Control y Arranque de Motores Eléctricos: Métodos y Componentes

Métodos de Control de Velocidad en Motores Eléctricos

Existen diversas técnicas para controlar la velocidad de un motor eléctrico, cada una con sus propias ventajas y aplicaciones:

• Control por cambio del número de polos: Al aumentar el número de polos, la velocidad disminuye (n = 60 * f / p).
• Control por modificación de la frecuencia: Es el método más utilizado en la actualidad, empleando componentes electrónicos semiconductores.
• Control por modificación de la tensión aplicada: Este método es limitado y se aplica principalmente a motores pequeños.

Tipos de Arranque de Motores

El arranque de un motor es un proceso crítico que requiere métodos específicos según la potencia y el tipo de motor:

• Arranque directo: Se aplica para motores con potencia (P) menor a 5,5 kW. La tensión nominal se aplica directamente a los bornes del motor. La intensidad de arranque puede ser entre 3 y 8 veces la intensidad nominal, con un par de arranque elevado (1 a 1,5 veces el par nominal).
• Arranque con autotransformador: Reduce la tensión durante el arranque mediante un transformador, aumentándola gradualmente a medida que el motor acelera.
• Arranque con resistencias variables: Se utilizan reóstatos o resistencias variables en cada fase del motor, disminuyendo su valor a medida que aumenta la velocidad.
• Arranque electrónico: Emplea tiristores para un aumento progresivo de la tensión.
• Arranque de motores con rotor bobinado: Se intercalan grupos de resistencias en el circuito del rotor, eliminándolas gradualmente a medida que el motor gana velocidad.
• Arranque estrella / triángulo: Se usa para motores con P > 5,5kW. En motores de alta potencia con conexión en triángulo, se realiza un arranque transitorio en estrella para reducir la tensión y la corriente. El motor arranca en estrella (tensión reducida) y luego se cambia a triángulo (tensión nominal). La intensidad de arranque se reduce a un tercio.

Fases del Funcionamiento de un Motor

El funcionamiento de un motor se puede dividir en tres fases principales:

1. Arranque o puesta en marcha: Conexión del motor a la red eléctrica. El par interno de arranque (M_ia) debe ser mayor que el par resistente (M_ra) para que el motor comience a girar.
2. Aceleración: Periodo posterior al arranque donde la velocidad aumenta. El motor requiere el máximo par para vencer el par resistente y contrarrestar el par interno.
3. Marcha de régimen o régimen nominal: Se alcanza cuando la velocidad bajo carga nominal es constante. El par motor (M_i) es igual y opuesto al par resistente de la carga (M_i = M_r).

Inversión de Giro y Regulación de Velocidad en Motores de CC

• Inversión de giro: Para invertir el sentido de giro en motores de CC, se deben cambiar las conexiones del inducido respecto al inductor. Si se realiza en marcha, se cambian las conexiones del inducido, no las del inductor.
• Regulación de velocidad: Se puede actuar sobre la tensión aplicada o sobre el flujo magnético.

Regulación de la Tensión Aplicada

1. Intercalando una resistencia en serie con el inducido.
2. Variando la tensión de alimentación.

Regulación del Flujo Magnético

Se regula la corriente de excitación con un reóstato de regulación:

1. En motores derivación, el reóstato se conecta en serie con el inductor.
2. En motores serie, el reóstato se conecta en paralelo con el inductor.

Componentes de Protección

• Fusible: Elemento cilíndrico que protege contra cortocircuitos. Se funde cuando la corriente supera un valor determinado.
• Relé: Protege contra sobrecargas.
• Contactor: Abre y cierra circuitos.