¿Por qué el rotor no alcanza la velocidad del campo giratorio?

El texto indica que la velocidad del rotor no puede alcanzar la del campo giratorio. Los conductores del rotor son barridos por el campo, y así aparece la corriente que mueve el rotor.

¿Qué significa Ca/Cn en la placa de características?

Es la relación entre el par de arranque y el par nominal para un arranque directo. Cm/Cn es la relación entre el par máximo que puede desarrollar el motor y el par nominal.

¿Cuál es la ventaja del motor de rotor bobinado?

No es necesario disminuir la tensión en el estator para reducir el flujo y la corriente del rotor, lo que evita una reducción del par motor.

Motores asíncronos trifásicos: funcionamiento, arranque y rotor

Resumen

Este documento explica cómo funciona un motor asíncrono trifásico de rotor en cortocircuito, con el campo magnético giratorio y la inducción en el rotor. Describe el arranque, la aceleración con carga y la información de la placa de características. También trata los sistemas de arranque, como el arranque directo y el motor de rotor bobinado, y cómo regular la velocidad con los motores Dahlander o de dos devanados.

Puntos clave

En el estator, tres bobinas desfasadas 120º producen un campo magnético giratorio al recibir corrientes trifásicas.
En el rotor en cortocircuito, el campo induce corriente en los conductores de aluminio, y esa corriente produce las fuerzas que mueven el rotor.
La velocidad del rotor no puede alcanzar la del campo giratorio.
En el arranque, el rotor parado produce una corriente fuerte y un par de arranque elevado. En vacío, el motor alcanza una velocidad muy próxima a la de sincronismo.
El arranque directo es adecuado para motores de potencia inferior a 5,5 kW.
El motor de rotor bobinado usa anillos rozantes y resistencias externas para limitar la corriente del rotor. Es más caro y requiere más mantenimiento.
La velocidad de un motor asíncrono depende del número de polos y de la frecuencia de la alimentación.

Ponte a prueba

Motor Asíncrono Trifásico de Rotor en Cortocircuito

En el estator de estos motores se colocan las bobinas encargadas de producir un campo magnético giratorio; las tres bobinas quedan desfasadas entre sí 120º. En el rotor se sitúan conductores de aluminio en las ranuras del núcleo, los cuales están cortocircuitados.

Funcionamiento

Al ser recorridas las bobinas del estator por corrientes trifásicas, se origina un campo magnético giratorio. Los conductores del rotor son barridos por este campo magnético giratorio, por lo que se induce en ellos una fuerza electromotriz (f.e.m.). Como estos conductores están en cortocircuito, aparece corriente por los mismos que, en unión con el campo magnético del estator, da lugar a fuerzas que ponen en movimiento el rotor. La velocidad del rotor no puede alcanzar la del campo giratorio.

Arranque

Permaneciendo el rotor sin movimiento, en un principio el campo giratorio corta los conductores del rotor, induciendo en ellos una f.e.m. elevada y, a su vez, produciendo una fuerte corriente. Estas corrientes, al interactuar con el campo magnético, producen fuerzas mecánicas que actúan sobre el rotor y le proporcionan un fuerte par de arranque.

Aceleración y Carga

Cuando empieza a circular corriente por el rotor parado, este empieza a girar. Si el motor está en vacío, rápidamente se alcanza una velocidad muy próxima a la de sincronismo. Si se aplica una carga al eje, el rotor tenderá a perder velocidad hasta crear un equilibrio entre el par motor y el par resistente.

Placa de Características del Motor

La placa de características de un motor asíncrono trifásico proporciona información esencial como:

Tensión: Voltaje de operación.
Potencia: Potencia útil nominal (en kW o CV).
Frecuencia: Frecuencia de la red eléctrica (en Hz).
Velocidad: Velocidad nominal de giro del rotor (en rpm).
Nivel de Protección: Grado de protección IP contra sólidos y líquidos.
Aislamiento: Clase de aislamiento térmico.
F.P. (Factor de Potencia): Relación entre la potencia activa y la aparente.

Además, se suelen indicar relaciones importantes:

Ca/Cn: Relación entre el par de arranque y el par nominal para un arranque directo.
Cm/Cn: Relación entre el par máximo que puede desarrollar el motor y el par nominal.
Ia/In: Relación entre la intensidad de arranque y la intensidad nominal.
PD²: Momento de inercia del rotor.

Sistemas de Arranque de los Motores Asíncronos Trifásicos de Rotor en Cortocircuito

Arranque Directo

Este sistema es adecuado para motores que posean una potencia inferior a 5,5 kW.

Motor Asíncrono de Rotor Bobinado con Anillos Rozantes

El estator de estos motores presenta las mismas características que el motor de rotor en cortocircuito. Sin embargo, el rotor se construye insertando un devanado trifásico en las ranuras de un núcleo cilíndrico. Normalmente, este devanado se conecta en estrella. Unas escobillas frotan estos anillos y permiten conectar resistencias externas en serie para limitar la corriente rotórica.

Ventaja

No es necesario disminuir la tensión en el estator para reducir el flujo y, con ello, la corriente rotórica, lo que evita una reducción del par motor.

Inconveniente

Frente a los motores de rotor en cortocircuito, estos son más caros y requieren mayor mantenimiento.

Regulación de la Velocidad del Motor Asíncrono Trifásico

La velocidad de un motor asíncrono trifásico depende principalmente del número de polos y de la frecuencia de la alimentación.

Motores de Dos Velocidades

Dahlander

Dependiendo de cómo se conecten exteriormente los bobinados, se consigue variar el número de polos y, por lo tanto, la velocidad del motor.

Motor con Dos Devanados Separados

Permite obtener dos velocidades de giro diferentes gracias a la incorporación de dos devanados separados. Cada uno de los devanados posee un número de polos específico, dependiendo de la velocidad deseada.