Motores eléctricos asíncronos con rotor bobinado
Actualmente, los motores asíncronos representan al menos el 80% de todos los motores eléctricos producidos por la industria. Estos incluyen motores asíncronos trifásicos.
Los motores eléctricos asíncronos trifásicos se utilizan ampliamente en dispositivos de automatización y telemecánica, dispositivos domésticos y médicos, dispositivos de grabación de sonido, etc.
Ventajas de los motores eléctricos asíncronos
El amplio uso de los motores asíncronos trifásicos se debe a la simplicidad de su diseño, confiabilidad en la operación, buenas propiedades operativas, bajo costo y facilidad de mantenimiento.
El dispositivo de motores eléctricos asíncronos con rotor bobinado.
Las partes principales de cualquier motor de inducción son la parte estacionaria, el estator, y la parte giratoria, llamada rotor.
El estator de un motor de inducción trifásico consta de un circuito magnético laminado presionado en un marco fundido. En la superficie interna del circuito magnético hay canales para colocar los cables de bobinado. Estos cables son los lados de las bobinas blandas de múltiples vueltas que forman las tres fases del devanado del estator.Los ejes geométricos de las bobinas se desplazan en el espacio entre sí en 120 grados.
Las fases del devanado se pueden conectar según el esquema. estrella o triangulo dependiendo de la tensión de red. Por ejemplo, si el pasaporte del motor indica voltajes de 220/380 V, entonces con un voltaje de red de 380 V, las fases se conectan a través de una "estrella". Si la tensión de red es de 220 V, los devanados se conectan en «triángulo». En ambos casos, la tensión de fase del motor es de 220 V.
El rotor de un motor asíncrono trifásico es un cilindro fabricado con chapas estampadas de acero eléctrico y montado sobre un eje. Según el tipo de devanado, los rotores de los motores asíncronos trifásicos se dividen en rotores de ardilla y de fase.
En motores eléctricos asíncronos de mayor potencia y máquinas especiales de baja potencia, se utilizan rotores de fase para mejorar las propiedades de arranque y regulación. En estos casos, se coloca un devanado trifásico en el rotor con los ejes geométricos de las bobinas de fase (1) desplazadas en el espacio entre sí en 120 grados.
Las fases del devanado están conectadas en estrella y sus extremos están conectados por tres anillos colectores (3) montados en el eje (2) y aislados eléctricamente tanto del eje como entre sí. Mediante escobillas (4), que se encuentran en contacto deslizante con los anillos (3), es posible incluir reóstatos de regulación (5) en los circuitos del devanado de fase.
Un motor de inducción con rotor tiene mejores propiedades de arranque y regulación, pero se caracteriza por una mayor masa, dimensiones y costo que un motor de inducción con rotor en jaula de ardilla.
El principio de funcionamiento de los motores eléctricos asíncronos.
El principio de funcionamiento de una máquina asíncrona se basa en el uso de un campo magnético giratorio.Cuando un devanado de estator trifásico se conecta a la red, gira campo magnéticocuya velocidad angular está determinada por la frecuencia de la red f y el número de pares de polos del devanado p, es decir ω1 = 2πf / p
Al cruzar los cables de los devanados del estator y del rotor, este campo induce una FEM en los devanados (según la ley de inducción electromagnética). Cuando el devanado del rotor está cerrado, su EMF induce una corriente en el circuito del rotor. Como resultado de la interacción de la corriente con el pequeño campo resultante, se crea un momento electromagnético.Si este momento excede el momento de resistencia del eje del motor, el eje comienza a girar y pone en movimiento el mecanismo de trabajo. Por lo general, la velocidad angular del rotor ω2 no es igual a la velocidad angular del campo magnético ω1, lo que se denomina síncrono. De ahí el nombre del motor asíncrono, es decir, asíncrono.
El funcionamiento de una máquina asíncrona se caracteriza por el deslizamiento s, que es la diferencia relativa entre las velocidades angulares del campo ω1 y del rotor ω2: s = (ω1-ω2) / ω1
El valor y el signo del deslizamiento, en función de la velocidad angular del rotor con respecto al campo magnético, determinan el modo de funcionamiento de la máquina de inducción. Entonces, en el modo inactivo ideal, el rotor y el campo magnético giran a la misma frecuencia en la misma dirección, deslizamiento s = 0, el rotor está estacionario en relación con el campo magnético giratorio, la FEM en su devanado no es inducida, el rotor la corriente y el momento electromagnético de la máquina son cero. En el arranque, el rotor está estacionario en el primer instante de tiempo: ω2 = 0, s = 1. Básicamente, el deslizamiento en el modo motor cambia de s = 1 en el arranque a s = 0 en el modo inactivo ideal .
Cuando el rotor gira a una velocidad ω2> ω1 en la dirección de rotación del campo magnético, el deslizamiento se vuelve negativo. La máquina entra en modo generador y desarrolla el par de frenado. Cuando el rotor gira en dirección opuesta a la dirección de rotación del polo magnético (s > 1), la máquina de inducción cambia al modo opuesto y también desarrolla un par de frenado. Así, en función del deslizamiento, se distingue entre los modos del motor (s = 1 ÷ 0), del generador (s = 0 ÷ -∞) y del modo contrario (s = 1 ÷ + ∞). Los modos de generador y contador de conmutación se utilizan para detener los motores de inducción.
Ver también: Arranque de un motor de rotor bobinado