Un arrancador suave de motor es un dispositivo que se utiliza con motores eléctricos de CA para reducir temporalmente la carga y el par en el tren de potencia y el pico de corriente eléctrica del motor durante el arranque. Esto reduce la tensión mecánica en el motor y el eje, así como las tensiones electrodinámicas en los cables de alimentación conectados y la red de distribución eléctrica , lo que extiende la vida útil del sistema. [1] : 150
Puede estar compuesto por dispositivos mecánicos o eléctricos, o una combinación de ambos. Los arrancadores suaves mecánicos incluyen embragues y varios tipos de acoplamientos que utilizan un fluido , fuerzas magnéticas o granalla de acero para transmitir el par, de forma similar a otras formas de limitador de par . Los arrancadores suaves eléctricos pueden ser cualquier sistema de control que reduzca el par reduciendo temporalmente la entrada de voltaje o corriente , o un dispositivo que altere temporalmente la forma en que se conecta el motor en el circuito eléctrico .
Siempre que la armadura de un motor eléctrico se mueve, tanto la acción del motor como la del generador se producen simultáneamente; la fuerza electromagnética producida por la acción del generador se opone a la acción deseada del motor y crea efectivamente una resistencia variable del motor que aumenta con la velocidad del motor. Cuando se aplica un voltaje al motor, esta resistencia dicta la corriente que consume el motor. En reposo, la resistencia es relativamente baja, por lo que la corriente de arranque o de irrupción puede ser alta si se aplica el voltaje de línea completo al motor. En comparación con los motores de CC, los motores de CA tienden a tener una resistencia del estator significativamente mayor y, en consecuencia, una corriente de irrupción menor. [1] : 24
Sin embargo, el arranque en línea de los motores de inducción va acompañado de corrientes de entrada hasta 7-10 veces superiores a la corriente de funcionamiento, y los motores de mayor eficiencia pueden experimentar corrientes de entrada 10-15 veces superiores a la corriente de funcionamiento. Además, el par de arranque puede ser hasta 3 veces superior al par de funcionamiento. El transitorio del par de arranque puede crear una tensión mecánica repentina en la máquina, lo que conduce a una reducción de la vida útil. Además, la alta corriente de entrada tensiona la fuente de alimentación, lo que puede provocar caídas de tensión. Como resultado, se puede reducir la vida útil de los equipos sensibles. [1] Otro efecto secundario común, especialmente en instalaciones residenciales, es la caída de tensión en la fuente de alimentación del sitio creada por la alta corriente de entrada, visible como luces parpadeantes.
Un arrancador suave controla continuamente la tensión de alimentación del motor durante la fase de arranque. De esta manera, el motor se ajusta al comportamiento de carga de la máquina. El equipo de operación mecánica se acelera suavemente. Esto alarga la vida útil, mejora el comportamiento operativo y suaviza los flujos de trabajo. Los arrancadores suaves eléctricos pueden utilizar dispositivos de estado sólido para controlar el flujo de corriente y, por lo tanto, la tensión aplicada al motor. Pueden conectarse en serie con la tensión de línea aplicada al motor, o pueden conectarse dentro del bucle delta (Δ) de un motor conectado en delta , controlando la tensión aplicada a cada devanado. Los arrancadores suaves de estado sólido pueden controlar una o más fases de la tensión aplicada al motor de inducción y los mejores resultados se obtienen mediante el control trifásico. Los arrancadores suaves controlados mediante dos fases tienen la desventaja de que la fase no controlada siempre mostrará algún desequilibrio de corriente con respecto a las fases controladas. Normalmente, el voltaje se controla mediante rectificadores controlados por silicio conectados en paralelo inverso ( tiristores ), pero en algunas circunstancias con control trifásico, los elementos de control pueden ser un SCR conectado en paralelo inverso y un diodo . [2] [3]
Otra forma de limitar la corriente de arranque del motor es mediante un reactor en serie . Si se utiliza un núcleo de aire para el reactor en serie, se puede diseñar un arrancador suave muy eficiente y confiable que sea adecuado para todo tipo de motores de inducción trifásicos [sincrónicos/asincrónicos] que van desde 25 kW 415 V hasta 30 MW 11 kV. El uso de un arrancador suave con reactor en serie con núcleo de aire es una práctica muy común para aplicaciones como bombas, compresores, ventiladores, etc. Por lo general, las aplicaciones con un par de arranque alto no utilizan este método.
Los arrancadores suaves se pueden configurar según los requisitos de la aplicación individual. En comparación con los variadores de frecuencia, los arrancadores suaves requieren muy pocos ajustes por parte del usuario. Algunos arrancadores suaves también incluyen un proceso de "aprendizaje" para adaptar automáticamente los ajustes del variador a las características de la carga del motor, para reducir el requisito de entrada de potencia en el arranque. En aplicaciones de bombas, un arrancador suave puede evitar picos de presión que podrían provocar golpes de ariete . Los sistemas de cintas transportadoras se pueden poner en marcha suavemente, evitando tirones y tensiones en los componentes del accionamiento. Los ventiladores u otros sistemas con transmisiones por correa se pueden poner en marcha lentamente para evitar que la correa se deslice, así como picos de presión de aire. Los arrancadores suaves se ven en helicópteros eléctricos de control remoto y permiten que las palas del rotor se pongan en marcha de manera suave y controlada en lugar de un pico repentino. En todos los sistemas, un arranque suave limita la corriente de entrada y, por lo tanto, mejora la estabilidad de la fuente de alimentación y reduce las caídas de tensión transitorias que pueden afectar a otras cargas. [4] [5] [6]