¿Qué es un Motor de Inducción?
Son motores que funcionan con corriente alterna y son accionados por la fuerza generada por la inducción electromagnética.
Por este motivo, también se denominan motores de corriente alterna (AC), ya que AC significa corriente alterna. Los motores de inducción se encuentran entre los motores más antiguos y tienen una estructura sencilla y funcionan simplemente conectándolos a una fuente de alimentación de CA, sin necesidad de una conversión de potencia especial.
Como resultado, combinan una gran fiabilidad y una larga vida útil, y todavía se utilizan mucho hoy en día. Otra ventaja es que no utilizan imanes que contengan metales raros, por lo que proporcionan una rotación muy eficaz a bajo coste.
Usos de los Motores de Inducción
Los motores de inducción se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, desde electrodomésticos como lavadoras y ventiladores hasta grandes equipos de producción en fábricas, ya que tienen la característica de que a mayor capacidad, mayor eficiencia.
Cambiando las características del motor, también puede utilizarse como fuente de energía para elementos que requieren un alto par de arranque, como las puertas automáticas, o para elementos que requieren un alto par de parada, como las trituradoras.
Principios de los Motores de Inducción
Los motores de inducción pueden dividirse en dos categorías principales, motores trifásicos y motores monofásicos, en función de la corriente alterna.
1. Motores Trifásicos
Los motores de inducción constan de un “estator”, denominado estator, y un “rotor”, denominado rotor. El estator tiene bobinados que conducen la corriente alterna trifásica, y el rotor tiene un cableado en forma de jaula que conduce la corriente debido a la inducción electromagnética del campo magnético giratorio.
Cuando este campo magnético atraviesa el cableado en forma de jaula incorporado en el rotor, que es un conductor, se genera una tensión de acuerdo con la inducción electromagnética. Esto hace que fluya una corriente en el cableado de la jaula, que a su vez interactúa con el campo magnético giratorio del estator para producir par. La rotación del rotor se aproxima asintóticamente, pero nunca iguala, la velocidad del campo magnético giratorio generado por el estator.
La relación entre las velocidades del campo magnético giratorio del rotor y del estator en este momento se denomina “deslizamiento” y es uno de los principales factores que determinan las características de par de los Motores de Inducción.
2. Motores Monofásicos
Para hacer girar un motor con corriente alterna monofásica, es necesario generar un campo magnético giratorio. Por lo tanto, se incorpora un condensador en el devanado auxiliar del motor, con el devanado principal conectado directamente a la fuente de alimentación y el devanado auxiliar conectado a la fuente de alimentación a través de un condensador para generar el campo magnético giratorio.
Cuando se conecta una corriente alterna monofásica al devanado principal y al auxiliar a través de un condensador, la corriente del devanado auxiliar se adelanta 90° con respecto a la corriente del devanado principal. Estas dos corrientes desfasadas 90° generan un campo magnético giratorio y el motor gana potencia de rotación.
Otros Datos sobre los Motores de Inducción
1. Velocidad de los Motores de Inducción
La velocidad nominal de rotación de un motor de inducción se obtiene de la siguiente fórmula
N (rpm) = 120/p (número de polos) × f (Hz)
donde p es el número de polos del motor y f es la frecuencia de alimentación. Cuanto menor sea el número de polos, más rápido girará el motor, y cuanto mayor sea la frecuencia de alimentación, mayor será la velocidad de rotación.
Además, los motores de inducción tienen deslizamiento, lo que significa que la velocidad de rotación disminuye gradualmente en función del par de carga, y la velocidad de rotación real viene dada por
N(1-s) (rpm)
2. Control de Velocidad de Motores de Inducción
La velocidad nominal de un motores de inducción depende de la frecuencia de alimentación y del número de polos, como se ha mencionado anteriormente. Sin embargo, dependiendo del tipo de motor y de la fuente de alimentación, la velocidad de rotación puede modificarse. El control de velocidad de los motores de inducción se realiza de las siguientes formas
Uso de Motores de Cambio de Polos
El cambio de polos es un motor en el que el número de polos puede determinarse mediante el método de cableado. Las desventajas son que el propio motor se hace más grande y menos versátil. Además, la velocidad de rotación sólo puede variar en pasos en función del número de polos.
Control de la Resistencia de los Motores Bobinados
Los motores de inducción bobinados permiten controlar la velocidad. El principio es que el motor tiene bobinados en lugar de cableado de jaula en el rotor, y haciendo pasar una corriente a través de una resistencia en el bobinado (bobinado secundario), se aumenta el deslizamiento y se puede reducir la velocidad más allá del valor nominal. Sin embargo, esto tiene la desventaja de que se necesita una resistencia.
También requiere un anillo colector independiente para hacer pasar la corriente a través del devanado del rotor giratorio, lo que aumenta el número de componentes y los costes de mantenimiento. Las pérdidas de energía también son significativas debido al calor emitido por la resistencia.
Control de la Velocidad de Rotación Mediante Acoplamientos Hidráulicos
La aceleración suave, por ejemplo en el arranque, puede lograrse utilizando un acoplamiento de fluido, que conecta los ejes motriz y conducido mediante presión hidráulica.
Como los ejes motriz y conducido están conectados mediante fluido, el acoplamiento de fluido absorbe grandes fluctuaciones de carga. Sin embargo, la desventaja es que los ejes motriz y conducido no están conectados rígidamente, por lo que el aceite se agita, lo que provoca el calentamiento del aceite y la aparición de pérdidas.
Control de la Velocidad de Rotación Mediante Inversor
En la actualidad, los motores de inducción se controlan generalmente mediante variadores de velocidad. Una fuente de alimentación de CA trifásica con tensión y frecuencia fijas se controla mediante la conmutación de un puente trifásico que utiliza dispositivos de potencia como los IGBT para variar la velocidad del motor. Variando la tensión y la frecuencia, el motor puede funcionar con un par constante.
La pérdida de energía también es extremadamente baja, de sólo unos pocos por ciento de la energía de accionamiento, gracias a las mejoras en la tecnología de semiconductores y de control, y se utiliza más ampliamente para controlar la velocidad de rotación de motores de inducción en un momento en que los ODS se están pidiendo activamente.