El motor de inducción trifásico es el más utilizado motor eléctrico. Casi el 80% de la energía mecánica utilizada por las industrias es proporcionada por motores de inducción trifásicos debido a su construcción simple y robusta, bajo costo, buenas características de funcionamiento, la ausencia de conmutador y una buena regulación de la velocidad. En un motor de inducción trifásico, la potencia se transfiere del estator al bobinado del rotor por inducción. El motor de inducción también se llama motor sincrónico ya que corre a una velocidad distinta de la velocidad sincrónica.
Construcción de motores de inducción trifásica
Como cualquier otro tipo de motor eléctrico de inducción, un motor de inducción trifásico se construye a partir de dos partes principales, a saber, el rotor y el estator:
- Estator: Como su nombre indica, el estator es una parte estacionaria del motor de inducción. Un bobinado de estator se coloca en el estator del motor de inducción y se le da el suministro trifásico.
- Rotor: El rotor es una parte giratoria del motor de inducción. El rotor está conectado a la carga mecánica a través del eje.
El rotor del motor de inducción trifásico se clasifica además como
- Rotor de jaula de ardilla
- Rotor de anillo deslizante o rotor bobinado o rotor bobinado en fase.
Dependiendo del tipo de construcción del rotor utilizado, el motor de inducción trifásico se clasifican como:
- Motor de inducción de jaula de ardilla
- Motor de inducción de anillo de deslizamiento o motor de inducción de herida o motor de inducción de herida de fase.
La construcción de un estator para ambos tipos de motores de inducción trifásicos es identificable, y se discute brevemente a continuación. Por favor, asegúrese de que está utilizando el apropiado herramientas eléctricas si vas a deconstruir un motor tú mismo.
Las otras partes de un motor de inducción trifásico son:
- Eje para transmitir el par a la carga. Este eje está hecho de acero.
- Cojinetes para apoyar el eje de rotación.
- Uno de los problemas del motor eléctrico es la producción de calor durante su rotación. Para superar este problema, necesitamos un ventilador para enfriar.
- Para recibir la conexión eléctrica externa se necesita una caja de terminales.
- Hay una pequeña distancia entre el rotor y el estator que normalmente varía entre 0,4 mm y 4 mm. Tal distancia se llama brecha de aire.
Puede aprender más sobre los motores de inducción estudiando nuestro ingeniería eléctrica MCQ.
Estator del motor de inducción trifásico
El estator del motor de inducción trifásico consta de tres partes principales:
- Marco del estator,
- El núcleo del estator,
- Bobinado de estator o bobinado de campo.
Marco del estator
Es la parte exterior de la motor de inducción trifásico. Su principal función es apoyar el núcleo del estator y el devanado de campo. Actúa como una cubierta, y proporciona protección y fuerza mecánica a todas las partes internas del motor de inducción. El armazón está hecho de acero fundido o fabricado. El marco del motor de inducción trifásico debe ser fuerte y rígido, ya que la longitud del espacio de aire del motor de inducción trifásico es muy pequeña. De lo contrario, el rotor no permanecerá concéntrico con el estator, lo que dará lugar a una tracción magnética desequilibrada.
El núcleo del estator
La función principal del núcleo del estator es llevar el flujo alterno. Con el fin de reducir el corriente de remolino pérdida, el núcleo del estator está laminado. Estos tipos de estructura laminada están hechos de estampación de unos 0,4 a 0,5 mm de espesor. Todos los sellos se estampan juntos para formar el núcleo del estator, que luego se aloja en el marco del estator. El estampado está hecho de acero al silicio, lo que ayuda a reducir la pérdida de histéresis que se produce en el motor.
Bobinado del estator o bobinado de campo
Las ranuras en la periferia del núcleo del estator del motor de inducción trifásico llevan bobinas trifásicas. Aplicamos un suministro de corriente alterna trifásica a este bobinado trifásico. Las tres fases del bobinado están conectadas en estrella o en delta dependiendo del tipo de método de arranque que utilicemos. Arrancamos el motor de jaula de ardilla mayormente con el estator estrella-triángulo y por lo tanto el estator del motor de jaula de ardilla está conectado en delta. Arrancamos el motor de inducción trifásico de anillo colector insertando resistencias así, el bobinado del estator del motor de inducción de anillo colector puede ser conectado en estrella o en delta. El devanado del estator del motor de inducción trifásico también se llama devanado de campo, y cuando este devanado es excitado por el suministro de corriente alterna trifásica, produce un campo magnético giratorio.
Tipos de motor de inducción trifásico
Motor de inducción trifásico de jaula de ardilla
El rotor del motor de inducción trifásico de jaula de ardilla es cilíndrico y tiene ranuras en su periferia. Las ranuras no son paralelas entre sí, sino que están un poco torcidas (la torsión no se muestra en la figura del rotor de la jaula de ardilla), ya que la torsión impide el bloqueo magnético de los dientes del estator y del rotor y hace que el funcionamiento del motor sea más suave y silencioso. El rotor de jaula de ardilla consiste en barras de aluminio, latón o cobre (el rotor de sostén de cobre se muestra en la figura de al lado). Estas barras de aluminio, latón o cobre se llaman conductores del rotor y se colocan en las ranuras de la periferia del rotor. Los conductores del rotor están permanentemente en cortocircuito por los anillos de cobre o aluminio llamados anillos finales. Para proporcionar resistencia mecánica, estos conductores del rotor se sujetan al anillo final y por lo tanto forman un circuito cerrado completo que se asemeja a una jaula y de ahí su nombre como motor de inducción de jaula de ardilla. El devanado del rotor de jaula de ardilla se hace simétrico. Como los anillos finales ponen permanentemente en cortocircuito las barras, la resistencia del rotor es bastante pequeña, y no es posible añadir resistencia externa ya que las barras se ponen en cortocircuito permanentemente. La ausencia de anillos colectores y escobillas hace que la construcción del motor de inducción trifásico de jaula de ardilla sea muy simple y robusta, y por lo tanto, ampliamente utilizado como motor de inducción trifásico. Estos motores tienen la ventaja de adoptar cualquier número de pares de polos. El siguiente diagrama muestra un rotor de inducción de jaula de ardilla que tiene barras de aluminio en cortocircuito por anillos terminales de aluminio.
Ventajas del rotor de inducción de jaula de ardilla
- Su construcción es muy simple y robusta.
- Como no hay cepillos ni anillos colectores, estos motores requieren menos mantenimiento.
Aplicaciones del rotor de inducción de jaula de ardilla
Utilizamos los motores de inducción de jaula de ardilla en tornos, taladros, ventiladores, máquinas de impresión por soplado, etc.
Motor de inducción trifásico de anillo de deslizamiento o de rotor herido
En este tipo de motor de inducción trifásico el rotor está bobinado para el mismo número de polos que el del estator, pero tiene menos ranuras y tiene menos vueltas por fase de un conductor más pesado. El rotor también lleva un devanado en estrella o en delta similar al del devanado del estator.
El rotor consiste en un número de ranuras y el devanado del rotor se coloca dentro de estas ranuras. Los tres terminales están conectados entre sí para formar una conexión en estrella. Como su nombre indica, el motor de inducción trifásico de anillos colectores consiste en anillos colectores conectados en el mismo eje que el del rotor.
Los tres extremos de los bobinados trifásicos están permanentemente conectados a estos anillos colectores. La resistencia externa puede ser fácilmente conectada a través de los cepillos y anillos colectores y por lo tanto se utiliza para controlar la velocidad y mejorar el arranque par del motor de inducción trifásico. Los cepillos se utilizan para llevar actual hacia y desde el bobinado del rotor. Estas escobillas están además conectadas a resistencias trifásicas conectadas a la estrella. A continuación se muestra un diagrama eléctrico de un motor de inducción trifásico de anillo colector:
En el arranque, la resistencia está conectada al circuito del rotor y se corta gradualmente a medida que el rotor aumenta su velocidad. Cuando el motor está funcionando, el anillo colector se pone en cortocircuito conectando un collar metálico, que conecta todos los anillos colectores entre sí, y también se retiran las escobillas. Esto reduce el desgaste de las escobillas. Debido a la presencia de anillos colectores y escobillas, la construcción del rotor se complica un poco, por lo que se utiliza menos en comparación con el motor de inducción de jaula de ardilla.
Ventajas del motor de inducción de anillo colector
- Tiene un alto par de arranque y una baja corriente de arranque.
- Posibilidad de añadir resistencia adicional para controlar la velocidad.
Aplicación del motor de inducción de anillo colector
Los motores de inducción de anillos colectores se utilizan cuando se requiere un alto par de arranque, por ejemplo, en polipastos, grúas, ascensores, etc.
Diferencia entre el anillo colector y el motor de inducción de la jaula de ardilla
| Anillo de deslizamiento o herida de fase Motor de inducción | Motor de inducción de jaula de ardilla |
| La construcción es complicada debido a la presencia de anillos colectores y cepillos | La construcción es muy simple |
| El devanado del rotor es similar al del estator. | El rotor consiste en barras de rotor que están permanentemente en cortocircuito con la ayuda de anillos finales |
| Podemos añadir fácilmente la resistencia del rotor usando anillos colectores y cepillos | Como las barras del rotor están permanentemente en cortocircuito, no es posible añadir resistencia externa |
| Debido a la presencia de resistencia externa se puede obtener un alto par de arranque | El par de giro de la mirada es bajo y no puede ser mejorado |
| El anillo de deslizamiento y los cepillos están presentes | El anillo de deslizamiento y los cepillos están ausentes |
| Se requiere un mantenimiento frecuente debido a la presencia de cepillos | Se requiere menos mantenimiento |
| La construcción es complicada y la presencia de cepillos y anillos colectores hace que el motor sea más costoso. | La construcción es simple y robusta y es barata comparada con el motor de inducción de anillos colectores. |
| Este motor es raramente usado, sólo el 10% de la industria usa un motor de inducción de anillos colectores. | Debido a su simple construcción y bajo costo. El motor de inducción de jaula de ardilla es ampliamente utilizado |
| Las pérdidas de cobre en los rotores son altas y por lo tanto menos eficientes. | Menos pérdidas de cobre en el rotor y por lo tanto una alta eficiencia |
| El control de la velocidad por el método de la resistencia del rotor es posible | El control de la velocidad por el método de la resistencia del rotor no es posible |
| Los motores de inducción de anillos colectores se utilizan cuando se requiere un alto par de arranque, por ejemplo, en polipastos, grúas, ascensores, etc. | El motor de inducción de jaula de ardilla se utiliza en tornos, máquinas de perforación, ventiladores, máquinas de impresión de soplado, etc. |
