El arranque de un motor trifásico conectado a un generador suele considerarse un problema de dimensionamiento. En realidad, se trata de una cuestión de compra. El grupo electrógeno debe suministrar la potencia necesaria para el arranque del motor, no para su carga de funcionamiento, y esta demanda puede ser varias veces superior a la carga constante. Sin embargo, en la mayoría de los casos, reducir la demanda con un arrancador resulta más económico que adquirir un grupo electrógeno lo suficientemente grande como para absorberla.
“Compra un generador más grande” es la frase más cara en este campo, y a menudo es una compra equivocada.
Ya conoces la forma de la trampa. La lista de cargas suma un número, el conjunto se ordena en función de este y el primer arranque del motor desconecta toda la planta. Lo que sigue es la parte más difícil de encontrar. Explicaremos qué hace realmente el conjunto durante un arranque, el cambio que desconecta más instalaciones que la sobretensión inicial, el cálculo que compara un arrancador con la capacidad del generador y qué hacer si el arranque sigue fallando.
Fabricamos grupos electrógenos trifásicos de hasta 3,000 kW, y habitualmente les decimos a los compradores que necesitan uno de menor potencia.
Envíenos la placa de características del motor y su método de arranque, y le diremos si la solución más económica es el conjunto o el arrancador. Hable con nuestro equipo de ingeniería →
Puntos Clave
- El arrancador suele ser la compra más barata: los arrancadores suaves cuestan aproximadamente Entre un 30 % y un 60 % por debajo de un variador de frecuencia comparable.y una fracción del precio de la capacidad del generador que ahorran.
- La caída de tensión es el verdadero límite, no la corriente. La mayoría de las cargas industriales toleran entre un 15 y un 20 %; si superan aproximadamente el 35 %, los contactores se desconectan.
- El cambio estrella-delta puede producir una segunda corriente de mayor magnitud que la primera. Esto es lo que activa los conjuntos marginales.
- Comenzando el El motor más grande primero y deshacerse de otras cargas no cuesta nada y puede eliminar un tamaño determinado.
- A veces, la respuesta honesta es un conjunto más grande. Este artículo te explica cuándo.
Por qué arrancar un motor trifásico en un generador es una decisión de compra
El cálculo del tamaño es público y conciso, por lo que no se repite aquí. Nuestra guía para generadores diésel trifásicos explica el cálculo de la potencia aparente de arranque (kVA), la letra del código NEMA y la función de cada método de arranque. Si aún no ha realizado esos cálculos, comience por ahí.
Este artículo retoma el tema donde lo dejó. Una vez que se conoce la demanda inicial, existen dos maneras de satisfacerla: se puede comprar un sistema que absorba el pico de demanda o se puede reducir dicho pico y comprar un sistema más pequeño.
Esas dos rutas tienen precios diferentes, y la diferencia suele ser mayor que el precio del plan Básico. El resto de este artículo presenta la comparación.
Para conocer la corriente que debe soportar su cuadro de distribución durante el arranque, nuestra guía de amperaje para generadores trifásicos incluye las cifras correspondientes.
¿Qué sucede al arrancar un motor trifásico en un generador?
En la práctica, el conjunto no solo percibe una mayor carga, sino que ve un paso, y la forma en que responde a ese paso determina si el inicio tiene éxito.
¿Qué caída de tensión es aceptable al arrancar un motor?
La tensión en los terminales cae bruscamente durante los primeros instantes del arranque, para luego recuperarse. La profundidad es el valor que importa.
- 15-20% es el límite de funcionamiento habitual para cargas industriales generales
- Acerca 10% cuando los dispositivos electrónicos sensibles comparten el bus
- Más allá de aproximadamente el 35%Los arrancadores magnéticos pueden fallar en lugar de continuar.
La recuperación es tan importante como la profundidad de la caída. El equipo debe volver a tener al menos el 90 % de la tensión nominal con la carga aún aplicada, lo que sitúa la caída sostenida por debajo del 10 % ( Buckeye Power Sales ). Una caída profunda que se recupera en un segundo es tolerable. Una caída superficial que persiste no lo es, y la rapidez con la que el equipo se recupera depende del alternador, como se explica en nuestra guía de especificaciones de alternadores para generadores.
Estas cifras explican por qué las "reglas generales" que encontrará no se corresponden entre sí. Cada una de ellas es, en realidad, un límite de caída de tensión disfrazado, y el límite correcto depende de los demás componentes de su bus.
Cuando el jugador titular se retira en lugar del resto del equipo.
Un hundimiento profundo no siempre cala el motor. Puede provocar que se desconecte el motor de arranque.
Los contactores, mantenidos cerrados por magnetismo, se liberan cuando la tensión cae lo suficiente. El motor pierde entonces la alimentación durante la aceleración, se detiene y, o bien arranca de nuevo cuando se restablece la tensión, o bien se bloquea consumiendo corriente de rotor bloqueado. Los arrancadores de retención mecánica evitan este problema, por lo que son más caros y se especifican para cargas de arranque difícil.
El mismo ruido aparece en el extremo de carga cuando los cables son de calibre insuficiente, pero la causa es diferente. Se trata de un problema con el conductor, y nuestra guía de conexión eléctrica para grupos electrógenos lo explica. Este artículo trata sobre la caída de tensión en el grupo electrógeno.
El cambio que la mayoría de la gente se pierde
Este es el fracaso que atrapa a la gente, y que rara vez se deja por escrito.
Un arrancador estrella-triángulo hace funcionar el motor con una conexión de tensión reducida hasta que alcanza la velocidad de funcionamiento normal, momento en el que cambia a la conexión de funcionamiento. En la versión de transición abierta común , el motor se desconecta brevemente durante ese cambio.
En ese instante, el motor funciona como un generador giratorio sin alimentación. Al cerrarse los contactos, puede volver a conectarse desincronizado con la alimentación, y la corriente resultante puede superar la de arranque inicial. El grupo electrógeno que sobrevivió al arranque se desconecta al conmutar.
Un arrancador de transición cerrada mantiene el motor conectado en todo momento y evita que se apague. Si su aparato se detiene uno o dos segundos después de un arranque inicial exitoso, sospeche del conmutador antes de sospechar del aparato.
¿Cuánto cuesta reducir la demanda inicial?
¿Cuánto cuesta comprar cada método?
Los rangos que se muestran a continuación corresponden a datos de mercado para motores de entre 7.5 y 37 kW , y varían considerablemente según la marca y el tipo de panel que requiera la instalación. Considérelos como órdenes de magnitud, no como precios exactos.
| Método | Costo típico del dispositivo | Capacidad que tiende a ahorrar |
|---|---|---|
| Directamente en línea | línea base, un contactor y sobrecarga | ninguna |
| Estrella-delta | bajo, un panel y un temporizador | moderada |
| Arranque suave | aproximadamente $ 200-800 | large |
| VFD | aproximadamente $ 400-1,800 | grande, además de control de velocidad |
El precio del dispositivo no refleja la diferencia que supone una instalación real. Un variador de frecuencia suele requerir un reactor de línea, a veces un filtro y un cable apantallado, además de refrigeración del panel, componentes que un arrancador suave no necesita. Estos componentes adicionales pueden elevar el precio de una instalación de variador entre un 20 % y un 40 % por encima del precio de la unidad básica, y de dos a tres veces el de un arrancador suave para la misma aplicación.
En los datos de aplicación del fabricante se detalla el efecto que cada método tiene sobre la demanda inicial, y el manual de aplicación de Cummins documenta los factores reductores.
La comparación que importa no es entre un arrancador suave y un variador de frecuencia, sino entre cualquiera de ellos y la capacidad del generador que reducen.
El conjunto que puedes encoger
Reducir la corriente de arranque no solo cambia las cifras iniciales. Puede cambiar la máquina que compres.
Veamos un ejemplo ilustrativo. Un motor con una gran demanda de arranque directo obliga a utilizar un conjunto de componentes de una categoría superior. Un arrancador suave reduce considerablemente esta sobrecarga, y el mismo motor ahora se ajusta a un conjunto de una categoría inferior. Si esta mejora compensa el coste del arrancador, este resulta gratuito.
Este es el proceso de cálculo completo; conviene realizarlo por escrito antes de hacer el pedido. Un estudio de caso sobre un proyecto de tratamiento de agua ilustra una comparación de opciones similares a mayor escala: para las mismas condiciones de arranque, la solución con generador cuesta 180 000, mientras que la solución con arrancador suave cuesta solo 75 000.
Dmitri cotizó un grupo electrógeno de reserva para una secadora de granos con un solo motor de ventilador grande. El arranque directo requería un grupo dos bandas por encima de la carga de funcionamiento, y el presupuesto paralizó el proyecto. Un arrancador suave en ese motor redujo el grupo electrógeno necesario, y el paquete combinado resultó más económico que el generador más grande por sí solo. Nadie le había ofrecido esa opción, ya que el proveedor del generador no vendía arrancadores.
¿Cuántos arranques se necesitan antes de que el arrancador pague?
Si se toma el costo adicional del grupo electrógeno más grande y se divide entre el costo anual que implica la alternativa del arrancador, un arrancador suave que cuesta unos cientos de dólares, frente a un grupo electrógeno de varios miles, se amortiza el primer día, ya que tanto el generador como el arrancador se compran una sola vez.
El cálculo cambia cuando se tienen muchos motores. Un arrancador por motor supone un gasto considerable, por lo que un conjunto ligeramente mayor podría resultar la opción más económica.
Arranque de varios motores trifásicos con un solo generador.
Secuencia y cortes de carga
La regla de secuencia es la capacidad más barata que jamás comprarás, porque es gratuita.
Arranca primero el motor más grande, con todo lo demás apagado, y luego conecta el resto uno a uno. Los arranques simultáneos suman sus picos de potencia y requieren un tamaño fijo durante un instante, mientras la guía de dimensionamiento de la FHWA se aplica. En arranques escalonados, el conjunto solo recibe el arranque individual más grande más la carga en marcha.
La reducción de carga es la misma idea aplicada intencionadamente. Al desconectar una carga no esencial durante los segundos que tarda en acelerar un motor potente, se libera capacidad que ya se posee, y no cuesta nada más que una señal de control.
Una advertencia sobre la secuencia de arranque. Un grupo electrógeno que arranca un motor una vez no debería arrancarlo dos veces seguidas, ya que el motor necesita tiempo para recuperar su velocidad y el alternador su voltaje. Deje un intervalo entre arranques y compruebe que el grupo electrógeno se haya recuperado antes de encender el siguiente motor.
Nadia dirigía una planta de manipulación de materiales donde dos cintas transportadoras arrancaban simultáneamente y provocaban fallos en el sistema casi todas las mañanas. La solución consistió en instalar un temporizador de secuenciación y retirar la carga no esencial del almacén, sin necesidad de inversión. El sistema que supuestamente necesitaba ser reemplazado no lo necesitaba.
Técnicas de inicio que no cuestan nada
Antes de invertir capital, compruebe qué puede hacer por usted el equipo que está utilizando.
- Arranca el motor sin carga. Un compresor con válvula de descarga, o una máquina con embrague, arranca prácticamente sin carga. Por lo tanto, el par de arranque requerido disminuye.
- Desconectar el equipo accionado para la primera ejecución, luego conéctalo una vez que se haya demostrado el conjunto.
Estas soluciones no cuestan nada y, en ocasiones, eliminan el problema por completo. Un compresor que arranca con la válvula de descarga cerrada es muy diferente a uno que arranca a plena presión.
Nuestra comparativa entre convertidores de fase y generadores abarca la decisión más amplia sobre la ruta a seguir si está sopesando alternativas a un grupo electrógeno trifásico.
Cuando aún no arranca
Analice el síntoma en lugar de adivinar:
| Lo que ves | Lo que suele significar | Comprobar primero |
|---|---|---|
| El mecanismo se dispara en el instante en que se enciende el motor. | La demanda inicial supera la capacidad de producción del conjunto. | Mida el voltaje en los terminales durante el arranque. |
| El set se detiene uno o dos segundos después de un buen comienzo. | Conmutación estrella-delta, donde la transición abierta puede producir una segunda entrada de corriente. | Cambie a un arrancador de transición cerrada o verifique la sincronización del cambio. |
| Un contactor vibra y el motor nunca alcanza la velocidad | La hondonada es más profunda de lo que el motor de arranque puede atravesar. | Instale un motor de arranque de retención mecánica o reduzca la demanda de arranque. |
| Comienza una vez, pero no en el siguiente intento. | No hay suficiente tiempo de recuperación entre arranques | Deje un espacio y confirme que el voltaje se ha recuperado. |
Si la demanda inicial supera la capacidad del sistema, ninguna secuenciación ni truco de arranque lo solucionará. Esta respuesta es real y, a veces, es la correcta.
Rafael especificó un grupo electrógeno para un aserradero a partir de una lista de carga que contemplaba un arranque suave. Durante la adquisición, se eliminó el arrancador suave por motivos de costo, y el grupo electrógeno no podía arrancar el motor principal directamente. La solución más adecuada era el arrancador especificado, pero un grupo electrógeno de mayor capacidad también lo habría resuelto, aunque a un costo varias veces superior.
Nuestra gama de generadores diésel abarca los tamaños en los que normalmente se toman estas decisiones.
Preguntas frecuentes
¿Es más económico comprar un arrancador suave o un generador más grande?
Generalmente se utiliza un arrancador suave. Un arrancador suave para un motor industrial pequeño cuesta unos cientos de dólares, mientras que la capacidad del generador que puede eliminar tiene un valor considerablemente mayor, y el generador se compra una sola vez. La excepción son las instalaciones con muchos motores, donde un arrancador por motor supone un coste adicional y un conjunto ligeramente mayor puede resultar más económico.
¿Por qué se desconecta mi generador cuando arranca un motor?
En la mayoría de los casos, la caída de tensión es mayor de lo que el bus puede soportar, y el contactor se desconecta en lugar de que el aparato se bloquee. En un arrancador estrella-triángulo, la desconexión puede producirse durante el cambio de estado, donde una transición abierta puede generar una segunda sobretensión mayor que la del arranque inicial. Para distinguir entre ambas situaciones, mida la tensión en el aparato durante el arranque.
¿Puedo arrancar un motor grande con un generador pequeño?
A veces, y el método de arranque es lo que determina la situación. Un arrancador de voltaje reducido o un variador disminuyen la demanda de arranque lo suficiente como para que un grupo electrógeno mucho más pequeño pueda poner en marcha el motor, especialmente si este arranca sin carga. Si el grupo electrógeno no puede suministrar la demanda de arranque ni siquiera con un arrancador, ninguna secuencia ni ajuste podrá solucionarlo.
¿Cuál es la forma más económica de arrancar un motor conectado a un generador?
Arranca el motor sin carga, arráncalo antes que cualquier otro en el autobús y escalona el arranque de los demás motores. Estas tres medidas no cuestan nada. Si el rendimiento sigue siendo limitado, un arrancador suave suele ser la solución más económica y puede reducir el tamaño del grupo electrógeno en lugar de simplemente controlar la sobretensión.
Conclusión
El arranque de un motor trifásico conectado a un generador se reduce a una sola comparación: la económica. Puedes comprar un generador lo suficientemente potente como para absorber la sobretensión inicial, o puedes ahorrar dinero invirtiendo en un equipo que reduzca dicha sobretensión y comprar un generador más pequeño.
La caída de tensión establece el límite, no la corriente. Manténgala dentro de los límites que el bus puede tolerar, supervise la conmutación estrella-triángulo y programe los motores de forma escalonada para que el aparato nunca experimente dos arranques simultáneos. Estas medidas no cuestan nada y solucionan más problemas de los que la mayoría de la gente imagina.
Cuando no es así, un arrancador suave suele costar menos que la capacidad que ahorra. Y cuando ni siquiera eso es suficiente, un grupo electrógeno más grande es la solución lógica, no un fracaso comercial.
