¿Cómo se calcula la velocidad sincrónica de un motor asíncrono?

Se calcula con la fórmula (120 × fe) / P, siendo fe la frecuencia de línea y P el número de polos. Por tanto, depende solo de la frecuencia y del número de polos.

¿Qué ventaja tiene el variador de frecuencia frente a la variación de polos?

Permite un control gradual y continuo de la velocidad, mientras que la variación de polos solo ofrece velocidades discretas. Además, no tiene partes móviles ni contactos y permite arranques suaves.

Regulación de velocidad en motores asíncronos trifásicos: polos y variador de frecuencia

Resumen

El documento explica por qué los motores asíncronos trifásicos tienen un margen de regulación de velocidad estrecho y cómo modificar su velocidad sincrónica. Describe dos métodos: la variación del número de polos (devanados independientes y conmutación Dahlander) y la variación de la frecuencia mediante variador. Incluye las ventajas y desventajas de cada uno.

Puntos clave

La velocidad sincrónica se calcula como (120 × fe) / P, donde fe es la frecuencia de línea y P el número de polos.
La velocidad sincrónica solo puede variarse modificando el número de polos o la frecuencia.
En el método Dahlander las velocidades están en relación 2:1.
Con dos devanados independientes se obtienen velocidades que no siguen la relación 2:1, por ejemplo 1800 y 1200 rpm.
El variador de frecuencia permite arranques suaves, control de aceleración y frenado, y limitación de la corriente de arranque.
El variador es costoso y requiere estudio de especificaciones y tiempo de programación.

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Regulación de Velocidad en Motores Asíncronos Trifásicos

Los motores asíncronos trifásicos presentan un margen de regulación de velocidad muy estrecho. Su velocidad es cercana a la de sincronismo y se autoajusta con la carga aplicada. Reducir la tensión de alimentación disminuye la potencia mecánica, pero apenas modifica la velocidad.

Velocidad Sincrónica

La velocidad sincrónica de un motor de inducción se define por la siguiente ecuación:

Velocidad Sincrónica = (120 * f_e) / P

Donde:

f_e: Frecuencia de línea.
P: Número de polos.

Por lo tanto, la velocidad sincrónica solo se puede variar modificando el número de polos o la frecuencia.

1. Variación del Número de Polos

Este método permite obtener motores con dos velocidades, pero requiere estatores especialmente diseñados. Los dos métodos más comunes son:

Devanados independientes (part-winding): Se utilizan dos devanados separados.
Conmutación de polos (Dahlander): Se reconfigura la conexión de los devanados.

Ventajas de la Variación Polar:

Alto rendimiento a cualquier velocidad.
Buena regulación de velocidad.
Control simple mediante conmutación manual o automática.
Reguladores de velocidad auxiliares relativamente económicos.

Desventajas de la Variación Polar:

Requiere un motor especial con devanados y terminales específicos.
No permite un control gradual y continuo de la velocidad.
En el método de polos consecuentes (Dahlander), las velocidades están en relación 2:1.

La limitación de la relación 2:1 se supera con dos devanados independientes, cada uno generando un campo y un número de polos total independientes. Por ejemplo, un motor trifásico con dos devanados, uno de cuatro polos (1800 rpm) y otro de seis polos (1200 rpm), permite dos velocidades distintas.

2. Variación de la Frecuencia

Se utiliza un convertidor electrónico de frecuencia (variador de frecuencia) para aplicar la frecuencia deseada al motor. La reducción progresiva del coste de estos dispositivos ha convertido al motor asíncrono, junto con el variador de frecuencia, en la solución más común para aplicaciones de baja y media potencia.

Ventajas del Variador de Velocidad:

No tiene partes móviles ni contactos.
Conexión sencilla del cableado.
Arranques suaves y progresivos.
Control de aceleración y frenado.
Limitación de la corriente de arranque.
Rampas de aceleración y deceleración ajustables.
Ahorro de energía con carga parcial, mejorando el factor de potencia.
Detección y control de falta de fase (protección del motor).
Control directo mediante autómata o microprocesador.
Mayor rendimiento del motor.
Visualización de variables (tensión, frecuencia, rpm, etc.).

Desventajas del Variador de Velocidad:

Sistema costoso, aunque rentable a largo plazo.
Requiere estudio de las especificaciones del fabricante.
Necesita tiempo para la programación.