establecen en la posición de arranque o máxima durante la etapa de arranque del motor. La corriente de arranque se mantiene al mínimo en este tipo de arrancador. Además, se debe mantener el par de arranque del motor.
Las ventajas de usar arrancadores por resistencias estatóricas son:
4. Arrancador de transformador automático
Con un arrancador de autotransformador, el transformador suministra un cierto porcentaje del voltaje primario al secundario del transformador. El autotransformador está conectado en forma de estrella. En este tipo de arrancador las tres bobinas secundarias derivadas del transformador están conectadas a las tres fases del motor. Esto ayuda a reducir el voltaje que se aplica a los terminales del motor.
Las ventajas de utilizar arrancadores de motor con transformador automático:
Se pueden utilizar para el control de velocidad manual, pero con opciones limitadas.
Tienen características de arranque extremadamente flexibles.
Tienen una torsión de salida elevada.
5. Star Delta Starter
En comparación con los otros tipos de arrancadores, el arrancador estrella delta se utiliza a gran escala. Como sugiere su nombre, los tres devanados están conectados en una conexión en estrella. El temporizador o cualquier otro circuito controlador establecen un tiempo. Una vez transcurrido este tiempo, los devanados se conectan en la conexión delta. El voltaje de fase en la conexión en estrella se reduce al 58% y la corriente total consumida es el 58% de la corriente normal. Esto da como resultado un par reducido.
Las ventajas de utilizar arrancadores de motor Star Delta:
Características de los arrancadores de motor
Hoy en día, los arrancadores de motor se utilizan a gran escala debido a su lista de características de gran utilidad. Las siguientes son algunas de ellas:
Funciones fundamentales de los arrancadores de motor
Es fundamental que un motor de arranque realice las siguientes funciones:
Control: La función de control la realiza principalmente el contactor de un arrancador. Controla la apertura y el cierre del circuito eléctrico. La conmutación se realiza mediante los contactos principales (polos) del contactor. Se energiza una bobina electromagnética, que abre o cierra los contactos. Esta bobina electromagnética tiene un voltaje de control nominal y puede ser un voltaje de CA o CC.
Protección contra cortocircuitos: en aplicaciones industriales, la corriente de carga normal puede ser de hasta miles de amperios. En el caso de una falla de cortocircuito, la corriente de falla puede superar los 100.000 amperios. Esto puede causar graves daños al equipo. La protección contra cortocircuitos desconecta el suministro y previene el daño potencial de manera segura. La protección contra cortocircuitos se proporciona mediante fusibles o disyuntores en un controlador de motor combinado.
Protección contra sobrecarga: cuando un motor consume más corriente de la que está diseñado, se produce una condición de sobrecarga. El principal objetivo de un relé de sobrecarga es detectar el exceso de corriente. Cuando se detecta una sobrecarga, el contacto auxiliar del relé de sobrecarga abre el circuito y evita que el motor se queme o se sobrecaliente. Los relés de sobrecarga electrónicos o electromecánicos se utilizan en combinación con un contactor para proporcionar la protección de sobrecarga requerida.
Desconexión y ruptura: para evitar un reinicio no intencionado, es necesario desconectar el motor del circuito de alimentación principal. Para realizar el mantenimiento de un motor o arrancador de forma segura, un motor debe poder apagarse y estar aislado de la alimentación. Esta función la proporciona el interruptor de desconexión del circuito. La desconexión y el corte se proporcionan mediante un interruptor de desconexión o un disyuntor en un controlador de motor combinado (o se puede instalar de forma remota desde el arrancador).
Estándares y clasificaciones
Hay muchos factores involucrados en las clasificaciones del arrancador de motor, como la corriente térmica, la corriente continua, la tensión del motor y la potencia. La corriente térmica depende de la conductividad térmica (k), que es la propiedad que indica la capacidad de conducción de calor de un material. Significa que la corriente térmica es directamente proporcional a la conductividad térmica. La corriente continua, que también se conoce comúnmente como la clasificación de amperios continuos, es una medida de la capacidad del arrancador de control del motor para manejar la corriente durante un tiempo continuo. La potencia nominal del arrancador de motor se basa en el tipo de motor utilizado. Los arrancadores de motor de CC tienen clasificaciones para potencia de CC. Por otro lado, los arrancadores de motor de CA tienen una potencia monofásica y una potencia nominal trifásica. La clasificación del arrancador de motor se basa en el tamaño y tipo de carga para la que fue diseñado. Los arrancadores cumplen con los estándares y clasificaciones de Underwriters Laboratories (UL), Canadian Standards Association (CSA), International Electrotechnical Commission (IEC) y National Electrical Manufacturers Association (NEMA).
Clasificación NEMA-------
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Las clasificaciones NEMA de un motor de arranque dependen en gran medida de las clasificaciones máximas de caballos de fuerza dadas en el estándar ISCS2 de la Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos. La selección de los arrancadores NEMA se realiza sobre la base de su tamaño NEMA, que varía del tamaño 00 al tamaño 9.
El arrancador NEMA, según su clasificación, se puede usar para una amplia gama de aplicaciones, que van desde aplicaciones simples de encendido y apagado hasta aplicaciones de arranque y paro repetido que son más exigentes. Es necesario conocer el voltaje y la potencia del motor al seleccionar el arrancador de motor NEMA adecuado. En el caso de que haya una cantidad considerable de arranques y paros repetidos involucrados, se requerirá reducir la capacidad de un dispositivo con clasificación NEMA.
Clasificación IEC
La Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) ha especificado las características operativas y de rendimiento de los dispositivos IEC en la publicación IEC 60947. Los tamaños estándar no están especificados por IEC. El ciclo de trabajo típico de los dispositivos IEC se define por categorías de utilización. En lo que respecta a las aplicaciones generales de arranque de motores, el AC3 y el AC4 son las categorías más utilizadas.
A diferencia de los tamaños NEMA, normalmente se clasifican por su corriente de funcionamiento máxima, corriente térmica, HP y / o kW.
Hay otros parámetros para considerar al seleccionar los arrancadores de motor, como la aceleración por límite de tiempo, la aceleración de la línea de corriente, la tensión de control, el número de polos y la temperatura de funcionamiento. Los cubriremos en un próximo documento técnico.
Esperamos que este breve documento le haya proporcionado un conocimiento básico y bueno de los arrancadores de motor. Para encontrar otros documentos de c3controls puede visitar nuestra blog en este link www.c3controls.com/blog.
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