Funcionamiento del motor asíncrono trifásico

Los motores asíncronos trifásicos, también llamados “de inducción” son los mas baratos de construir, los de menor mantenimiento y los mas confiables para aplicaciones industriales. Existen dos tipos, según que el rotor sea bobinado (motor de anillos rozantes) o en cortocircuito (motor de jaula de ardilla). Estos últimos  son los mas comunes en la industria, sobre todo porque requiere poco mantenimiento al carecer de anillos rozantes o escobillas que estén sujetas a permanente desgaste. Veamos en este artículo cuál es el principio de su funcionamiento, las partes que lo constituyen y algunas de sus características básicas.

Como todo motor, constan básicamente de dos partes, una fija denominada estator, que es la encargada de generar el campo magnético a través de una serie de bobinados y otra que gira en su interior llamada rotor.

El siguiente video nos muestra mejor las distintas partes de un motor de inducción trifásico

 

Cuando a los bobinados del estator se aplica la CA trifásica, debido a la forma en la que están dispuestos y a las variaciones de la corriente, se produce un campo magnético “giratorio”, cuya dirección cambia constantemente y se mueve a una velocidad que depende de la frecuencia de la tensión y de la cantidad de bobinados. Este campo magnético induce una corriente en el rotor que también produce un campo magnético. La interacción de ambos campos hace que el rotor sea “arrastrado” por el campo magnético giratorio y también gire.

La velocidad de giro del rotor es ligeramente inferior a la del campo giratorio. Esto se debe a que si fuera igual, no se induciría corriente en el rotor y no habría interacción entre los campos. Por esta razón el motor se llama asíncrono.

La velocidad del campo magnético giratorio del estator (llamada velocidad síncrona) depende de la cantidad de polos del motor y de la frecuencia de la tensión de alimentación. Esto puede expresarse matemáticamente de la siguiente forma:

Donde:

Ns = Velocidad síncrona (en r.p.m.)

f = frecuencia (en Hz)

p = Número de pares de polos del estator

Por ejemplo, el motor del video anterior tiene 3 pares de polos.

Si está conectado a una tensión trifásica de 50 Hz, la velocidad síncrona será:

Y conectado a una red de 60 Hz:

Esto significa que el motor no puede girar a una velocidad cualquiera, sino que existen unos valores predeterminados por la frecuencia de la tensión de alimentación y las características constructivas. La siguiente tabla muestra algunos valores para las cantidades de polos mas usuales:

Velocidades síncronas para distintos valores de frecuencia y polos. (Fuente: WEG)

Como ya vimos, el rotor siempre gira un poco mas despacio que el campo magnético del estator. Esta velocidad se llama asíncrona y la diferencia entre ambas se denomina deslizamiento. Generalmente los valores del deslizamiento están entre el 2% y el 4%.

A modo de ejemplo, veamos parte de un catálogo de motores trifásicos de la marca Siemens, alimentados con una tensión de 60 Hz. Nótese la diferencia entre las velocidades síncrona y asíncrona a plena carga.

Valores de velocidad síncrona y asíncrona de algunos motores. (Fuente Siemens)

Y para finalizar, este vídeo nos explica también como funciona este tipo de motores