| Arrancadores de Motores de Corriente Alterna (AC Motor Starters)
Los motores de corriente alterna requieren un sistema de arranque capaz de
ponerlos en funcionamiento bajo condiciones de carga y tensión de línea.
Durante el arranque, el motor puede demandar una corriente muy elevada,
frecuentemente varias veces mayor que la corriente nominal de funcionamiento.
Por esta razón se utilizan diferentes tipos de arrancadores que limitan la
corriente inicial y controlan el par desarrollado durante el proceso de puesta
en marcha.
El arranque directo a tensión plena produce la corriente de arranque más alta.
En muchos motores industriales esta corriente puede alcanzar entre seis y diez
veces la corriente nominal. Aunque los motores están diseñados para soportar
este esfuerzo por períodos cortos, las compañías eléctricas y las normas
industriales suelen imponer límites al nivel de corriente que puede demandarse
de la red al iniciar el funcionamiento.
El par de arranque de un motor de inducción es aproximadamente proporcional al
cuadrado de la tensión aplicada. Por ejemplo, si la tensión se reduce al 80 %
de su valor nominal, el par de arranque se reduce a aproximadamente el 64 %.
Esto significa que cualquier método de arranque que reduzca la tensión también
reducirá el par disponible y aumentará el tiempo requerido para que el motor
alcance su velocidad nominal.
Arrancadores Directos a Línea (Across-the-Line Starters)
Fig : Esquema de un circuito de arrancador de motor directo a línea (Across-the-line) alimentado por una red trifásica de tres hilos.
Los arrancadores directos a línea son los sistemas más simples, económicos y
fáciles de mantener. En este método el motor se conecta directamente a la red
eléctrica mediante un contactor controlado por un circuito de mando de baja
tensión. Cuando el contactor se energiza, los contactos principales se cierran
y el motor recibe inmediatamente la tensión completa de la línea.
Estos sistemas suelen incluir relés térmicos de sobrecarga para proteger el
motor contra corrientes excesivas y evitar daños en el equipo. Debido a su
simplicidad y bajo costo, este tipo de arranque es ampliamente utilizado en
motores pequeños o en instalaciones donde la corriente de arranque no provoca
problemas en la red eléctrica.
Arrancadores con Autotransformador
Fig. : Esquema de un arrancador de motor conectado directamente a la línea, alimentado con 440 V CA trifásicos y controlado por un circuito de mando de 110 V CA.
Los arrancadores con autotransformador se utilizan para reducir la corriente de
arranque en motores de mayor potencia. En este método el motor se conecta
inicialmente a un autotransformador que suministra una tensión reducida,
disminuyendo así la corriente absorbida desde la red y el esfuerzo mecánico
sobre el motor.
Figura : Arrancador automático de motor mediante autotransformador con transición abierta (open-transition).
En los arrancadores con autotransformador de transición abierta, el motor se desconecta momentáneamente del autotransformador antes de conectarse directamente a la línea, produciendo una breve interrupción en el suministro durante la conmutación.
El sistema emplea contactores que permiten conmutar entre el circuito de
arranque con tensión reducida y la conexión directa a la línea una vez que el
motor ha acelerado lo suficiente. Estos arrancadores suelen disponer de tomas
del autotransformador que proporcionan diferentes niveles de tensión, como
50 %, 65 % o 80 % de la tensión nominal.
Al reducir la tensión aplicada al motor también se reduce el par de arranque.
Sin embargo, este método permite una aceleración relativamente suave y reduce
la perturbación en la red eléctrica.
Arrancadores con Resistencias Primarias
Los arrancadores con resistencias primarias limitan la corriente inicial
mediante la inserción de resistencias en serie con el motor durante el arranque.
Estas resistencias producen una caída de tensión que reduce la tensión aplicada
a los terminales del motor.
A medida que el motor acelera, las resistencias se eliminan progresivamente del
circuito mediante contactores o interruptores, permitiendo que el motor reciba
la tensión completa de la línea. Este sistema ofrece una aceleración más suave
que el arranque directo, aunque implica pérdidas de energía en forma de calor
disipado en las resistencias.
Arrancadores Electrónicos o de Estado Sólido
Los arrancadores electrónicos utilizan dispositivos semiconductores, como
SCR (rectificadores controlados de silicio), para controlar el ángulo de
conducción de la tensión aplicada al motor. Mediante el control gradual de la
tensión se logra una aceleración progresiva del motor, reduciendo tanto la
corriente de arranque como el estrés mecánico en el sistema.
Figura : Diagrama esquemático de un arrancador electrónico (de estado sólido) para un motor trifásico de CA.
Estos arrancadores incluyen circuitos de control que regulan el disparo de los
SCR en función de la corriente, la tensión y otras variables del sistema.
Además, pueden incorporar funciones adicionales como limitación de corriente,
protección contra sobrecarga y control de velocidad durante el arranque.
Gracias a su capacidad de control preciso y a la reducción del desgaste
mecánico y eléctrico, los arrancadores electrónicos se utilizan ampliamente en
aplicaciones industriales modernas donde se requiere un arranque suave y una
mayor confiabilidad del sistema.
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