En esta nueva serie de artículos
tratamos de aquellos conceptos de los motores de inducción trifásicos que son
prerrequisitos esenciales para la selección, e instalación y mantenimiento del
mismo.
Los motores de inducción son con
mucho el tipo más importante de motores. Más del 90 % de las aplicaciones
integrales de motor (más de 1 kV) emplean el motor de inducción. En
aplicaciones fraccionales (menos de 1 kV), los motores de inducción son también
el tipo más usado.
Antes de empezar una discusión
sobre los motores es mejor explicar el comportamiento de arranque del motor de
inducción y el transformador debido a que la representación de un circuito
equivalente de un motor trifásico es un transformador generalizado.
CONCEPTO DE MOTOR DE INDUCCIÓN
El motor de inducción es el tipo
más comúnmente usado de motores de corriente alterna porque es simple, de
construcción robusta y tiene buenas características de operación. Consiste en
dos partes: El estator (parte estacionaria) y el rotor (parte rotatoria).
El tipo más importante de motor
de inducción polifásico es el motor trifásico.
El par de acción tanto de los
motores CC como AC es derivado de la reacción de los conductores que
transportan corriente en un campo magnético. En el motor DC, el campo magnético
es estacionario y la armadura, con sus conductores transportando corriente,
rota. La corriente es suministrada a la armadura a través de un conmutador y
escobillas.
En los motores de inducción, las
corrientes del rotor son suministradas por inducción electromagnética. Los
devanados del estator, conectados al suministro AC, contienen dos o más
corrientes de fase fuera de tiempo que producen MMFs correspondiente. Estos MMFs
establecen campo magnético rotatorio a través del hueco de aire. Este campo
magnético rota continuamente a velocidad constante independientemente de la
carga del motor. El devanado del estator corresponde al devanado de la armadura
de un motor CC o al devanado primario de un transformador. El rotor no está
conectado eléctricamente al suministro de alimentación.
El motor de inducción deriva su
nombre del hecho de la inducción mutua (o acción de transformador) que tiene
lugar entre el estator y el rotor bajo condiciones de operación. El campo
magnético producido por el estator corta los conductores del rotor, induciendo
un voltaje en los conductores. Este voltaje inducido hace que fluya la
corriente del rotor. El par motor es por lo tanto desarrollado por la
interacción de la corriente del rotor y el campo magnético.
¿Cuál es la diferencia
fundamental en el principio de trabajo de un motor de inducción y un
transformador?
Si bien el circuito equivalente
de un motor y un transformador son iguales el rotor de un motor rota mientras
que el secundario de un transformador no lo hace.
El motor de inducción es un
transformador generalizado. La diferencia es que el transformador es una
máquina de flujo alternativo mientras que el motor de inducción es una máquina
de flujo rotatorio. El flujo rotatorio es sólo posible cuando el voltaje
trifásico (o polifásico) al ser aplicado al devanado trifásico (o devanado
polifásico) está separado 120º en tiempo y separado 120º en espacio. Se produce
un flujo magnético rotatorio trifásico cuya magnitud es constante pero la
dirección va cambiando. En un transformador el flujo producido es alternativo
en el tiempo pero no rotatorio.
No hay un hueco de aire entre el
primario y secundario del transformador donde hay un hueco de aire distinto
entre estator y rotor del motor que da movilidad mecánica al motor. Debido a la
alta reluctancia (o baja permeabilidad) de hueco de aire la corriente
magnetizante requerida en el motor es 25 – 40 % de la corriente nominal del
motor donde como transformador es sólo 2 – 5 % de la corriente nominal
primaria.
En una máquina de flujo
alternativo la frecuencia de la FEM en el lado primario y secundario es la
misma donde la frecuencia de la FEM del rotor depende del deslizamiento.
Durante el arranque cuando S = 1 la frecuencia del FEM inducido en rotor y
estator es la misma pero después de cargarlo no lo es.
Otra diferencia es que el
devanado y núcleo secundario se monta en un eje que libremente rota en
rodamientos.
Si en todo secundario de un
transformador se monta en un eje en rodamientos la capacidad de corte del flujo
magnético mutual con el circuito secundario será diferente del primario y su
frecuencia sería diferente. La FEM inducida no estará en proporción a la
relación de curvas sino al producto de la
relación de curvas y frecuencia. La
relación entre la frecuencia primaria y frecuencia secundaria se llama
deslizamiento.
Cualquier conductor que
transporta corriente si se coloca en un campo magnético experimenta una fuerza
al conductor del rotor que experimenta un par y por la Ley de Lenz la dirección
del movimiento es tal que intenta a oponerse al cambio.
Ver 2ª PARTE
0 comentarios:
Publicar un comentario