7-ARRANCADORES SUAVES-2016

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Universidad Tecnológica Nacional Departamento de Electromecánica Cátedra de Automatización 
Facultad Regional Mendoza y Control Industrial 
Año 2016 - ARRANCADORES SUAVES Autor: Ing. Oscar A. Nieto 
 
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ARRANCADORES SUAVES 
 
Los sistemas automáticos que requieren el uso de motores deben contar con dispositivos 
de accionamiento muy versátiles en lo que respecta al arranque, parada, velocidad, par 
electromagnético y aceleración. 
Antes de la aparición de la electrónica de potencia con alto grado de control por intermedio 
de circuitos microprocesados, lo que da origen a una a una nueva línea de dispositivos 
electrónicos de arranque, parada y control de la velocidad de motores asincrónicos de CA 
con rotor en corto circuito (jaula de ardilla); los motores mayormente utilizados eran los de 
CC, por las ventajas que ofrecían para su control. 
La siguiente tabla muestra algunas de las diferencias existentes entre estos dos tipos de 
motores más usados: 
 
DIFERENCIAS MOTOR DE CORRIENTE CONTÍNUA MOTOR DE CORRIENTE ALTERNA JAULA DE ARDILLA 
Corriente de 
Arranque 
Muy elevada 
Casi un cortocircuito De 4 a 8 veces la corriente nominal 
Par Motor Muy elevado De 1,5 a 4,5 veces el nominal Inferior al motor de CC 
Velocidad Muy inestable con la carga Problemas de envalamiento No es buena 
Variación de la 
Velocidad Muy buena Bajo 
Costo de 
Construcción Alto Bajo 
Costo de 
Mantenimiento Alto Bajo 
Utilización Tracción Eléctrica, grúas, máquinas herramienta con elevado par motor 
Electrodomésticos, máquinas herramienta, 
sistemas de bombeo 
 
El arranque de motores eléctricos tienen el problema de tomar valores de corriente 
superiores a al nominal, esto también es inherente al motor de AC tipo jaula de ardilla, con 
sistema de arranque directo (interruptor único). 
Para el arranque de motores de AC se utilizan algunos sistemas de arranque progresivo 
clásicos, como son con autotransformador, estrella-triángulo, 
mediante resistencias rotóricas y electrónicos (suaves). 
 
 Arranque con Autotransformador. Utiliza un 
autotransformador con derivaciones que permiten que 
mediante la utilización de contactores el motor 
arranque con una fracción de la tensión nominal y a 
medida que va tomando velocidad se va pasando por 
otras derivaciones (dos o más pasos) del 
autotransformador con mayor tensión hasta que 
cuando ha alcanzado una velocidad suficientemente 
alta se conecta directo a la línea (tensión Nominal), 
quedando el autotransformador fuera de servicio. 
Cuando se presenta un grupo de motores que idénticas 
características y que no deban se arrancados 
simultáneamente, se puede utilizar un único 
autotransformador para arrancar individualmente cada uno de los motores. 
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Este arranque se emplea para motores de gran potencia, a los que se les somete 
sucesivamente al 60, 70, 80, 90 y 100% de las sucesivas derivaciones o pasos del 
autotransformador. Con un “autotrafo” con solo dos derivaciones se arranca el motor 
con solo 50% de la tensión de la red y por lo tanto la intensidad de corriente y el par 
se reducen a la cuarta parte. 
 
 Arranque Estrella – Triángulo. Consiste en arrancar el motor con tensión reducida 
mediante la conexión estrella y una vez alcanzado el 80% de la velocidad nominal, 
se desconecta la conexión estrella (el motor queda unos milisegundos sin tensión) y 
se conecta la conexión triángulo (con el rotor en movimiento). De este modo la 
intensidad de arranque se reduce a 1,5 o 2 veces la intensidad nominal ya que en la 
conexión estrella la corriente y la potencia son la tercera parte que en el arranque a 
tensión nominal. 
 
 
Como el par es directamente proporcional al cuadrado de la tensión, el par en 
estrella es también tres veces menor que en triángulo a tensión nominal según se 
verifica en las curvas arriba representadas. 
 
 Arranque mediante Resistencias Rotóricas. Si en un motor de CA con rotor 
bobinado, se intercalan en el circuito del rotor, resistencias en serie, el valor de la 
intensidad del rotor se mantiene prácticamente constante, aumenta la resistencia 
total del rotor y con ella también la fem del rotor. Esta última aumenta a costa de 
aumentar el deslizamiento (disminuir la velocidad). 
Si el arranque se hace con toda la resistencia y se arranca en tres pasos, como 
muestra la figura, la variación del par durante el arranque sigue la línea continua 
representada en el gráfico, en la que se puede apreciar que el par permanece 
próximo al par máximo durante todo el proceso del arranque en el que se consigue 
disminuir la intensidad de la corriente de arranque de 1,5 a 3 veces el valor de la 
corriente nominal. 
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Los motores de inducción como productores de fuerza motriz, se utilizan principalmente a 
velocidad constante, conectados directamente a la red, de acuerdo con sus propias 
características par-velocidad, número de polos y en condiciones de funcionamiento 
determinadas para la carga que deberá soportar. 
De esta forma se construyen motores de una sola velocidad de 2, 4, 6, y 8 polos que 
corresponde a 3.000, 1.500, 1.000 y 750rpm respectivamente, con los deslizamientos ya 
conocidos de 0,008 (motores grandes) hasta 0,085 (motores pequeños). 
 
No obstante, debido a los inconvenientes técnicos que poseen las máquinas de CC con el 
uso de colector en ambientes corrosivos o inflamables, temperatura, etc.; frente a algunas 
ventajas de los motores de inducción en lo que respecta a sencillez, robustez, ausencia de 
colector, tamaño más reducido hacen prácticamente imprescindible el uso de motores de 
inducción siempre que se resuelva, en ellos, el inconveniente del arranque-parada y la 
regulación de la velocidad. 
 
Características de los Arrancadores Suaves 
 
Dependiendo del autor o el fabricante de los equipos son muchas las denominaciones que 
reciben estos equipos. Se los llama Arrancadores Progresivos o Ralentizadores (ralentizar 
sinónimo de lentificar o sea imprimir lentitud a alguna operación o proceso). En adelante los 
llamaremos simplemente Arrancadores Suaves. 
 
El arrancador suave es un sistema estático que permite controlar la rampa de arranque 
(aceleración) de un motor de inducción asíncrono de rotor en cortocircuito (jaula de ardilla), 
aumentándole progresivamente la tensión a partir de un determinado valor hasta la tensión 
nominal, es decir, ejerce un control sobre el valor eficaz de la tensión durante el tiempo que 
dura el arranque, manteniendo la frecuencia constante. 
Bajo la misma filosofía de funcionamiento, permite la parada (desaceleración) de un motor 
de manera gradual, es decir, disminuyendo progresivamente la tensión de alimentación al 
motor, desde el valor nominal hasta un valor cero, con tiempos regulables. Cuando el 
motor para suprimiéndole la alimentación se la denomina parada en “rueda libre” en donde 
el tiempo de parada dependerá exclusivamente de la inercia del rotor y del par resistente. 
 
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Cuando el motor precise un elevado par de arranque, los arrancadores estáticos no son la 
solución ideal por lo que para este tipo de arranques se deben utilizar motores de CC o 
motores de CA con rotor bobinado y resistencias rotóricas. 
 
Lacurva de la variación de la tensión que proporciona el arrancador en función del tiempo 
es: 
 
Dado que un motor no comienza 
a girar al recibir una tensión 
pequeña, menor al 20% de la 
nominal, arrancar un motor a un 
valor menor a dicho porcentaje 
sería una pérdida de tiempo y 
de energía, por ello se le deberá 
dar un valor, al control de 
regulación del par, próximo a 
cuando comienza a girar el 
motor, y el tiempo de regulación 
dependerá de la aplicación 
concreta del motor, 
especialmente de su par resistente. 
 
Parametrización. 
Las funciones ajustables más generales que disponen los Arrancadores Suaves con 
prestaciones avanzadas son: 
1. Rampa de aceleración (Tensión en función del tiempo). 
2. Control de la intensidad de arranque. 
3. Mejora del factor de potencia (cos ϕ) del motor. 
4. Visualización de los parámetros del motor (tensión de línea, tensión aplicada al 
motor, temperatura de los semiconductores, imagen térmica del motor, corriente de 
línea, frecuencia de línea, revoluciones del motor, estado de la rampa, potencia y 
energía absorbida). 
5. Los parámetros a ajustar en la mayoría de los Arrancadores Suaves son: 
 Rampa de arranque. 
 Rampa de parada. 
 Regulación del par. 
 Punto de inicio de la rampa de aceleración. 
 Punto de desconexión total de la rampa de desaceleración. 
 Multiparametrización, esto permite arrancar distintos motores con un solo 
arrancador, inclusive teniendo distintas curvas de arranque y/o potencias. 
 
Rampa de Arranque (ramp up). Es el tiempo que 
tarda en pasar desde estar desconectado hasta la 
tensión de alimentación plena y es regulable por el 
usuario (mediante un potenciómetro localizado en el 
frente del equipo o bien digitalmente desde las teclas 
para inserción de los parámetros de ajuste). Los 
valores típicos del tiempo de esta rampa 
(dependiendo del sistema), deben ser de 0 a 120s. 
El recorte que provocan los semiconductores en la 
onda senoidal, produce una reducción de tensión en 
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los bornes del motor que intenta arrancar, provocando una consecuente reducción en la 
intensidad y manteniéndola dentro de los márgenes de consigna introducidos en el 
controlador. 
 
Ahora bien, este aumento progresivo de la tensión, comenzando desde un punto 
determinado, no siempre provoca un buen par de arranque en el motor porque hay veces 
en que no llega ni siquiera a iniciarlo, produciendo con ello, una gran elevación de la 
corriente en ese momento. Por ello, se debe incorporar un sistema que permita aplicar, 
durante un corto período, la tensión nominal del motor, para después pasar al punto 
preajustado para el arranque; con ello se consigue un 
buen par de arranque, 
 
Rampa de parada (ramp down). Es el tiempo que tarda 
en pasar desde el 99% de la tensión de línea hasta la 
desconexión (0V). Al accionar el pulsador de parada, el 
motor no para instantáneamente, sino que lo hace en 
función del tiempo ajustado previamente por el usuario. 
Cuando este tiempo se regula en cero segundos, el motor 
se desconecta inmediatamente de la red y gira en “rueda 
libre” y en este caso el tiempo de parada lo determina el 
par resistente de la aplicación. 
 
Par Inicial o Par de arranque (start torque). Este control regula el valor de la tensión de 
inicio, en tanto por ciento, desde que se produce la orden de marcha, a partir de dicha 
tensión de inicio, el motor tardará en alcanzar la tensión 
nominal el tiempo que haya sido regulado desde el 
potenciómetro de rampa de marcha. Suponiendo que se 
ha parametrizado un par de arranque del 50% en un motor 
de 220-380V, conectado a 380V, recibirá en sus bornes, 
en el instante del arranque, el 50% de la tensión de 
alimentación, o sea 190Veficaces (no es onda senoidal pura, 
está recortada por los tiristores, y no se puede leer con un 
voltímetro común que leerá el valor promedio). Esta 
tensión crecerá siguiendo la rampa de arranque hasta 
llegar a la tensión nominal de línea. 
O sea que el control del par inicial, regula el ángulo de disparo (α) de los tiristores para 
tener en el momento del arranque una tensión porcentual determinada y a partir de allí el 
control hará variar el ángulo de disparo en concordancia con la rampa de arranque 
programada. 
 
 
Principio de funcionamiento de los Arrancadores Suaves 
 
El control del valor eficaz de la tensión que proporciona el dispositivo arrancador se realiza 
electrónicamente mediante el cebado o disparo de los tiristores (triac o tiristores en 
antiparalelo) por control de fase. 
 
Este disparo consiste en pulsos enviados por el circuito de control en cada uno de los 
semiciclos de la sinusoide de CA de modo que la conducción de los tiristores se puede 
controlar entre 0º y 180º (0 a 10ms para una frecuencia industrial de 50Hz). 
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La relación del ángulo de cebado o de disparo α (que se mide desde el cruce por cero de la 
tensión hasta el disparo del componente) con respecto a características de la onda de 
salida se puede observar en el siguiente gráfico. 
 
 
 
Conexión de un Arrancador Suave 
 
El dispositivo se intercala entre la red eléctrica y el motor, con las correspondientes 
protecciones eléctricas compuestas por fusibles aptos para circuitos electrónicos o 
protecciones magnéticas contra cortocircuitos aguas abajo del Arrancador Suave (cables, 
borneras o motor). 
 
 
 
 
 
Debido a que una vez alcanzada la velocidad nominal del 
motor, los tiristores quedan conduciendo el 100%, y a los 
efectos de protegerlos (calentamiento, fallas en los 
conductores o devanados del motor, transitorios de la red 
eléctrica, etc.) se pueden cortocircuitar mediante contactores 
externos al Arrancador Suave. Algunos dispositivos los 
incorporan de fábrica un contacto “by pass” interno por cada 
fase, siendo accionados automáticamente por el circuito de 
control. 
Dependiendo de las prestaciones requeridas del dispositivo 
Arrancador Suave se pueden controlar tres de sus fases 
como el que vemos en el esquema anterior o solamente se 
ÁNGULO DE 
DISPARO (α) 
TIEMPO HASTA 
EL DISPARO 
VALOR DE LA TENSIÓN 
DE SALIDA 
 0º 0 ms 100% de Un 
 90º (π/2) 5 ms 50% de Un 
180º (π) 10 ms Tensión Nula 
http://www.google.com.ar/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwjv0quyqp3KAhVIx5AKHYqECh8QjRwIBw&url=http://ssrica.com.ve/Altistart 48.htm&psig=AFQjCNFgR8EBtQ14uEYIq1Kqo8fxW8JtqQ&ust=1452449461279532�
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pueden controlar dos de las fases (una fase se conecta directa al motor). También se 
pueden encontrar versiones con y sin el “by pass” interno. 
 
 Conexión Estándar. Esta conexión se efectúa sobre las bobinas del motor 
conectadas en triángulo por lo que desde el Arrancador Suave hasta el motor se 
deben disponer tres conductores. Los tiristores del Arrancador Suave deben controlar 
la corriente de línea del motor, es decir la corriente nominal. 
 
 Conexión Triángulo Interno. En esta conexión las fases del arrancador se conectan 
en serie con las bobinas del motor 
por lo que cada fase del Arrancador Suave conduce solamente la corriente de fase del 
motor, es decir, el 58% de su corriente nominal. 
 Ilínea 
 Ifase = ----------= 0,58 x Inominal 
 1,73 
Esta conexión permite utilizar un Arrancador más pequeño en lo que respecta a la 
capacidad de corriente que debe manejar pero en consecuencia el cableado entre el 
Arrancador ubicado en el tablero de comando y el motor será de seis conductores, similar 
al cableado necesario para un arranque estrella-triángulo. Para seleccionar el dispositivo a 
utilizar, se deberá considerar la reducción de costo del Arrancador frente al aumento del 
costo de los conductores. 
 
 Conexión Estándar Conexión Triángulo Interno Esquema Eléctrico de Conexionado 
 
 
 
M1 
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En la figura se observa cómo, incluyendo un software adecuado, con un único Arrancador 
puede arrancarse más de un motor en forma secuencial y con diferentes curvas de 
arranque. 
Se debe contemplar un enclavamiento para evitar el accionamiento simultáneo de un 
contactor de línea y un contactor de arranque. Para ello existen tres tipos de 
enclavamiento: 
• Enclavamiento mecánico: Efectuado por mecanismos específicos de los dos 
contactores montados yuxtapuestos. 
• Enclavamiento eléctrico: Se consigue intercalando contactos auxiliares de los 
contactores en los circuitos de comando de ambos. 
• Enclavamiento lógico: Se efectúa en la programación del PLC, evitando la 
activación simultánea de las salidas correspondientes a ambos contactores. 
 
Mediante un Terminal integrado, bornera o conector se permite modificar las funciones de 
parametrización, de ajuste o de supervisión para adaptar y personalizar la aplicación según 
las necesidades, como ser: 
 Prestaciones del accionamiento: Par inicial, 
rampas de arranque y parada y by pass. 
 Prestaciones de protección del motor y de de 
la máquina: Térmica del motor, tratamiento 
de sondas térmicas PTC, precalentamiento 
del motor, sub-cargas y sobrecorrientes. 
 Prestación de integración con automatismos: 
Entradas lógicas, salidas lógicas, salidas 
analógicas, salidas a relés, borneras de 
control plug-in. 
 Visualización de magnitudes eléctricas y el 
estado de carga, conexiones a red (sistema 
SCADA) mediante enlace RS485. 
 
 
Curvas de Corriente y Par de un Arrancador Suave. 
 
En las curvas siguientes observamos como varía el par 
o torque del motor en función de la velocidad y para los 
diferentes valores de tensión nominal que le va 
infringiendo el Arrancador Suave. 
 
También se puede observar comparativamente la 
prestación del Arrancador frente a los otros arranques 
tradicionales de motores de inducción asíncrono con 
rotor en corto circuito. 
 
 
 
 
 REFERENCIAS 
 
1 U: Tensión Nominal 
2 Arranque Directo. 
3 Arranque Estrella – 
Triángulo 
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4 Arranque por Autotransformador 
5 Arrancador Suave 
 
 
 
 
COMPARACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS DE ARRANQUE 
 
 
Valores expresados 
en veces con 
respecto al valor 
nominal 
TIPOS DE ARRANQUE 
Directo Autotransformador Estrella-Triángulo Resist. Rotóricas Suave 
CORRIENTE DE 
ARRANQUE 4 a 8 1,7 a 4 1,8 a 2,6 4,5 
Programable 
1,5 a 4 
PAR DE 
ARRANQUE 0,5 a 1,5 0,4 a 0,85 0,5 0,5 a 0,75 Programable 
 
 
 
MONTAJE DEL ARRANCADOR. 
 
Es importante que el dispositivo se monte de la forma especificada por el fabricante en el 
catálogo, teniendo en cuenta que posee ranuras para facilitar la circulación vertical del aire 
por convección en la refrigeración natural y para equipos de mayor potencia, mediante 
turbinas para la refrigeración forzada. 
 
 
 
CRITERIOS DE ELECCIÓN DE UN ARRANCADOR SUAVE 
 
Debe elegirse en función de 3 criterios principales: 
1. Tensión de alimentación de la red trifásica. 
2. Potencia y corriente nominal (extraídos de la placa del motor). 
3. Tipos de aplicación y el ciclo de funcionamiento. 
 Para ello se debe tener en cuenta el ciclo y condiciones de trabajo del motor de 
modo 
 de alcanzar el equilibrio térmico de la máquina y los semiconductores: 
 
 Cantidad de arranques consecutivos. 
 Cantidad de arranques por hora. 
 Valor inicial de la corriente de arranque. 
 Tiempo de la rampa de arranque. 
 Par resistente de la máquina o carga en el eje. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
NOTA DEL PROFESOR: 
EL ALUMNO DEBERÁ REVER AQUELLOS TEMAS RELACIONADOS CON LA MATERIA AUTOMATIZACIÓN Y 
CONTROL INDUSTRIAL QUE ESTÉN CONTENIDOS EN ELECTROTECNIA, ELECTRÓNICA, MÁQUINAS ELÉCTRICAS 
Y OTRAS. PUEDIENDO SER SOLICITADOS EN LAS EVALUACIONES PARCIALES O FINALES TANTO ESCRITOS 
COMO ORALES. 
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BIBLIOGRAFÍA 
 
 
INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL 
Antonio Creus Solé. Editorial: Paraninfo .- 8ª Edición 2011. 
 
CATÁLOGOS TÉCNICOS DE PRODUCTOS DEL MERCADO 
• Arrancadores Progresivos Schneider.pdf 
• Altistar 01-Aranque Suave Telemecanique.pdf 
• Altistar 48Guia.pdf 
• Soft Starters Siemens.pdf 
• Manual Sirius Siemens.pdf 
• Arrancador Suave WEG-ssw series.pdf 
• WEG-drives-controls-50019476-catalogo-espanol.pdf 
• WEG-cfw10-easy-drive-50051382-catalogo-espanol.pdf 
• WEG-ssw700-arrancador suave-10001038274-archivo-configuracion.pdf 
 
APUNTES DEL PROFESOR – Ing. Oscar Nieto – 2016 
 
ELECTRÓNICA GENERAL – Dispositivos y Sistemas Digitales 
Antonio Gil Padilla – Editorial: Mc Graw Hill - 2008 
 
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 
Timothy J. Maloney. Editorial: Prentice Hall - 2001.