El Motor Asíncrono o de Jaula de Ardilla
Componentes Principales
El motor asíncrono, también conocido como motor de inducción o de jaula de ardilla, se compone de dos partes esenciales:
- Estator: Parte fija del motor.
- Rotor: Parte móvil fijada a un eje.
Circuito Equivalente
El circuito equivalente de un motor asíncrono se asemeja al de un transformador, con dos corrientes principales:
- Corriente de Magnetización (IM): Circula por el estator y genera el flujo magnético del motor.
- Corriente de Rotor (IR): Circula por el rotor y genera el par motor. Aumenta con la carga del motor.
Tipos de Arranque Tradicionales
Existen diferentes métodos para arrancar un motor asíncrono:
- Arranque Directo: Conexión directa a la red eléctrica. Genera un par elevado pero también una alta corriente de arranque.
- Arranque Estrella-Triángulo: Reduce la corriente de arranque al conectar inicialmente los bobinados del estator en estrella y luego en triángulo.
- Arranque con Resistencias Estatóricas: Se insertan resistencias en el circuito del estator para limitar la corriente de arranque.
Problemas de Arranque
Exceso de Par Aplicado
El arranque directo puede generar oscilaciones bruscas de par, provocando:
- Shocks mecánicos
- Deslizamiento en las correas
- Estrés en las transmisiones
- Sobrepresiones
Sobrecorriente
La corriente de arranque puede ser de 7 a 10 veces la corriente nominal, causando:
- Caídas de tensión en la red eléctrica
- Necesidad de contactores y fusibles sobredimensionados
Objetivos del Arranque Controlado
Un arranque controlado busca:
- Vencer el par inicial de forma gradual
- Controlar el par y la aceleración del motor
- Controlar la deceleración en el paro
- Reducir el mantenimiento
- Limitar la corriente de arranque para evitar penalizaciones y ahorrar energía
Métodos de Arranque Controlado
- Rampa de Tensión: Aumenta progresivamente la tensión aplicada al motor.
- Corriente Constante: Mantiene la corriente de arranque a un valor constante mediante el ajuste de la tensión.
Comparación de Métodos de Arranque
| Método | Ventajas | Desventajas | Aplicaciones |
|---|---|---|---|
| Arranque Directo | Simple, buen par, económico | Alta corriente de arranque, no permite arranque suave | Motores de pequeña y mediana potencia |
| Estrella-Triángulo | Reduce la corriente de arranque | Menor par, corte de tensión, necesita 6 hilos | Máquinas de pequeña y mediana potencia |
| Arrancador Estático | Arranque suave, reduce corriente, protege el motor | Más complejo y costoso | Bombas, cintas transportadoras, compresores, etc. |
Clasificación de Motores Asíncronos
Según la construcción del rotor, los motores asíncronos se clasifican en:
- Jaula de Ardilla: Rotor con barras de cobre o aluminio conectadas por anillos. Simple y robusto, pero con velocidad fija.
- Rotor Bobinado: Rotor con bobinados conectados a anillos rozantes y escobillas. Permite el control de la velocidad mediante resistencias externas.
Principio de Funcionamiento
- El estator genera un campo magnético giratorio.
- El campo magnético induce una fuerza electromotriz (FEM) en el rotor.
- Las corrientes inducidas en el rotor interactúan con el campo magnético del estator, generando un par motor.
- El rotor gira a una velocidad (Nr) menor que la velocidad de sincronismo (Ns) del campo magnético del estator.
Aplicaciones
Los motores asíncronos son ampliamente utilizados en la industria debido a su simplicidad, robustez y bajo costo. Algunas aplicaciones comunes incluyen:
- Bombas
- Ventiladores
- Compresores
- Cintas transportadoras
- Máquinas herramienta