Maquinas Eléctricas-Chapman-5ta-edición

376 CAPÍTULO 8 Motores y generadores de corriente directa
+
–
I A
2 3
4
1
5
E A
Apagado
I F
Encendido
I L
+
R F
FIGURA 8-29 Arrancador manual de motor de cd.
L F
–
V T
tipo de arrancador presentaba varios problemas porque dependía
en gran medida de que la persona que hacía arrancar
el motor no moviera la palanca demasiado rápido o demasiado
despacio. Si se retira la resistencia demasiado rápido
(antes de que el motor acelere lo suficiente), el flujo de corriente
resultante será demasiado grande. Por otro lado, si
la resistencia se retira demasiado lento, se puede quemar el
resistor de arranque. Puesto que dependían de una persona
para su funcionamiento correcto, estos arrancadores estaban
sujetos a sufrir problemas por errores humanos. Hoy
han sido reemplazados casi por completo por circuitos de
arranque automáticos.
El ejemplo 8-7 ilustra la selección del tamaño y número
de segmentos del resistor que requiere un circuito de
arranque automático. La pregunta del tiempo que se necesita
para retirar los segmentos del resistor del circuito del
inducido se examinará más adelante.
EJEMPLO 8-7
La figura 8-28 muestra un motor de cd en derivación con 100 hp, 250 V y 350 A con una resistencia del
inducido de 0.05 V. Se desea diseñar un circuito de arranque para este motor que limite la corriente de
arranque máxima al doble del valor nominal y que cierre secciones de la resistencia conforme la corriente
del inducido llega a su valor nominal.
a) ¿Cuántos tramos de resistencia de arranque se requieren para limitar la corriente al intervalo especificado?
b) ¿Cuál debe ser el valor de cada segmento del resistor? ¿A qué voltaje se debe retirar cada tramo de la
resistencia de arranque?
Solución
a) Se debe seleccionar al resistor de arranque de tal manera que el flujo de corriente sea el doble de la
corriente nominal del motor cuando se conecta por primera vez a la línea. Conforme el motor acelere,
se producirá un voltaje interno generado E A en él. Puesto que el voltaje tiene dirección opuesta al
voltaje en las terminales del motor, el incremento del voltaje interno generado disminuye el flujo de
corriente del motor. Cuando la corriente que fluye del motor cae hasta su valor nominal, se debe retirar
una sección del resistor de arranque para aumentar la corriente de arranque otra vez hasta 200% de la
corriente nominal. Conforme aumenta la aceleración del motor, E A sigue aumentando y la corriente
en el inducido sigue en declive. Cuando la corriente que fluye en el motor baja una vez más a su valor
nominal, se debe retirar otra sección del resistor de arranque. Este proceso se repite hasta que la resistencia
de arranque por retirar sea menor que la resistencia del circuito del inducido del motor. En este
punto, la resistencia del inducido del motor limitará por sí misma la corriente a un valor seguro.
¿Cuántos pasos se requieren para lograr la limitación de corriente? Para encontrar la respuesta a
esta pregunta defínase R tot como la resistencia original del circuito de arranque. Así que R tot es la suma
de la resistencia de cada tramo del resistor de arranque más la resistencia del circuito del inducido del
motor.
R tot 5 R 1 1 R 2 1 ⋅⋅⋅ 1 R A (8-29)
Ahora defínase R tot como la resistencia total que queda en el circuito de arranque una vez que se han
retirado los tramos 1 a i. La resistencia que queda en el circuito una vez que se han retirado los tramos
1 a i es
Nótese también que la resistencia de arranque inicial debe ser
R tot,i 5 R i11 1 ⋅⋅⋅ 1 R A (8-30)
R tot
V T
I máx