Motor de inducción de fase 3- de bajo consumo energético

¿Qué es un motor de inducción trifásico?

El motor de inducción trifásico es un motor eléctrico eficiente, confiable y duradero ampliamente utilizado en el campo industrial. Este motor genera un campo magnético giratorio a través de una corriente alterna trifásica, que impulsa el rotor para que gire y convierta la energía eléctrica en energía mecánica. Sus principales características incluyen un alto par de arranque, bajos requisitos de mantenimiento y una larga vida útil, adecuado para diversas aplicaciones industriales como bombas, ventiladores, compresores y sistemas transportadores. El motor de inducción trifásico tiene una estructura simple y generalmente consta de un estator, un rotor y una carcasa. Puede operar de manera estable en entornos hostiles y reducir las fallas y el tiempo de inactividad del equipo. Su alta eficiencia también lo hace excelente en la conservación de energía y la reducción de emisiones, y es un producto indispensable e importante en los equipos industriales modernos.

Construcción de un motor de inducción trifásico

El motor de inducción trifásico se utiliza ampliamente en aplicaciones industriales debido a su estructura simple y resistente. Se compone principalmente de dos partes: estator y rotor.

1. Estator
El estator es la parte fija del motor e incluye principalmente las siguientes tres partes:
Bastidor del estator: Es la estructura externa del motor, que brinda soporte y protección al núcleo y al devanado del estator. La superficie exterior del bastidor suele estar provista de disipadores de calor para ayudar a disipar el calor y enfriar. Según el tamaño y el propósito del motor, el bastidor del estator puede estar hecho de materiales como acero fundido, acero mecanizado, aleación de aluminio o acero inoxidable.
Núcleo del estator: está compuesto de láminas de acero al silicio apiladas y se utiliza para conducir el flujo magnético y mejorar la eficiencia del motor.
Bobinado del estator: Está incrustado en las ranuras del núcleo del estator y genera un campo magnético giratorio a través de corriente alterna trifásica para impulsar la rotación del rotor.
2. Rotor
El rotor es la parte giratoria del motor, que se instala dentro del estator y se apoya sobre cojinetes para lograr una rotación suave. La estructura del rotor se divide generalmente en dos tipos: rotor de jaula y rotor bobinado.
Rotor de jaula: Está formado por barras conductoras y anillos de cortocircuito en ambos extremos, que tiene forma de jaula. Su estructura es sencilla y adecuada para la mayoría de aplicaciones industriales.
Rotor bobinado: El bobinado está conectado al circuito externo a través de anillos colectores y escobillas, y la resistencia de arranque se puede ajustar. Se utiliza en ocasiones en las que se requiere un par de arranque más alto.

El papel del bastidor del estator
El bastidor del estator no solo proporciona soporte para el núcleo del estator y el devanado del estator, sino que también tiene las siguientes funciones:
Proporcionar resistencia mecánica para garantizar la estabilidad y durabilidad del motor.
El disipador de calor está diseñado para disipar el calor y enfriar para evitar que el motor se sobrecaliente.
La selección de diferentes materiales (como acero fundido, aleación de aluminio, etc.) puede adaptarse a diferentes entornos de trabajo y necesidades.

Este diseño estructural simple y resistente hace que el motor de inducción trifásico tenga un buen desempeño en aplicaciones industriales. Tiene las ventajas de un alto par de arranque, bajos requisitos de mantenimiento y una larga vida útil. Es una fuente de energía indispensable en varios equipos mecánicos.
 

Tipos de motores de inducción trifásicos
Los motores trifásicos se clasifican principalmente en dos tipos según el devanado del rotor (devanado de la bobina del inducido), a saber:tipo jaula de ardillaytipo de anillos colectores (motores de rotor bobinado).
1.El motor de inducción de jaula de ardilla, llamado así por su forma de rotor que se asemeja a una jaula de ardilla, es un tipo de motor de inducción ampliamente utilizado.
La estructura del rotor de este motor es simple y resistente, y casi el 80% de los motores de inducción son de este tipo. El rotor consta de un núcleo laminado cilíndrico con ranuras inclinadas en la circunferencia exterior del núcleo. Este diseño puede prevenir eficazmente el bloqueo magnético entre el estator y los dientes del rotor, garantizar un funcionamiento suave del motor y reducir el ruido. Además, este diseño aumenta la longitud del conductor del rotor, lo que aumenta la resistencia del rotor.
A diferencia de los devanados de rotor tradicionales, el rotor de jaula de ardilla consta de barras de rotor hechas de aluminio, latón o cobre. Los dos extremos de las barras del rotor están permanentemente cortocircuitados mediante anillos terminales para formar un bucle cerrado completo y proporcionar el soporte mecánico necesario. Dado que las barras del rotor están cortocircuitadas, es imposible agregar resistencia externa al circuito del rotor.
Como no se utilizan anillos colectores ni escobillas, el motor de inducción de jaula de ardilla tiene una estructura más simple y más fuerte, lo que lo hace ampliamente utilizado en la industria.

2.Motores de inducción de anillos rozantesLos motores de rotor bobinado, también conocidos como motores de rotor bobinado, tienen un diseño de rotor único. El rotor consta de un núcleo laminado cilíndrico con ranuras alrededor de la periferia del núcleo, en el que se colocan los devanados del rotor.
En este tipo de rotor, el número de polos de los devanados coincide con el número de polos de los devanados del estator y pueden conectarse en una configuración en estrella o en triángulo. Los extremos de los devanados del rotor están conectados al circuito externo a través de anillos rozantes, de ahí el nombre del motor de inducción de anillos rozantes.
Este diseño permite conectar una resistencia externa al circuito del rotor a través de anillos rozantes y escobillas, lo que permite un control preciso de la velocidad del motor y un mayor par de arranque para los motores de inducción trifásicos. Esta flexibilidad hace que los motores de inducción de anillos rozantes sean particularmente útiles en aplicaciones en las que se requiere ajustar el rendimiento de arranque y las características de funcionamiento.

Diagrama eléctrico de un motor de inducción trifásico de anillos rozantes con resistencia externa.

Principio de funcionamiento del motor de inducción trifásico

Cuando se conecta una fuente de alimentación trifásica al devanado del estator, este generará un campo magnético rotatorio (RMF), cuya velocidad se denomina velocidad sincrónica (Ns). Los devanados del estator suelen superponerse entre sí a 120 grados (ángulo eléctrico) para garantizar la generación de un campo magnético rotatorio.
Según la ley de inducción electromagnética de Faraday, debido a la tasa de cambio del campo magnético giratorio (dΦ/dt), se induce una fuerza electromotriz en el circuito del rotor. Esta fuerza electromotriz genera corriente en el devanado del rotor. Como el circuito del rotor es un camino cerrado, esta fuerza electromotriz inducida hace que fluya corriente en el circuito del rotor.
Como el conductor que transporta la corriente genera un campo magnético, la corriente en el rotor genera un nuevo campo magnético. Existe un movimiento relativo entre el campo magnético del estator y el campo magnético del rotor, por lo que el rotor comienza a girar para reducir este movimiento relativo. En otras palabras, el rotor intenta "atrapar" el campo magnético giratorio del estator y, por lo tanto, comienza a girar.
La dirección de rotación está determinada por la ley de Lenz y la dirección del rotor del motor es coherente con la dirección del campo magnético giratorio generado por el estator. Como la corriente en el rotor se genera por inducción, este motor se denomina motor de inducción.
Sin embargo, la velocidad real del rotor siempre es ligeramente inferior a la velocidad de sincronismo. Aunque el rotor intenta seguir el ritmo del campo magnético giratorio del estator, no puede "atraparlo" por completo, por lo que su velocidad siempre es inferior a la velocidad de sincronismo. La velocidad de sincronismo depende de la frecuencia de la fuente de alimentación y del número de polos del motor. La diferencia entre la velocidad y la velocidad de sincronismo se denomina deslizamiento.

 

Ventajas de los motores de inducción 3-Φ

Estructura simple y fuerte: el motor tiene un diseño simple, una estructura sólida y una gran durabilidad.
Principio de funcionamiento simple: El principio de funcionamiento del motor es fácil de entender y fácil de operar.
Ampliamente adaptable a diversos entornos: puede funcionar de manera estable en diversas condiciones ambientales.
Alta eficiencia: El motor tiene una alta eficiencia y puede convertir eficazmente la energía eléctrica en energía mecánica.
Bajo mantenimiento: en comparación con otros tipos de motores, los motores de inducción requieren menos mantenimiento.
Diseño de excitación única: como motor de excitación única, el motor de inducción solo necesita una fuente de alimentación y no requiere una fuente de alimentación de CC externa para la excitación como un motor síncrono.
Función de arranque automático: El motor tiene una función de arranque automático y puede arrancar y funcionar normalmente sin equipo auxiliar de arranque adicional.
Bajo costo: Los costos de fabricación y compra del motor son relativamente bajos.
Larga vida útil: el motor tiene una larga vida útil y una gran durabilidad.
Reacción de armadura pequeña: La reacción de armadura del motor es pequeña, lo que ayuda a funcionar de manera estable.

 

Aplicaciones de los motores de inducción trifásicos

Los motores de inducción se utilizan principalmente en aplicaciones industriales, especialmente aquellas que no requieren control de velocidad del motor.

Aplicaciones de los motores de inducción de jaula de ardilla
Los motores de inducción de jaula de ardilla son adecuados para diversas aplicaciones que no requieren un control de velocidad complejo, entre las que se incluyen:
Bombas y sumergibles: para impulsión y extracción de líquidos.
Prensas: para prensar y conformar materiales.
Tornos: para cortar y procesar metales u otros materiales.
Rectificadoras: para rectificar y acabar piezas.
Cintas transportadoras: para transmisión y manipulación de materiales.
Molinos de harina: para moler y procesar harina.
Compresores: para compresión y suministro de gas.
Otra maquinaria de baja potencia: para diversas maquinarias y equipos de baja potencia.

Aplicaciones de los motores de anillos rozantes
Los motores de anillos rozantes se utilizan principalmente en aplicaciones de servicio pesado que requieren un alto par de arranque, entre las que se incluyen:
Plantas siderúrgicas: para el procesamiento y producción de acero.
Grúa: para levantar y mover objetos pesados.
Equipos de elevación: para elevar y transportar materiales.
Husillos: para máquinas con accionamientos de husillo de alto par.
Otra maquinaria pesada: para talleres de maquinaria pesada y otras aplicaciones que requieren un alto par de arranque.

Parámetros del motor de inducción trifásico de ahorro energético

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