Frenado por Inyeccion de Corriente Continua en motores trifasicos Este procedimiento de frenado se obtiene separando el motor de la red de corriente alterna y conectando dos bornes de su estator sobre una fuente de corriente continua. Siguen siendo válidas todas las consideraciones expuestas sobre este mismo tema y referidas a los motores de rotor en cortocircuito. Pero, además, sucede que los motores motores con rotor bobinado permiten, entre entre ciertos límites, elegir la velocidad más apropiada para un par de frenado determinado. La potencia disipada en forma de calor en las resistencias rotóricas es moderada. Si se tiene en cuenta que un frenado a contracorriente, la potencia rotórica durante el frenado y que debe disiparse, es prácticamente igual a la potencia nominal del rotor, rot or, adv advert ertir iremo emos s que en el fr frena enado do por iny inyecc ección ión de cor corrie riente nte con continu tinua, a, las dimensiones de las resistencias rotóricas pueden redu cirse considerablemente, lo que signica una importante venta!a en este procedimiento de frenado. "eneralmente, el valor de la intensidad de corriente continua inyectada al estator, está determinada determinada por las condic condiciones iones más desfa desfavorable vorables, s, es decir, motor caliente y tensión tensión de la red a su más ba!o valor. valor. Por lo tanto, resulta resulta una sobreintensidad sobreintensidad cuando el motor está frío y la red sometida a sobretensión. #uan #u ando do se tr trat ata a de ma mand ndo o ma manu nual al,, es ac acon onse se!a !abl ble e pr prev ever er un di disp spos osit itiv ivo o temp te mpori ori$a $ado dor, r, qu que e co cort rte e el fr fren enado ado de desp spu% u%s s de un ti tiem empo po pr pred edet eter ermin minado ado.. En efecto, si el dispositivo de maniobra se de!ara indenidamente en posición de frenado, el motor y su fuente de corriente sufrirían un calentamiento excesivo, que podría conducir a su destrucción& ninguna circunstancia revelaría este peligro, ya que la máquina permanecería en reposo.
FRENADO POR AUTOEXCITACIÓN DE CORRIENTE CONTINUA En el frenado por inyección de corriente continua el estator act'a como excitatri$ y el rotor como alternador. Parece Parece convenient e utili$ar esta tensión rotórica alterna y recticarla para alimentar al estator, reali$ando de esta forma un frenado por autoexcitación. Siguiendo este procedimiento de frenado se (a dise)ado el esquema de la *ig. +.-, que corresponde a un equipo de elevación con frenado durante el descenso y que permite una velocidad reducida y estable. El recticador debe soportar permanentemente una intensidad de corriente rotórica próxima a la
corriente nominal del motor, con importantes puntas de corriente y de tensión en los momentos de cambio de acoplamiento. En ascenso o en descenso lan$ado se cierra el contactor c y el motor arranca en el momento de la puesta ba!o tensión de c /ascenso0 o de c /descenso0& las resistencias rotóricas se cortocircuitan progresivamente por medio de los contactores c a c1. En descenso frenado, los contactores c y c están en reposo& el motor está desconectado de la red, el contactor c está abierto y las resistencias de arranque están desconectadas del circuito. Los co ntactores c2 y c2 unen el rotor con el estator, a trav%s del equipo recticador, permitiendo de esta forma un autocebado del sistema de frenado. Para facilitar y acelerar el cebado un peque)o transformador 34 suministra una corriente de aportación. 5na resistencia 4 limita la corriente y protege el transformador en caso de 6uctuaciones de la tensión rotórica. Las resistencias s(untadas por c2, c22 y c21 permiten regular la velocidad deseada durante el frenado. Si el motor funciona a par constante, las intensidades de corriente estatórica y rotórica son tambi%n constantes. 7 un aumento de la resistencia de frenado corresponde una elevación de la tensión rotórica y la velocidad de r%gimen. Las venta!as de este procedimiento son importantes. En primer lugar se puede obtener una velocidad de frenado lenta, de valor inferior a la d%cima parte de la velocidad nominal e independiente del par de arrastre. Las velocidades intermedias tienen tambi%n una estabilidad muy aceptable. Para peque)os pares de arrastre, el motor arranca sin lan$amiento previo, además, el par desarrollado al principio del frenado del motor lan$ado es muy importante, porque la tensión rotórica es muy elevada. Esta precaución está automáticamente asegurada por el presente equipo de forma independiente de la maniobra del operario.
Esquema explicativo de un equipo para el frenado por autoexcitación de corriente continua, de un motor trifásico asíncrono, con rotor bobinado
*inalmente, las corrientes en el estator y en el rotor no son elevadas y se a!ustan al valor del par de arrastre que se pretende equilibrar. Para utili$ar el frenado por autoexcitación en un motor con rotor bobinado, es necesario que las corrientes nominales esta tóricas y rotóricas sean comparables. 7 veces resulta venta!oso invertir el funciona miento, es decir, recticar la corriente estatórica si esta es elevada e inyectarla al rotor. Los resultados obtenidos son totalmente comparables
Frenado por Contracorriente y por Inyeccion de Corriente continua FRENO INCORPORADO EN EL MOTOR En este tipo especial de motores, el rotor que es de cortocircuito, es ligeramente troncocónico y está despla$ado un poco con respecto al n'cleo del estator, por medio de un resorte. En el extremo del e!e, contrario al de acoplamiento, se coloca un plato, tambi%n de forma ligeramente troncocónico, que al ser despla$ado por el resorte del rotor presiona contra una banda de frenado que lleva interiormente la carcasa del rotor. #uando el motor no está conectado a la línea de alimentación siempre está frenado, debido al empu!e del resorte que presiona el plato contra la banda de frenado& por el contrario, al energi$ar el motor, los campos magn%ticos del estator y el rotor obligan a este 'ltimo a centrarse con el primero, dando lugar a un peque)o despla$amiento del rotor que girará libremente, como consecuencia de la liberación del freno.
Este tipo de motores, aunque más caro que los de construcción normal, se suele emplear en máquinas (erramientas, elevadores y cualquier otra máquina de peque)a potencia que requiera un frenado rápido.
FRENADO POR CONTRACORRIENTE El sentido de giro del rotor de un motor trifásico asíncrono, se determina por el sentido del campo magn%tico giratorio. #uando el motor está funcionando en un sentido de giro determinado a velocidad de
r%gimen, si se invierten las
conexion ese dos de los conductores de fase del estator, el sentido de campo giratorio es opuesto al sentido de giro del rotor y el desli$amiento resulta superior a la unidad.Esta circunstancia provoca un en%rgico par de frenado, ya que el campo giratorio tiende a arrastrar al rotor en sentido contrario al de su marc(a. #omo el frenado a contracorriente se opone a la inercia de la carga, este sistema puede emplearse eca$mente para conseguir rápidas deceleraciones de motores que arrastran cargas de inercia como por e!emplo en máquinas (erramientas. En cambio, este sistema de frenado no puede utili$arse en máquinas elevadoras /gr'as, montacargas, ascensores, etc.0. En el frenado a contracorriente, la intensidad de corriente es muy elevada y la energía que la carga suministra al motor no se comunica a la línea sino que constituye una p%rdida que debe disipar el propio motor por lo que en los motores en que deba aplicarse este sistema de frenado deberán tenerse en cuenta estas circunstancias, sobre todo, desde el punto de vista de la eliminación de la energía t%rmica producida. En la siguiente gura se representa el esquema de un sistema de frenado, constituido por un circuito de fuer$a y un circuitos de mando. La resistencia en el circuito de fuer$a sirve para limitar la intensidad de la corriente de frenado. 8bserve que el tempori$ador determina el tiempo en que se invierten las fases en el estator del motor.
FRENADO POR INYECCIÓN DE CORRIENTE CONTINUA Este sistema de frenado consiste en desconectar el motor de la línea de alimentación y conectar inmediatamente dos bornes del estator a una fuente de corriente continua& en estas condiciones, el rotor gira con relación a un campo magn%tico !o y su desli$amiento crea un par de frenado. 5na ve$ que el rotor del motor está frenado, se de!a de suministrar la tensión continua al estator. La tensión continua de alimentación (a de ser siempre de valor ba!o y se determina
'nicamente
con
la
resistencia
de
los
devanados
estatóricos.
"eneralmente, la fuente de alimentación es la propia línea de corriente alterna, a trav%s de un transformador reductor y de un equipo recticador de ba!a tensión. El sistema de frenado resulta muy eca$, ya que es de acción suave y rápida al mismo tiempo. Sobre el sistema de frenado por corriente continua tiene la venta!a de que no se debe tomar la precaución de impedir la inversión de marc(a
de la máquina accionada. Su principal inconveniente es que se precisa un mayor gasto en los componentes que constituyen el equipo. El valor de la corriente de frenado está generalmente comprendido entre ,2 y ,9 veces la corriente nominal del motor. En la siguiente gura se representa el esquema el%ctrico de frenado por inyección de corriente continua.
3odas las operaciones de arranque y frenado se reali$an por medio de contactores y para evitar calentamiento excesivo, se debe instalar un interruptor de velocidad
*1 que desconecte la alimentación de corriente continua una ve$ que el motor se (a parado.
Arranque de motores eléctricos de C. A.
Los problemas generados en el arranque de motores el%ctricos de #. 7., se resumen en tres aspectos: "ran consumo de corriente, alto torque y sobre calentamiento del motor. Existen muc(os sistemas el%ctricos por los cuales podemos disminuir estos problemas, y en el siguiente artículo, (acemos una breve descripción de %stos.
Arranque con reducción de tensión #uando partimos un motor de inducción de #. 7., a tensión nominal, en primer lugar absorben la corriente de bloqueo del rotor /L4#0 y crean un par de bloqueo de rotor /L430. Seg'n acelera el motor, la corriente disminuye y el par aumenta (asta su punto de ruptura antes de caer a niveles de velocidad nominal /ver gura 0.
Figura 1.
;otores con casi id%nticas características de velocidad, a menudo presentan diferencias signicativas en las posibilidades de partida. Las corrientes L4# pueden oscilar entre un +<<= o exceder de ><<= de la corriente máxima del motor /*L#0. El par L43 puede ser de un -<= o elevarse (asta alrededor de un 2<= del torque máximo /*L30. 7 tensión máxima, la corriente y del par del motor determinan los límites en los que se puede reali$ar un arranque con reducción de tensión. En las instalaciones en las que reducir la corriente de arranque o aumentar el par de arranque sean críticos, es importante asegurarse de que se usa un motor con características adecuadas: L4# ba!o y L43 alto. #uando se use un arranque con reducción de tensión, el par de arranque del motor se reducirá
seg'n la siguiente fórmula:
?onde: @ 3S3 A Par de arranque @ BS3 A #orriente de arranque @ L4# A #orriente de bloqueo de rotor @ L43 A Par de bloqueo de rotor La corriente de arranque sólo se puede reducir (asta el punto donde el par de arranque sea a'n superior al requerido por la carga. Ca!o este punto, la aceleración del motor cesará y el con!unto cargaDmotor no alcan$ará la velocidad máxima.
Los arrancadores de reducción de tensión más comunes
El arranque estrella/triángul ! 5/?" es la forma más económica de arranque, pero sus prestaciones son limitadas. Las limitaciones más signicativas son:
#$ o (ay control sobre el nivel de reducción de la corriente ni del par. %$ Se producen importantes cambios de la corriente y del par debido a la transición estrellaDtriángulo. Esto aumenta el stress mecánico y el%ctrico y puede producir averías. Los cambios se producen debido a que el motor está en movimiento y al desconectarse la alimentación (ace que el motor act'e como un generador con tensión de salida, que puede ser de la misma amplitud que la de red. Esta tensión está a'n presente cuando se reconecta el motor en delta / ?0. El resultado es una corriente de (asta dos veces la corriente L4# y (asta cuatro veces el par L43 /ver gura 0.
El arranque &n aut'trans(r)a*r ofrece un mayor control que el m%todo 5/?, pero la tensión sigue a'n aplicándose por tramos. Las limitaciones de este arrancador son:
#$ #ambios en el par debido al paso de una tensión a otra. Figura 2.
%$ 5n n'mero limitado de los escalones de tensión de salida limitan las posibilidades de seleccionar la corriente de arranque ideal.
+$ Los modelos aptos para condiciones de partida frecuente o de larga duración son caros. ,$ o pueden reali$ar una partida con reducción de tensión eca$ con cargas en las que la necesidades de arranque varíen /ver gura 20.
Figura 3.
Ls arran&a*res *e resisten&ia -ri)aria tambi%n ofrecen un mayor control que los arrancadores 5 /?. Sin embargo, tienen una serie de caracteristicas que reducen su efectividad. 7lgunas de %stas son:
#. ?icultad de optimi$ar el rendimiento del arranque cuando está en servicio porque el valor de resistencia se tiene que calcular cuando se reali$a el arranque y es difícil cambiarlo despu%s.
%$ Ca!o rendimiento en situaciones de arranque frecuente debido a que el valor de las resistencias cambia a medida que se va generando calor en ellas durante un arranque. ecesita largos períodos de refrigeración entre arranques.
+$ Ca!o rendimiento en arranques con cargas pesadas o en arranques de larga duración debido a la temperatura en las resistencias.
,$ o reali$a un arranque con reducción de tensión efectivo cuando se trata de cargas en las que las neceFsidades de arranque varían /ver gura 10.
Figura 4.
Ls arran&a*res sua.es son los arrancadores más avan$ados. 8frecen un control superior de la corriente y el par, e incorporan elementos avan$ados de protección de motor. 7lgunos tipos son: #ontroladores de Par, #ontroladores de par de , ó 2 fases, #ontroladores de tensión de
la$o abierto o de la$o cerrado y #ontroladores de corriente de la$o cerrado. Las principales venta!as que ofrecen los arrancadores suaves son:
#$ #ontrol simple y 6exible sobre la corriente y el par de arranque. %$ #ontrol uniforme de la corriente y la tensión libre de saltos o transiciones. +$ 7pto para reali$ar arranques frecuentes. ,$ 7pto para un cambio sencillo de las condiciones de arranque. $ #ontrol de parada suave que amplia el tiempo de deceleración del motor. 0$ #ontrol de frenado que reduce el tiempo de deceleración del motor.
Figura 5.
