Motores Eléctricos Industriales: Funcionamiento, Tipos (Universal, Asíncrono, Brushless) y Aplicaciones Clave

1. Motor Universal: Características y Aplicación

El motor universal es un tipo de motor eléctrico que puede alimentarse tanto con corriente continua (CC) como con corriente alterna (CA).

Características Operacionales

• Posee un par de arranque elevado.
• Se acelera rápidamente cuando no tiene carga.
• Es posible regular su velocidad a par constante variando la corriente que circula por los bobinados.
• La velocidad de giro para un voltaje en corriente alterna (CA) es inferior a la obtenida con corriente continua (CC), comparando el mismo voltaje.
• Para la inversión de giro, basta con cambiar el sentido de la corriente en una sola de las bobinas.

Aplicaciones del Motor Universal

Se utiliza en aplicaciones de baja potencia que requieren velocidades de giro elevadas. Algunos ejemplos incluyen:

• Pequeños electrodomésticos: Batidoras, molinillos, aspiradoras, etc.
• Máquinas herramientas pequeñas: Taladros, sierras de mano.

2. Máquinas Asíncronas (Motores de Inducción): Características y Constitución

Las máquinas asíncronas, también conocidas como motores de inducción, son fundamentales en la industria debido a su robustez y facilidad de mantenimiento.

Principios de Funcionamiento

• Los núcleos magnéticos del rotor y el estátor proporcionan la base para crear un campo magnético giratorio y variable en cada uno de ellos a partir de corrientes alternas trifásicas.
• La velocidad de giro del eje del rotor no coincide con la velocidad de giro del campo magnético inductor. Esta diferencia de velocidad se denomina deslizamiento (S).
• La fórmula del deslizamiento es: S = (N1 - N) / N1, donde N1 es la velocidad síncrona del campo magnético y N es la velocidad real del rotor.

Generación del Campo Magnético

Para hacer funcionar un motor asíncrono, se conecta una red trifásica al devanado del estátor o inductor, lo que crea un campo magnético variable y giratorio.

Al estar el bobinado del rotor cortocircuitado, la tensión inducida produce una corriente inducida que, a su vez, genera un campo magnético variable y giratorio. Este campo inducido interactúa con el campo magnético inductor, generando el par motor.

Constitución y Uso Industrial

• Constructivamente, podemos encontrar máquinas con rotor bobinado y con rotor cortocircuitado (jaula de ardilla).
• Son los motores más usados en la industria, fundamentalmente porque el uso de variadores de frecuencia permite un mayor control y rendimiento de estos motores.

3. Motor Brushless (Sin Escobillas): Características y Aplicación

Los motores Brushless (BLDC o PMSM) son motores síncronos de CC o CA cuyo eje puede ser posicionado de manera efectiva y exacta, ofreciendo alta eficiencia y durabilidad.

Características Técnicas

• El rotor está formado por imanes permanentes que generan un campo eléctrico; por lo tanto, no es bobinado.
• Los bobinados del estátor se alimentan de corrientes trifásicas, generando un campo magnético que varía y gira.
• Este campo interactúa con los imanes del rotor, haciendo que este gire a la misma velocidad que el campo magnético giratorio (funcionamiento síncrono).

Campo de Aplicación

Su campo de aplicación principal son aquellas tareas que necesitan más potencia y precisión. Los motores Brushless de CC se encargan de aplicaciones de baja potencia, mientras que los de CA (PMSM) se utilizan en aplicaciones de alta dinámica y potencia.

4. Motor Asíncrono de Rotor Cortocircuitado: Arranque y Evolución

Este tipo de motor, también conocido como motor de jaula de ardilla, es el más común en la industria.

Características del Rotor

• Al estar la bobina cortocircuitada, sus características no se pueden modificar fácilmente, ya que las barras conductoras están integradas en los extremos del rotor en forma de láminas conductoras.

Métodos de Arranque

El arranque de estos motores puede suavizarse modificando la tensión de las bobinas del estátor.

Arranque Estrella-Triángulo

Este método consiste en conectar primeramente las bobinas del estátor en estrella (Y) para que la tensión aplicada sea la menor posible, reduciendo así la corriente de arranque. Cuando el motor alcanza su velocidad nominal, el circuito de control cambia la conexión a triángulo (Δ), modificando la tensión de las bobinas a un valor más alto y permitiendo que el motor funcione a plena carga.

Tendencias Actuales

Este tipo de motor es el más usado hoy en día en la industria. Sin embargo, el arranque estrella-triángulo está siendo progresivamente sustituido por el uso de variadores de frecuencia, que ofrecen un control de velocidad y par mucho más preciso y eficiente desde el inicio de la operación.