Arranque del motor de inducción trifásico

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Ultima edición el 21 septiembre, 2023

El motor de inducción trifásico es uno de los motores eléctricos más utilizados en el mundo gracias a su eficiencia y durabilidad. El arranque de este tipo de motor es un proceso crítico y esencial para su correcto funcionamiento. En esta presentación se explicará detalladamente el proceso de arranque del motor de inducción trifásico y se discutirán las diferentes técnicas y dispositivos utilizados para lograr un arranque seguro y eficiente. Además, se abordarán los principales desafíos y consideraciones que se deben tener en cuenta al arrancar este tipo de motores, como la corriente de arranque y la selección adecuada del dispositivo de arranque. Al finalizar esta presentación, los asistentes tendrán un conocimiento completo sobre cómo arrancar un motor de inducción trifásico y estarán equipados para llevar a cabo esta tarea de manera segura y efectiva.

Indice de contenidos

Características eléctricas del motor de inducción trifásico

El motor de inducción trifásico es uno de los motores eléctricos más utilizados en la industria debido a su eficiencia y bajo costo de mantenimiento.

Características eléctricas:

  • Requiere de una fuente de alimentación trifásica.
  • Genera un campo magnético giratorio en el estator.
  • El rotor gira a una velocidad cercana a la velocidad de sincronismo.
  • La velocidad del motor depende de la carga que se le aplique.
  • La velocidad se puede controlar mediante la variación de la frecuencia de la fuente de alimentación.
  • La corriente de arranque es alta, pero disminuye a medida que el motor se acelera.
  • El motor tiene un alto factor de potencia y un bajo deslizamiento.

El motor de inducción trifásico es capaz de generar un campo magnético giratorio en el estator gracias a la corriente alterna trifásica que recibe de la fuente de alimentación. Este campo magnético es el que induce una corriente en el rotor, lo que genera un par motor y hace que el rotor gire.

La velocidad del motor de inducción trifásico está determinada por la frecuencia de la corriente alterna trifásica que recibe. La velocidad de sincronismo es la velocidad a la que el campo magnético giratorio del estator gira. Si la velocidad del rotor es igual a la velocidad de sincronismo, el motor está en sincronismo y no se genera ningún par motor. Si la velocidad del rotor es menor que la velocidad de sincronismo, se genera un par motor y el rotor comienza a acelerar.

El motor de inducción trifásico tiene un alto factor de potencia, lo que significa que utiliza la energía eléctrica de manera eficiente. Además, el deslizamiento, que es la diferencia entre la velocidad de sincronismo y la velocidad del rotor, es bajo, lo que significa que el motor es capaz de mantener una velocidad constante incluso cuando se le aplica una carga.

Por último, es importante tener en cuenta que la corriente de arranque del motor de inducción trifásico es alta debido a la alta resistencia inicial del rotor. Sin embargo, esta corriente disminuye a medida que el motor se acelera y alcanza su velocidad de régimen.

Proceso de arranque

El arranque del motor de inducción trifásico es un proceso fundamental para hacer funcionar la maquinaria y equipos que se utilizan en diferentes industrias. Este proceso consta de varias etapas que se desarrollan en diferentes momentos hasta que el motor alcanza su velocidad nominal.

Etapa 1: Conexión del motor

En esta primera etapa, se conecta el motor de inducción trifásico a una fuente de alimentación eléctrica. Se utiliza un interruptor para conectar el motor y la energía eléctrica, que puede ser monofásica o trifásica, según las necesidades de la aplicación.

Etapa 2: Arranque del motor

Una vez que se ha conectado el motor, se inicia el proceso de arranque. El motor necesita superar una fuerza de inercia para ponerse en marcha y empezar a funcionar. Para ello, se utiliza un dispositivo llamado arrancador, que proporciona una corriente eléctrica intensa que permite vencer la resistencia inicial del motor y hacerlo girar.

El arrancador puede ser de diferentes tipos, según la aplicación y las características del motor. Los más comunes son:

  • Arrancador directo: es el más sencillo y se utiliza en motores de baja potencia.
  • Arrancador estrella-triángulo: se utiliza en motores de potencia media y alta, y permite reducir la corriente de arranque.
  • Arrancador electrónico: es el más avanzado y se utiliza en motores de alta potencia. Permite un arranque más suave y controlado, reduciendo el desgaste del motor.

Etapa 3: Aceleración del motor

Una vez que el motor ha superado la resistencia inicial y ha empezado a girar, se inicia la etapa de aceleración. Durante esta etapa, la corriente eléctrica que se suministra al motor se va reduciendo gradualmente, hasta que el motor alcanza su velocidad nominal.

El tiempo que tarda el motor en alcanzar su velocidad nominal depende de varios factores, como la potencia del motor, la carga que se le aplique y el tipo de arrancador que se utilice. En general, los motores de baja potencia tardan menos tiempo en alcanzar su velocidad nominal que los motores de alta potencia.

Etapa 4: Funcionamiento normal del motor

Una vez que el motor ha alcanzado su velocidad nominal, se considera que ha completado el proceso de arranque y está en condiciones de funcionar normalmente. Durante esta etapa, la corriente eléctrica que se suministra al motor se estabiliza y se mantiene constante, para asegurar un funcionamiento óptimo y evitar daños en el motor.

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Cada una de estas etapas es fundamental para garantizar un arranque seguro y controlado del motor, y para asegurar su buen funcionamiento a largo plazo.

Circuitos de arranque

El circuito de arranque es esencial en el funcionamiento de un motor de inducción trifásico. Este circuito se encarga de proporcionar la corriente necesaria para que el motor pueda iniciar su funcionamiento. Existen diferentes tipos de circuitos de arranque que se utilizan en función de las necesidades del motor y del tipo de carga que se va a mover.

Circuitos de arranque directo

Este tipo de circuito es el más simple de todos. Consiste en conectar directamente el motor a la red eléctrica sin ningún tipo de regulación. Se utiliza en motores de baja potencia y en cargas que no requieren una corriente de arranque elevada.

Circuitos de arranque estrella-triángulo

Este circuito consiste en conectar primero el motor en configuración estrella y después cambiar a configuración triángulo una vez que el motor ha alcanzado cierta velocidad. Es utilizado en motores de potencia media y alta y en cargas que requieren una corriente de arranque moderada.

Este tipo de circuito es muy utilizado en la industria debido a que permite reducir la corriente de arranque en un 30-40%, lo que se traduce en un menor desgaste del motor y un menor consumo eléctrico.

Circuitos de arranque con autotransformador

Este circuito utiliza un autotransformador para reducir la tensión de alimentación del motor durante el arranque. Se utiliza en motores de alta potencia y en cargas que requieren una corriente de arranque muy elevada.

Este tipo de circuito permite reducir la corriente de arranque en un 50-60%, lo que se traduce en un menor desgaste del motor y una mayor eficiencia energética.

Circuitos de arranque con resistencias

En este tipo de circuito se utilizan resistencias para limitar la corriente de arranque del motor. Se utiliza en motores de baja potencia y en cargas que no requieren una corriente de arranque elevada.

Este tipo de circuito es poco utilizado en la actualidad debido a que las resistencias provocan una disipación de energía en forma de calor que se traduce en una menor eficiencia energética.

Es importante elegir el circuito adecuado para evitar daños en el motor y para conseguir una mayor eficiencia energética.

Componentes necesarios para realizar el arranque

El arranque del motor de inducción trifásico es un proceso fundamental para poner en marcha este tipo de motor. Para realizar el arranque, es necesario contar con una serie de componentes que permitan el correcto funcionamiento del motor. A continuación, se explican detalladamente los componentes necesarios para realizar el arranque del motor de inducción trifásico:

Batería o fuente de alimentación

Para poner en marcha el motor de inducción trifásico, es necesario contar con una fuente de alimentación eléctrica que proporcione la energía necesaria para activar el motor. Esta fuente de alimentación puede ser una batería o una toma de corriente eléctrica.

Interruptor de arranque

El interruptor de arranque es un dispositivo que permite activar o desactivar el motor de inducción trifásico. Este interruptor se encuentra conectado a la fuente de alimentación eléctrica y al motor, y es el encargado de iniciar el proceso de arranque del motor.

Condensador de arranque

El condensador de arranque es un componente que se utiliza para proporcionar un impulso adicional de energía al motor en el momento del arranque. Este condensador se encuentra conectado en paralelo con el devanado de arranque del motor, y permite generar un campo magnético rotativo que hace girar al rotor del motor.

Relé de arranque

El relé de arranque es un dispositivo que se utiliza para conectar y desconectar el condensador de arranque del motor. Este relé se activa automáticamente en el momento del arranque del motor, y se desactiva una vez que el motor ha alcanzado la velocidad de funcionamiento normal.

Protector térmico

El protector térmico es un dispositivo que se utiliza para proteger el motor de inducción trifásico de posibles sobrecargas o cortocircuitos. Este dispositivo se encuentra conectado en serie con el interruptor de arranque y el motor, y se activa automáticamente en el caso de que se produzca una sobrecarga o un cortocircuito en el circuito eléctrico del motor.

Estos componentes trabajan en conjunto para permitir que el motor de inducción trifásico arranque de manera eficiente y segura.

Fallos más comunes en el arranque del motor de inducción trifásico

El motor de inducción trifásico es uno de los más utilizados en la industria debido a su eficiencia y bajo costo. Sin embargo, existen algunos fallos comunes que pueden ocurrir durante su arranque. A continuación, detallamos los más importantes:

Fallo en la alimentación eléctrica

Si la alimentación eléctrica no es la adecuada, el motor puede no arrancar o hacerlo de forma incorrecta. Las causas más frecuentes son:

  • Falta de voltaje o corriente eléctrica
  • Variaciones en la tensión o frecuencia eléctrica
  • Problemas en la conexión eléctrica

Problemas en el sistema de arranque

El sistema de arranque es esencial para el funcionamiento correcto del motor. Los problemas más habituales son:

  • Fallo en el contactor de arranque
  • Problemas en el temporizador de arranque
  • Problemas en el relé térmico de protección

Fallo en el motor

Los fallos en el motor también pueden afectar al arranque. Algunas de las causas más comunes son:

  • Fallo en los devanados del motor
  • Falla en el rotor del motor
  • Problemas en los rodamientos del motor

Mala configuración del sistema de arranque

Es importante que el sistema de arranque esté configurado correctamente para evitar fallos. Algunos errores de configuración pueden ser:

  • Configuración incorrecta del temporizador de arranque
  • Configuración incorrecta del relé térmico de protección
  • Configuración incorrecta del contactor de arranque

Falta de mantenimiento

La falta de mantenimiento también puede ser un factor importante en el arranque del motor. Algunas de las causas más comunes son:

  • Falta de lubricación en los rodamientos del motor
  • Falta de limpieza en los contactos eléctricos
  • Falta de revisión en los devanados del motor

Es importante realizar un mantenimiento adecuado y configurar correctamente el sistema de arranque para evitar fallos y garantizar el correcto funcionamiento del motor.

Sistemas de protección durante el arranque

El arranque del motor de inducción trifásico es un proceso crítico que requiere de sistemas de protección para asegurar su correcto funcionamiento y prevenir daños en el equipo y en el sistema eléctrico en general. A continuación, se describen los principales sistemas de protección durante el arranque:

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Protección térmica

La protección térmica es un sistema que se encarga de evitar que el motor se sobrecaliente durante el arranque. Esto se logra mediante el uso de sensores de temperatura que detectan cualquier aumento anormal en la temperatura del motor y activan un sistema de apagado automático para proteger el equipo.

Protección por sobrecarga

La protección por sobrecarga es un sistema que se encarga de proteger el motor de inducción trifásico de los picos de corriente que se producen durante el arranque. Este sistema detecta cualquier aumento en la corriente y activa un sistema de apagado automático para evitar que el motor se dañe.

Protección de baja tensión

La protección de baja tensión es un sistema que se encarga de detectar cualquier disminución en la tensión de alimentación del motor durante el arranque. Si se detecta una baja tensión, el sistema activa un sistema de apagado automático para proteger el equipo.

Protección de alta tensión

La protección de alta tensión es un sistema que se encarga de detectar cualquier aumento en la tensión de alimentación del motor durante el arranque. Si se detecta una alta tensión, el sistema activa un sistema de apagado automático para proteger el equipo.

Protección contra cortocircuitos

La protección contra cortocircuitos es un sistema que se encarga de proteger el motor de inducción trifásico de cualquier cortocircuito que se produzca durante el arranque. Este sistema detecta cualquier aumento en la corriente y activa un sistema de apagado automático para evitar que el motor se dañe.

Protección contra sobretemperatura

La protección contra sobretemperatura es un sistema que se encarga de proteger el motor de inducción trifásico de cualquier aumento anormal de temperatura durante el arranque. Este sistema detecta cualquier aumento en la temperatura y activa un sistema de apagado automático para proteger el equipo.

Protección contra fallas de fase

La protección contra fallas de fase es un sistema que se encarga de detectar cualquier falla de fase que se produzca durante el arranque del motor. Si se detecta una falla de fase, el sistema activa un sistema de apagado automático para proteger el equipo.

Conclusiones

Los sistemas de protección durante el arranque son fundamentales para garantizar el correcto funcionamiento del motor de inducción trifásico y prevenir daños en el equipo y en el sistema eléctrico en general. Es importante conocer los diferentes sistemas de protección disponibles y asegurarse de que estén instalados y funcionando correctamente antes de iniciar el arranque del motor.

Efecto de la carga durante el arranque

El arranque del motor de inducción trifásico es un proceso crucial en el funcionamiento de cualquier maquinaria y equipo eléctrico. Durante este proceso, se pueden producir diferentes efectos que afectan el rendimiento y la eficiencia del motor, entre ellos, el efecto de la carga.

¿Qué es la carga?

La carga se refiere a la resistencia que debe superar el motor para ponerse en marcha y mantener su funcionamiento. Esta resistencia puede ser causada por diferentes factores, como la fricción, la inercia, la gravedad y la carga eléctrica.

¿Cómo afecta la carga al arranque del motor de inducción trifásico?

La carga puede tener un impacto significativo en el arranque del motor de inducción trifásico, ya que afecta la cantidad de corriente que necesita para ponerse en marcha. Cuanto mayor sea la carga, mayor será la corriente requerida para superarla y, por lo tanto, mayor será la tensión en el motor.

Según el tipo de carga que presente el motor, se pueden producir diferentes efectos, entre ellos:

Sobrecarga mecánica

Si el motor de inducción trifásico arranca con una carga mecánica excesiva, puede provocar un aumento en la corriente de arranque y, por ende, un aumento en la tensión en el motor. Esto puede generar un desgaste prematuro en los componentes del motor, como los rodamientos y el rotor.

Sobrecarga eléctrica

Si el motor de inducción trifásico arranca con una carga eléctrica excesiva, puede provocar un aumento en la corriente de arranque y, por ende, una caída en la tensión en el motor. Esto puede generar una reducción en la velocidad de arranque y afectar el rendimiento del motor.

Carga variable

Si la carga del motor de inducción trifásico varía durante el arranque, puede provocar fluctuaciones en la corriente y la tensión del motor, lo que puede afectar su rendimiento y eficiencia.

Conclusión

Es importante tener en cuenta el tipo de carga y ajustar la corriente y la tensión en consecuencia para evitar daños en el motor y garantizar un rendimiento óptimo.

Efecto de la carga durante el arranque

El arranque del motor de inducción trifásico es un proceso crucial en el funcionamiento de cualquier maquinaria y equipo eléctrico. Durante este proceso, se pueden producir diferentes efectos que afectan el rendimiento y la eficiencia del motor, entre ellos, el efecto de la carga.

¿Qué es la carga?

La carga se refiere a la resistencia que debe superar el motor para ponerse en marcha y mantener su funcionamiento. Esta resistencia puede ser causada por diferentes factores, como la fricción, la inercia, la gravedad y la carga eléctrica.

¿Cómo afecta la carga al arranque del motor de inducción trifásico?

La carga puede tener un impacto significativo en el arranque del motor de inducción trifásico, ya que afecta la cantidad de corriente que necesita para ponerse en marcha. Cuanto mayor sea la carga, mayor será la corriente requerida para superarla y, por lo tanto, mayor será la tensión en el motor.

Según el tipo de carga que presente el motor, se pueden producir diferentes efectos, entre ellos:

Sobrecarga mecánica

Si el motor de inducción trifásico arranca con una carga mecánica excesiva, puede provocar un aumento en la corriente de arranque y, por ende, un aumento en la tensión en el motor. Esto puede generar un desgaste prematuro en los componentes del motor, como los rodamientos y el rotor.

Sobrecarga eléctrica

Si el motor de inducción trifásico arranca con una carga eléctrica excesiva, puede provocar un aumento en la corriente de arranque y, por ende, una caída en la tensión en el motor. Esto puede generar una reducción en la velocidad de arranque y afectar el rendimiento del motor.

Carga variable

Si la carga del motor de inducción trifásico varía durante el arranque, puede provocar fluctuaciones en la corriente y la tensión del motor, lo que puede afectar su rendimiento y eficiencia.

Conclusión

Es importante tener en cuenta el tipo de carga y ajustar la corriente y la tensión en consecuencia para evitar daños en el motor y garantizar un rendimiento óptimo.

Variables a considerar para un arranque exitoso

Cuando se trata de un arranque exitoso de un motor de inducción trifásico, hay varias variables que deben considerarse para garantizar que el proceso se lleve a cabo sin problemas. A continuación, se detallan algunas de las variables más importantes a considerar:

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1. Voltaje de alimentación

Es importante asegurarse de que el voltaje de alimentación sea el adecuado para el motor de inducción trifásico. Si el voltaje es demasiado bajo, el motor puede no arrancar en absoluto. Si el voltaje es demasiado alto, puede provocar daños en el motor o hacer que funcione de manera incorrecta. Por lo tanto, es importante comprobar el voltaje de alimentación antes de intentar el arranque.

2. Corriente de arranque

El motor de inducción trifásico requiere una cantidad de corriente para arrancar. Esta corriente de arranque puede ser varias veces mayor que la corriente nominal del motor. Por lo tanto, es importante asegurarse de que el sistema eléctrico pueda proporcionar suficiente corriente de arranque para el motor.

3. Frecuencia de alimentación

La frecuencia de alimentación también es un factor importante a considerar. Si la frecuencia es demasiado baja, puede provocar un aumento en la corriente de arranque del motor, lo que puede dañarlo. Por otro lado, si la frecuencia es demasiado alta, puede provocar una disminución en la velocidad del motor y, en última instancia, puede dañarlo.

4. Tipo de arrancador

El tipo de arrancador utilizado también es importante. Hay varios tipos diferentes de arrancadores disponibles, cada uno con sus propias ventajas y desventajas. Por ejemplo, un arrancador suave puede proporcionar un arranque más suave y controlado, mientras que un arrancador directo puede proporcionar un arranque más rápido y potente.

5. Carga del motor

La carga del motor también es un factor importante a considerar. Si el motor está funcionando con una carga muy pesada, puede ser más difícil de arrancar. Por lo tanto, es importante asegurarse de que la carga del motor sea adecuada antes de intentar el arranque.

6. Temperatura ambiente

La temperatura ambiente también puede afectar el arranque del motor de inducción trifásico. Si la temperatura ambiente es demasiado baja, puede ser más difícil para el motor arrancar. Por otro lado, si la temperatura ambiente es demasiado alta, puede provocar un sobrecalentamiento del motor. Por lo tanto, es importante considerar la temperatura ambiente antes de intentar el arranque.

Al tener en cuenta estas variables, se puede garantizar que el arranque del motor sea suave y sin problemas.

Impacto de la temperatura en el arranque

El arranque del motor de inducción trifásico puede verse afectado por diferentes factores, uno de los más importantes es la temperatura. La temperatura tiene un impacto significativo en el arranque del motor y puede influir en su rendimiento y durabilidad.

¿Cómo afecta la temperatura al arranque del motor?

La temperatura puede afectar al arranque del motor de varias maneras:

  • Resistencia del devanado: cuando la temperatura aumenta, la resistencia del devanado también aumenta, lo que puede reducir la intensidad de la corriente de arranque.
  • Tensión de alimentación: la temperatura también puede afectar la tensión de alimentación del motor, ya que los cambios en la temperatura pueden afectar la resistencia eléctrica de los componentes.
  • Viscosidad del aceite: la viscosidad del aceite del motor también se ve afectada por la temperatura, lo que puede influir en la eficacia del lubricante y en el rendimiento del motor.

¿Cómo se puede minimizar el impacto de la temperatura en el arranque?

Para minimizar el impacto de la temperatura en el arranque del motor, se pueden tomar las siguientes medidas:

  • Utilizar materiales aislantes de alta calidad para reducir el impacto de la temperatura en el devanado del motor.
  • Asegurarse de que el motor esté bien lubricado y de que el aceite tenga la viscosidad adecuada para las condiciones de temperatura.
  • Comprobar que la tensión de alimentación del motor sea adecuada para las condiciones de temperatura en las que se va a utilizar.
  • Evitar el sobrecalentamiento del motor, ya que esto puede afectar su rendimiento y durabilidad.

¿Qué pasa con el arranque en temperaturas extremas?

En temperaturas extremas, el arranque del motor puede verse afectado significativamente. Por ejemplo, en temperaturas muy bajas, la viscosidad del aceite del motor puede aumentar, lo que puede dificultar el arranque del motor. En temperaturas muy altas, la resistencia eléctrica de los componentes del motor puede aumentar, lo que puede reducir la intensidad de la corriente de arranque. En estos casos, se pueden utilizar dispositivos de arranque especiales como resistencias calefactoras para mejorar el arranque del motor.

Es importante tomar medidas para minimizar este impacto y asegurarse de que el motor esté funcionando adecuadamente en todas las condiciones de temperatura.

En conclusión, el arranque del motor de inducción trifásico es un proceso crucial para el funcionamiento adecuado de estos motores. Existen distintos métodos para realizar el arranque, como el arranque directo, el arranque estrella-triángulo y el arranque suave. Cada uno de estos métodos tiene sus ventajas y desventajas, y la elección del método adecuado dependerá de las características del motor y de la aplicación en la que se utilizará. Es importante tener en cuenta que el arranque del motor de inducción debe realizarse de manera correcta y segura para evitar daños en el motor y garantizar su buen funcionamiento a largo plazo.

En resumen, el arranque del motor de inducción trifásico es un proceso crucial para la puesta en marcha de estos equipos. Existen diversas técnicas y dispositivos que se utilizan para lograr un arranque suave y seguro, evitando posibles daños al motor y a la red eléctrica. Además, es importante considerar las características específicas de cada aplicación para seleccionar el método de arranque más adecuado. En definitiva, un correcto arranque del motor de inducción trifásico es clave para garantizar su buen funcionamiento y prolongar su vida útil.

JORGE CABRERA BERRÍOS Administrator
Ingeniero Electrónico por la UNI, con maestría y doctorado por la University of Electro-Communications (Japón).

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