Métodos de Arranque y Control para Motores Asíncronos Trifásicos y Monofásicos

Fases del Arranque de un Motor Asíncrono

Momento de Arranque

El arranque de un motor asíncrono debe generar un momento de rotación suficiente para vencer la resistencia de los mecanismos acoplados. Durante esta fase, se produce un fuerte momento de arranque y, consecuentemente, una elevada corriente absorbida. Es crucial que esta intensidad no sea excesiva para evitar oscilaciones de tensión en la red de alimentación.

Período de Aceleración

Una vez iniciado el movimiento, el motor se acelera rápidamente hasta alcanzar su velocidad de régimen. Durante este período, el momento motor toma valores muy variables, mientras que la intensidad de corriente absorbida disminuye progresivamente hasta estabilizarse en su valor correspondiente para el funcionamiento normal.

Procedimientos de Arranque para Motores Trifásicos

Existen diferentes métodos para controlar el arranque, actuando sobre el estator o el rotor.

Acción sobre el Circuito del Estator

Estos métodos buscan reducir la tensión de alimentación para limitar tanto la intensidad de corriente absorbida como el momento de arranque. Los más comunes son:

• Arranque mediante resistencias en serie.
• Arranque por autotransformador.
• Arrancador estrella-triángulo (Y-Δ).

Acción sobre el Circuito del Rotor

Este método, menos habitual y solo aplicable a motores de rotor bobinado, consiste en conectar un reóstato adecuado en serie con el circuito del rotor.

Tipos de Motores Asíncronos Trifásicos y sus Métodos de Arranque

Motor de Jaula de Ardilla (Simple o en Cortocircuito)

Este tipo de motor es el más utilizado por ser económico, seguro y sencillo. Su principal inconveniente es que absorbe una intensidad de corriente muy elevada durante el arranque.

• Momento de arranque: Entre 1,8 y 2 veces el par nominal.
• Intensidad de arranque: Entre 5 y 7 veces la intensidad nominal.

Debido a esta alta corriente, el arranque directo solo se recomienda para motores de pequeña potencia, generalmente inferiores a 3 CV (Caballos de Vapor).

Arranque Estrella-Triángulo (Y-Δ)

Este método se aplica a motores con potencias superiores a 3 CV. Es un requisito indispensable que el bobinado del motor disponga de seis bornas libres en la caja de conexiones. El proceso es el siguiente:

1. El motor arranca conectado en estrella (Y) mediante un conmutador. En esta configuración, cada fase del bobinado recibe una tensión √3 (raíz de 3) veces menor que la tensión de línea.
2. Como consecuencia, tanto la intensidad de corriente como el momento de rotación se reducen significativamente.
3. Una vez que el motor alcanza una velocidad cercana a la nominal, el conmutador cambia la conexión a triángulo (Δ), aplicando la tensión de línea completa a cada fase para su funcionamiento normal.

Arranque por Autotransformador

Se utiliza principalmente para motores de gran potencia. Consiste en intercalar un autotransformador entre la red de alimentación y el motor. Este dispositivo dispone de varias tomas que permiten seleccionar diferentes niveles de tensión reducida para cada fase, ofreciendo un arranque más suave y controlado.

Motor de Rotor Bobinado y Anillos Rozantes

Estos motores permiten actuar sobre el circuito del rotor. Se distinguen dos tipos según la función de sus anillos:

• De anillos de arranque: Las escobillas hacen contacto con los anillos rozantes únicamente durante la puesta en marcha para conectar las resistencias de arranque. Una vez finalizado el arranque, un mecanismo cortocircuita los anillos colectores y levanta las escobillas.
• De anillos de regulación: Las escobillas están en contacto permanente con los anillos. Esto permite una regulación continua de la velocidad, pero exige que tanto los anillos como las escobillas sean de alta calidad y gran durabilidad.

Control y Frenado de Motores Asíncronos

Cambio del Sentido de Giro

• Motor Polifásico (Trifásico): Para invertir el sentido de giro, basta con intercambiar las conexiones de dos de los tres cables de alimentación en las bornas del motor.
• Motor Bifásico: Se debe permutar la conexión de las dos salidas correspondientes a una misma fase del bobinado del estator.

Frenado de un Motor Asíncrono

El frenado de estos motores puede presentar ciertas dificultades técnicas. Los métodos más comunes son:

• Frenado mecánico: Se utiliza un sistema de freno externo, como una correa que rodea una polea y es accionada por un electroimán (electroimán-freno).
• Frenado por funcionamiento como generador (frenado regenerativo).
• Frenado a contracorriente: Consiste en intercambiar dos de los cables de alimentación mientras el motor está en marcha, lo que crea un par de frenado muy enérgico.

Motores Asíncronos Monofásicos

Los motores monofásicos presentan un rendimiento y un factor de potencia inferiores a los trifásicos. Su uso se justifica principalmente cuando no se dispone de una red de alimentación trifásica. Para poder arrancar, necesitan de un sistema auxiliar, como un bobinado de arranque, una espira en cortocircuito o diseños especiales como el motor universal.

Motor de Fase Partida (Sin Condensador)

El estator de este motor cuenta con dos bobinados independientes: uno principal o de trabajo y otro auxiliar o de arranque. Al alcanzar una determinada velocidad, un interruptor centrífugo produce la desconexión automática del bobinado de arranque. Su par de arranque es de aproximadamente 1,75 veces el par nominal.

Motor con Condensador de Arranque

Este diseño es similar al anterior, pero incluye un condensador conectado en serie con el bobinado de arranque. El condensador mejora el desfase entre las corrientes de los dos bobinados, logrando un par de arranque muy superior, que puede alcanzar hasta 3,5 veces el par nominal.

Motor Monofásico de Espira en Cortocircuito (o de Polos Sombreados)

Este motor monofásico utiliza un rotor de tipo jaula de ardilla y un estator de polos salientes. El arranque se consigue gracias a la acción combinada de las bobinas polares principales y unas espiras de cobre en cortocircuito que rodean una parte de cada polo.

Motor Universal

El motor universal tiene la particularidad de poder funcionar tanto con Corriente Continua (C.C.) como con Corriente Alterna (C.A.). Su construcción es similar a la de un motor de C.C. en serie, pero, debido a sus dimensiones generalmente pequeñas y a las cargas a las que se acopla, no presenta el riesgo de "embalamiento" (aumento descontrolado de la velocidad en vacío) característico de sus homólogos de continua.