Maquinas Eléctricas-Chapman-5ta-edición

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6.8 Arranque de los motores de inducción 271 motor de inducción por lo regular no se verá afectado por periodos breves de corrientes altas (como las corrientes de arranque). Sólo se dañará si se éstas se sostienen. Los elementos térmicos de sobrecarga dependen del calor para su operación, por lo que no se verán afectados por periodos breves de corrientes altas durante el arranque y podrán operar durante largos periodos con corriente alta, desconectando el motor de la fuente de potencia antes de que experimente algún daño. La protección contra bajo voltaje la provee también un controlador. Nótese en la figura que el control de potencia del relé M viene directamente a través de las líneas al motor. Si el voltaje que se aplica al motor cae demasiado elevado, el voltaje aplicado al relé M también caerá y el relé se desenergizará. Entonces se abrirán los contactos M y removerán la fuente de potencia de los terminales del motor. En la figura 6-39 se muestra el circuito de arranque de un motor de inducción con resistores para reducir el flujo de corriente de arranque. Este circuito es similar al anterior, excepto en que tiene componentes adicionales para controlar la remo- M OL Normalmente abierto Normalmente cerrado Interruptor de desconexión Botón de presión (o botón pulsador): presione para cerrar Botón de presión: presione para abrir Fusible Bobina de relé: sus contactos cambian de estado cuando se energiza la bobina Contacto abierto cuando la bobina no está energizada Contacto cerrado cuando la bobina no está energizada Calentador de sobrecarga Contacto de sobrecarga: se abre cuando el elemento térmico o relé de sobrecarga se calienta demasiado FIGURA 6-38 Componentes típicos de los circuitos de control de un motor de inducción. F 1 M 1 Resistor Calentadores de sobrecarga 1TD 2TD 3TD F 2 M 2 Resistor 1TD 2TD 3TD Motor de inducción F 3 M 3 Resistor 1TD 2TD 3TD Apagado Encendido OL M M 4 M 5 1TD 1TD 2TD 2TD 3TD FIGURA 6-39 Arrancador resistivo de tres pasos de un motor de inducción.
272 CAPÍTULO 6 Motores de inducción ción del resistor de arranque. Los relés 1TD, 2TD y 3TD en la figura 6-39 se llaman relés de retraso, lo que quiere decir que cuando se energizan hay un retraso antes de que se cierren los contactos. Cuando se presiona el botón de arranque de este circuito, el relé M se energiza y se aplica potencia al motor como antes. Puesto que todos los contactos 1TD, 2TD y 3TD están abiertos, el resistor de arranque pleno está en serie con el motor, lo que reduce la corriente de arranque. Cuando se cierran los contactos M, se energiza el relé 1TD. Sin embargo, hay un retraso finito antes de que se cierren los contactos 1TD. Durante este tiempo el motor se acelera parcialmente y la corriente de arranque cae un poco. Después de este periodo los contactos 1TD se cierran, eliminando parte de la resistencia de arranque y energizando en forma simultánea al relé 2TD. Después de otro retraso, se cierran los contactos 2TD, lo cual elimina la segunda parte del resistor y energiza el relé 3TD. Finalmente, se cierran los contactos 3TD y todo el resistor de arranque queda fuera del circuito. Una cuidadosa selección de los valores del resistor y de los tiempos de retraso permite utilizar el circuito de arranque para prevenir que la corriente de arranque del motor sea peligrosamente alta, mientras que permite un flujo de corriente suficiente para asegurar la pronta aceleración para llegar a las velocidades normales de operación. 6.9 CONTROL DE VELOCIDAD EN LOS MOTORES DE INDUCCIÓN Hasta la llegada de los controladores en estado sólido modernos, los motores de inducción en general no eran las máquinas adecuadas para aplicaciones que requerían un considerable control de velocidad. El intervalo de operación normal de un motor de inducción regular (clases de diseño A, B y C) está confinado a un deslizamiento de menos de 5% y la variación de velocidad en este intervalo es más o menos directamente proporcional a la carga en el eje del motor. Incluso si se pudiera aumentar el deslizamiento, la eficiencia del motor se vería afectada, puesto que las pérdidas en el cobre del rotor son directamente proporcionales al deslizamiento del motor (recuérdese que P PCR 5 sP EH ). En realidad hay sólo dos técnicas posibles para controlar la velocidad de un motor de inducción. Una consiste en la variación de la velocidad síncrona, que es la velocidad de los campos magnéticos del estator y del rotor, puesto que la velocidad del rotor siempre permanece cerca de n sinc . La otra técnica consiste en la variación del deslizamiento del rotor para una carga dada. Cada una de estas técnicas se explicará con más detalle. La velocidad síncrona de un motor de inducción está dada por n sinc 120 f e P (6-1) por lo que las únicas maneras en que se puede modificar la velocidad síncrona de una máquina son: 1) cambiando la frecuencia eléctrica y 2) cambiando el número de polos de la máquina. Se puede lograr el control del deslizamiento si se modifica la resistencia del rotor o el voltaje en los terminales del motor. Control de velocidad del motor de inducción mediante el cambio de polos Hay dos métodos importantes para cambiar el número de polos en un motor de inducción: 1. Método de polos consecuentes. 2. Devanados de estator múltiples. El método de polos consecuentes es un método bastante viejo para controlar la velocidad y se desarrolló originalmente en 1897. Se basa en el hecho de que el número de polos en los devanados del estator de un motor de inducción se puede cambiar con facilidad por un factor 2:1 simplemente cambiando las conexiones de las bobinas. La figura 6-40 muestra el estator de un motor de inducción de dos polos simple adecuado para el cambio de polos. Nótese que las bobinas individuales tienen
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