Maquinas Eléctricas II 1

Motor trifásico, Capacitor de arranque, sentido de giro, conexión

en estrella.

I. INTRODUCCION.

En la mayoría de los casos no se cuenta con una conexión

trifásica, por lo tanto es necesario crear un medio auxiliar para

iniciar el movimiento del rotor.

Los llamados capacitores de arranque, como su nombre lo

indica, se usan en motores trifásicos para lograr hacer que el

rotor inicie su movimiento, es decir, el motor empiece a girar.

Esta técnica es muy útil usarla para motores de jaula de ardilla

donde se alimenta el motor con dos fases, y entre una de las

fases y la fase que queda libre, se coloca un condensador que,

de otra forma no se produciría el par de arranque necesario

para hacer funcionar el motor.

II. MARCO TEORICO.

Los capacitores son dispositivos que almacenan energía

mediante dos conductores cargados eléctricamente separados

por un aislador. Estas cargas de origen eléctrico son de igual

magnitud pero de signos opuestos generando así una

diferencia de potencial. Por este hecho los capacitores tienen

diversas aplicaciones. En los motores trifásicos se usan

capacitores para mejorar su arranque, eficiencia y factor de

potencia, reflejándose en una reducción del consumo y costo

eléctrico importantes.

Un motor trifásico puede emplearse en una red monofásica,

con la ayuda de un capacitor de arranque, aunque es

naturalmente imposible obtener las mismas condiciones

originales de funcionamiento ya que el capacitor puede

simular una fase momentáneamente y no todo el tiempo, por

eso son llamados capacitores de arranque.

Figura1. Esquema de conexión del capacitor.

Los capacitores de arranque al ser conectados entre una de las

fases crean un desfasamiento mayor que causa que las

características de arranque se mejoren notablemente. Estos dos

campos magnéticos desfasados son de origen oscilatorio, que

sumados eléctricamente causan un campo de naturaleza

rotatorio, que hacen mover el rotor.

Ahora, para la selección de la capacidad de los capacitores

para determinado motor se expone un procedimiento de

cálculo para proporcionar una idea aproximada de los valores

del capacitor.

𝑄𝐶 = 1.35 𝑃 𝑘𝑉𝐴𝑅 [𝟏]

Donde:

𝑄𝐶 = 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑅𝑒𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎(𝑘𝑉𝐴𝑅)

𝑃 = 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐴𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎 (𝑘𝑊)

La capacidad del condensador se calcula de la siguiente forma:

𝐶 =𝑄𝐶

𝑈2 ∗ 2𝜋 ∗ 𝑓 ∗ 10−9 𝜇𝐹 𝟐

Donde:

𝑓 = 𝐹𝑟𝑒𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑁𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 (𝐻𝑧)

𝑈 = 𝑇𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑡𝑜𝑟(𝑉)

𝐶 = 𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑡𝑜𝑟(𝜇𝐹)

La tensión en los bornes del condensador se puede calcular de

la siguiente manera:

Arranque del un Motor Trifásico con un

Capacitor

Maquinas Eléctricas II 2

𝑈 =𝐼𝐴 ∗ 106

2𝜋 ∗ 𝑓 ∗ 𝐶 𝑉 [𝟑]

Donde:

𝐼𝐴 = 𝐶𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑑𝑒𝑣𝑎𝑛𝑎𝑑𝑜 𝑎𝑢𝑥𝑖𝑙𝑖𝑎𝑟

Resolviendo el sistema de ecuaciones se obtiene el cálculo

aproximado para la selección del capacitor.

III. PROCEDIMIENTO Y DATOS.

A continuación, se procederá a arrancar un motor de inducción

con rotor jaula de ardilla de las siguientes características:

Tensión(V) f (Hz) Potencia (HP) 𝑰𝑨(𝑨)

220 60 2 8

Tabla 1. Valores nominales del motor.

Realizando la conversión de caballos de fuerza a kilowatts se

obtiene:

2 ∗ 746

1000= 1.492 𝑘𝑊

Remplazando en [1] se obtiene que:

𝑄𝐶 = 1.35 ∗ 1.492 = 2.0142 (𝑘𝑉𝐴𝑅)

Ahora el valor de 𝑄𝐶 se remplaza en la ecuación [2] y 𝐼𝐴 se

reemplaza en [3].

𝐶 =2.0142

𝑈2 ∗ 2𝜋 ∗ 60 ∗ 10−9= 84.2842

𝑈 =8 ∗ 106

2𝜋 ∗ 60 ∗ 𝐶= 251.775

Resolviendo el sistema de ecuaciones para U y C se obtiene

que las características del capacitor como se muestra en la

tabla 2.

Capacitancia (𝝁𝑭) Voltaje(V)

84.2842 251.775

Tabla 1. Valores calculados para el capacitor de arranque.

Ya con el capacitor en mano, se procede a conectarlo entre

una de las fases. Cuando ya el rotor está girando el capacitor

no se puede dejar pegado a ninguna fase por que se estalla, por

lo tanto, a penas este arranque, se debe retirar de manera

inmediata para evitar daños a la integridad física de los

estudiantes.

IV. CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES.

El arranque de un motor trifásico con un capacitor es una

manera muy recursiva de encender un motor cuando no se

cuenta con la condición suficiente de tener una línea trifásica

disponible. El capacitor de arranque lo que hace es simular esa

línea faltante, desfasando en 90° la fase compartida. Además

dependiendo de la conexión que tenga el motor con la red, este

puede girar en ambos sentidos, de igual manera el capacitor de

arranque independientemente como gire el motor, su función

ayudar al motor a entregarle ese torque faltante para que este

arranque.

Otro de los objetivos de este informe es servir como guía para

estudiantes que realicen estas pruebas por primera vez, para

saber cómo calcular que capacitor se va a usar de acuerdo al

tipo de motor que quieran arrancar. Además cabe resaltar que

si es un motor trifásico como el usado en esta práctica se debe

retirar el capacitor cuando ya el motor ha arrancado, de no ser

así, como ya se menciono, el capacitor estallara.

V. REFERENCIAS

S.A, L. I. (n.d.). LIFASA. NOTAS TÉCNICAS DE

APLICACIÓN. Condensadores para Motor.

Retrieved Octubre 25, 2011, from

http://www.lifasa.com/descargas/es/not_tec_motor_e.

pdf

ELECTRICIDAD Y AUTOMATISMOS. Motor

Trifásico como Monofásico . (n.d.). Retrieved

Octubre 25, 2011, from

http://www.nichese.com/mono-trifa.html