Motores Asíncronos de Inducción: Funcionamiento, Arranque y Control de Velocidad
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Funcionamiento del Motor Asíncrono de Inducción
El motor asíncrono de inducción es un dispositivo que transforma energía eléctrica, en forma de un sistema trifásico, en energía mecánica, manifestada como un movimiento giratorio. La velocidad de este giro varía ligeramente según la carga aplicada al eje.
Diferencia con el Motor Síncrono
A diferencia del motor asíncrono, en el motor síncrono la velocidad del rotor es idéntica a la velocidad de sincronismo del campo magnético rotante.
Resbalamiento o Deslizamiento
El concepto de resbalamiento o deslizamiento es crucial. Si el rotor alcanzara la misma velocidad que el campo magnético rotante, no habría variación de flujo en las espiras del rotor. Esto implicaría la ausencia de fuerza electromotriz (FEM), corriente, cupla (par motor) y, por lo tanto, movimiento.
Analogía con el Transformador
El motor de inducción guarda similitudes con un transformador. Sin embargo, mientras que los transformadores pueden operar con cargas resistivas, capacitivas e inductivas, los motores de inducción presentan una carga predominantemente resistiva, que además es variable.
Corriente de Arranque
La corriente inicial en un motor de inducción es significativamente alta, alcanzando valores entre 5 y 10 veces la corriente nominal del motor.
Métodos de Arranque
Existen varios métodos para arrancar un motor de inducción, cada uno con sus ventajas y desventajas:
Arranque Directo
En este método, el estator se conecta directamente a la red eléctrica. Ventaja: Utiliza un contactor que protege contra sobrecargas y cortocircuitos. Desventaja: Solo es adecuado para motores de baja potencia.
Arranque Estrella-Triángulo
El bobinado del estator se conecta inicialmente en configuración estrella y luego se conmuta a configuración triángulo para la operación normal. Ventaja: Reduce la corriente de arranque en aproximadamente un 57.73%. Desventaja: No es aplicable a motores con alta cupla de arranque.
Arranque con Autotransformador
La tensión se reduce en etapas mediante un autotransformador. Ventaja: Permite un ajuste más flexible de la tensión de arranque, incluso por debajo del 100%, similar al arranque estrella-triángulo, pero con mayor control.
Arranque con Resistencias Rotóricas
Se insertan resistencias en el circuito del rotor. Ventaja: Disminuye la corriente y la cupla de arranque. Desventaja: La implementación física de las resistencias puede ser compleja, especialmente en motores ya ensamblados.
Métodos de Control de Velocidad
El control de la velocidad de un motor de inducción se puede lograr a través de diversas técnicas:
Control por Variación de Resistencia Rotórica
Se utilizan contactores para conectar y desconectar resistencias en el circuito del rotor. La velocidad y la potencia varían con la resistencia. Desventaja: Al reducir la velocidad, se incrementa el resbalamiento y se producen pérdidas de energía.
Control por Variación de Tensión Aplicada
Requiere un sistema de regulación de tensión, a menudo utilizando rectificadores controlados de potencia. Ventaja: Proceso relativamente sencillo. Desventaja: Afecta significativamente la cupla.
Control por Variación de Frecuencia y Tensión
Implica el uso de un sistema que ajuste tanto la frecuencia como la tensión. Ventaja: Permite regular la velocidad (mediante la frecuencia) y mantener una alta cupla (mediante la tensión) a través de un mecanismo electrónico. Desventaja: Sin este control combinado, sería muy difícil regular la potencia.
Control por Variación del Número de Polos
La velocidad se ajusta cambiando el número de pares de polos del motor. Desventaja: Aumentar el número de polos incrementa el tamaño físico del motor.