Motores de Corriente Alterna (CA)

Pueden ser: síncronos y asíncronos. Las máquinas síncronas generadoras son las más empleadas para producir energía eléctrica. Los motores asíncronos son los que se usan más a menudo.

El motor asíncrono trifásico es el más empleado en la industria: tornos, grúas, ascensores, cintas transportadoras, molinos, elevadores, etc. Los motores trifásicos se emplean en sistemas de control automático y los monofásicos en máquinas donde no haya conexión trifásica: electrodomésticos y pequeños motores industriales: bombas, ventiladores.

Generadores de Corriente Alterna (Síncronos)

El generador más sencillo es aquel que está formado por un imán que entra y sale periódicamente en una bobina. El resultado es análogo, si el imán gira frente a la bobina. También se consigue el mismo efecto si lo que gira es la bobina y el imán está quieto. Todos los generadores poseen inductor (imán o electroimán) e inducido (bobina). En la figura 2 el imán gira generando una tensión variable en la bobina. Tensión sinusoidal. Como el movimiento relativo del inductor e inducido se repite cíclicamente, la intensidad y voltaje generados varían siguiendo un ciclo, con forma de onda sinusoidal. En un ciclo se definen:

• Periodo: tiempo que tarda en producirse un ciclo completo.
• Frecuencia: Número de ciclos por segundo (inversa del periodo).

Generadores Trifásicos (Síncronos). Corriente Alterna Trifásica.

Está compuesto por tres pares de bobinas iguales cuyos ejes forman ángulos de 120º y un imán que gira en su interior. Cuando el imán gira, se produce una corriente alterna en cada par de bobinas. Las tres corrientes producidas son de igual periodo y frecuencia y tienen el mismo valor máximo de la intensidad. Sin embargo las variaciones de intensidad de estas tres corrientes no tienen lugar simultáneamente: cuando el imán está perpendicular al par de bobinas 1, en él la intensidad vale 0, mientras que en los otros dos la intensidad tiene un valor próximo al de la intensidad máxima, pero de distinto signo. Cuando esto sucede se dice que las corrientes están desfasadas. Cada corriente presenta un retraso de 1/3 del periodo con respecto a la anterior y se llaman corrientes trifásicas.

Motores de CA Trifásicos (Asíncronos). Constitución y Principio de Funcionamiento.

Estator

O parte fija, formado por chapas magnéticas aisladas y ranuradas interiormente. En estas ranuras se introduce un devanado trifásico.

Rotor

O parte móvil, está formado por chapas magnéticas aisladas y ranuradas exteriormente. En el devanado del rotor existen dos posibilidades:

1. Barras de cobre o aluminio que se inyecta en esas ranuras, cortocircuitadas en ambos extremos, lo que da lugar a los motores trifásicos asíncronos de rotor en cortocircuito (Jaula de ardilla).
2. Devanado trifásico similar al del estator, que da lugar a los motores asíncronos de rotor bobinado.

El principio de funcionamiento se basa en el campo magnético giratorio que crea una corriente alterna trifásica. Un motor está formado por un par de polos por cada fase con sus correspondientes devanados, cuyos finales están unidos en un punto común. Aplicamos un sistema trifásico de tensiones equilibradas por los principios. Las corrientes que circulan en cada instante están desfasadas lo que provoca que el campo magnético gire, a una velocidad de f vueltas por segundo. Esta velocidad se le denomina velocidad de sincronismo: Así se tienen: máquinas de corriente alterna síncronas (rotor girando a la velocidad de sincronismo) y asíncronas (rotor girando a una velocidad menor que la de sincronismo) El rotor sigue el giro del campo magnético, pero a una velocidad menor n2. La diferencia de velocidades entre el campo y el rotor se le llama deslizamiento absoluto d.

Conexión de un Motor Trifásico

Los tres principios y los tres finales de los devanados del estator se llevan a una caja de bornes de conexión. El motor se puede conectar en estrella (si los finales o los principios se unen en un solo punto) o en triángulo (uniendo principio con final). Si un motor está diseñado para que sus devanados soporten una tensión de 220 V, se podrá conectar a una red de Ul = 220 V, en triángulo y a una de Ul = 380 V, en estrella. En ambos casos la tensión de fase será de 220 V.

Curvas Características

El comportamiento de los motores de c.a. se estudia a través de sus curvas características.

• Curva de velocidad: Representa las revoluciones del motor en función de la potencia
• Curva de consumo: Corriente absorbida de la red en función de la potencia.
• Curva del factor de potencia (cos): Variación del f.d.p. en función de la potencia
• Curva de rendimiento: Variación del rendimiento en función de la potencia
• Característica mecánica: Variación del par en función de la velocidad del motor. Par de arranque, par máximo, par a velocidad síncrona (es cero).

Arranque

Al arrancar la velocidad es cero y el par será Ma, mayor que el par resistente de la carga.

Funcionamiento en vacío

La velocidad está próxima a la de sincronismo. Par casi cero.

Funcionamiento estable en carga

El par del motor y la carga coinciden.

Procedimientos de Arranque

Al conectar los motores a la red absorben una intensidad muy elevada que es perjudicial para las redes de distribución, tanto públicas como privadas. Los procedimientos de arranque están regulados por el REBT. A partir de 0,75 Kw los motores tendrán un dispositivo de arranque para que la intensidad absorbida en el arranque no exceda de un valor prefijado. Arranque de motores de rotor en cortocircuito.

Arranque Estrella Triángulo

Método muy utilizado basado en la relación que hay entre la tensión de fase y la tensión de línea. Es necesario que el motor pueda funcionar en conexión triángulo a la tensión de red. Al encender el motor se conecta en estrella, con lo que la tensión en los devanados UF será 3 veces menor que la de la línea UL y la intensidad que circula por ella también será 3 veces menor. Cuando el motor está lanzado, se conecta en triángulo, aumentando la tensión, a la tensión nominal UL. Teniendo en cuenta que si lo conectásemos en triángulo, Il es 3 veces mayor que If, mientras que en estrella son iguales, resulta que el mismo motor arrancado en estrella consume 3 ·3 = 3 veces menos intensidad de la línea que si lo arrancamos en triángulo