Antes de discutir, motores de inducción es importante entender y saber acerca de motores de inducción. En palabras muy sencillas los motores de inducción pueden ser descritos como motores de CA trifásicos, de velocidad constante y auto-arranque. La razón para describir los motores de inducción como de velocidad constante es porque normalmente estos motores tienen una velocidad constante dependiendo de la frecuencia del suministro y el número de bobinados.
En el pasado, no era posible controlar la velocidad de los motores de inducción según las necesidades. Por eso su uso era limitado y a pesar de tener muchas otras ventajas sobre Motores de corriente continua no podían ser utilizados debido a esta desventaja. Pero en el campo de los conductores han mejorado debido a la disponibilidad de tiristores o SCRs, transistores de energía, IGBTsy GTO la velocidad variable motores de inducción han sido inventadas.
Aunque el costo de estos controladores es mayor que el de los controladores de corriente continua, el uso de los motores de inducción está aumentando y están reemplazando a los motores de corriente continua debido a sus ventajas. Mientras discutimos este tema miraremos el arranque, frenado y el control de la velocidad de los motores de inducción.
Arranque de los motores de inducción
Sabemos que el motor de inducción se auto-arranca, es decir, cuando se le da suministro al motor, éste comienza a girar sin ninguna ayuda externa. Cuando un motor de inducción se inicia como no hay resistencia inicialmente (es decir, durante el arranque), hay una tendencia de enorme actual fluyen a través del circuito del rotor, lo que puede dañar el circuito de forma permanente. Para superar este problema se han introducido varios métodos para limitar la corriente de arranque. Algunos de los métodos son
- Arranque delta de la estrella
- Arranque de los autotransformadores
- Arranque del reactor
- Arrancador de reactor saturable
- Arranque de la parte de la bobina
- Arranque del controlador de voltaje de CA
- El arrancador de resistencia del rotor se utiliza para el arranque del motor de rotor bobinado.
El motores de inducción están normalmente diseñados para funcionar en conexión delta, pero durante el arranque el suministro se da desde la conexión estelar porque entonces el voltaje de arranque y actual se reduce en un tercio de la conexión delta. Cuando el motor alcanza una velocidad constante la conexión cambia de estrella a delta.
Otro tipo de método de arranque de los motores de inducción es el autotransformador empezando. Ya que sabemos que el par es proporcional al cuadrado de la voltaje. Por medio de autotransformadores el voltaje de arranque y actual se reducen para superar el problema de sobrecalentamiento debido al flujo de corriente muy alto. Durante el arranque, la proporción de transformador se establece de manera que la corriente de arranque no exceda el límite de seguridad. Una vez que el motor de inducción comienza a funcionar y alcanza un valor de estado estable, el autotransformador se desconecta del suministro. El diagrama de circuito se da aquí con
Otro método de arranque es el arranque suave usando conductores de reactores saturables. En este método se introduce una alta reactancia en el circuito para que el par de arranque se cierre a cero. Ahora la reactancia se reduce suavemente durante el arranque y el arranque actual aumenta y la torsión también varía de forma continua. En este método el motor arranca sin ningún tipo de sacudida y la aceleración es suave, por eso también se llama arranque suave.
El esquema de arranque desequilibrado para el arranque suave es otro tipo de método de arranque en el que la impedancia se introduce sólo en una de las fases de suministro. Durante el arranque la impedancia se mantiene muy alta para que el motor funcione como un motor monofásico, las características del par de velocidad en ese momento es similar a la curva A del gráfico. Cuando la velocidad alcanza un valor de estado estable la impedancia se elimina completamente, en ese momento la curva es similar a la B, que es la característica natural de la matina. Este método de arranque tampoco tiene sacudidas y el funcionamiento es muy suave.
El método de arranque de bobinas es especial para motores de inducción de jaula de ardilla. En este método dos o más bobinas de arranque se conectan en paralelo. Cuando el motor arranca, cualquiera de los bobinados se conecta como resultado de que la inminencia de arranque se incrementa y la corriente de arranque se reduce. Cuando el motor adquiere la velocidad constante, ambos devanados están conectados.
Específicamente para los motores de rotor bobinado, se utiliza un arrancador de resistencia de rotor. En este método, los motores externos resistencias se utilizan en el circuito del rotor para limitar la corriente de arranque. El valor máximo de resistencia es elegido para limitar la actual a velocidad cero dentro del valor seguro. A medida que la velocidad aumenta, la resistencia seccional es el aumento de la temperatura es menor que otros métodos de inicio de alta aceleración, los frecuentes arranques y paradas a partir de cargas pesadas se pueden hacer con este tipo de método de arranque.
Frenado de los motores de inducción
Cuando se trata de controlar una máquina eléctrica por conductores eléctricos Frenar es un término muy importante porque ayuda a disminuir la velocidad del motor según la voluntad y la necesidad. Frenado de los motores de inducción pueden clasificarse principalmente en tres tipos
- Frenado regenerativo.
- enchufar o frenar con voltaje inverso
- Frenado dinámico que puede clasificarse además como
- Frenado dinámico de CA
- Frenado auto-excitado usando condensadores
- Frenado dinámico DC
- Frenado de secuencia cero
Para explicar que el freno de regeneración para el motor de inducción, podemos tomar la ayuda de la ecuación
Aquí,s es el ángulo de fase entre el voltaje del estator y la corriente del estator, las palabras simples siempre que este ángulo de fase exceda de 90o (es decirs>90o) puede tener lugar un frenado regenerativo. Para explicar esto más clara y fácilmente podemos decir que cuando la velocidad del rotor excede la velocidad sincrónica, se produce el frenado de regeneración. Esto se debe a que cuando el rotor gira a una velocidad superior a la velocidad sincrónica se produce un campo inverso que se opone a la rotación normal del motor y, por lo tanto, se produce el frenado. La principal desventaja de este tipo de frenado es que la velocidad del motor tiene que superar la velocidad sincrónica, lo que no siempre es posible. Para adquirir un frenado regenerativo a una velocidad inferior a la velocidad sincrónica, puede utilizarse una fuente de frecuencia variable.
La conexión de los motores de inducción se hace intercambiando dos de los terminales de suministro. Cuando los terminales se invierten, el funcionamiento de la máquina cambia de motor a enchufe. Desde el punto de vista técnico y para una mejor comprensión se puede decir que el deslizamiento cambia de s a (2-s), lo que indica que debido a la inversión de los terminales el par también cambia su dirección y se produce el frenado.
La primera clasificación del frenado dinámico de los motores de inducción es el frenado dinámico de CA, en el que cualquiera de las fases de suministro se desconecta del suministro y luego se mantiene abierta o se conecta con la otra fase. El primer tipo se conoce como conexión de dos cables y el segundo como conexión de tres cables. Para entender claramente este método de frenado podemos asumir que el sistema es monofásico. Ahora se puede considerar que el motor está alimentado por voltajes de secuencia positiva y negativa. Por eso cuando la resistencia del rotor es alta el par neto es negativo y el frenado puede ser adquirido.
A veces los condensadores se mantienen permanentes al estar conectados a través de los terminales de suministro del motor. Esto se llama frenado auto-excitado usando condensadores de los motores de inducción. Este tipo de frenado funciona principalmente por la propiedad de los condensadores de almacenar energía. Siempre que el motor se desconecta de la alimentación el motor comienza a trabajar como un generador de inducción autoexcitado, la energía proviene de los condensadores conectados a través de los terminales. Los valores del condensador se eligen de manera que son suficientes para hacer que el motor funcione como un generador de inducción después de ser desconectado del suministro. Cuando el motor funciona como generador de inducción el par producido se opone a la rotación normal del motor y por lo tanto se frena.
Otro tipo de frenado dinámico es el frenado dinámico de cc. En este método, el estator de los motores de inducción en funcionamiento está conectado a la alimentación en cc. Las consecuencias de conectar una alimentación de CC al estator son las siguientes: la corriente CC produce una campo magnéticoen el rotor sigue girando y como resultado hay una inducida voltaje en el devanado del rotor, por lo tanto la máquina funciona como un generador que se opone al movimiento del motor y el frenado se adquiere
Control de velocidad de los motores de inducción
Hemos discutido sobre el arranque y el frenado de los motores de inducción, pero ¿qué pasa con el control de la velocidad durante el tiempo de funcionamiento. Control de velocidad de los motores de inducción puede hacerse en seis métodos que son
- Cambio de polos
- Control del voltaje del estator
- Control de la frecuencia de suministro
- Acoplamiento de corrientes de Foucault
- Control de la resistencia del rotor
- Recuperación del poder de deslizamiento
Sabemos que la velocidad del motor de inducción es inversamente proporcional al número de polos. Por lo tanto, es posible aumentar o disminuir la velocidad del motor de inducción si se disminuye o aumenta el número de polos respectivamente. El motor en el cual la disposición de cambiar el número de polos está presente, se llaman motor de cambio de polos o motor de múltiples velocidades.
Otro método para controlar la velocidad de los motores de inducción es el control del voltaje del estator. El voltaje del estator es directamente responsable de la velocidad de rotación del rotor. El par es proporcional al voltaje al cuadrado y al actual es proporcional a la voltaje. Así que si el voltaje del estator se reduce, la velocidad se reduce y de la misma manera si el voltaje del estator se incrementa, la velocidad también se incrementa.
La velocidad de un motor de inducción es proporcional al producto de la frecuencia de suministro y el flujo de la brecha de aire. Pero como hay una posibilidad de saturación magnética mientras se disminuye la frecuencia de suministro, por eso no sólo se controla la frecuencia sino también el v/f (es decir, la relación entre el voltaje y la frecuencia de suministro) y se intenta mantener constante esta relación. Y si es necesario cambiar la velocidad, la relación v/f se cambia en consecuencia.
El corriente de remolino El método de control de velocidad se realiza colocando un embrague de corrientes de Foucault entre un motor de inducción que funciona a una velocidad fija y la carga de velocidad variable. Ahora, ¿qué es este embrague de corriente de remolino? No es más que un motor de inducción en el que se permite que tanto el estator como el rotor giren. El rotor está acoplado con el principal motor de inducción. Cuando se producen corrientes de remolino en el tambor del rotor, se produce su interacción con el campo del estator y un par que hace girar el motor principal. Controlando la corriente continua a través del bobinado del estator se puede controlar la velocidad del motor.
Dependiendo de la resistencia del rotor, la velocidad del mismo cae o aumenta. La variación de las características del par de la velocidad con respecto al cambio de la resistencia del rotor se muestra en las figuras siguientes. Este método de control de la velocidad es mejor que muchos otros métodos debido a su bajo costo.
