Fundamentos y Métodos de Conexión de Motores Eléctricos Asíncronos Trifásicos

Motores Eléctricos Asíncronos Trifásicos: Estructura y Componentes

Estos motores se componen de dos partes fundamentales: una parte fija denominada estator y una parte móvil conocida como rotor. Ambas partes están constituidas por chapas metálicas apiladas que presentan ranuras destinadas a alojar los circuitos eléctricos correspondientes:

• Bobinado estatórico
• Bobinado rotórico

Elementos Constitutivos del Circuito Magnético

• El circuito magnético está formado por las chapas magnéticas.
• El entrehierro es el espacio de aire situado entre el estator y el rotor, esencial para permitir el giro del rotor. Es preferible que este espacio sea lo más pequeño y constante posible a lo largo de toda la circunferencia.

Bobinados

El bobinado estatórico es alimentado directamente por la tensión de línea, por lo que su cálculo debe ajustarse a la tensión y frecuencia de dicha línea.

El bobinado rotórico puede adoptar dos configuraciones principales:

1. Bobinado: Se utiliza en aplicaciones de potencias elevadas. Incorpora un bobinado trifásico en las ranuras, cuyos extremos se conectan a tres anillos sobre los cuales rozan unas escobillas.
2. Jaula de ardilla (en cortocircuito): Es el diseño más sencillo, seguro y económico. Sin embargo, consume una intensidad elevada, por lo que su uso se restringe a potencias bajas. Consiste en barras conductoras de aluminio o cobre conectadas en sus extremos por anillos de cortocircuito del mismo material.

Proceso de Arranque de Motores Asíncronos Trifásicos

El proceso de puesta en marcha de estos motores se divide en dos periodos definidos:

1. El arranque: Momento en que se aplica tensión al estator mientras el motor permanece detenido.
2. Periodo de aceleración: Tiempo transcurrido desde el inicio del arranque hasta que el motor alcanza su velocidad nominal de trabajo.

Desafíos en el Arranque

Existen dos problemas principales a considerar durante la puesta en marcha:

1. El motor debe generar una fuerza de rotación suficiente para superar la resistencia de los mecanismos que acciona.
2. La intensidad absorbida durante el arranque no debe ser excesiva. A mayor fuerza requerida, mayor intensidad y tiempo serán necesarios para completar el arranque.

Procedimientos de Arranque Aplicados

Existen diversas técnicas para gestionar la puesta en marcha de los motores asíncronos:

Arranque Directo

Generalmente no se emplea en motores superiores a 3 o 4 CV. Consiste en conectar la tensión de alimentación directamente al bobinado estatórico, lo que provoca un gran pico de intensidad.

Arranque por Resistencias Estatóricas

Este método busca reducir la tensión aplicada al estator durante el arranque, lo que consecuentemente disminuye la corriente absorbida y el tiempo requerido para alcanzar la velocidad.

Arranque por Resistencias Rotóricas

Implica reducir la tensión aplicada al rotor (solo aplicable a rotores bobinados). Esto logra una disminución de la corriente y del tiempo necesario para el arranque.

Arranque con Autotransformador

Se utiliza en motores de alta potencia. Se intercala un autotransformador entre la red de alimentación y el motor, suministrando tensiones progresivamente mayores hasta alcanzar el 100% de la tensión de red una vez que el motor está completamente en marcha.

Arranque por Variador de Frecuencia

Dado que la velocidad de los motores asíncronos depende directamente de la frecuencia, se instala un variador de frecuencia en el circuito. Este dispositivo reduce la frecuencia al inicio y la incrementa gradualmente a medida que el motor acelera.

Arranque Estrella-Triángulo

Es el tipo de arranque más comúnmente utilizado. El motor arranca en configuración estrella (configuración que suele tener menor tensión nominal) y, una vez que ha acelerado lo suficiente, se conmuta a la conexión en triángulo (tensión nominal de trabajo). Esta técnica solo es viable si la tensión nominal más baja del motor coincide con la tensión de la red (configuración triángulo).