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Arranques

Es el proceso por el cual se lleva una máquina desde una velocidad cero a un velocidad de funcionamiento. Este estado es transitorio y conlleva a que el motor absorbe una gran corriente y tiene una alta probabilidad de quemar el devanado del rotor si este estado se mantiene por un largo periodo de tiempo. Los arranques e van a tratar en este blog son:

Arranque a plena tensión.

Consiste en alimentar el motor a tensión y frecuencia nominal. En el momento del arranque se produce una corriente dada por

Que tiene un alto valor debido a que el deslizamiento es 1. Por otro lado el torque es dado por

Si se compara con los demás arranques, este es el peor desde el punto de vista de corriente de arranque pero es el mejor desde el punto de vista de del torque de arranque.
El circuito de potencia consta de un motor jaula de ardilla que se conecta a la red de alimentación.
El circuito de control también es muy sencillo, consta de una bobina de 1M que tiene el pulsador 1PB para arrancar y el 2PB para parar.
En el momento del arranque se puede observar  en la simulación que la corriente máxima es de 39 Ap y luego se algún tiempo se reduce a los valores en vacío que es de 3.2 ap.

Este arranque consiste en energizar el motor a una tensión menor que la nominal y luego de un tiempo que el motor haya adquirido una velocidad cercana a la nominal energizarlo a tensión nominal.
La corriente en el momento del arranque se puede escribir como
El torque de entrada está dado por
Si la tensión se reduce a la mitad, la corriente de arranque también se reduce a la mitad y el torque de arranque se reduce a 1/4 del original. Si la tensión de arranque se reduce e un tercio el torque de arranque se reduce a 1/9.
Hay que tener cuidad con el torque de arranque porque este se reduce demasiado.
El circuito de potencia consiste en tener un transformador trifásico de dos o más tomas, cada toma debe estar conectado al motor por medio de un contactor. En la simulación el contactor 1M conecta el motor a 120V y el contactor 2M a 208V.
El circuito de control tiene tres peldaños, en el primero se usa un relé auxiliar que puede ser encendido por 1PB y apagado por 2PB. En paralelo con la bobina de 1CR está el temporizador 1TR que se usa para cambiar de tensión el motor. Un segundo peldaño se encarga de conectar el motor a 120V, este se activa apenas se active 1CR y se desactiva cunado haya transcurrido el tiempo en 1TR. El tercer peldaño esta compuesto por la bobina de 2M que se activa una vez haya transcurrido el tiempo programado en el temporizador 1TR.
En el momento del arranque se puede ver que la corriente en el arranque se reduce de 39Ap a 19.2Ap. Cuando se hace el cambio de tensión el motor toma una corriente de 39A nuevamente. Para reducir el segundo pico hace falta colocar más tiempo en 1TR.
Este arranque consiste en colocar una resistencias en serie con el estator en el momento del arranque y luego cortocircuitarlas para que el motor pueda desarrollar la potencia para la cual fue diseñado.
La corriente de arranque se puede calcular como
La resistencia de arranque Rse es la que se encarga de reducir la corriente en el momento del arranque. El torque de arranque se puede calcular como

Es difícil saber cuanto se va a reducir la corriente y el torque porque no es fácil manipular las magnitudes.
El circuito de potencia consta de un motor que es alimentado por el contacor principal 1M, En serie con este se encuentra un arreglo formado por una resistencia en paralelo con el contactor 2M, este se encarga de cortocircuitar las resistencias.
El circuito de control tiene dos peldaños, el primero se encarga de activar y desactivar la bobina del contactor 1M por medio de los pulsadores 1PB y 2PB. En paralelo con 1M se encuentra la bobina de 1TR que se encarga de cortocircuitar la resistencias de arranque.
En el momento del arranque y teniendo una resistencia de 4 ohmios en serie con el motor la corriente de arranque se reduce de 39 Ap a 21.4 Ap. Luego de 0.2 seg después del arranque se cortocircuitan las resistencias de arranque y se produce un pico de 24.7 Ap. este pico se puede eliminar aumentando el tiempo en 1TR. después del arranque se tiene una corriente de 3.1 Ap que es la corriente en vacío de la máquina de inducción.

Este tipo de arranque solo se le puede practicar a los motor de anillos rozantes, ya que estos tienen disponibles los terminales del rotor. El arranque consiste en arrancar el motor con las resistencias conectadas y luego cortocircuitarlas una vez la máquina tenga una velocidad cercana a la nominal.

El circuito de potencia consta de una máquina de anillos rozantes que se energizada por el contactor principal 1M, en el rotor se tienen las resistencias de arranque que son cortocircuitadas con el contactor 2M.
El circuito de control tiene dos peldaños. El primero energiza la bobina del contactor principal y energiza el motor. En paralelo a 1M está la bobina del 1TR que se encarga de cortocircuitar las resistencias del rotor. La desenergización del motor se realiza por medio de 2PB.
La corriente en el momento del arranque se puede calcular como
Al contrario de los demás arranque, en este el torque de arranque aumenta y se puede calcular como
En la simulación se puede ver que la corriente de arranque disminuye a 18.2 Ap, una vez el motor adquiere velocidad, se cortocircuitan las resistencias produciendo un pequeño pico de corriente. después de que el rotor adquiere la velocidad nominal la corriente se reduce a la de funcionamiento en vacío.

Este arranque es tal vez el más común en las practicas industriales porque no necesita comprar elementos adicionales en la parte de potencia. Consiste en arrancar el motor con una conexión en estrella y luego de que el rotor tenga buena velocidad se conecta en triangulo para que desarrolle el torque nominal.
Cuando la máquina se conecta en estrella, de forma indirecta, se está sometiendo el estator a una tensión de fase y luego que se conecta en delta el motor está expuesto a la tensión de línea.
La corriente en el momento del arranque se pude calcular como
 
El torque de arranque se puede calcular como
En este caso hay que tener cuidado porque el torque se reduce en tres veces, lo que implica que el motor no tiene un torque lo suficientemente para acelerar cierto tipo de cargas como en el caso de sistemas de bombeo.
En el circuito de potencia, el contacor 1M es el principal y se encarga de energizar el motor, el contactor 2M realiza la conexión en estrella y el 3M la conexión en delta. De ahí se puede ver que la secuencia de energización es 1M-2M y luego 1M-3M.
El circuito de control consta de tres peldaños, el primero energiza y desenergiza el contactor principal 1M por medio de los pulsadores 1PB y 2PB. En paralelo con la bobina de 1M se encuentra 1TR que es el dispositivo que hace el cambio de conexión.
El segundo peldaño se energiza una vez se haya activado 1M y no haya transcurrido el tiempo en 1TR. El tercer peldaño se energiza cuando haya transcurrido el tiempo en 1TR.
En el momento del arranque la corriente se reduce a 22 Ap, el rotor empieza a adquirir velocidad y cunado han transcurrido 0.2 seg se hace el cambio a delta, en este momento se produce un pico de 35.5 Ap. Para reducir el segundo pico hay necesidad de aumentar el tiempo en 1TR.
El arrancador suave o soft start es un equipo electrónico que regula la tensión a mediad que transcurra un tiempo, es la forma moderna y mejorada de como se arrancan los motores. En su interior está compuesto de SCR (Rectificadores Controlados de Silicio)  que van disminuyendo el ángulo de disparo para aumentar de forma paulatina y controlada la tensión en bornes del motor.
EN este caso no se tiene una ecuación exacta para calcular la corriente de arranque ni el torque del motor, solo se sabe que el motor arranca una vez el torque electromagnético supere al torque de carga.
El circuito de potencia consta de un arrancar suave y un contacto NA de un relé auxiliar que se encarga de darle la orden para que inicie con la rata de aceleración.
El circuito de control consta de una bobina de 1CR que se energiza con 1PB y desenergiza con 2PB.
La corriente de arranque se controla por medio del tiempo programado en el arrancado, si se coloca poco tiempo las corrientes son altas y si se deje mas tiempo las corrientes se reducen. En el caso de que le motor está sin carga y con un tiempo de aceleración de 0,2 segundos, la corriente de arranque pico fue de 30A. Una vez el rotor tenga una velocidad cercana a la nominal, la máquina reduce la corriente a la de vacío.

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