Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
Antes de hablar sobre los accionamientos de motores de inducción , es importante comprender y conocer los motores de inducción . En palabras muy simples, los motores de inducción se pueden describir como motores de CA trifásicos de velocidad constante con arranque automático. La razón para describir los motores de inducción como velocidad constante es porque normalmente estos motores tienen una velocidad constante dependiendo de la frecuencia del suministro y el número de devanados.
En el pasado, no era posible controlar la velocidad de los motores de inducción según las necesidades de cada uno. Es por eso que su uso era limitado y, a pesar de tener muchas otras ventajas sobre los motores de CC, no se podían usar debido a esta desventaja. Pero en el campo de los controladores han mejorado debido a la disponibilidad de tiristores o SCR, transistores de potencia, IGBT y GTO , se han inventado los controladores de motor de inducción de velocidad variable .
Aunque el costo de estos controladores es más que el controlador de CC, todavía está aumentando el uso de motores de inducción y están reemplazando a los motores de CC debido a sus ventajas. Mientras discutimos este tema, veremos el arranque, el frenado y el control de velocidad de los motores de inducción.
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Arranque de motores de inducción
Sabemos que el motor de inducción tiene arranque automático, es decir, cuando se le da alimentación al motor, comienza a girar sin ninguna ayuda externa. Cuando se arranca un motor de inducción porque inicialmente no hay resistencia (es decir, durante el arranque), existe una tendencia a un gran flujo de corriente a través del circuito del rotor 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
- Arrancador estrella delta
- Arrancador de autotransformadores
- Arrancador de reactor
- Arrancador de reactor saturable
- Arrancador de bobinado parcial
- Arrancador del controlador de voltaje de CA
- El arrancador de resistencia del rotor se utiliza para arrancar el motor de rotor bobinado.
Los accionamientos del motor de inducción normalmente están diseñados para funcionar con conexión delta, pero durante el arranque, el suministro se proporciona desde la conexión en estrella porque entonces el voltaje y la corriente de arranque se reducen 1 / √3 veces que la conexión delta. Cuando el motor alcanza una velocidad de estado estable, la conexión cambia de estrella a triángulo.
Otro tipo de método de arranque de los motores de inducción es el arranque con autotransformador . Dado que sabemos que el par es proporcional al cuadrado del voltaje . Mediante autotransformadores, la tensión y la corriente de arranque se reducen para superar el problema del sobrecalentamiento debido a un flujo de corriente muy alto. Durante el arranque, la relación del transformador se establece de manera que la corriente de arranque no exceda el límite seguro. 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 del circuito se da aquí con
Otro método de arranque es el arranque suave utilizando controladores de reactor saturables. En este método, se introduce una alta reactancia en el circuito de modo que el par de arranque se cierra a cero. Ahora la reactancia se reduce suavemente durante el arranque y la corriente de arranque aumenta y el par también varía de forma continua. En este método, el motor arranca sin sacudidas y la aceleración es suave, por eso también se llama arranque suave.
El esquema de arranque desequilibrado para arranque suave es otro tipo de método de arranque donde la impedancia se introduce solo 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 de par de velocidad en ese momento son similares a la curva A en el gráfico. Cuando la velocidad alcanza un valor de estado estable, la impedancia se elimina por completo, en ese momento la curva es similar a B, que son las características naturales de la matinal. Este método de arranque también es sin tirones y el funcionamiento es muy suave. 
El método de arranque de bobinado parcial es especial para motores de inducción de jaula de ardilla. En este método, dos o más devanados de arranque se conectan en paralelo. Cuando el motor arranca, cualquiera de los devanados está conectado, como resultado, aumenta la impedancia del motor de arranque y se reduce la corriente de arranque. Cuando el motor adquiere la velocidad constante, ambos devanados están conectados. 
Específicamente para motores de rotor bobinado, se utiliza un arrancador de resistencia de rotor. En este método, se utilizan resistencias externas en el circuito del rotor para limitar la corriente de arranque. El valor máximo de resistencia se elige para limitar la corriente.a velocidad cero dentro del valor seguro. A medida que aumenta la velocidad, la resistencia de la sección es que el aumento de temperatura es menor que otros métodos de arranque de alta aceleración, con este tipo de método de arranque se pueden realizar arranques y paradas frecuentes con cargas pesadas.
Frenado de motores de inducción
Cuando se trata de controlar una máquina eléctrica por conductores eléctricos, el frenado es un término muy importante porque ayuda a disminuir la velocidad del motor según la voluntad y la necesidad. El frenado de los motores de inducción se puede clasificar principalmente en tres tipos
- Frenado regenerativo.
- taponamiento o frenado por tensión inversa
- Frenado dinámico que puede clasificarse además como
- Frenado dinámico AC
- Frenado autoexcitado mediante condensadores
- Frenado dinámico DC
- Frenado de secuencia cero
Para explicar ese frenado de regeneración para motor de inducción, podemos tomar la ayuda de la ecuación 
Aquí, θ 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 los 90 o (es decir, θ s > 90 o) puede tener lugar un frenado regenerativo. Para explicar esto de forma más clara y sencilla podemos decir que siempre que la velocidad del rotor supera la velocidad síncrona, se produce un frenado de regeneración. Esto se debe a que siempre que el rotor gira a una velocidad superior a la velocidad síncrona, 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 debe exceder la velocidad síncrona, lo que puede no ser posible siempre. Para adquirir frenado regenerativo a una velocidad menor que la velocidad síncrona, se puede utilizar una fuente de frecuencia variable.
La conexión de los motores de inducción se realiza intercambiando dos de los terminales de alimentación. Cuando los terminales se invierten, el funcionamiento de la máquina cambia de motor a enchufado. 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 de dirección y se produce el frenado.
La primera clasificación del frenado dinámico de los motores de inducción es el frenado dinámico de CA, cualquiera de las fases de suministro se desconecta del suministro y luego se mantiene abierto o conectado con la otra fase. El primer tipo se conoce como conexión de dos conductores y el segundo se conoce como conexión de tres conductores. Para comprender claramente este método de frenado, podemos asumir que el sistema es un sistema monofásico. Ahora se puede considerar que el motor está alimentado por voltajes de secuencia positiva y negativa. Es por eso que cuando la resistencia del rotor es alta, el par neto es negativo y se puede adquirir el frenado.
A veces, los condensadores se mantienen permanentes al conectarse a través de los terminales de alimentación del motor. A esto se le llama frenado autoexcitado usando condensadores de 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 funcionar 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 sean suficientes para que el motor funcione como generador de inducción después de ser desconectado de la alimentación. Cuando el motor funciona como un generador de inducción, el par producido se opone a la rotación normal del motor y, por lo tanto, se produce el frenado.
Otro tipo de frenado dinámico es el frenado dinámico de CC. En este método, el estator de los accionamientos de motores de inducción en funcionamiento se conecta a la alimentación de CC. Las consecuencias de conectar un suministro de CC al estator son las siguientes, la corriente de CC produce un campo magnético estacionario , en el rotor sigue girando y como resultado hay un voltaje inducido en el devanado del rotor, por lo tanto, la máquina funciona como un generador que se opone al movimiento del motor y se adquiere el frenado
Control de velocidad de motores de inducción
Hemos hablado 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? El control de velocidad de los motores de inducción se puede realizar en seis métodos que son
- Cambio de polos
- Control de voltaje del estator
- Control de frecuencia de suministro
- Acoplamiento de corrientes de Foucault
- Control de resistencia del rotor
- Recuperación de potencia 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 el número de polos disminuye o aumenta respectivamente. Los motores en los que está presente la provisión de cambio de número de polos, se denominan ‘motor cambiador de polos’ o ‘motor multivelocidad’.
Otro método para controlar la velocidad de los accionamientos de motores de inducción es el control de 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 la corriente es proporcional al voltaje . Entonces, si se reduce el voltaje del estator, la velocidad se reduce y, de manera similar, si se aumenta el voltaje del estator, la velocidad también aumenta.
La velocidad de un motor de inducción es proporcional al producto de la frecuencia de suministro y el flujo del entrehierro. Pero como existe la posibilidad de saturación magnética al disminuir la frecuencia de suministro, es por eso que no solo se controla la frecuencia, sino también 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 de v / f se cambia en consecuencia. 
La corriente de FoucaultEl método de control de velocidad se realiza colocando un embrague de corrientes parásitas entre un motor de inducción que funciona a una velocidad fija y la carga de velocidad variable. Ahora bien, ¿qué es este embrague de corrientes de Foucault? No es más que un motor de inducción en el que tanto el estator como el rotor pueden girar. El rotor está acoplado al motor de inducción principal . Cuando se producen corrientes parásitas 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 devanado del estator, se puede controlar la velocidad del motor.
Dependiendo de la resistencia del rotor, la velocidad del rotor disminuye o aumenta. La variación de las características del par de velocidad con respecto al cambio en la resistencia del rotor se muestra en las figuras siguientes. Este método de control de velocidad es mejor que muchos otros métodos debido a su bajo costo.
