Control de Velocidad en Motores Eléctricos: Técnicas y Fundamentos Esenciales

Regulación de Velocidad en Motores Eléctricos: Técnicas y Fundamentos Esenciales

La regulación de velocidad en motores eléctricos consiste en una variación intencionada de la velocidad de giro del motor, la cual es independiente de las fluctuaciones que pueda sufrir debido a la carga aplicada a su eje. Esta modificación es consecuencia de una actuación directa sobre el motor y puede realizarse de diversas formas, incluyendo métodos mecánicos, como el empleo de ruedas dentadas de distinto diámetro, o eléctricos.

Factores que Influyen en la Velocidad de Sincronismo

Es importante destacar que la velocidad en vacío de los motores de corriente alterna (AC) no se ve afectada por las variaciones de tensión. En cambio, esta velocidad está en proporción directa a la frecuencia de la corriente de alimentación y es inversamente proporcional al número de pares de polos que constituyen el bobinado del estator.

La velocidad de sincronismo (n) se calcula mediante la siguiente ecuación:

n = (60 * f) / P

• n: Velocidad de sincronismo en Revoluciones Por Minuto (RPM).
• f: Frecuencia de la red de alimentación en Hertz (Hz).
• P: Número de pares de polos del motor.

Métodos de Regulación de Velocidad

Existen diversas estrategias para regular la velocidad de un motor eléctrico, cada una con sus particularidades y aplicaciones. A continuación, se detallan algunas de las más comunes:

1. Regulación por Intercalación de Resistencia en el Circuito del Rotor

Este método se emplea principalmente en motores de rotor bobinado. Si se intercala una resistencia adicional en el circuito rotórico, la velocidad del motor se reduce. Cuanto mayor sea el valor de la resistencia conectada, menor será la velocidad alcanzada.

Las resistencias pueden suprimirse progresivamente por bloques, permitiendo un incremento gradual de la velocidad hasta alcanzar la velocidad nominal cuando todas las resistencias son eliminadas. Sin embargo, este método presenta dos inconvenientes principales:

• La velocidad obtenida depende directamente de la carga que el motor soporta sobre su eje.
• Durante la marcha a velocidades reducidas, las resistencias disipan una considerable cantidad de energía en forma de calor, lo que implica una pérdida de eficiencia.

2. Regulación por Cambio del Número de Polos del Estator

Esta técnica permite obtener diferentes velocidades fijas en motores de corriente alterna, modificando la configuración del bobinado del estator para alterar el número de polos magnéticos. Se pueden distinguir dos enfoques principales:

• a) Conexión Dahlander: Utiliza un único bobinado realizado en dos mitades. Mediante un cambio en la conexión y la alimentación eléctrica del motor (sin necesidad de intervenir físicamente el bobinado), se logran dos velocidades distintas (generalmente en una relación 1:2).
• b) Bobinados Superpuestos e Independientes: Consiste en un motor con múltiples bobinados independientes entre sí, cada uno diseñado con el número de polos necesario para alcanzar una velocidad deseada específica. Se selecciona el bobinado activo para operar a la velocidad requerida.

3. Otros Métodos de Regulación

Además de los métodos detallados, la regulación de velocidad puede lograrse mediante:

• Variación de la frecuencia de la red de alimentación: Comúnmente realizada con variadores de frecuencia (VFDs), es uno de los métodos más eficientes y versátiles.
• Conexión en cascada con otras máquinas: Un método más complejo y menos común en la actualidad, donde la salida de un motor alimenta a otro.

Consideraciones sobre Bobinados Especiales

Algunos motores, especialmente aquellos diseñados para múltiples velocidades o conexiones específicas, pueden presentar particularidades en su bobinado y bornes de conexión. Por ejemplo, ciertos motores tienen la característica de funcionar a una única tensión nominal en lugar de dos, a pesar de ofrecer flexibilidad en la conexión.

Estos motores cuentan con un bobinado especial que, además de las salidas normales, incluye puntos medios en cada una de las bobinas. Según su construcción, la placa de bornes puede presentar 6 o 9 bornes. En el caso de 6 bornes, internamente el motor posee una conexión en triángulo de los bobinados, y las salidas correspondientes a los vértices de este triángulo aparecen en la placa de bornes, permitiendo configuraciones como arranque estrella-triángulo o conexiones específicas para diferentes velocidades.