Arrancador progresivo

ARRANCADOR PROGRESIVO 2 C.F.G.M. DE INSTALACIONES ELECTROTCNICAS MDULO: MANTENIMIENTO DE MQUINAS

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ARRANCADORES PROGRESIVOS

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NDICE

PGINA

1.- INTRODUCCIN. 2.- ARRANCADOR ESTTICO O PROGRESIVO. 3.- PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO. 4.- CARACTERSTICAS. 5.- INSTALACIN. 6.- APLICACIONES. 7.- RESUMEN. 8.- GRFICAS COMPARATIVAS.

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1.- INTRODUCCIN. El valor de la corriente de arranque de un motor que parte del reposo queda determinada por la expresin Ia = Vf Rc2 + Xc 2

Vf = Tensin de fase. Rc = Resistencia combinada del estator y rotor. Xc = Reactancia combinada del estator y rotor. La intensidad de arranque en estas condiciones, alcanza unos valores muy altos ( entre 3 y 5 veces la intensidad nominal ) debido a que la nica impedancia en el momento del arranque es la resistencia combinada que en ese instante es de pequeo valor. Asimismo se produce un elevado par de arranque, cuyo valor es Ma = K Vf2 donde k es una constante de proporcionalidad que depende de caractersticas internas del motor y de caractersticas propias de la red como la frecuencia. Este elevado par de arranque ( entre 1,5 y 3 veces el par nominal ) puede perjudicar aspectos mecnicos del motor. La elevada intensidad de arranque provoca calentamientos por efecto Joule que son perjudiciales para el motor ya que limita la duracin de los aislamientos de los devanados. Adems originan cada de tensin en la red elctrica e incrementos en el coste energtico de la explotacin. Todos los inconvenientes expuestos anteriormente aconsejan limitar la corriente de arranque, para lo cual existen varios mtodos que o bien actan sobre la tensin de alimentacin al motor o modificando la resistencia del estator o rotor. Estos mtodos son el arranque por autotransformador y el arrancador estrella tringulo que actan sobre la modificacin de la tensin aplicada, y los arrancadores por eliminacin de resistencia en el estator y en el rotor. Estos mtodos clsicos an siendo eficaces traen consigo algunos inconvenientes tales como prdidas de par en algunos casos, transitorios, escalones de tensin a saltos, picos de corriente, aumento del coste energtico, etc.. La mayora de estos inconvenientes pueden paliarse con la aplicacin de un arrancador esttico ( otros nombres que reciben son progresivo y suave ). Este tipo de arrancador puede clasificarse entre los del grupo que modifican el valor de la tensin de alimentacin.

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2.- ARRANCADOR ESTTICO O PROGRESIVO. Consiste bsicamente en un convertidor esttico alterna alterna, compuesto por tiristores* ( ver esquema ), conectados en antiparalelo y que realizan el arranque del motor con aplicacin progresiva de tensin. El funcionamiento de los tiristores est gobernado por un circuito de control que recibe informacin de parmetros elctricos ( tensin e intensidad ) y mecnicos ( par y velocidad ), incrementando como se ha dicho anteriormente, la tensin de forma progresiva y limitando los valores de par e intensidad durante el arranque.

Fig. 1 Esquema modelo PSA Softstar ABB

3.- PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO. Cuando el circuito de control recibe la seal de marcha, el equipo alimenta al motor con una tensin reducida cuyo valor es del 30 % aproximadamente, esta tensin comenzar a subir hasta el valor de la tensin nominal. Esta s ubida ( rampa de tensin ) puede ajustarse en tiempo con valores que oscilan entre 0,5 y 120 segundos ( segn modelos ).

Tiristor. Dispositivo semiconductor catalogado como interruptor esttico controlado por un tercer terminal llamado puerta.

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Simultneamente el sistema controla la intensidad de arranque comparndola con el lmite de corriente al arranque que hallamos programado ( 2 5 In ). Cuando la intensidad alcanza el valor de lmite programado el arrancador interrumpe la rampa de tensin y m antiene sta durante el tiempo necesario para que el valor de la intensidad no supere el mximo programado, lgicamente la intensidad bajar al ir subiendo las revoluciones del motor y la reaccin del rotor har que disminuya la corriente absorbida. Una vez restablecido el valor de la intensidad por debajo del lmite programado el arrancador continuar con la rampa hasta alcanzar las revoluciones nominales que corresponden al 100 % de la tensin nominal. Al reducir la tensin se consiguen dos cosas, por un lado la intensidad se reduce proporcionalmente a la tensin, y el par a su vez se reduce cuadrticamente provocando una disminucin del par de aceleracin del motor consiguiendo un arranque suave. ( Ver figura 1 ). De la misma forma que el aparato genera una rampa de aceleracin puede generarla de desaceleracin, de forma que va reduciendo la tensin hasta el momento que el par motor sea menor que el par resistente de la mquina donde est acoplado el motor, en este momento el aparato desconecta el motor parndose este por inercia. En la figura 2 se muestra el comportamiento de las magnitudes de tensin, intensidad y velocidad durante un ciclo de arranque y parada de un motor controlado por un arrancador progresivo.

Fig. 2

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4.- CARACTERSTICAS. En el mercado existen modelos de distintos fabricantes que cubren casi todas las demandas de las aplicaciones a los distintos procesos industriales. Abarcan una amplia gama de potencias ofreciendo las siguientes ventajas : Limitan la intensidad de arranque. No hay picos de intensidad y par. Arranques suaves sin brusquedades. Rampa de aceleracin ajustable en tiempo. Para cargas parciales, adaptan la tensin con el consiguiente ahorro de energa. El circuito de control puede ser gobernado por un autmata o un ordenador. Mejora el rendimiento del motor. Puede realizar frenadas suaves ( muy til para electrobombas ).

5.- INSTALACIN. Los arrancadores estticos son fciles de instalar en instalaciones ya existentes o en nuevas instalaciones. Los fabricantes dan instrucciones claras respecto al montaje, indicando la mejor posicin y tipo de envolvente que facilite un enfriamiento adecuado, respecto a las conexiones, indican la forma de conectar el circuito de potencia y control ( ver figura 1 ) y en cuanto a los ajustes son fciles de hacer desde el panel de control ver figura 3 ).

Fig. 3

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Los arrancadores se utilizan normalmente con un contactor by pass, aunque existen distintas formas de conectarlos en funcin del modelo utilizado, siendo siempre totalmente recomendado hacerlo a travs de contactores. (Ver fig. 4)

Fig, 4

6.- APLICACIONES. Los arrancadores suaves se pueden utilizar en la prctica totalidad de los motores trifsicos asncronos de rotor en cortocircuito. Aunque los variadores de frecuencia pueden realizar arranques progresivos, siempre es ms econmico realizar el arranque con un arrancador esttico, ya que con el variador de frecuencia estaramos pagando funciones de control de velocidad que quizs no se necesite. Los arrancadores necesitan un tiempo de reposo entre dos arranques consecutivos ( estrs trmico ) que puede variar entre 40 y 300 segundos, por lo que quizs haya que pensarlo dos veces antes de aplicarlo en mquinas de arranques frecuentes. Algunos de los campos tpicos de aplicacin son los siguientes : Bombas ( funcin de flanco de parada que permite controlar el golpe de ariete * ). Ventilacin. Mquinas con poleas. - Escaleras mecnicas Prensas. - Mquinas textiles Cintas de transporte. - Telesillas Mezcladoras

Golpe de ariete. Sobrepresin que aparece en un circuito hidrulico cuando hay un cierre brusco de una vlvula o parada inmediata de una bomba.

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Fig. 5

7.- RESUMEN. El arrancador progresivo en la actualidad, a pesar de poder resolvernos bastantes problemas, no se utiliza en la medida que se debiera, ya que sigue teniendo un elevado precio frente a otros sistemas alternativos. No obstante, cada vez se utiliza ms y los fabricantes mejoran los precios, adems de sacar equipos mas adaptables a las necesidades de los usuarios. No muy tarde su uso ser tan cotidiano como el arrancador estrella- tringulo. 8.- GRFICAS COMPARATIVAS.

Rotor bobinado 3 puntos

Arranque directo

Arranque por autotransformador

Arranque por resistencias estatricas

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Arrancador estrella - tringulo

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