Fundamentos
de Arranque Motor
Ing. Guillermo Suárez
Mayo 2009
Schneider Electric 65- Ahorro de Energía – Mayo 2009
Schneider Electric 66- Ahorro de Energía – Mayo 2009
Schneider Electric 67- Ahorro de Energía – Mayo 2009
Schneider Electric 68- Ahorro de Energía – Mayo 2009
Schneider Electric 69- Ahorro de Energía – Mayo 2009
Schneider Electric 2- Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
80 años de innovación
Busbar
Contactor
TeSys
T
TeSys D TeSys
U
Schneider Electric 3- Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
Una historia de innovación que no termina.
2006
Motor
Circuit Breaker
GV3PEveLink
power terminal
*1924
The very firstcontactor ... First motor
starter enclosure
1960*
First monobloccontactor
1935
*
1973*First modular
contactor
1990*
Modularity concept with the new TeSys
range
2004*
Tesys
Mod. UAll in 1 productDisconnection ,Electronic protection , Switching ,
2000*
D2 : new raw material,
more modularity & accessories
1993*GV2: a really impulsion to 2 component solution
*
Motor
Management System Tesys
TGive
your
motor
starter a sixth
sense
!
Schneider Electric 4- Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
Campo de actividad
Lighting
M
M M M M
Distribution
Utilities
Process
Machine
sourceswitching
Terminalloads
Terminalloads
Terminalloads
Circuitswitching
Schneider Electric 5- Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
Funciones
asociadas
al arranque
motorDistribución baja tensión
Maniobra
Aislamiento
Seccionamiento
Protección corto-circuito
Protección sobrecarga
Schneider Electric 6- Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
Seccionamiento
●Este dispositivo tiene la habilidad de aislar y desconectar.
●Puede ser usado con seguridad con carga.
●No incluye ningún mecanismo de protección.
●Puede ser usado como un botón de parada de emergencia (Con la cubierta amarilla y la manija roja).
Schneider Electric 7- Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
Interruptor
●Estos equipos pueden ser manejados con carga.
● Incluyen fusibles para la protección de corto circuito.
●La operación se realiza por la manija del lado.GS1
Schneider Electric 8- Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
Protección contra corto circuito disyuntor magnético
●
Este equipo proporciona la protección contra los corto circuitos. El detecta y despeja los altos niveles de corriente de corto circuito hasta el limite de su capacidad de ruptura.
●
Tiene la capacidad de desconexión
●
El reset después de la falla puede ser realizado manualmente con el mando rotatorio del equipo o remotamente usando módulos específicos para esta acción.
●
Para fallas de baja corriente, la operación de un disyuntor, es mas rápida que la de los fusibles.
GV2-L
Schneider Electric 9- Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
Protección Magnética.
●
Este disyuntor incluye tanto la protección magnética contra cortocircuitos, como la protección térmica ( sobrecarga de motor).
●
Ya que estos equipos incluyen todos los tipos de protección y tiene la capacidad de desconexión, pueden ser usados como un arrancador de motor para máquinas simples.
●
Bloques adicionales pueden ser añadidos para permitir el reset remoto y el control del disyuntor.
GV2-ME
Schneider Electric 10- Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
El Contactor
●
Apertura y cierre bajo carga-
capacidad de switcheo.
●
Manejo remoto utilizando un electroimán con un circuito de control separado .
●
Cuando la bobina del contactor
es energizada, La parte móvil del contactor
se mueve y la corriente puede pasar de la red de suministro a la carga.
●
Estos equipos tienen contactos auxiliares incluidos que se mueven simultáneamente con la parte móvil del contactor
.
LC1-D contactor
Bar contactor
Schneider Electric 11- Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
El Relé
Térmico
●
La sobrecarga es la falla mas común en las máquinas.
●
La sobrecarga crea un aumento de la corriente que pasa a la carga y produce un calentamiento peligroso de la misma.
●
La sobrecarga puede afectar los materiales de aislamiento y así
mismo el tiempo de vida del motor.
●
El relé
esta compuesto de 3 elementos bimetalicos, cada uno rodeado de una bobina que lleva su corriente de fase.
●
Cuando la corriente se incrementa o disminuye , estos materiales tendrán una deformación, equivalente a la corriente que esta pasando por ellos hacia la carga.
LRD Relay
Schneider Electric 12- Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
Arranque Motor Combinado
●En 1983, Telemecanique
lanzo el primer equipo capaz de interrumpir , maniobrar y proteger térmica y magnéticamente: EL INTEGRAL
●Este tipo de producto ofrece todas las protecciones del motor en un solo producto.
●Ofrece COORDINACION TOTAL: No hay soldadura de los contactos después de una falla por corto-
circuito, reduciendo el tiempo de parada y por ende el de mantenimiento.
●El arrancador TeSys
U ofrece la capacidad de comunicación integrada con buses de campo y mucha modularidad.
Integral
TeSys U
Schneider Electric 13- Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
Distribución de bajo voltaje
Switching
Isolation
Disconnection
Short circuit
protection
Overload
protection
Motor
Aísla el equipo del suministro eléctrico
Interrumpe la corriente por el equipo
Protege la vida humana y los dañosMateriales causados por los C.CProtege al motor de las corrientes de sobrecargaON / OFF Cargas
Schneider Electric 14- Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
Distribución de bajo voltaje
Switching
Isolation
Disconnection
Short circuit
protection
Overload
protection
Motor
Switch DisconnectorTeSys VARIO
IEC 60 947-3
Schneider Electric 15- Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
Distribución de bajo voltaje
Switching
Isolation
Disconnection
Short circuit
protection
Overload
protection
Motor
Motor Circuit BreakersTeSys
GV
IEC 60 947-
2
Schneider Electric 16- Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
Distribución de bajo voltaje
Switching
Isolation
Disconnection
Short circuit
protection
Overload
protection
Motor
ContactorsTeSys
KTeSys
DTeSys
FBar Contactors
IEC 60 947-
4 -1
Schneider Electric 17- Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
Distribución de bajo voltaje
Switching
Isolation
Disconnection
Short circuit
protection
Overload
protection
Motor
Motor StartersTeSys
U
Power
Control
IEC 60 947-
6
Schneider Electric 18- Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
Arranque Motor
Startercontroller
Isolation
On-load switch
Short-circuitprotection
Overloadprotection
Control
Switch On-loadswitch Contactor
Thermalrelay
Magneticcirc. brkr.
Therm.magneticcirc. brkr.
Fuseswitch
disconnector
Manual control
Vario TeSys UGS1 LC1D LRD GV2P GV2ME
Schneider Electric 19- Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
Teoria
arranque
motor
●
Voltaje de arranque
●
La corriente se eleva al instante a niveles de LRC (la corriente de Rotor Cerrada) . Esto causa una corriente transitoria, que puede tener efectos indeseables sobre el suministro.
●
La corriente gradualmente baja como consecuencia del aumento de la velocidad del motor.
●
La carga del motor afecta sólo el tiempo tomado para la aceleración.
0
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LO
AD
TO
RQ
UE
(%)
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700
CU
RR
EN
T (%
)
Schneider Electric 20- Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
Arranque D.O.L*
●Corriente disponible Arranque = 100%●Pico de corriente arranque = 4 to 8 In●Pico de torque en arranque = 0.6 to 1.5Tn
●Ventajas: ●
Arranque simple●
Bajo costo●
Alto torque en el arranque
●Desventajas : ●
Alta corriente de arranque y torque●
El suministro de energía debe aguantar el pico de corriente.
●
Duro arranque mecánico. * Direct On Line
Aplicaciones Típicas:
Pequeñas Máquinas.
Schneider Electric 21- Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
Arranque Motor Asincrono
D.O.L.*
●La solución mas frecuentemente usada.
●La solución mas económica y simple.
●No es plano el arranque (no elevadores, escaleras..)
● Alta corriente de Arranque
(5 to 8x In).
●El único método de arranque que no reduce el torque. (excepto con variador de velocidad.
Schneider Electric 22- Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
Arranque Motor Asincrono
D.O.L.*
Load torque maximum
zone during running
phaseLoad torque maximum zoneduring starting phase
Control andProtection
duringrunningphase
Control andProtection
during startingphase
Rated Torque
Schneider Electric 23- Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
Estrella-Triangulo -
Arranque●
Corriente disponible arranque = 33%●
Pico de corriente arranque = 1.3 to 2.6 In●
Pico torque arranque: = 0.2 to 0.5 Tn
●
Ventajas :
●
Arranque Simple y económico.●
Buen torque de arranque y corriente.
●
Desventajas :
●
Bajo torque de arranque.●
No se pueden ajustar parámetros en el arranque.●
La perdida de suministro en el motor produce una corriente transitoria máxima severa.
Aplicaciones Típicas: Máquina que arrancan sin carga (pequeñas bombas centrífugas, ventiladores etc.)
Schneider Electric 24- Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
Teoria
Arranque
Motor
Star-Delta
•
Momento de rotación insuficiente para acelerar esta carga en configuración de estrella
•
Desventajas:•
-
No ajuste en arranque.•
El cambio de estrella a triangulo causa corrientes dañinas y trasientes de torque.
Es necesario
cambiar esta transición y también proteger el motor y la instalación
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CU
RR
EN
T (%
)
Schneider Electric 25- Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
Teoria
arranque motor
●
El motor al principio es conectado en la configuración de estrella y luego, después de un tiempo predeterminado, el motor es desconectado del suministro y conectado de nuevo en la configuración delta.
●
La corriente y el momento de rotación en la configuración de estrella son un tercio de la corriente de voltaje y el torque cuando el motor es conectado en la configuración delta.
MainContactor
ThermalOverload
Motor
3~
DeltaContactor
StarContactor
Schneider Electric 26- Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
Arranque motor asíncrono Star -
Delta
Is
/3
Ts
/3
Tr
Is
Star Delta
Ts
I(A)
n (rpm)
T (Nm) ● Is: DOL start current
● Is/3: start current under star connection
●Ts: DOL start torque
●Ts/3: start torque under star connection
●Tr: resistive torque (load)
Schneider Electric 27- Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
Arranque Motor asíncrono Star -
Delta
●Corriente pico limitada a (1.3 to 1.6x In)
●Motor especifico para la aplicación.
●Maquinas que presenten bajo torque en el arranque.
●
Ventiladores, compresores, maquinas herramientas.
●Corrientes transitorias en el cambio de estrella a triangulo.
●
Si la temporización
en estrella es muy corta, se vuelve un arranque directo.
●
Si el torque resistente es mas alto en el cambio de estrella el motor se parara.
Schneider Electric 28- Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
Técnica
La coordinación de protecciones para las soluciones arranque motor
La coordinación de protecciones para las soluciones arranque motor
Schneider Electric 29- Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
Técnica: Coordinación de Protecciones
● Efectos de un Corto-Circuito
● Efectos electrodinámicos de corriente cresta î
:
● repulsión de los contactos.●propagación de arcos eléctricos● ruptura de los materiales aislantes, deformación de piezas
● Efectos térmicos l2t :
● fusión de los contactos●generación de arcos eléctricos●calcinación de los materiales aislantes
Schneider Electric 30- Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
Repulsión de contactos:
●Comportamiento del contactor
bajo el efecto de corrientes de corto-
circuito no limitadas
Tiempo Tiempo Tiempo
Repulsión
de los contactos
provocada
por
la energía
generada
por
el corto-circuito
La energía
debida
al corto-
circuito
aumenta, el arco
se vuelve
importante
Los contactos
en plata
entran
en fusión
y se sueldan
Schneider Electric 31- Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
Repulsión de contactos:
●Comportamiento del contactor
bajo el efecto de corrientes de corto-
circuito limitadas
Los contactos quedan operacionales
Tiempo Tiempo TiempoInicio de la repulsión de los contactos bajo el efecto del corto-
circuito
Courant Icc
La energía debida al corto-
circuito es limitada, la repulsión es anulada
Schneider Electric 32- Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
●
Definición
●
Pruebas de la aparamenta
eléctrica en condiciones extremas. La coordinación es definida según el estado de los productos después de la prueba.
●
Ausencia de coordinación
●
Los riesgos son importantes para el operador, los daños físicos y materiales pueden serlo igualmente.
●
Coordinación tipo 1
●
Ningún riesgo para el operario. Es la solución estándar más utilizada.●
Antes de rearrancar, la revisión del arranque puede hacerse necesaria.
●
Coordinación tipo 2
●
Es una solución de alto desempeño. Se admite una ligera soldadura de los polos del contactor
si son fácilmente separables.
●
Coordinación total ó
Continuidad de servicio
●
Es la solución de más alto desempeño.●
Rearranque
inmediato sin precauciones particulares.
Schneider Electric 33- Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
Coordinación total, continuidad de servicio
●Aparatos que responden a todas las funciones del Arrancador Motor según la norma IEC947-6-2 (TeSys
U)
●
Seguridad de las personas y de las instalaciones
●
Ningún daño, ningún riesgo de soldadura El aislamiento eléctrico se debe mantener
●
Después del despeje de la falla, el arrancador-motor debe estar en capacidad de rearrancar
inmediatamente.
Schneider Electric 34- Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
El contactor
y el arranque motor
Coordinación
con dispositivo
de protección
contra los corto
circuitos(DPCC)
Corto-circuitoSobrecarga
normal Rotor bloqueado
Arranque
motor
correctamente
combinado
Temps
Capacidad
de cierre
del
contactor
Pc selon IEC 947-4
Límite
térmico
del
relé
de sobrecarga
sin daño
Arranque
Courant
Relé
de sobrecarga
DPCC
Som
me
des
I²dt1
0³
TeSys U1 Base potencia 32A2 Base potencia 12A
Icc presumido
(kA)
Schneider Electric 35- Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
Técnica: Las clases de disparo●Definición
●
La clase de disparo define la duración del disparo a 7,2 Ir. La selección se efectúa en función de la aplicación instalada.
Clase
10A 2 < Tp
<= 10s
Clase
10 4 < Tp
<= 10s
Clase
20 6 < Tp
<= 20s
Clase
30 2 < Tp
<= 30s
Schneider Electric 36- Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
Principales fallas de motor
35%
10%
18%
5%10%
12%
10%
Over LoadMoistureContaminationAgingSingle PhasingBearingMiscellaneous
Schneider Electric 42- Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
Make
the
most
of
your
energy