Motores Asíncronos Trifásicos: Guía Completa

Máquinas Rotativas de Corriente Alterna

Máquinas Síncronas

Son aquellas cuyo órgano móvil gira a una velocidad constante denominada velocidad de sincronismo, que depende de la frecuencia de la corriente alterna y del número de polos magnéticos de la máquina. Pueden funcionar como alternadores o como motores, según como transformen la energía mecánica en eléctrica.

Máquinas Asíncronas

Aquellas cuyo órgano móvil gira a una velocidad diferente de la de sincronismo, aunque próxima a ella. Pueden funcionar como generadores o motores.

El Motor Asíncrono Trifásico

Sus componentes fundamentales son:

Estator

Es el elemento fijo del motor y contiene el devanado inductor. Se compone de:

• Carcasa: Cubierta metálica de fundición o de acero laminado, que soporta al núcleo magnético.
• Devanado estatórico o inductor: Produce el campo magnético y está formado por tres devanados iguales desfasados 120º eléctricos que se alojan en las ranuras practicadas en el núcleo magnético.

Rotor

Es el elemento móvil del motor y contiene el devanado inducido. Está formado por un eje y un paquete de chapas de forma cilíndrica que lleva en la periferia las ranuras para alojar los conductores del devanado rotórico o inducido.

Existen dos tipos según se coloquen los conductores:

• Motor de jaula de ardilla: Los conductores se cortocircuitan en sus extremos mediante unos anillos conductores.
• Motor de rotor bobinado: Contiene un devanado rotórico trifásico conectado en estrella a tres anillos en cortocircuito con tres reostatos.

Entrehierro

Separación de aire entre el estator y el rotor. Su valor es constante y debe ser lo menor posible, siempre que se impida totalmente el rozamiento entre las partes móviles y fijas.

Caja de Bornes

Aloja los distintos terminales de los devanados para su adecuada conexión al circuito de alimentación.

El motor trifásico de inducción basa su funcionamiento en que, al alimentar el devanado trifásico del estator con un sistema de tensiones trifásicos, se crea un campo magnético constante y giratorio. La corriente inducida en los conductores del rotor se opone al campo magnético del estator que la produce y crea un par motor que obliga al rotor a girar en el mismo sentido que el campo giratorio, aunque siempre a menor velocidad que éste. Esta velocidad del rotor se denomina velocidad asíncrona, siendo llamado un motor asíncrono.

Velocidad de Giro del Rotor

La velocidad del rotor nunca puede alcanzar la velocidad de sincronismo del campo giratorio del estator. Si lo hiciese no habría movimiento relativo entre ambos.

• Deslizamiento absoluto: Diferencia entre la velocidad de sincronismo del campo giratorio y la velocidad de giro del rotor.
• Deslizamiento relativo: Cociente entre el deslizamiento absoluto y la velocidad del campo giratorio.

El par motor o momento de rotación es directamente proporcional al valor del flujo magnético giratorio por polo, a la intensidad de corriente y al factor de potencia.

Arranque del Motor Asíncrono Trifásico

La puesta en marcha de un motor de inducción trifásico requiere producir un par motor elevado para vencer la resistencia que ofrecen los mecanismos propios y la carga aplicada al eje del motor. En los motores de potencia inferior a 5 kW está permitido el arranque directo conectando a la red el devanado estatórico; pero en los motores de media y gran potencia se disminuye la corriente de arranque reduciendo la tensión aplicada al motor (arranque a tensión reducida).

Al disminuir la tensión, disminuye el flujo estatórico y, por tanto, la fem inducida y la corriente en el rotor. Los procedimientos de arranque son:

• Estrella-triángulo: Consiste en arrancar el motor, que en servicio normal está en triángulo, en estrella, y pasada la aceleración, conmutarlo en triángulo. Así, la tensión de fase en el arranque es √3 veces menor y el par motor y la corriente de arranque 3 veces menores.
• Con autotransformador: Se conecta el estator a la red a través de un autotransformador que se desconecta cuando el motor adquiere su velocidad normal.
• Con resistencias estatóricas: Consiste en intercalar resistencias en serie entre el estator y la red de alimentación. En estas resistencias se produce una caída de tensión y, por tanto, al motor no llega la tensión de línea. En la proporción en que se reduzca la tensión, se reducirá la intensidad. Las resistencias se retiran gradualmente hasta que el motor queda conectado directamente a la red.

Regulación de la Velocidad

La velocidad depende de la frecuencia de la red de alimentación, de la resistencia del rotor y del número de polos en el estator.

• Variación del número de polos: Se puede lograr que los motores de rotor en jaula de ardilla funcionen a distintas velocidades variando el número de polos en el bobinado del estator. Cuanto mayor sea este número, menor es la velocidad de rotación. Se puede conseguir colocando en el estator varios devanados trifásicos independientes (cada uno con diferentes números de polos) o mediante la utilización de un devanado con distintas conexiones posibles para poder variar el número de polos.
• Variación de la resistencia del rotor: En los motores de rotor bobinado, puede conectarse un reostato de regulación de velocidad a los anillos del devanado rotórico y variar la resistencia. Al aumentar la resistencia intercalada en serie, disminuye la velocidad de giro del rotor para un mismo valor del par motor. Este procedimiento, poco usado, reduce la potencia útil.
• Variación de la frecuencia: Mediante un convertidor electrónico de frecuencia se puede regular la frecuencia de alimentación del motor y su velocidad. Es el método más utilizado.