Motores de corriente alterna (página 2)

Figura 3: Principio de funcionamiento de
un motor de inducción.

Cuando se alimenta el estátor de
un motor asíncrono con un sistema trifásico de
tensiones de frecuencia f1, se origina en el entrehierro un campo
magnético giratorio de amplitud constante

60 f 1

cuya velocidad es n1

= , donde p es el número de pares de
polos del motor. Esta velocidad

p

recibe el nombre de velocidad de sincronismo.

En los conductores del rotor, el campo giratorio
inducirá unas fuerzas electromagnéticas, que al
estar el devanado en cortocircuito darán lugar a unas
corrientes. Éstas en presencia de un campo
magnético, determinan que sobre los conductores
actúen unas fuerzas, las cuales producen un par, que de
acuerdo a la ley de Lenz, hace que el rotor tienda a seguir el
campo del estátor.

La velocidad de giro del rotor (n) no podrá
igualar a la de sincronismo n1, ya que entonces no se
produciría la variación de flujo en el devanado del
rotor y no se induciría ninguna fuerza
electromagnética. Se denomina deslizamiento (s), a la
velocidad relativa del campo giratorio

n1 – n

respecto del rotor, expresado en tanto
por uno de la velocidad del campo, es decir: s = .

n1

Las máquinas asíncronas también se
puede utilizar como generador y como freno
electromagnético. Para ser usadas como motor deben
suministrar potencia mecánica, consumir potencia
eléctrica y el deslizamiento debe ser
0<s<1.

Para hacer un análisis circuital se utiliza el
circuito equivalente de la Figura 4.

Figura 4: Circuito equivalente del motor
asíncrono incluyendo pérdidas mecánicas. La
nomenclatura utilizada es:

X1 : Reactancia de dispersión o
fugas del bobinado estatórico. R1 : Resistencia
óhmica del bobinado estatórico.

Rm : Resistencia que representa a las
pérdidas magnéticas. Xm : Reactancia que representa
a la corriente magnetizante.

Rme : Resistencia variable que representa
las pérdidas mecánicas. X2 : Reactancia de
dispersión o fugas del bobinado de rotor.

R2 : Resistencia óhmica del bobinado de
estátor.

Características industriales de los
motores asíncronos de corriente alterna

Curvas características

Las curvas características de una máquina
relacionan entre sí diferentes magnitudes de la misma y
permiten analizar su comportamiento en distintos regímenes
de funcionamiento de manera precisa.

Para la máquina asíncrona las curvas
características más importantes son:

– curva par-velocidad.

– curva corriente-velocidad

– característica de
velocidad.

– característica de factor de
potencia.

– característica de
rendimiento.

Ensayos industriales.

Antes de lanzar los modelos de motores al
mercado se comprueban sus características, con el fin de
incluirlas tras su comprobación empírica en la hoja
de especificaciones del motor.

a) Ensayos normales para todos los motores:

– Medida de resistencia en continua de las
fases del estátor.

– Medida de la resistencia en continua de
las fases del rotor (para el caso de rotor bobinado).

– Rigidez dieléctrica del devanado
del estátor.

– Rigidez dieléctrica del devanado
del rotor (para el caso de rotor bobinado).

– Chequeo de la secuencia de fases en la
caja de bornes de la máquina.

– Nivel de aislamiento devanado
estátor.

– Nivel de aislamiento devanado rotor (para
el caso de rotor bobinado).

b) Ensayos adicionales para motores tipo:

– Ensayo de calentamiento.

– Rendimiento por suma de
pérdidas.

– Curva característica de
cortocircuito a tensión reducida.

– Curva característica de
vacío.

c) Ensayos especiales bajo pedido:

– Medida del par durante el
arranque.

– Medida de ruidos.

– Medida de vibraciones.

– Medida del factor de pérdidas del
aislamiento de los devanados.

– Otros.

Datos de motores asíncronos industrialmente
disponibles

Los datos que proporcionan generalmente los
fabricantes de motores asíncronos son los que se indican a
continuación:

– Tipo y tamaño
constructivo.

– Clase de protección.

– Potencia.

– Tensión.

– Valores nominales de otras magnitudes
características.

– Relación par de arranque/par
nominal e intensidad de arranque/intensidad nominal.

– Otros datos adicionales, en su caso (por
ejemplo: peso, momento de inercia, clase de aislamiento,
etc.).

En los motores de rotor bobinado suele
darse también la fuerza electromagnética entre los
anillos del rotor, a rotor parado y abierto.

Campos de
aplicación de los motores
asíncronos

Se resumen en la Tabla 1

Tabla 1: Aplicaciones de los motores de
inducción. Ejemplos de cada uno de los tipos
son:

– Tipo 1: La mayoría de las
aplicaciones: bombas centrífugas, ventiladores,
compresores

sin carga.

– Tipo 2: Máquinas herramienta:
tornos, sierras, fresadoras, etc…

– Tipo 3: Compresores, bombas oscilantes,
transportadores cargados.

– Tipo 4: Prensas punzadoras de alta
velocidad.

– Tipo 5: Prensas de estirado,
plegadoras.

– Tipo 6: Grúas,
elevadores.

– Tipo 7: Extractores.

Añadir algunos ejemplos de motores
que requieren una ejecución especial:

– Motores para servicios intermitentes
empleados en mecanismos de elevación, cabrestantes,
etc…Requieren gran robustez mecánica.

– Motores para telares. Tienen un
funcionamiento cíclico rápido, la marcha es
irregular y ruda, así que el motor debe ser
excepcionalmente robusto.

– Motores para el accionamiento de la
maquinaria de cubierta en los buques. El ambiente de trabajo es
muy desfavorable, así que debe ponerse especial
atención en el aislamiento.

– Motores para la industria láctea.
La carcasa debe ser sin nervaduras y recubierta de un barniz
especial que facilite la limpieza.

– Motores destinados a funcionamiento bajo
el agua. Deben hacer frente al problema de funcionamiento en
inmersión.

– Motores para servicio en
atmósferas inflamables o explosivas. Son motores de
"seguridad aumentada", con carcasa blindada para contener las
posibles explosiones.

– Motores de varias velocidades, para
aquellos procesos tecnológicos que no requieren una
variación continua de la velocidad, sino únicamente
varios niveles de velocidad diferente.

Bibliografía

Centro Superior de Informática.
Universidad de la Laguna.

Motores de corriente alterna:
http://www.csi.ull.es/~jplatas/web/ca/teoria/tema5-27.htm.

Generadores eléctricos BRAVO S.L.
http://www.gebravo.com/productos/motoresca.htm

Tapia, Juan A.: "Máquinas
Inducción Trifásica".

Merino Azcárraga, José
María: "Arranque industrial de motores asíncronos.
Teoría, cálculo y aplicaciones". Ed. McGraw-Hill.
Madrid, 1995.

Apuntes de Máquinas
Eléctricas. Escuela Técnica Superior de Ingenieros
Industriales: Serrano Iribarnegaray, L; Cervera Vicente, A.,
Riera Guasp, M.: Motores asíncronos

trifásicos. Descripción
general y teoría básica.

Serrano Iribarnegaray, L; Cervera Vicente,
A., Riera Guasp, M.: Motores asíncronos trifásicos.
Curvas características y otros datos de interés
industrial.

Autor:

María Jesús

Vallejo Fernández