Motores de Inducción
Los motores de inducción también llamado motores asincrónicos son motores bifásicos que están basados en el accionamiento de una masa metálica por la acción de un campo giratorio, este campo giratorio está formado por dos armaduras con campos giratorios coaxiales en la cual una es fija y la otra es móvil, respectivamente se le puede llamar estator y rotor. El primer prototipo de motor eléctrico capaz de funcionar con corriente alterna fue desarrollado y construido cons truido por el ingeniero icolás !esla. !esla.
Partes y Componentes
Existen varios tipos de motores cuya tecnolog"as van innovando con el paso del tiempo, sus partes principales de un motor de inducción son# so n# $arcasa# Es la que envuelva las partes eléctrica interna del motor, es la parte que vemos en el exterior. Estator %&nductor'# (evanado trifásico distribuido en ranuras a )*+ tiene tres devanados, estos devanados están desfasados
2 π 3 P
, siendo - el nmero de pares de polos de la
máquina. /obina o rotor devanado# Los (evanados del rotor son similares a los del estator. $on el que está asociado. 0otor %inducido'# a' 0otor /obinado# /obinado# El nmero nmero de fase del rotor no tiene que ser el mismo mismo que el del estator lo que si tiene que ser igual es el numero de polo. Los devanados del rotor están conectados anillos colectores montados sobre el mismo eje. b' 0otor 1aula de 2rdilla# Los conductores del rotor están es tán igualmente distribuido por la periférica del rotor. Los extremos de estos conductores están cortocircuitado, por tanto no 3ay posibilidad de conexión del devanado del rotor con el exterior.
Principio de Funcionamiento
El principio de funcionamiento de los motores de inducción se basa en campos magnéticos giratorios. $uando existe movimiento relativo entre el campo magnético creado en el estator y los conductores del rotor 4el rotor gira a una velocidad diferente a la velocidad del campo magnético estatórico4 se induce una tensión en el rotor. La corriente producida por esta tensión inducida genera un campo magnético en el rotor que interacta con el campo magnético estatórico generando un par.
La velocidad de giro del campo magnético en él se conoce como velocidad de sincronismo y se obtiene segn
Ns=
f .2 π con P
Ns
siendo la velocidad de sincronismo en
revoluciones por minuto %r.p.m.', f la frecuencia en 3ercios y
P
el nmero de polos
de la máquina.
La diferencia de velocidad relativa entre la velocidad de sincronismo y la velocidad real de la máquina 4velocidad a la que gira el rotor4 se conoce como deslizamiento y, normalmente se representa por unidad o en tanto por cien
1 −Velocidad observada
Velocidad Esperada
El valor de
deslizamiento nominal en los motores de inducción es menor al 56.
La respuesta de las máquinas de inducción frente a incrementos de carga es reducir su velocidad. Este 3ec3o incrementa el valor del deslizamiento y consecuentemente el voltaje inducido, la corriente rotórica y de la máquina lo que se traduce en un aumento de par para la zona de trabajo de la máquina de inducción.
2nte decrementos de carga, las máquinas de inducción aumentan su velocidad, reduciendo su deslizamiento, voltaje inducido, corriente rotórica y de la máquina y finalmente su par.
La velocidad para máquinas de inducción var"a en unas pocas revoluciones por minuto cuando 3ay cambios en la temperatura de los conductores rotóricos o cuando suceden
peque7as variaciones en la tensión de l"nea y, generalmente, la velocidad var"a incluso entre motores que se suponen exactamente iguales.
Característica de Funcionamiento del Motor de Inducción:
El funcionamiento de un motor, en general, se basa en las propiedades electromagnéticas de la corriente eléctrica y la posibilidad de crear,a partir de ellas, unas determinadas fuerzas de atracción y repulsión encargadas de actuar sobre un eje y generar un movimiento de rotación. 8uponiendo que un motor de inducción comercial de jaula de ardilla se 3aga arrancar con el voltaje nominal en las terminales de l"nea de su estator %arranque a través de la l"nea' desarrollará un par de arranque de acuerdo que 3ará que aumente su velocidad. 2l aumentar su velocidad a partir del reposo %)++ por ciento de deslizamiento', disminuye su deslizamiento y su par disminuye 3asta el valor en el que se desarrolle el par máximo. Esto 3ace que la velocidad aumente todav"a más, reduciéndose en forma simultánea el deslizamiento y el par que desarrolla el motor de inducción. Los pares desarrollados al arranque y al valor del deslizamiento que produce el par máximo ambos exceden %en el caso normal' al par aplicado a la carga. -or lo tanto la velocidad del motor aumentará, 3asta que el valor del deslizamiento sea tan peque7o que el par que se desarrolla se reduzca a un valor igual al par aplicado por la carga. El motor continuará trabajando a esta velocidad y valor de equilibrio del desliza4miento 3asta que aumente o disminuya el par aplicado. 8e muestra la relación entre los pares de arranque, máximo y nominal a plena carga que desarrolla un motor de inducción, como función de la velocidad de éste y del deslizamiento. Esta figura es presentación gráfica de la corriente y el par desarrollados en el rotor del motor como funciones del deslizamiento desde el instante del arranque %punto a' 3asta la condición de funcionamiento en estado estable %en general entre marc3a en vac"o y marc3a a plena carga 4 puntos c y d' cuando los pares desarrollado y aplicado son iguales.
Curva Característica
Clasificación de los motores de inducción:
). 9otor 9onofásico# Es el motor universal y puede ser inducido por carga alterna %$2' como también puede ser operado por carga continua %$$' *. 9otor !rifásico# 8e caracteriza por ser mas comercializados y por tener una importante aplicación en la industria, se dividen 9otor de inducción de jaula de ardilla# $lase 2# -ara velocidad constante $lase /# 8on de propósito general y se parece al clase 2 por el deslizamiento4 -ar $lase $# !iene doble jaula de ardilla y poseen un -ar alto de arranque con un corriente menor. $lase (# 8on de 2lto -ar y alta resistencia.
$lase E# !ambién conocido como motores de doble jaula y bajo -ar.
Motor de inducción Monofásico:
!E:0;2 (EL 9:!:0 9::<=8&$: Los motores monofásicos tienen un gran desarrollo debido a su gran aplicación en electrodomésticos, campo muy amplio en su gama de utilización, al que se suma la motorización, la industria en general y peque7as máquinas 3erramienta. Este tipo de motores tiene la particularidad de que pueden funcionar con redes monofásicas, lo que los 3ace imprescindibles en utilizaciones domésticas. Los motores monofásicos más utilizados son los siguientes# 9otores provistos de bobinado auxiliar de arranque 9otores con espira en cortocircuito 9otores universales Características Principales:
$arcasa. entilación forzada. $aja de bornes con condensador incorporado.
Conexión y puesta en marcha del motor de inducción trifásica: Métodos de arranque de los motores de inducción trifásico: ! Método "irecto
8e aplica a aquellos motores de una potencia nominal menor de 5?@ %A.B $.>.', aunque en la práctica solo se aplica para motores de potencia nominal menor de 5 $.>.
#! Método de arranque por autotransformador
8e aplica a motores cuya potencia nominal es mayor que 5?@. 8abemos que la corriente de arranque vale
()
( V ) I Arranque = m ( Re +m2 . Rr ) 2+¿ ( X e + m2 . X r ) 2 r
e
I Arranque =
e
2
2
(
)
Es decir, que la corriente de arranque depende de la tensión de alimentación del motor. 8i disminuimos la tensión de alimentación en el momento del arranque, reduciremos la corriente de arranque. Cna vez que e motor alcance una determinada velocidad, con s <1
, procederemos a restablecer la tensión nominal de alimentación.
Procedimiento: 8e e
V
conecta un autotransformador trifásico alimentado al motor con una
e %tensión de estator' menor de V N de tal forma que la intensidad de arranque sea
la deseada. $uando el motor alcanza las condiciones de funcionamiento se desconecta el e autotransformador y se alimenta al motor a su V N .
Este proceso suele 3acerse en dos o tres pasos con tensiones no inferiores al D+4A+ y 56 de la tensión nominal de alimentación del motor. Este método de arranque presenta los siguientes inconvenientes# •
(isminuye el par de arranque al disminuir la tensión de alimentación en un factor de 2
X , siendo F el factor de reducción de la tensión de alimentación
( V e = x .V e N ) . • •
El motor se deja de alimentar durante el cambio de una tensión a otra. 2umenta el tiempo de arranque.
$! %rranque por cam&io de la conexión de los devanados inductores en el momento del arranque! %rranque '()*'++%,)*I%-./+0!
Este método de arranque se puede aplicar tanto a motores de rotor devanado como a motores de rotor en jaula de ardilla, la nica condición que debe de cumplir el motor para que puede aplicársele este método de arranque es que tenga acceso completo a los devanados del estator % A bornes de conexión'. $onsiste es aplicar en el arranque la tensión nominal del motor en la conexión de triangulo cuando este está conectado en estrella, con lo que la tensión de Procedimiento:
alimentación se reduce en √ 3 y el par de arranque en
1 3
. Cna vez que el motor 3a
empezado a girar % se aconseja no pasar de la conexión estrella a la conexión triangulo 3asta que el motor no 3aya adquirido, al menos, una velocidad del B+6 de la nominal', se conmuta la conexión de los devanados a triangulo, con lo que se le esta aplicando la tensión nominal de alimentación.
( ) 1
La corriente de arranque se reduce en
√ 3
= 0.6
en relación con la corriente de
arranque directo. Este método presenta los siguientes inconvenientes# •
(isminuye el par de arranque al disminuir la tensión de alimentación en un factor de 1 3
•
•
.
El motor se deja de alimentar durante el cambio de la conexión de estrella a triangulo en los devanados del estator. 2umenta el tiempo de arranque
1! %rranque por variación de la resistencia del rotor
Este método de arranque solo se puede aplicar a motores de rotor devanado. $omo se comprueba fácilmente, al introducir una resistencia adicional en el devanado del rotor, se disminuye la corriente de arranque con relación a la corriente absorbida por el método de arranque directo. Procedimiento#
&nicialmente introducir una resistencia adicional que 3aga que el par de arranque sea el máximo. -osteriormente, ir reduciendo la resistencia adicional 3asta cero. Este método presenta los siguientes inconvenientes# • • •
•
El motor se deja de alimentar durante el cambio de una tensión a otra. 2umenta el tiempo de arranque. Es un método caro puesto que los motores de rotor devanado son más caros que los de jaula de ardilla. 2umentan las pérdidas debido a la potencia disipada en la resistencia adicional.
