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Arranque Por Autotransformador 1

Date post: 03-Jun-2018
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  • 8/12/2019 Arranque Por Autotransformador 1

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    UNIVERSIDAD TCNICA DE MANABI

    FACULTAD DE CIENCIAS MATEMTICAS

    FSICAS Y QUMICA

    CARRERA DE INGENIERA ELCTRICA

    TRABAJO DE:

    MAQUINAS ELECTRICAS

    CATEDRATICO:

    ING. JIMMY VELEZ

    INTEGRANTES:

    MACIAS SALTOS STEVEN

    VERA GARCIA CRISTHIAN

    NIVEL:

    10MO

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    TEMA PRINCIPAL:

    ARRANQUES DE LOS MOTORES

    ASINCRNICOS TRIFASICOS EN GENERAL

  • 8/12/2019 Arranque Por Autotransformador 1

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    ARRANQUE DE LOS MOTORES ASNCRONOS TRIFSICOS

    INTRODUCCIN

    El arranque es el proceso de puesta en marcha de un motor que lo lleva desde una

    velocidad nula a la del punto de funcionamiento estable que corresponda al par

    resistente de la carga que tiene que mover.

    Para que pueda realizarse esta maniobra debe cumplirse la condicin de arranque:

    durante el arranque el par del motor debe ser superior al par resistente. De no

    cumplirse esta condicin, el par motor es insuficiente para mover la carga mecnica

    que tiene acoplada y no se puede producir el arranque.

    Durante la puesta en marcha de un motor, la corriente solicitada es considerable y

    puede provocar una cada de tensin que afecte al funcionamiento de los

    receptores, especialmente en caso de insuficiencia de la seccin de la lnea de

    alimentacin. En ocasiones, la cada de tensin puede llegar a ser perceptible en los

    aparatos de alumbrado.

    Para poner remedio a estos inconvenientes, ciertos reglamentos sectoriales

    prohben el uso de motores de arranque directo que superen cierta potencia. Otros

    se limitan a imponer la relacin entre la corriente de arranque y la nominal en base

    a la potencia de los motores.

    Los motores de jaula son los nicos que pueden acoplarse directamente a la red por

    medio de un equipo simple.

    Tan slo las extremidades de los devanados del estator sobresalen de la placa de

    bornas. Dado que el fabricante determina de manera definitiva las caractersticas

    del rotor, los distintos procesos de arranque consisten principalmente en hacer

    variar la tensin en las bornas del estator. En este tipo de motores, cuya frecuencia

    es constante, la reduccin de la punta de corriente conlleva de manera automtica

    una fuerte reduccin del par.

  • 8/12/2019 Arranque Por Autotransformador 1

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    En las zonas residenciales como industriales, los pequeos motores asncronos de

    hasta pocos caballos pueden arrancarse conectndolos directamente a la red con

    cadas de tensin de poca importancia en la tensin de alimentacin y con escaso o

    nulo retraso en su aceleracin hasta alcanzar su velocidad nominal. Los grandesmotores pueden arrancarse directamente sin ningn dao o la variacin perjudicial

    en la tensin de la alimentacin suponiendo que las lneas de alimentacin son de

    capacidad suficiente grande.

    Cuando las lneas de alimentacin son de capacidad limitada en comparacin con la

    corriente de arranque absorbida por un motor asncrono existe la posibilidad que

    debido a la gran corriente, la cada de tensin ser grande y la tensin en las bornas

    del motor ser reducida esto har que el motor no pueda desarrollar el suficiente

    par para acelerar la carga, y como resultado, pueden absorber corriente excesiva

    en el rotor y en el estator. Y el equipo de protecciones del motor y de la lnea tras un

    corto intervalo pueden desconectar el motor, se requiere que el motor arranque

    una vez ms y de nuevo con la correspondiente perturbaciones en la tensin de

    lnea. Las fluctuaciones de tensin frecuentes tambin pueden afectar al equipo

    electrnico y de alumbrado de tal grado que se precisa algn mtodo alternativo dearranque del motor a fin de limitar la corriente de arranque.

    Hay varias excepciones entre las diversas clasificaciones de los motores,

    ordinariamente un motor asncrono absorbe aproximadamente 6 veces su corriente

    nominal cuando a su estator se aplica la tensin nominal.

    Al momento del arranque la corriente del rotor en consecuencia a la corriente del

    estator est determinada por su impedancia a rotor bloqueado. Si la tensin delestator se reduce a la mitad la corriente de arranque tambin se reducira a la

    misma proporcin aproximada a tres veces la corriente nominal.

  • 8/12/2019 Arranque Por Autotransformador 1

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    TIEMPO DE ARRANQUE

    La intensidad de arranque de un motor de induccin es siempre mucho ms alta que

    la intensidad nominal, y un exceso en el tiempo de arranque produce una elevacin

    de temperatura que puede ser perjudicial para el motor.

    Adems, esta sobre intensidad lleva consigo esfuerzos electromecnicos. Los

    fabricantes suelen establecer un tiempo de arranque mximo en funcin del tamao

    del motor y de la velocidad. La norma IEC 34-12 (Norma elctr ica: Basada en el

    Comportamiento de arranque de los motorestrifsicos de induccin tipo jaula de ardilla

    de una sola velocidad: IEC 34-12 / DIN VDE 0530-12 / NFEN 60034-12), en lugar del

    tiempo de arranque, especifica el momento de inercia permitido de la mquinaaccionada.

    Para motores pequeos el esfuerzo trmico es mayor en el devanado del estator,

    mientras que en motores grandes es mayor en el devanado del rotor.

    PAR EN FUNCIN DE LA VARIACIN DE LA TENSIN

    Casi sin excepcin, la intensidad de arranque disminuye algo ms que

    proporcionalmente respecto a la tensin. As, a 90% de la tensin nominal el motor

    consume entre el 87 y el 89%. El par de arranque es proporcional al cuadrado de la

    intensidad. El par suministrado al 90% de la tensin nominal es, por tanto, del 75 al

    79% del par de arranque nominal.

    Si la tensin se desva de la tensin nominal del motor, el par del motor variar

    aproximadamente en proporcin al cuadrado de la tensin. Es, por tanto, vital que

    los cables que suministran energa al motor estn dimensionados generosamente

    para asegurar que no haya cada de tensin significativa durante el arranque o

    cuando el motor est en marcha.

  • 8/12/2019 Arranque Por Autotransformador 1

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    MTODOS DE ARRANQUE DE LOS MOTORES ASINCRNICOS

    Denominamos arranque al proceso de puesta en marcha de una mquina elctrica.

    En el caso de los motores asncronos, para que esta operacin pueda llevarse a

    cabo, es preciso, que el par de arranque sea superior al par resistente de la carga,

    de esa forma se obtiene un momento de aceleracin que obliga a girar al motor a

    una velocidad cada vez ms elevada, alcanzando el rgimen permanente cuando se

    igualan los pares motor y resistente.

    Los lmites de la relacin corriente de arranque/corriente de plena carga, se indican

    segn a la siguiente tabla:

    POTENCIA NOMINAL DEL MOTOR I arranque/I plena carga

    De 0,75 kw a 1,5 kw 4,5

    De 1,5 kw a 5 kw 3,0

    De 5 kw a 15 kw 2,0

    Ms de 15 kw 1,5

    De acuerdo a la potencia del motor vamos a obtener una elevacin de corriente en

    el momento del arranque.

    Para reducir las corrientes en el momento de la puesta en marcha de un motor, se

    emplean mtodos especiales de arranque, segn que la mquina tenga su rotor en

    forma de jaula de ardilla o con anillos. Los principales mtodos de arranque son los

    siguientes:

    Arranque directo Arranque estrella tringulo Arranque estatrico por resistencias Arranque por autotransformadores Arranque de los motores de rotor bobinado Arranque electrnico

  • 8/12/2019 Arranque Por Autotransformador 1

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    ARRANQUE POR EL

    METODO DE

    AUTOTRANSFORMADORES

  • 8/12/2019 Arranque Por Autotransformador 1

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    OBJETIVOS.-

    OBJETIVO GENERAL:

    Analizar y comprobar el arranque de los motores asincrnicos por el mtodo de

    autotransformadores.

    OBJETIVOS ESPECIFICOS:

    Determinar la corriente de arranque. Determinar el par de arranque. Indicar el rango de potencia de arranque. Establecer donde se aplica el tipo de arranque por autotransformador. Analizar las curvas caractersticas. Determinar las ventajas y desventajas. Realizar una prctica verificando los valores de la Ia el arranque por el

    mtodo de autotransformadores.

  • 8/12/2019 Arranque Por Autotransformador 1

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    ARRANQUE POR EL METODO DE AUTOTRANSFORMADORES

    Este sistema de arranque consiste en alimentar el motor a tensin reducida a travs

    de un autotransformador, de forma que las sucesivas tensiones aplicadas en bornes

    del motor tengan un valor creciente durante el periodo de arranque, hasta alcanzar

    el valor de la tensin nominal de lnea, obtenindose de esta forma una reduccin de

    la corriente de arranque y del par motor, en la misma proporcin.

    Por lo general los autotransformadores se equipan con tomas para el 55 %, 65 % y

    80 % de la tensin de lnea. El nmero de puntos de arranque depende de lapotencia del motor y de las caractersticas de la mquina accionada. No se producen

    cortes de tensin en la alimentacin del motor.

    La caracterstica ms interesante de este sistema de arranque es la reduccin de la

    corriente de arranque, entre 1,7 y 4 la Intensidad nominal, aunque debe temerse en

    cuenta tambin la reduccin del par de arranque, entre 0.4 y 0,85 el par nominal, ya

    que ste debe resultar suficiente para acelerar la mquina accionada, hasta la

    velocidad nominal. Este tipo de arranque est indicado para mquinas de potencia

    elevada o de fuerte inercia donde sea fundamental reducir las puntas de

    intensidad en el arranque.

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    PROCEDIMIENTO:

    Se conecta un autotransformador trifsico alimentando al motor con una Ve(tensin

    de estator) menor de VeNde tal forma que la intensidad de arranque sea la deseada.

    Cuando el motor alcanza las condiciones de funcionamiento se desconecta el

    autotransformador y se alimenta al motor a su VeN.

    Este proceso suele hacerse en dos o tres pasos con tensiones no inferiores al 40 - 60

    y 75% de la tensin nominal de alimentacin del motor.

    En la tabla adjunta se muestran los diferentes valores de la tensin del primer

    punto, as como la corriente absorbida y el par generado por el motor en el primer

    punto de arranque con autotransformador para los casos de 2 y de 3 puntos de

    arranque.

    Este mtodo de arranque presenta los siguientes inconvenientes:

    Disminuye el par de arranque al disminuir la tensin de alimentacin en un factor

    de X2, siendo X el factor de reduccin de la tensin de alimentacin (Ve= x VeN.).

    El motor se deja de alimentar durante el cambio de una tensin a otra.

    Aumenta el tiempo de arranque.

  • 8/12/2019 Arranque Por Autotransformador 1

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    EL ARRANQUE SE LLEVA A CABO EN TRES TIEMPOS:

    1).- En el primer tiempo, el autotransformador comienza por acoplarse en estrella y,

    a continuacin, el motor se acopla a la red a travs de una parte de los devanados

    del autotransformador. El arranque se lleva a cabo a una tensin reducida que se

    calcula en funcin de la relacin de transformacin. Por norma general, el

    transformador permite seleccionar la relacin de transformacin.

    2).- antes de pasar al acoplamiento a plena tensin, la estrella se abre. En ese

    momento, la fraccin de devanado conectada a la red crea una inductancia en seriecon el motor. Esta operacin se realiza cuando se alcanza la velocidad de equilibrio,

    al final del primer tiempo,

    3).- el acoplamiento a plena tensin interviene a partir del segundo tiempo, muy

    corto (fraccin de segundo). Las inductancias en serie con el motor se cortocircuitan

    y, a continuacin, el dispositivo queda fuera del circuito.

    La corriente y el par de arranque varan en la misma proporcin. Es decir la corrientede arranque depende de la tensin de alimentacin del motor. Si disminuimos la

    tensin de alimentacin en el momento del arranque, reduciremos la corriente de

    arranque. Se dividen por ( )y se obtienen los valores siguientes:

    Iarr=1, 4 a 4 In

    Marr=0, 5 a 0, 85 Mn

    Iarr= Corriente de arranque

    Marr= Par de arranque

    El arranque se lleva a cabo sin interrupcin de corriente en el motor, lo que evita que

    se produzcan fenmenos transitorios. No obstante, si no se toman ciertas

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    precauciones pueden aparecer fenmenos transitorios de igual naturaleza durante

    el acoplamiento a plena tensin.

    De hecho, el valor de la inductancia en serie con el motor tras la apertura de la

    estrella es importante si se compara con la del motor. Como consecuencia, se

    produce una cada de tensin considerable que acarrea una punta de corriente

    transitoria elevada en el momento del acoplamiento a plena tensin.

    El circuito magntico del autotransformador incluye un entrehierro que disminuye el

    valor de la inductancia para disminuir este problema. Dicho valor se calcula de modo

    que, al abrirse la estrella en el segundo tiempo, no haya variacin de tensin en las

    bornas del motor. El entrehierro aumenta la corriente magnetizante delautotransformador. Dicha corriente aumenta la corriente solicitada en la red

    durante el primer tiempo del arranque.

    Durante el arranque con autotransformador, como se aprecia en el esquema de la

    figura 1, el motor est conectado a una de las tomas del autotransformador

    (interruptor magntico cerrado, KA cerrado, KY cerrado) que reduce la tensin de

    red "k veces" y que requiere en el motor una corriente reducida de factor similar al

    que el motor absorbera si fuese alimentado directamente con toda la tensin. La

    corriente en el primario del autotransformador, y tambin en la lnea, se reduce "k2

    veces". Como consecuencia de la reduccin de la tensin en el factor "k" veces,

    tambin el par inicial de arranque se reducir "k2" veces respecto del arranque a

    plena tensin.

    Cuando el motor ha alcanzado indicativamente el 80% - 90% de su velocidad de

    rgimen, el contactor KY se abre y el motor contina siendo alimentado con tensin

    reducida por la inductancia de los devanados del auto transformador. En este

    momento se cierra el contactor KL y se abre el contactor KA de forma que el motor

    se alimenta directamente de la red. El arranque con autotransformador se considera

    bastante costoso, seguramente ms que el arranque Y/, y tiene aplicaciones en

    motores de jaula de ardilla de potencia media o alta con inercia elevada.

  • 8/12/2019 Arranque Por Autotransformador 1

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    Sabemos que la corriente de arranque va a tener un valor:

    IeARRANQUE =Corriente de arranque del estator

    IrARRANQUE =Corriente de arranque del rotor

    mARRANQUE = Par de arranque

    Ve =Tensin del estator

    VeN =Tensin nominal del estator

    Re=Resistencia del estator

    Rr=Resistencia del rotor

    Xe=Reactancia del estator

    Xr=Reactancia del Rotor

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    Es decir, que la corriente de arranque depende de la tensin de alimentacin del

    motor. Si disminuimos la tensin de alimentacin en el momento del arranque,

    reduciremos la corriente de arranque. Una vez que el motor alcance una

    determinada velocidad, con s

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    RANGO DE POTENCIA

    Se aplica a motores cuya potencia nominal es mayor que 5KW.

    TIEMPO DE ARANQUE

    Su duracin media es de 8 a 12 segundos

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    ETAPAS DE ARRANQUE POR AUTOTRANSFORMADOR EN UN MOTOR

    ASINCRNICO.-

    El motor arranca en dos o ms etapas, incluso de manera continua, utilizando unautotransformador variable.

    Cada etapa necesita un contactor enclavado y una temporizacin.

    Cada etapa requiere un contactor, que necesita ser controlado mediante un rel

    retardado en el caso de un arranque automtico. Este mtodo desconecta

    momentneamente el motor en cada salto, lo que provoca picos de corriente y

    prdidas transitorias de par.

    Circuito principal de un arrancador por autotransformador en tres etapas. Con rel

    trmico de proteccin que entra en funcionamiento una vez ha finalizado el

    arranque del motor.

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    En lafigura semuestra un arranque por autotransformador, con dos etapas de

    tensin. En la posicin 1 del conmutador se alimenta el autotransformador con

    tensin de la red, aplicando al motor solamente una fraccin de esta tensin de la

    red etapa de arranque). Cuando la maquina ha aumentado su velocidad hasta un

    valor adecuado, cercano al asignado, el conmutador se pasa a la posicin 2, lo que

    eleva la tensin que llega al motor y este sigue aumentando de velocidad.

    Finalmente se pasa el conmutador a la posicin 3, de tal forma que la tensin de la

    red queda aplicada directamente al estator de la red.

    http://www.monografias.com/trabajos11/tebas/tebas.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/tebas/tebas.shtml
  • 8/12/2019 Arranque Por Autotransformador 1

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    CURVAS CARACTERISTICAS DEL ARRANQUE POR

    AUTOTRANSFORMADOR

    En el mtodo de autotransformador en el primer tiempo cuando variamos la tensin

    por medio del autotransformador tenemos una corriente de arranque del 42%, y a

    medida que va aumentando la velocidad podemos ver que la corriente comienza a

    decrecer ,luego cuando se realiza la segunda variacin de tensin la corriente

    aumenta y luego decrece hasta un valor del 33% y por ultimo al desconectar el

  • 8/12/2019 Arranque Por Autotransformador 1

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    autotransformador y alimentar la maquina a nuestra tensin nominal la corriente

    aumenta al 46% la velocidad continua creciendo hasta llegar a su valor mximo

    mientras que la corriente comienza a decrecer hasta llegar a un valor del 8%.

    El par de la primera variacin de tensin es de un 30% luego comienza a decrecer a

    medida que la velocidad aumenta hasta llegar a su valor mnimo del 21% cuando la

    velocidad es de 25%, en ese instante el par comienza a crecer llegando a un valor de

    24% con la velocidad del 50%, al momento que ingresa la segunda variacin de

    tensin el par aumenta al 40% y la velocidad sigue aumentando a medida que

    aumenta la velocidad el par comienza a crecer hasta un valor mximo del 43% y la

    velocidad hasta un 70%, una vez que el par a llegado a su valor mximo del 43%

    comienza a decrecer hasta un 40% y una velocidad del 85%, en el momento de

    desconectar el autotransformador el par aumenta del 40% al 75%, luego decae

    bruscamente hasta el 15% y la velocidad es mxima.

    La caracterstica ms interesante de este sistema de arranque es la reduccin de la

    corriente de arranque, aunque debe temerse en cuenta tambin la reduccin del par

    de arranque, ya que ste debe resultar suficiente para acelerar la mquinaaccionada, hasta la velocidad normal

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    Ventajas:

    Arranque suave y configurable La alimentacin puede ser continua o no. Posibilidad de elegir el valor del par de arranque. Reduccin, en la misma

    proporcin, del par y de la corriente de arranque.

    Arranque en 2 o 3 tiempos. Paso de uno a otro punto de arranque sin corte.

    Desventajas:

    Excesivamente caro para potencias inferiores a unos 100 Kw. Es caro. El autotransformador se fabrica bajo pedido.

    Campo de aplicacin:

    Ventiladores. Bombas. Compresores rotativos y de pistones.

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    TABLA DE DIFERENTES METODOS DE ARRANQUE.-

  • 8/12/2019 Arranque Por Autotransformador 1

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    Esquemas de fuerza y maniobra del arranque de un motor trifsico por

    autotransformador.

    Se indican los esquemas de fuerza y maniobra del arranque de un motor trifsico

    por autotransformador, donde F3/F2 representan un rel trmico temporizado deproteccin del autotransformador, interruptores S1 y S2, y contactores KM1, KM2,

    KM3.

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    CONCLUSIONES

    Esta forma de arranque es utilizada sobre todo para los motores de granpotencia, con relacin al arranque estatrico permite obtener un par ms

    elevado con una punta de intensidad menor.

    Variando la relacin de transformacin podemos elegir la corriente o el par dearranque necesario.

    El motor arranca en dos o ms etapas, incluso de manera continua, utilizando unautotransformador variable.

    Cada etapa necesita un contactor enclavado y una temporizacin. El autotransformador de arranque es un dispositivo similar al estrella-tringulo,

    salvo por el hecho de que la tensin reducida en el arranque se logra mediante

    bobinas auxiliares que permiten aumentar la tensin en forma escalonada,

    permitiendo un arranque suave.

    En cuanto a la potencia del autotransformador quedara definida por la tensin,V2, y la corriente, I2, secundarias y por la duracin del arranque, ya que debe ser

    dimensionado no para la potencia mxima Pt, sino a un valor mucho ms

    reducido teniendo en cuenta el servicio intermitente. Como idea general, la

    potencia del autotransformador suele resultar del orden del 25% de la del motor.

    Sabemos que la corriente de arranque depende de la tensin de alimentacin delmotor. Si disminuimos la tensin de alimentacin en el momento del arranque,

    reduciremos la corriente de arranque.

    Este mtodo de arranque prcticamente no produce prdidas si despreciamoslas escasas prdidas en el autotransformador.

    Este mtodo de arranque slo es posible cuando el par resistente de la carga nosea muy elevado, pues el par se reduce con el cuadrado de la tensin.

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    RECOMENDACIONES

    Es necesario usar este tipo de arranque en motores mayores de 500 -600 hp. Este mtodo implica riesgos en redes con perturbaciones. En caso de sobrecarga debe actuar el rel trmico. Se debe tener muy en cuenta al momento de arrancar el motor por este

    mtodo, ya que produce degastes prematuros en los acoplamientos (correas,

    cadenas, engranajes) producto de los grandes esfuerzos en el momento dearranque.

    Cuando alcanza el 75% de la velocidad nominal, empieza a funcionar con latensin de la red.

    Es necesario saber que a lo que se inicia el arranque el par se reduce, porque esa tensin reducida.

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    FUENTES BIBLIOGRAFIAS: MQUINAS ELCTRICAS Y SISTEMAS DE POTENCIATheodore Wildi Sexta Edicin - Paginas: 263,316

    www.eatonelectric.es CUADERNO DE APLICACIONES TCNICAS N 6El motor asncrono trifsico - Generalidades y oferta de ABB para la coordinacin de

    las protecciones

    http://www05.abb.com/global/scot/scot209.nsf/veritydisplay/477b5b9a47443becc

    125791a003ab324/$file/1TXA007106G0701_CT6.pdf

    4to.CAPITULO.- Arranque y proteccin de motores de CAhttp://www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r89652.PDF

    MOTORES ASINCRONOS DE INDUCCIONJ. Garrigs I.E.S. Andrs de Vandelvira

    BIBLIOGRAFA DE INTERNET:

    http://www.monografias.com/trabajos94/arranque-motores-asincronicos/arranque-motores-asincronicos.shtm

    http://www.oni.escuelas.edu.ar/2003/SANTA_FE/29/m_tem_23.htm http://www.juntadeandalucia.es/averroes/~41001719/electricos/2fp2/t2fp226.

    html

    ARRANQUE DE MOTORES ASNCRONOS TRIFSICOShttp://www-app.etsit.upm.es/departamentos/teat/asignaturas/lab-

    ingel/arranque%20motor%20asinc%20trifas.pdf

    http://www.tuveras.com/maquinaasincrona/arranqueautotrafo/arranqueautotrafo.html

    http://www.eatonelectric.es/http://www.eatonelectric.es/http://www.eatonelectric.es/
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    ANEXOSPrctica realizada en la estacin de bombeo

    Loma Blanca Ubicada en el Florn 1 del Cantn

    Portoviejo.

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    Estudiantes a cargo de verificar el comportamiento del

    arranque por mtodo de autotransformadores

    FOTO 1

    FOTO 2

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    FOTO 3

    Explicacin del ing. Jos Farfn

    FOTO 4

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    FOTO 5

    Motor que usa el mtodo de arranque por autotransformador

    FOTO 6

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    Placa caracterstica del motor

    FOTO 7

    Autotransformador utilizado para el arranque de la maquina

    FOTO 8

    Tablero de control

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    FOTO 9

    Valores de voltaje y de corriente en el tablero de control

    FOTO 10

    Corriente en el momento de arranque de la maquina

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    FOTO 11

    Valores de las corrientes de cada lnea cuando se estabiliz la

    maquina

  • 8/12/2019 Arranque Por Autotransformador 1

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    FOTO 12

    Subestacin que alimenta la estacin de bombeo

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