Existen dos tipos de motores eléctricos: de corriente alterna (AC) y de corriente continua (DC). Los motores AC pueden ser síncronos o asíncronos. Los motores síncronos se encuentran en aplicaciones donde la velocidad y la precisión son esenciales, incluidos los relojes síncronos, los temporizadores en electrodomésticos y las grabadoras de audio. Capaces de operar a velocidades variables, con bajo mantenimiento y duraderos, los motores asíncronos, o de inducción, tienen un uso industrial generalizado. En aplicaciones como elevación, mezcla, bombeo, compresión y perforación, los motores de inducción resultan fáciles de operar y más rentables que los motores síncronos y DC.

De los dos tipos principales de motores de inducción (asíncronos), monofásicos y trifásicos, los motores monofásicos suelen limitarse a aplicaciones con cargas eléctricas pequeñas, como los electrodomésticos, ya que los motores monofásicos no pueden arrancar por sí solos. Los sistemas de motores trifásicos tienen un uso industrial y comercial mucho más amplio porque requieren menos cableado de cobre y, por lo tanto, son más económicos, de menor tamaño, más eficientes y funcionan de manera más uniforme (con menos vibración).

Los motor starters híbridos DRMS de Sensata ofrecen la solución óptima para motores de inducción, con 6 funciones en la misma unidad, incluyendo avance/retroceso, arranque suave/parada suave, protección contra sobrecarga del motor y relé de aislamiento de red.

Los Controladores Son Fundamentales

Los sistemas de motores dependen de un motor starter, o controlador, porque controla el rendimiento de los motores al arrancar, detener, invertir el sentido de giro, acelerar y desacelerar el motor, además de protegerlo contra sobrecargas o fallos.

El controlador más básico es un interruptor de encendido/apagado entre el motor y la fuente de alimentación, mientras que los controladores más complejos regulan la velocidad y el torque del motor.

Los motor starters de arranque directo (DOL, o across-the-line) son el tipo más básico de motor starter; al energizarse, conectan de inmediato los terminales del motor a la fuente de alimentación. Los motor starters DOL son útiles si la alta corriente de irrupción del motor no provoca caídas de tensión excesivas en el circuito de suministro. Son adecuados para pequeñas bombas de agua, compresores, ventiladores y cintas transportadoras. Sin embargo, los motor starters de arranque directo no pueden proporcionar retroalimentación.

Además, en el caso de un motor asíncrono, como el motor de inducción trifásico, que consume una corriente de arranque elevada, típicamente de seis a siete veces la de plena carga, los motor starters DOL no podrán proteger al motor de la corriente de irrupción.

Cómo Proteger los Equipos y Prolongar su Vida Útil

Los motor controllers enfrentan muchas formas de desgaste. En particular, los motor starters de motores de inducción trifásicos deben lidiar con factores dañinos como la corriente de irrupción y el arco eléctrico.

La corriente de irrupción, también conocida como pico de encendido o corriente de pico de entrada, es el nivel elevado de corriente que consume el motor al comenzar a acelerar hasta alcanzar su velocidad máxima. Durante este período, el motor a menudo necesita consumir una corriente de hasta siete a diez veces la carga de funcionamiento normal. La sobrecarga de corriente, aunque dura menos de un segundo, provoca picos de torque que generan estrés mecánico en la máquina, especialmente cuando el ciclo de arranque y parada es repetitivo. Los motor starters DOL básicos no pueden proteger al motor de la corriente de irrupción. Por lo tanto, el controlador necesita contar con un mecanismo de protección que amortigüe adecuadamente el equipo aguas abajo.

El arco eléctrico—en el que el flujo de corriente eléctrica a través de un gas provoca la ruptura eléctrica del gas y una descarga—ocurre con mayor frecuencia en los motor controllers en los que los contactos abren (interrumpen) y cierran (establecen) repetidamente un circuito eléctrico. El arco eléctrico genera una gran cantidad de calor, que puede fundir o incluso vaporizar pequeñas partes de la superficie de contacto, dañando el motor controller.

Además de lidiar con la corriente de irrupción y el arco eléctrico, los motor starters de motores de inducción trifásicos también necesitan una función de arranque y parada suaves. Los arranques y paradas suaves evitan daños en los equipos, así como en los objetos pesados y voluminosos desplazados por compresores, cintas transportadoras y sistemas de compuertas. Debido a su masa, dichos objetos poseen un momento considerable incluso a bajas velocidades.

Tanto los soft starters como los variadores de frecuencia pueden utilizarse para proteger los equipos y prolongar la vida útil del motor, al reducir la corriente de irrupción y el consiguiente aumento de calor causado por arranques y paradas frecuentes.

Principales Tipos de Motor Starters

Los soft starters de motor, o motor starters estáticos de tensión reducida, pueden reducir temporalmente la carga de corriente y el pico de torque durante el arranque de un motor, a la vez que aumentan gradualmente la velocidad del motor. Como resultado, el soft starter reduce el estrés mecánico sobre el motor y el eje, prolongando la vida útil del sistema. Los soft starters pueden personalizarse para aplicaciones específicas. Pueden ayudar a evitar picos de presión en aplicaciones de bombeo e iniciar el movimiento de las cintas transportadoras de manera suave, contribuyendo a minimizar sacudidas, estrés o deslizamientos. Dado que los soft starters presentan una mayor complejidad eléctrica que los motor starters de arranque directo, con frecuencia plantean problemas de relación costo-rendimiento.

Un variador de frecuencia (VFD) utiliza sistemas de accionamiento electromecánicos para controlar la velocidad y el torque del motor variando la frecuencia y el voltaje de entrada del motor. Como resultado, los VFD pueden reducir la corriente necesaria para arrancar el motor. Un VFD se integra fácilmente con sistemas de control automático. Los variadores de frecuencia también son altamente eficientes energéticamente, lo que ayuda a reducir la demanda energética en horas pico. Sin embargo, la penetración global en el mercado de los VFD es relativamente baja debido a su elevado precio y a su sensibilidad a factores ambientales como la temperatura y los picos de tensión.

Si bien los soft starters de motor y los variadores de frecuencia ya ofrecen beneficios evidentes para los motores, los fabricantes continúan desarrollando sistemas con mayor funcionalidad y precios más bajos.

Ventajas de los Motor Starters Híbridos

Los motor starters híbridos de la Serie DRMS de Sensata pueden ofrecer hasta seis funciones en la misma unidad: avance/retroceso, arranque suave/parada suave, protección contra sobrecarga del motor y relé de aislamiento de red.

Gracias a su función de arranque/parada suave, los motor starters híbridos de la Serie DRMS de Sensata ofrecen beneficios especialmente notables para los sistemas de transporte. Además de su función de relé electromecánico, los motor starters híbridos de la Serie DRMS incluyen una función de relé de estado sólido, que utiliza semiconductores para un funcionamiento sin contacto, logrando un control de energía rápido y libre de desgaste.

Gracias al rendimiento que ofrece el relé de estado sólido y a la fiabilidad del relé electromecánico, los motor starters híbridos de la Serie DRMS son más eficaces para mitigar los efectos destructivos de las altas corrientes de irrupción, el estrés mecánico resultante y la formación de huelgos en el sistema. Como resultado, la combinación de funciones de relé logra un mayor rendimiento y consistencia, un menor consumo de energía, mejor seguridad y una mayor vida útil del equipo.

Además, los motor starters híbridos de la Serie DRMS son compactos, con tan solo 22,5 mm de ancho, lo que reduce el espacio requerido para un motor starter hasta en un 75 por ciento. Por último, en comparación con los variadores de frecuencia, cuyo costo oscila entre los 400 y los 1200 dólares, los dispositivos DRMS ofrecen una opción más económica.

Los motor starters híbridos de la Serie DRMS pueden ser utilizados en sistemas de transporte, sistemas de compuertas y compresores por fabricantes de máquinas, diseñadores o constructores de tableros, e instalaciones de producción. Además, estos motor starters híbridos cuentan con una clasificación máxima de motor más alta, de 400V, en comparación con otros productos similares; esta clasificación máxima de motor más alta permite el uso de los motor starters híbridos de la Serie DRMS en una gama más amplia de aplicaciones industriales de lo que otros productos pueden soportar.

Conclusión

Los motor starters para motores de inducción atraviesan numerosos ciclos de arranque y parada. Entre los factores a considerar al comparar motor starters se incluyen el rendimiento, la durabilidad, la fiabilidad, el tamaño, el precio y la protección del equipo frente a la corriente de irrupción y otros fenómenos potencialmente dañinos. Los motor starters de arranque directo son fiables, pero ofrecen poca autoprotección o protección para los activos que mueven los motores. Una mayor protección está disponible con los VFD, aunque a un precio elevado. Los motor starters híbridos logran un equilibrio entre todos estos factores y, por lo tanto, merecen una consideración importante para los motores que trabajan con activos valiosos.

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Master Electronics ha patrocinado esta publicación. Todas las opiniones son mías. –John Koon [Fuente: Engineering.com]