Fundamentos de Motores Eléctricos y Sistemas de Regulación Electrónica

Regulación Electrónica

El sistema de chopper es un sistema electrónico de regulación por medio de convertidores estáticos de corriente continua (CC) a corriente continua (CC). Su principio se basa en una operación periódica, donde se suministra tensión de la fuente de alimentación al motor durante un tiempo determinado y, durante otro espacio de tiempo, se deja de suministrar tensión. De esta manera, se trocea la alimentación de la máquina en ciclos alternativos, permitiendo un control preciso de la potencia entregada.

Resistencias de Arranque y Aceleración

El giro del inducido produce una fuerza contraelectromotriz (FCEM) que se opone a la tensión que se le aplica, lo que disminuye la intensidad que atraviesa sus devanados. En el momento del arranque, esta fuerza no existe e irá aumentando con la velocidad del inducido hasta alcanzar su valor de régimen. Las resistencias de arranque se utilizan para limitar la corriente inicial y proteger el motor durante este proceso.

Acoplamiento de Motores

El acoplamiento de motores es fundamental para adaptar las características de potencia y velocidad a las necesidades de la carga. Se distinguen principalmente dos modos de operación:

En Tracción

• Serie: Los motores se conectan en serie.
• Paralelo: Los motores se conectan en paralelo.
• Serie-Paralelo: Una combinación de ambas configuraciones.

En Recuperación

• Serie: Utilizado para frenado regenerativo.
• Serie-Paralelo: También empleado en modos de recuperación de energía.

Detalles de las Configuraciones de Acoplamiento:

• En Serie: La intensidad en el circuito de tracción es total, y la tensión total de alimentación se divide entre el número de motores.
• En Serie-Paralelo: La intensidad se divide entre el número de ramas que tiene el circuito (en este caso, dos), por lo que en cada rama circula la mitad de la intensidad total.
• En Paralelo: La intensidad de cada motor es el resultado de dividir la intensidad total por el número de motores conectados. La tensión será igual a la de la línea en cada motor.

Secuencia de Acoplamientos

Para un funcionamiento óptimo y eficiente, los motores suelen seguir una secuencia de acoplamientos durante su operación:

• Secuencia de arranque.
• Secuencia de conexión serie.
• Transición de serie a serie-paralelo.
• Shuntado de motores (derivación).

Motores y Generadores de Corriente Alterna

Al igual que en las máquinas de corriente continua, los motores y generadores de corriente alterna se componen principalmente de dos elementos fundamentales:

• Rotor: La parte móvil de la máquina. Incluye el eje, el paquete de chapas, el bobinado y los anillos colectores (en algunos tipos).
• Estátor: La parte fija de la máquina. Comprende el armazón o carcasa, el paquete de chapas y los devanados.

Velocidad de Sincronismo

La velocidad de sincronismo es la velocidad a la que gira el campo magnético rotatorio del estátor. Esta velocidad es teórica y depende de la frecuencia de la alimentación y del número de polos de la máquina.

Máquinas Asíncronas

Una máquina asíncrona es aquella máquina de corriente alterna cuya parte móvil (el rotor) gira a una velocidad distinta de la de sincronismo. Se componen de un estátor bobinado y un rotor que puede ser bobinado o en cortocircuito.

Tipos de Rotor en Máquinas Asíncronas:

• Rotor de Jaula de Ardilla: Es un tipo de rotor que consta de un eje recubierto por una serie de chapas magnéticas apiladas con forma de paquete cilíndrico. En la superficie de este paquete se encuentran ranuras donde se introducen barras de cobre o aluminio, que están cortocircuitadas en sus extremos por anillos conductores, formando una estructura similar a una jaula de ardilla.
• Rotor Bobinado: El bobinado de este rotor es similar al del estátor con el que está asociado. El número de fases del rotor no tiene por qué ser el mismo que el del estátor, y sus terminales suelen estar conectados a anillos rozantes para permitir la conexión a resistencias externas.

Curvas Características de los Motores Asíncronos

Las curvas características describen el comportamiento del par motor en función de la velocidad. Los puntos clave son:

• Par de Arranque: Es el par que desarrolla el motor cuando su velocidad es cero (en el momento del arranque).
• Par Máximo (o Par de Ruptura): Es el mayor par que el motor puede desarrollar antes de que su velocidad caiga bruscamente.
• Par Nominal: Es el par que el motor desarrolla a su velocidad nominal, bajo condiciones de carga normales y continuas.