Arranque directo del motor trifásico de corriente alterna con frenada por inyección de corriente continua.

Introducción.

En el arranque directo del motor trifásico de corriente alterna con frenada por inyección de corriente continua se va a emplear el arranque directo del motor trifásico de CA, el "Guardamotor Simple"(Haz click aquí: Guardamotor simple). Para realizar la frenada por inyección de corriente continua se va a emplear un transformador de (230V/12V) y un rectificador de corriente para pasar de corriente alterna a continua.

Arranque directo del motor trifásico de corriente alterna con frenada por inyección de corriente continua.

En este procedimiento de frenado se alimenta el estátor con corriente continua. De esta manera en el entre hierro de la máquina aparece un campo magnético fijo que induce f.e.m.s en los conductores del rotor si éste se está moviendo. Las corriente rotóricas debidas a estas f.e.m.s se combinan con el campo magnético para producir un par que trata de evitar las variaciones de flujo sobre el devanado del rotor. Por lo tanto, este par intenta que el rotor no se mueva, aparece pues, un par de frenado.

Otra forma de comprender este funcionamiento es que, en el momento del paro se inyecta una corriente continua en el estátor que crea un campo magnético fijo, el rotor tratará de alinearse con este campo produciéndose el paro del mismo. 

Se debe regular la frenada con un temporizador para que al detenerse el motor cese la alimentación de corriente continua, evitando que el motor sufra calentamientos perjudiciales.

Como en corriente continua en la ley de Ohm sólo intervienen las resistencias, pero no las reactancias, la tensión continua con que se alimenta el estátor debe tener un valor pequeño para que no origine corrientes peligrosas que puedan dañar el devanado.

La tensión continua que se le debe aplicar al motor eléctrico se puede calcular mediante una procedimiento rápido, aplicando la ley de Ohm. Se mide la resistencia óhmica que existe entre las fases en la cual se va a inyectar la corriente continua. Junto con 1,3 a 1,5 veces la intensidad del nominal de motor, se puede obtener la tensión continua que se le debe aplicar al devanado estatórico para realizar la frenada, (U = I x R).

En el ejemplo que se expone a continuación se aplica una tensión continua de 12 V. Esta tensión es a modo de ejemplo, se debe calcular la tensión continua que se inyecta mediante el procedimiento de cálculo anteriormente expuesto.

Esquema de fuerza:

Esquema de fuerza arranque directo del motor trifásico de corriente alterna con frenada por inyección de corriente continua.

Este automatismo, consta de: 

- Fusible "F1": su función es proteger el motor contra sobreintensidades o cortocircuitos eléctricos. El fusible es un dispositivo eléctrico de protección que deja pasar la corriente eléctrica, mediante su filamento, hasta un cierto valor de intensidad, a partir de ese valor el filamento del fusible se rompe, impidiendo el paso de la corriente eléctrica y protegiendo la instalación.

- Interruptor seccionador "Q1": tiene por objeto dejar fuera de servicio la instalación eléctrica del motor, en caso de que fuera necesario realizar una reparación por avería o mantenimiento, aislando la instalación eléctrica del resto de la linea.

- Contactor "Km1": es el mecanismo eléctrico encargado de cerrar el circuito para que el motor funcione. El contactor es accionado mediante el pulsador de marcha "S2", se excita la bobina "A1-A2" del mecanismo y se cierran los contactos de fuerza del contactor, alimentando el motor eléctrico y poniéndolo en funcionamiento.

- Contactor "Km2": es el contactor que permite inyectar la corriente continua en el estátor de motor. Por medio del pulsador de paro "S1" se acciona el mecanismo del contactor permitiendo que se transforme la tensión de 230V a 12V y rectificando la corriente de alterna a continua e inyectándola en el motor eléctrico.

- Trasnformador "Tr1": transformador monofásico encargado de pasar la tensión de 230V a 12V, en el caso de este ejemplo, o a la tensión previamente calculada mediante el procedimiento de calculo descrito anteriormente.

- Rectificador de corriente "P1": aparato eléctrico encargado de rectificar la corriente alterna, pasando la corriente alterna a ser corriente continua.  

- Relé térmico "F2": protege al motor frente a posibles sobrecargas eléctricas débiles y prolongadas (sobrecargas temporales). El relé térmico detecta la sobrecarga eléctrica mediante el calentamiento de una bilámina metálica, que hace disparar el relé térmico sí se calienta en exceso.

- Motor trifásico 230/400 V: la tensión de línea es de 400 V, por ese motivo el motor es conectado en estrella.

Esquema de mando:

Esquema de mando arranque directo del motor trifásico  de corriente alterna con frenada por inyección de corriente continua.

El esquema de mando se conecta a una tensión de 230 V (tensión de fase), entre "L1" y "N". El esquema de mando consta de: 

- Fusible "F3": tiene la función de proteger de los cortocircuitos al circuito de mando.

- Contactos auxiliares del Relé térmico "F2": ante una falla por sobrecarga el contacto auxiliar "95-96" deja fuera de servicio la instalación, mientras que "97-98" enciende la luz roja de señalización de avería.  

- Pulsador "S1": contacto (11-12) pulsador de paro. Contacto (23-24) del "S1" contacto auxiliar normalmente abierto que permite el accionamiento del Km2.

- Pulsador "S2": pulsador de marcha.

- Bobina Km1 "A1-A2": al excitarse la bobina del contactor, los contactos de fuerza del mecanismo se cierran, el motor eléctrico se pone en funcionamiento.

- Contacto auxiliar normalmente abierto "Km1 (13-14)": realiza la función realimentación en el circuito de mando. 

- Contacto auxiliar normalmente cerrado "Km1 (21-22)": tiene como función apagar la luz de señalización verde.

- Bobina Km2 "A1-A2": al accionar el pulsador de paro, el contactor Km2 permite que se produzca la frenado por inyección por corriente continua.

- Contacto auxiliar normalmente abierto "Km2 (33-34)": realiza la función realimentación en el proceso de frenado.

- Contacto auxiliar normalmente cerrado "Km2 (21-22): encargado de realizar la función bloqueo, impide que entre el contactor Km1 cuando el contacto Km2 esta accionado.

- Bobina Ka "A1-A2 Contactor auxiliar temporizado": contactor auxiliar temporizado a la desconexión. El contactor se regula a un tiempo determinado, al cabo de ese tiempo el contactor se desconecta.

- Contacto auxiliar normalmente cerrado "Ka (55-56): el contactor "Ka" al ser temporizado a la desconexión, pasado el tiempo al que está calibrado el contacto "Ka 55-56" se abrirá finalizando la inyección de CC y dejando el circuito en estado de reposo para volverlo a accionar.

- Luz naranja "C3": motor en funcionamiento. La luz se enciende siempre y cuando la bobina "A1-A2" esté excitada, es decir siempre que el motor esté en funcionamiento.  

- Luz verde "C5": instalación eléctrica lista para funcionar, no existe ningún problema. 

- Luz roja "C2": el relé térmico esta accionado, luz de avería.

Comentamos el esquema.

Al accionar el pulsador de marcha "S2" se acciona el contactor "Km1", el motor se pone en funcionamiento, se realiza el arranque directo. Por medio de la función realimentación del "Km1" se puede soltar el pulsador "S2" y el motor seguirá en funcionamiento.

Cuando se desee parar el motor eléctrico, se pulsa "S1", entra el contactor "Km2" y el contactor temporizado a la desconexión "Ka" empieza a contar el tiempo al que esta regulado o tarado. Debido a la función bloqueo del "Km2 (21-22)" y al pulsador "S1 (11-12) el contactor "Km1" deja de excitarse y el motor comienza la frenada.

La frenada comienza cuando es accionado el "Km2" el transformador (230V/12V) y el rectificador "P1" hacen su función y se inyecta la corriente continua en las devanado del estátor (V y W). El "Ka temporizado" ha empezado a contar desde que se accionó el "S1", cuando pase el tiempo al que sea regulado se abrirá el contacto auxiliar normalmente cerrado "Ka (55-56)" terminando de esta forma la inyección de corriente continua y finalizando la frenada el motor eléctrico.

Vídeo compartido del Canal youTube: FPElectricidadArjona.

A continuación compartimos un vídeo donde se puede ver el funcionamiento de un motor eléctrico con frenada por inyección de corriente continua.