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Arranque de motores: hueco de tensión, corriente y tiempo de arranque

Vea cómo cae la tensión de la barra y cuánto tarda en arrancar un motor de inducción según la fuente (red, transformador, cable o planta diésel) y el método de arranque. Es un estudio simplificado con parámetros de placa: no reemplaza la curva del fabricante ni un estudio dinámico.

IEC 60034-12características de arranque de motores de jaulaIEEE 3002.7estudios de arranque de motoresNEMA MG 1letras de código de rotor bloqueadoIEC 60947-4-1clases de disparo del relé térmicoISO 8528-5planta diésel en régimen transitorio

Casos de ejemplo
Arranque de motores: hueco de tensión, corriente y tiempo de arranque

Solo los datos básicos; el resto se toma con valores típicos.

AAprender

E1Motor
kW

De la placa.

V

Entre fases; es también la de la barra.

De la placa, a plena carga.

%

De la placa, a plena carga.

Veces la nominal con el rotor frenado.

NEMA MG 1; se toma el extremo alto del rango, el más desfavorable.

E2Red y transformador
MVA

La entrega el operador de red, en el primario del transformador. Si no hay transformador, en la barra del motor.

kVA

0 = sin transformador.

%
V
E3Planta diésel
kVA

De la placa del grupo, en servicio continuo o prime.

%

De la hoja del generador. La reactancia transitoria X′d, mayor, es más desfavorable para un arranque largo.

E4Método de arranque
%

Tensión aplicada al motor.

%

Porcentaje de la velocidad sincrónica en que pasa a tensión plena.

%
s

Tiempo de subida de la tensión o de la frecuencia.

% In
E5Carga
kg·m²

Decide cuánto dura el arranque.

%

Porcentaje del par nominal del motor.

%

Porcentaje del par nominal del motor.

E6Par y deslizamiento del motor
%
%

Porcentaje del par nominal.

%
%
E7Cable y protección
m

0 = motor en la barra.

mΩ/m
mΩ/m
%
% In

Admite coma o punto decimal. El cálculo se hace en su navegador y se actualiza mientras escribe.

Tensión mínima en la barra

— %

Tensión mínima en bornes del motor

— %

Corriente de arranque, pico

— A

Tiempo de arranque

— s

Relé térmico

—

Tiempo de arranque

— s

Velocidad final

— %

Par de arranque contra el de la carga

—

Par sobrante mínimo

—

Pico del método resaltado

— A

Hueco de tensión en la barra

— %

Tiempo de arranque

— s

Menor corriente de la red

—

Tensión mínima en la barra

— %

Generador mínimo para el límite

— kVA

Tiempo de arranque

— s

Corriente de arranque, pico

— A

Tensión en el arranque
  • Barra
  • Bornes del motor
  • Límite elegido
Tensión al inicio del arranque y su recuperación mientras el motor gana velocidad. La línea punteada es el mínimo que admite su proyecto.
Corriente en el arranque
  • Línea
  • Motor
  • Nominal
El pico se mantiene mientras el rotor está lento y baja cerca de la velocidad nominal. La corriente del motor difiere de la de línea con estrella-triángulo, autotransformador y arrancador suave.
Par contra velocidad
  • Motor en este arranque
  • Motor a tensión plena
  • Carga
El motor acelera donde su curva está sobre la de la carga; el cruce es la velocidad de régimen. Con tensión reducida el par cae con el cuadrado de la tensión.
Corriente contra velocidad
  • Motor en este arranque
  • Motor a tensión plena
La corriente es máxima con el rotor frenado y cae al acelerar. A tensión reducida es proporcional a la tensión que ve el motor.
Pico de corriente por método
  • Método resaltado
  • Otros métodos
  • Corriente nominal
Mismos datos con los cinco métodos. Una barra marcada «no arranca» indica que el par del motor no vence al de la carga con ese método.
Hueco de tensión y tiempo por método
  • Método resaltado
  • Otros métodos
  • Límite elegido
Cuanto menos corriente toma el método, menos se hunde la barra, pero más dura el arranque porque el par es menor.
Tensión mínima contra la potencia del generador
  • Tensión mínima
  • Límite elegido
  • Su generador
Mismo motor y mismo método con generadores de distinta potencia y la misma reactancia X″d. El mínimo es el primer tamaño sobre el límite.
Tensión en el arranque con su generador
  • Barra
  • Límite elegido
Sin regulador de tensión ni regulador de velocidad: la tensión real se recupera más rápido que en esta curva.

Cálculo paso a paso

Qué significa para su instalación

    ¿Lo necesita para un proyecto real? Hacemos el estudio completo, con su informe.

    Diseño y estudiosEnviar por WhatsAppIr al formulario de contacto

    Para qué sirve

    El arranque de un motor de inducción es un estudio propio de la industria: responde si el motor arranca, cuánto se hunde la tensión de la barra, cuánto tarda y si el relé térmico dispara. Las cuatro pestañas muestran la tensión y la corriente en el tiempo, el par contra la velocidad, la comparación de los cinco métodos y el caso de una planta diésel.

    La red se toma de los mismos datos que la herramienta de cortocircuito. Para llevarla desde allí, use la potencia de cortocircuito S″kQ de la barra; y para ver la protección del motor frente a la de aguas arriba, pase el ajuste del relé a la herramienta de coordinación.

    Cómo se calcula

    IEC 60909-0impedancia de la red y del transformador

    Fuente (por unidad sobre la base del motor)

    ZQ = UnQ² / S″kQ · ZT = uk · Ur² / Sr · ZG = x″d · U2 / SG

    Con c = 1: en un estudio de arranque la tensión de la fuente es la de operación, y el factor c de IEC 60909 es para corrientes de falla. La impedancia de la red se lleva al lado del motor con la relación de transformación nominal. El generador usa su resistencia propia, 0,15 · X″d en baja tensión.

    Motor (corriente y par contra velocidad)

    I(ω) con I(0) = Ia · Ir² ∝ T · s · I(ωN) = In · T(ωN) = Tn

    La corriente del rotor sigue de la ecuación del par, Ir² ∝ T · s, normalizada a Ia/In con el rotor frenado y a la corriente nominal en el punto nominal. La curva de par pasa por el par de arranque, el mínimo, el máximo y el punto nominal. Es una aproximación de circuito único: con la curva del fabricante en la mano, es la que manda.

    NEMA MG 1letra de códigoIEC 60947-4-1clases de disparo

    Aceleración y relé

    J · dω/dt = Tmotor · (m · V)² − Tcarga · ∫ (I / (7,2 · Ir))² dt

    La velocidad se integra paso a paso con la tensión que la red deja en cada instante. El relé térmico se evalúa con la integral de (I/(7,2·Ir))² en el tiempo y se compara con el tiempo de disparo a 7,2 veces el ajuste, entre el límite inferior y el superior de la clase. La letra de código da kVA por caballo con el rotor frenado, y el cálculo toma el extremo alto del rango.

    Métodos de arranque

    • Directo: tensión plena, la mayor corriente y el mayor par.
    • Estrella-triángulo: en estrella el motor ve 1/√3 de la tensión, un tercio de la corriente de línea y un tercio del par; sirve si la carga arranca con poco par. El pico al conmutar a triángulo no se modela con su transitorio.
    • Autotransformador: con una toma k, la corriente de línea es k² de la directa y el par también.
    • Arrancador suave: sube la tensión del motor con una rampa; la corriente de línea es la del motor y el par crece con el cuadrado de la tensión. No se modelan los armónicos del equipo.
    • Variador: limita la corriente y entrega el par con la frecuencia; a la red le llega una corriente cercana a la nominal.

    Límites del cálculo

    • Un motor de inducción con una sola curva de par y de corriente, aproximada con los datos de placa y valores típicos de motores de diseño N o B; no reemplaza la curva ni los datos del fabricante.
    • Fuente de impedancia fija: la red, el transformador o el generador se representan por su impedancia. En la planta diésel no hay regulador de tensión ni de velocidad, así que el hueco calculado es más severo que el real.
    • Una sola barra y un solo motor: no se suman otras cargas en marcha ni otros arranques simultáneos, ni se modela la tensión de control de los contactores ni de los equipos sensibles.
    • El relé térmico se evalúa en frío y sin memoria. La protección instantánea y la de falla a tierra no se revisan: use la herramienta de coordinación.
    • El límite de tensión mínima lo elige usted: no lo fija una norma. Para verificar un arranque real hace falta el estudio dinámico de la instalación.

    Preguntas frecuentes

    ¿Cuánta corriente toma un motor de inducción al arrancar?

    Con el rotor frenado toma entre cinco y ocho veces su corriente nominal, y la mantiene mientras gana velocidad: la placa la indica como Ia/In o con una letra de código en kVA por caballo. La corriente real depende de la tensión que le quede en bornes, y esa depende de la red, del transformador y del cable.

    ¿Por qué baja la tensión cuando arranca un motor grande?

    La corriente de arranque circula por la impedancia de la red, del transformador y del cable, y produce una caída de tensión en ellas. Cuanto más débil es la fuente respecto del motor, mayor es el hueco. Una planta diésel tiene una impedancia mucho mayor que una red de distribución y por eso sufre más.

    ¿Cuándo conviene un arrancador suave o un variador?

    Cuando el arranque directo hunde la tensión más de lo que admite el proyecto, o cuando la carga no tolera un par brusco. El arrancador suave limita la tensión del motor con una rampa y conserva un pico de corriente menor que el directo. El variador entrega la corriente que el par pide y lleva a la red un valor cercano al nominal.

    Hacemos su estudio de arranque de motores

    Modelamos su sistema con los datos del operador de red, del transformador y del motor, verificamos el hueco de tensión y el tiempo de arranque con cada método y revisamos la protección del motor.

    Ver diseño y estudiosVer el estudio de coordinación

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