Fundamentos y Funcionamiento de las Máquinas Asíncronas

Máquinas Asíncronas: Características Principales

Las máquinas asíncronas son las más utilizadas en la industria debido a su bajo coste y facilidad de mantenimiento. Su funcionamiento implica un cierto desfase respecto a la frecuencia de red, lo que conlleva mayores pérdidas en comparación con otros tipos de máquinas.

Circuito Magnético

• Estator (Parte fija): Idéntico al de las máquinas síncronas, está formado por un apilamiento de chapas magnéticas embutido en la carcasa.
• Rotor (Parte móvil): Puede clasificarse en dos tipos:
  • Rotor en cortocircuito: Constituido por un número determinado de barras rígidas cerradas en cortocircuito en sus extremos.
  • Rotor ranurado: Presenta ranuras en todo su contorno para alojar un devanado construido a base de bobinas de hilo o pletina esmaltada.

Circuito Eléctrico

• Inductor (Estator): Es idéntico al de las máquinas síncronas. El número de polos de la máquina se define durante la ejecución de este devanado.
• Inducido (Rotor): Se presenta en dos variantes:
  • De barras en cortocircuito: Formado por barras de aluminio embutidas en ranuras ciegas del tambor (conocido como jaula de ardilla). En motores grandes, estas barras son intercambiables. Para mejorar el arranque, se utilizan diseños de doble jaula o ranura profunda.
  • De rotor bobinado: Utiliza un tambor ranurado donde se alojan las bobinas. Ofrece un elevado par de arranque en comparación con los de jaula de ardilla. El devanado del rotor consta de tres fases conectadas en estrella por un extremo y a los anillos del colector por el otro.

Funcionamiento del Motor Asíncrono

Al alimentar el devanado del estator, se genera un campo magnético giratorio que induce una corriente sobre el devanado del rotor. Esta corriente genera, por inducción, su propio campo magnético. El rotor intenta alinearse con el campo del estator, generando un par de fuerzas que provoca el giro. La diferencia entre la velocidad del campo (Ns) y la del rotor (Nm) se denomina deslizamiento (S):

S = ((N_s - N_m) / N_s) · 100

El Momento del Arranque y la Curva Par-Velocidad

El par motor varía según la velocidad. Si el par resistente es excesivamente alto, la máquina puede presentar dificultades para arrancar. Una vez superada esta zona, el motor alcanza su velocidad nominal.

Durante el arranque, vencer el par resistente produce una sobrecorriente superior a la corriente nominal del motor. Para mitigar este efecto, se recurre a métodos como el arranque estrella-triángulo o la eliminación de resistencias rotóricas.