Corriente Alterna y Trifásica: Conceptos, Aplicaciones y Mantenimiento de Motores

Corriente Alterna

Ventajas

• Máquinas más robustas y sencillas.
• Menos pérdidas.
• Mejor rendimiento.
• Más fácil transformar corriente alterna (CA) a corriente continua (CC) que al revés.

Magnitudes

• Valor Instantáneo (V. INSTANTÁNEO): Valor que adquiere la señal dependiendo de la posición o ángulo recorrido en una señal alterna.
• Valor Máximo (V. MÁXIMO): Valor instantáneo de mayor amplitud.
• Valor Medio (V. MEDIO): Media aritmética de valores instantáneos y coincide con la lectura del voltímetro en CC.
• Valor Eficaz (V. EFICAZ): Aquel que, como continua y aplicado a una resistencia durante un tiempo, disipa por el efecto Joule la misma cantidad de calor. Lo mide el polímetro en tensión alterna.
• Período: Tiempo que tarda en completarse una señal.
• Frecuencia: Número de veces que se repite una señal en un segundo.
• Pulsación: Velocidad que tiene una espira en un campo magnético.
• Ángulo de Fase: Desplazamiento de la señal respecto al origen de coordenadas.

Corriente Monofásica

Reactancias

• Resistiva: Su comportamiento es idéntico en continua y alterna. No provoca desfase entre tensión e intensidad.
• Capacitiva: Oposición de un condensador al paso de la corriente alterna.
• Inductiva: Oposición que presentan las bobinas al paso de la corriente alterna.
• Impedancia: Oposición de un circuito a la corriente alterna.

Potencias

• Activa: Potencia que disipan los componentes resistivos y es útil en el circuito.
• Reactiva: La producen las bobinas y condensadores, los cuales, al introducirse en la red, sufren un desequilibrio y obligan a que los conductores estén sometidos a una corriente mayor de la necesaria.
• Aparente: Potencia regular y coincide con la suma de las anteriores.

Factor de Potencia

Relación entre la potencia activa y la aparente. La compañía de electricidad indica que no puede ser inferior a 0,9, en cuyo caso se penaliza o se quita el suministro si no se mejora. Si está por encima de 0,95 se premia bajando el precio de la tarifa.

Compensación de Energía Reactiva

Los motores, al estar fabricados con bobinas, producen potencia reactiva que obliga a aumentar la sección de dichos conductores. La potencia reactiva del reactor absorbe la del motor, reduciendo la potencia total de la línea.

• Total: Calcular un condensador que absorba toda la reactiva producida por el motor, consiguiendo un factor de potencia igual a la unidad.
• Parcial: Corregir una parte de la potencia reactiva.

Factor de Potencia en Motores: No es un número constante, ya que varía en el arranque, con la carga, etc. Por lo que, si corregimos el factor de potencia a la unidad y cambia el coseno del motor, la potencia producida puede ser más grande que la del motor. El condensador absorbe la del rotor y la reactiva se mete en la línea. Esta energía es peligrosa por el aumento de tensión y puede meterse en instalaciones vecinas.

Corriente Trifásica

Las máquinas que producen corriente alterna se llaman alternadores, pero en trifásica tienen 3 bobinas separadas por 120º en la parte fija o estator, y en la parte rotatoria tienen un imán, lo que provoca un desfase de 120º en las bobinas.

Ventajas de la Corriente Trifásica frente a la Monofásica

• Máquinas más robustas.
• Mayor par de arranque.
• Podemos elevar la energía en el transporte para reducir pérdidas.
• Obtenemos 2 tensiones diferentes: comercial e industrial.

Equilibrado de Sistemas

Cuando por el circuito circulan tres líneas iguales, estaría equilibrado y la corriente del neutro sería nula, pero no es lo normal, ya que muchas máquinas funcionan con distintas funciones.

Máquinas de Corriente Alterna Rotativas

Síncronas

Es aquella que gira a una velocidad proporcional a la frecuencia de la red, llamada velocidad de sincronismo. Puede funcionar como motor y alternador, aunque se utiliza sobre todo como alternador.

Asíncronas

Son aquellos cuya velocidad es inferior a la de sincronismo, por lo que aparece un deslizamiento entre el campo magnético creado y la máquina. Estas máquinas también pueden ser motores o alternadores, pero su uso más utilizado es como motor.

• Rotor: Parte giratoria.
• Estator: Parte fija.
• Inductor: Donde se crea el campo.
• Inducido: Donde se produce la transferencia de la energía.

Principio de Funcionamiento del Motor Asíncrono

Se basa en la creación de un campo giratorio en el estator: si tenemos un imán y un disco que puede girar libremente, observamos que, si damos la vuelta al imán, el disco también gira en el mismo sentido del campo magnético, pero a una velocidad inferior a esta. Se crea un par de fuerzas que provoca la rotación del disco.

Motor Bifásico

Tienen dos corrientes desfasadas 90º y en el estator se produce un par de fuerzas. En motores trifásicos también obtendríamos ese campo giratorio, pero al ser más continuado obtenemos un gran par de arranque.

Motor Monofásico

Si en el estator ponemos una bobina monofásica con tensión alterna, el giro sería alterno y fijo, y no podría arrancar, pero si le damos un empujón, el motor empezaría a girar hasta su velocidad nominal.

Arranque Mediante Relés

En los motores herméticos, como su acceso es imposible, se pone un relé como arranque. Hay relés de intensidad y tensión, que dependen de la potencia del motor.

Relé de Intensidad (KLIXON)

Al alimentar el compresor, se produce una fuerte corriente en el relé de intensidad, se cierra y el motor arranca con sus dos bobinas. El motor alcanza su velocidad, el relé disminuye y se desconecta la bobina de arranque, quedando funcionando con su bobina principal. Cuando el arranque es demasiado lento o hay avería, se desconecta abriendo un bimetal. Esto se utiliza en compresores de poca potencia; en los más grandes se utiliza otro tipo de relés.

Relé de Tensión

El relé no puede funcionar sin condensador permanente. Este método se basa en un bobinado auxiliar. Con el motor parado, su contacto está normalmente cerrado (NC), pero al arrancar el motor, la tensión disminuye y el relé no tiene fuerza para abrirse este contacto, por lo que el motor arranca con sus 2 bobinas. Cuando se acerca a su velocidad nominal, la tensión aumenta y el relé se activa, abriendo el contacto.

Diferencia entre Relé de Intensidad y Relé de Tensión

• Relé de Intensidad: La bobina está en serie con la bobina principal, contacto normalmente abierto (NA), no necesita condensador y solo sirve para motores de poca potencia.
• Relé de Tensión: La bobina está en serie con la bobina auxiliar, su contacto es NC, necesita condensador permanente para activar el relé y se utiliza en grandes potencias.

Motores

Averías de Motores de Corriente Alterna

Hay dos tipos de averías: eléctricas y mecánicas.

Averías Mecánicas

Se centran en cojinetes que terminan por inutilizar la máquina completamente o por mala actuación de los técnicos.

• Tensión de Correas: Las correas deben tener la medida exacta. Si es mayor, se deslizará, y si es menor, puede doblar el eje.
• Alineación de las Poleas: Es importante, ya que si los ejes del compresor y ventilador no están en paralelo, se produce un esfuerzo desigual, desgastando los cojinetes.

Averías Eléctricas

• Bobina abierta.
• Bobina cortocircuitada.
• Derivación a masa.

Motores Trifásicos

• Síntoma: Salta el térmico y hay ruido anormal.
• Comprobación: Medir con el polímetro las 3 resistencias; deben ser iguales.

Motores Monofásicos

• Síntomas:
  • Principal: Forzamos con la mano el giro y anda, pero no a su velocidad normal. El motor no arranca.
  • Arranque: El motor no arranca, forzamos el giro y el motor funciona normal.
• Comprobación: Con el polímetro, el que marque infinito es la bobina abierta.

Derivación a Masa

Los compresores herméticos a veces tienen resistencia a tierra muy baja, ya que se mezcla con el refrigerante y el aceite que se esparce por las bobinas. Además, puede ocurrir que existan partículas en suspensión y empeore la condición. En estos casos, si el motor es de tipo abierto, abrir, limpiar y secar para eliminar esa derivación, y si es hermético, poner filtro y mantenerlo un tiempo en funcionamiento, por lo que la temperatura que alcanza el motor haga que se seque.