Motor asincrono trifasico tipos y funcionamiento
El motor asíncrono también se denomina motor de inducción, ya que los motores asíncronos funcionan mediante el principio de inducción. El motor asíncrono se abrevia como ASM o IM. En el funcionamiento del motor, el rotor de un motor asíncrono funciona más lentamente que el campo magnético giratorio del estator, es decir, asíncrono al estator. La diferencia entre la velocidad del estator y la del rotor también se llama deslizamiento. Si la velocidad del rotor es igual a la del estator, el deslizamiento es nulo y el motor asíncrono no entrega ningún par positivo. En el funcionamiento del generador, el rotor gira más rápido que el campo giratorio del estator. Debido a la diferencia de velocidad, se genera un par negativo que intenta frenar el rotor. Los motores asíncronos que funcionan directamente con corriente alterna bifásica o trifásica sin inversor tienen un rendimiento menor que los motores síncronos con imanes permanentes. Sin embargo, los motores asíncronos operados con un inversor pueden alcanzar eficiencias altas similares.
Motores asíncronos trifásico estructura
Existen dos tipos diferentes de motores asíncronos: de jaula de ardilla y de anillo colector. La estructura del estator es la misma para ambos y es similar a la de un motor síncrono. Para conducir el flujo magnético en el motor eléctrico, el estator y el rotor están formados por varias capas de chapa eléctrica, que suele tener un grosor de 0,5 mm. Cuanto más fina sea la lámina eléctrica, menores serán las pérdidas por corrientes de Foucault en el motor eléctrico y mayor será su rendimiento. El estator lleva los devanados por los que circula la corriente trifásica. Por regla general, el estator tiene tres fases de motor, que pueden estar conectadas en una configuración de estrella o delta. Sin embargo, también hay motores con varias o menos fases, dependiendo principalmente del uso previsto y de la tensión de alimentación. El rotor contiene barras conductoras o devanados en cortocircuito, según el tipo de motor asíncrono.
Motor asíncrono con rotor de jaula de ardilla
El rotor de una jaula de ardilla está formado por una jaula de barras de aluminio o cobre. Las barras están cortocircuitadas en los extremos superior e inferior con anillos del mismo material. El rotor de jaula de ardilla es el más utilizado porque no tiene anillos rozantes y, por tanto, tiene una vida útil más larga. Además, la producción del rotor es mucho más barata.
Motor asíncrono con rotor de anillo colector
En un rotor de anillo deslizante, el rotor está formado por bobinas en lugar de barras. Los devanados no se cortocircuitan en el rotor, sino que se conducen al exterior mediante anillos rozantes y se cortocircuitan mediante resistencias adicionales. El flujo de corriente en el rotor puede ser influenciado a través de las resistencias fuera del motor eléctrico.
Motor asíncrono trifásico modo de funcionamiento
Un campo magnético rotativo es creado por una corriente trifásica en los devanados del estator. El campo magnético giratorio del estator también fluye por el rotor a través del entrehierro. Si hay una diferencia de velocidad entre la velocidad del rotor y la del estator, se induce una tensión en las barras conductoras del rotor por el campo magnético giratorio. Como las barras conductoras están cortocircuitadas entre sí en los extremos inferior y superior, la tensión inducida crea un flujo de corriente en las barras. La corriente de cortocircuito en las barras genera a su vez un campo magnético en el rotor, que sigue el campo magnético del estator. A diferencia de los motores síncronos con imanes permanentes, el campo magnético del rotor no es estacionario, sino que gira a través del mismo. Si el rotor gira a la misma velocidad que el estator, no se induce más corriente en las barras conductoras y, en consecuencia, no se genera más par. En caso de cortocircuito del estator, el rotor no induce más tensión. Esto hace que el motor asíncrono sea un motor eléctrico muy seguro, razón por la cual los principales fabricantes de automóviles, como Tesla y Audi, entre otros, utilizan el motor asíncrono en sus vehículos eléctricos.
Ventajas y desventajas
Vea las ventajas y desventajas de los motores de inducción con rotor de anillos rozantes y rotor de jaula de ardilla con y sin inversor.
Rotor de anillo deslizante
La principal ventaja de un motor asíncrono con anillos rozantes es el mayor par en el rango de velocidad más bajo y la menor corriente de arranque. Sin embargo, los costes adicionales de los anillos rozantes y también de la fabricación del rotor con los devanados son considerables. Por ello, el rotor de anillos rozantes sólo se utiliza hoy en día para motores eléctricos muy grandes en los que un convertidor sería demasiado caro.
Jaula de cortocircuito del sin inversor
La principal ventaja de un motor de jaula de ardilla es el bajo coste de fabricación del rotor en comparación con un motor síncrono de imanes permanentes, PMSM por sus siglas en inglés. El motor asíncrono es muy resistente a las altas temperaturas. No hay que preocuparse por la desmagnetización de los imanes, como ocurre con un PMSM. La principal desventaja es el bajo par de arranque y la baja eficiencia si no se utiliza un inversor.
Jaula de cortocircuito con inversor
Con un inversor, el motor asíncrono puede alcanzar una eficiencia similar a la de un PMSM a altas velocidades. La potencia máxima y el par máximo también son muy buenos, ya que no hay que preocuparse por la desmagnetización de los imanes. La potencia continua puede ser un problema si el calor generado en el rotor no se puede disipar adecuadamente.