Motores Asíncronos de Inducción: Funcionamiento, Arranque y Características

Máquinas Asíncronas o de Inducción: Principios y Operación

Las máquinas asíncronas o de inducción son aquellas en las que la energía se transmite electromagnéticamente del estator al rotor. La velocidad de giro del rotor es siempre menor a la del campo síncrono generado por el estator.

Características Principales

• No necesitan un campo magnético previo en el rotor; el rotor puede ser alimentado por corriente continua (CC) o por imanes permanentes.
• Los fenómenos eléctricos del rotor son inducidos.
• Estas máquinas también se denominan máquinas de inducción. Transmiten la energía electromagnéticamente del estator al rotor.
• El rotor puede tener anillos colectores (en el caso de rotores bobinados).

Tipos de Arranque en Motores de Inducción

Los métodos de arranque se utilizan porque, durante la puesta en marcha de un motor, la corriente solicitada es considerable y puede provocar una caída de tensión. Esto afecta al funcionamiento de otros receptores, especialmente si la sección de la línea de alimentación es insuficiente (I_arranque ≈ 7I_nominal). Los métodos principales son el arranque directo y el arranque a tensión reducida.

Arranque Directo

El motor soporta la tensión de la red durante el arranque. Es el modo de arranque más seguro y simple, aunque puede producir una aceleración excesiva y posibles roturas.

Arranque con Autotransformador

Para motores de gran potencia, el motor se alimenta durante el arranque a tensión reducida mediante un autotransformador. El par de arranque del motor se reduce considerablemente, por lo que este tipo de arranque solo es posible con pares resistentes pequeños en la zona de baja velocidad.

Arranque con Arrancador Electrónico

El motor arranca en directo, pero con un par resistente prácticamente nulo y con inercia despreciable. La transmisión del par entre el motor y la máquina se produce cuando el motor ya ha alcanzado una cierta velocidad. Aunque la corriente de arranque es la de la red, su duración es muy breve, por lo que las consecuencias son mínimas.

Arranque Estrella-Triángulo

Se basa en conectar el motor a la tensión de red en estrella, cuando debería conectarse en triángulo. De esta forma, durante el arranque, los devanados del estator están a una tensión menor a la nominal (aproximadamente 1/√3 veces menor).

Características Mecánicas: Relación entre Par Motor y Deslizamiento

Las características mecánicas relacionan el par motor con el deslizamiento.

Funcionamiento como Freno

Cuando se conecta el estator a la red, y el rotor, debido a un medio motriz externo, es obligado a girar en sentido contrario al campo magnético (invirtiendo el sentido de giro del campo magnético del motor mediante un cambio del orden de fases), se consigue un freno electromagnético.

Funcionamiento como Motor

Cuando el devanado trifásico del estator se alimenta con un sistema de corriente trifásica, se crea un campo giratorio. El rotor girará a una velocidad distinta a la de dicho campo (velocidad de sincronismo).

Funcionamiento como Generador

Si en una máquina motriz aceleramos el rotor y el estator está conectado a la red trifásica, consiguiendo una velocidad superior a la de sincronismo, se produce un cambio de signo en el par. Esto se debe a la acción del campo sobre las corrientes inducidas en el rotor. Se obtiene un par resistente opuesto al par de la máquina y, en lugar de tomar energía de la red, la cederá.