Construcción y operación de circuito de arranque directo en línea

Direct Online Starter o DOL es un sistema electromecánico simple diseñado para la conmutación y protección de motores de inducción.

Todos sabemos que los motores consumen energía eléctrica horriblemente y este alto consumo de energía es el resultado de la corriente que extrae el devanado del motor. Por tanto, cuanto mayor sea la corriente consumida por el motor, mayor será la potencia consumida por él y mayor será el calor generado. Este calor generalmente se disipará en el ambiente a través de la radiación o por conducción de contacto directo. Pero en algunos casos donde no hay una ventilación adecuada o el ambiente está caliente, el devanado de la armadura puede quemarse debido al calor excesivo.

Por lo tanto, la corriente del devanado del motor debe controlarse de cerca para evitar un flujo de corriente alto durante largos períodos de tiempo. Entonces, para evitar el flujo de altas corrientes durante largos períodos de tiempo, los motores suelen estar provistos de sistemas de protección de varios tipos.

Por lo general, estos sistemas de protección se requieren para motores industriales trifásicos que impulsan cargas de alta potencia. Y el Direct Online Starter es un mecanismo que proporciona protección contra sobrecargas para motores de inducción de jaula de ardilla trifásicos.

Las principales funciones proporcionadas por Direct Online Starter al motor de inducción trifásico son:

• Protección contra sobrecorriente o protección contra cortocircuitos.
• Protección de sobrecarga.
• Configuración de conmutación de motor aislada.

Protección contra sobrecorriente o protección contra cortocircuitos: el arrancador DOL consta de MCCB (disyuntor) y configuración de fusibles para desconectar el motor de la alimentación en caso de un cortocircuito.

Protección contra sobrecarga: el arrancador DOL consiste en una configuración electromecánica que desconectará el motor de la fuente de alimentación si el motor está sobrecargado o si el motor consume una corriente superior al valor nominal.

Configuración de conmutación aislada del motor: dado que los motores de alta potencia son peligrosos, los arrancadores DOL están diseñados de tal manera que permiten al cliente encender y apagar el motor indirectamente.

Las tres características mencionadas anteriormente son importantes para los motores de inducción de baja y media potencia utilizados en las industrias. Por eso, los arrancadores DOL son populares y se utilizan mucho.

Trabajo de arranque directo en línea

Para evitar confusiones, desmontaremos el motor de arranque DOL original y discutiremos sobre cada una de sus secciones.

La estructura interna del circuito de arranque directo en línea que discutimos a continuación es solo para comprender el principio de funcionamiento, el diseño original del arrancador puede ser diferente.

MCCB (Disyuntor de caja moldeada) y sección de FUSIBLE:

La figura anterior muestra las conexiones del circuito entre MCCB, fusibles y motor. La función básica de esta sección del arrancador DOL es proteger el motor de fallas y cortocircuitos.

El MCCB aquí se seleccionará para que coincida con las clasificaciones del motor y, en caso de cualquier falla en las conexiones o devanados del motor, este MCCB se disparará inmediatamente desconectando todo el sistema de la línea de alimentación principal. MCCB suele ser la primera capa de protección para todo el sistema, como se muestra arriba. Estos también se instalan en nuestros hogares por seguridad.

Los fusibles en el circuito están presentes aquí para proteger el motor y otros dispositivos de un cortocircuito. Estos fusibles explotarán inmediatamente en caso de cualquier cortocircuito y desconectarán el motor de la línea eléctrica. Además, la clasificación del fusible debe elegirse con precisión para evitar explosiones irregulares durante el funcionamiento. Esto puede suceder en el caso de una corriente de entrada masiva durante el arranque del motor, por lo que es importante elegir fusibles con la clasificación adecuada. Obtenga más información sobre varios tipos de circuitos de protección aquí.

Sección del contactor electromagnético:

En la figura anterior, se muestra la estructura interna de la configuración del contactor que está presente en el arrancador en línea directo trifásico y está conectado a un motor de inducción.

Aquí, la energía trifásica se conecta al motor a través de tres contactos metálicos normalmente abiertos, a saber, 'C1', 'C2' y 'C3'. Entonces, en condiciones de reposo, no fluye corriente en el circuito y el motor permanece APAGADO. También en este momento, el 'BOTÓN DE ENCENDIDO' estará abierto y no fluirá corriente a través de la bobina.

Ahora, si presionamos el 'BOTÓN DE ENCENDIDO', entonces la bobina aquí se magnetizará debido al flujo de corriente como se muestra a continuación.

Dado que la bobina genera un campo magnético aquí, el bloque de metal suspendido con un resorte será atraído por la bobina y se moverá hacia ella. Ahora que el bloque de metal se está moviendo, toda la configuración del contactor también se moverá junto con él como se muestra en la figura.

Como resultado de este movimiento, los contactos metálicos C1, C2 y C3 cortocircuitarán los terminales abiertos presentes entre la línea de energía y los terminales del estator, encendiendo así el motor. En términos más simples, después de presionar el botón monetariamente, el motor obtendrá energía de la fuente debido al movimiento del contactor trifásico. Además, con el movimiento del contactor trifásico, el resorte se estirará y ejercerá una fuerza sobre el bloque metálico para volver a colocarlo en su posición inicial.

Después de presionar momentáneamente el botón ON y soltarlo, la corriente en la bobina, que debería ser cero, seguirá fluyendo porque habrá otra ruta para que fluya la corriente después de que el contactor trifásico se mueva a la posición final. Puede ver en la figura un circuito cerrado formado para que la corriente fluya a través del contacto metálico 'SW'.

Por lo tanto, después de presionar 'ON BUTTON', el contactor trifásico se autobloqueará con la ayuda del contacto metálico 'SW' y mantendrá la conexión entre la energía trifásica y el motor.

Ahora, para detener el motor, tendremos que agregar otro botón al circuito anterior como se muestra a continuación.

Aquí, el 'BOTÓN DE APAGADO' actuará como un cortocircuito en la posición de reposo y, por lo tanto, no habrá cambios en el funcionamiento del circuito que discutimos anteriormente. Pero una vez que se presiona el 'BOTÓN DE APAGADO', el bucle de circuito formado entre la línea de alimentación y la bobina se romperá, lo que hace que la corriente fluya a través de la bobina hasta llegar a cero. Ahora que la corriente a través de la bobina es cero, la bobina comenzará a desmagnetizarse y una vez que la bobina pierda su magnetización por completo, el contactor trifásico regresa a su posición inicial debido a la fuerza ejercida por el resorte estirado. Obviamente, ahora que el contactor trifásico regresó al reposo, la tensión de alimentación al motor se interrumpirá, lo que provocará la parada de los movimientos del rotor.

Incluso después de soltar el botón de parada, el contactor trifásico permanecerá en reposo hasta que se presione de nuevo el botón de inicio para magnetizar la bobina. Por lo tanto, podemos concluir que usando esta configuración, podemos encender el motor para siempre presionando un botón y detener el motor para siempre presionando el otro botón.

Sección de protección contra sobrecargas:

La parte clave de la sección de protección de sobrecarga son las tres bobinas G1, G2 y G3 como se muestra en la figura. Estas tres bobinas transportan la misma corriente que el devanado del inducido, ya que están en serie con el motor de inducción trifásico. Entonces, cada vez que el motor extrae energía de la línea eléctrica, estos tres devanados se magnetizan. Y cada vez que se magnetizan, los anillos de metal fijados en el eje serán atraídos por las bobinas. Normalmente, esto no será un problema, pero se volverá prominente una vez que el motor esté sobrecargado.

Entonces, para comprender la función de esta sección, consideremos que el motor se encendió hace algún tiempo y está sobrecargado. Ahora que el motor está muy cargado, el devanado del inducido extraerá fuertes corrientes de la fuente de alimentación y, por lo tanto, magnetizará las bobinas G1, G2 y G3 de forma muy indirecta. En presencia de este campo magnético pesado, los anillos de metal superarán la oposición del resorte para alinearse con sus respectivas bobinas. Y una vez que los anillos de metal cambian a la posición final, el 'contacto OL' también se desplazará con ellos para romper el bucle de 'COIL-L'.

Entonces, el resultado final de una carga pesada del motor es la rotura del bucle de corriente formado entre la línea de alimentación y 'COIL-L'. Podemos ver aquí que esto básicamente funciona igual que presionar el botón de parada que mencionamos anteriormente. Los resultados finales en ambos casos son el apagado para siempre del motor.

Por lo tanto, la sobrecarga del motor provocará la desconexión de la línea de alimentación y el motor se apagará.

Circuito de control de arranque en línea directo

Hasta ahora, hemos estudiado las tres secciones, cada una de las cuales tiene una función especial. Y necesitamos unir estas secciones para formar un motor de arranque DOL.

Aquí puede ver la estructura interna final del Direct Online Starter.

En la conclusión final:

• La sección MCCB-FUSE proporciona protección contra cortocircuitos y fallas para el motor.
• La configuración del contactor trifásico proporcionará una conmutación biestable simple y segura del motor.
• La configuración del contactor OL protegerá al motor de la sobrecarga.

Ventajas de Direct Online Starter

• El arrancador más económico y económico: De todos los arrancadores presentes para motores de inducción trifásicos, el arrancador DOL es el más barato y económico.
• Fácil de operar: el motor de arranque tiene solo dos botones para ENCENDIDO y APAGADO y una perilla para configurar la seguridad de sobrecarga, lo que facilita su operación.
• Fácil mantenimiento: dado que la estructura interna del motor de arranque es simple, los ingenieros pueden encontrar fácilmente fallas y corregirlas.
• Dado que no hay protección de arranque, el motor fijo con arrancador DOL proporciona un par de arranque del 100%.
• Las dimensiones de DOL son pequeñas, lo que lo hace compacto y confiable.

Desventajas de Direct Online Starter

• Dado que no hay protección de arranque, el arrancador DOL no limita la corriente de arranque.
• Par de arranque alto innecesario durante el arranque del motor.
• Solo apto para motores de potencia media y baja.
• Dado que no hay protección de arranque, la línea de alimentación a la que está conectado el motor experimentará caídas de voltaje durante el arranque del motor. Esta fluctuación de voltaje puede dañar otros equipos eléctricos que se alimentan del mismo suministro.
• El motor está sujeto a estrés térmico que afecta la vida útil del motor.
• La tensión mecánica en el motor aumenta debido a un par de arranque alto innecesario durante el arranque del motor.