Tipos de motor de inducción trifásico

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Ultima edición el 21 septiembre, 2023

El motor de inducción trifásico es uno de los motores eléctricos más comunes y utilizados en la industria. Estos motores son altamente eficientes, fiables y de bajo costo, lo que los convierte en una opción popular para una amplia variedad de aplicaciones. Los motores de inducción trifásicos son capaces de trabajar en una amplia variedad de entornos, desde pequeñas maquinarias hasta grandes sistemas de ventilación y compresión. En este artículo, discutiremos los diferentes tipos de motores de inducción trifásicos disponibles en el mercado y su uso adecuado en diferentes aplicaciones.

Desenganche del devanado de arranque

El motor de inducción trifásico es uno de los tipos más comunes de motores eléctricos. Este tipo de motor funciona gracias a la interacción de un campo magnético giratorio y un rotor que gira a su alrededor. Uno de los componentes importantes del motor de inducción trifásico es el devanado de arranque. Este devanado ayuda a que el motor arranque correctamente.

¿Qué es el devanado de arranque?

El devanado de arranque es un conjunto de bobinas que se encuentran en el estator del motor. Estas bobinas están diseñadas para crear un campo magnético giratorio que ayuda a que el rotor del motor comience a girar. El devanado de arranque se activa cuando se aplica una corriente eléctrica al motor. Una vez que el motor ha arrancado, el devanado de arranque se desconecta automáticamente.

¿Por qué es importante el desenganche del devanado de arranque?

El devanado de arranque debe desconectarse una vez que el motor ha arrancado porque, de lo contrario, puede causar problemas en el funcionamiento del motor. Si el devanado de arranque sigue activado después de que el motor ha arrancado, puede causar sobrecalentamiento en el motor y reducir su vida útil. Además, el devanado de arranque puede consumir energía eléctrica innecesariamente, lo que aumenta la factura de electricidad.

¿Cómo se realiza el desenganche del devanado de arranque?

Existen diferentes métodos para desenganchar el devanado de arranque de un motor de inducción trifásico. Uno de los métodos más comunes es el uso de un interruptor centrífugo. Este interruptor se encuentra en el eje del motor y se activa cuando el motor alcanza una velocidad determinada. Una vez que el interruptor se activa, desconecta automáticamente el devanado de arranque.

Otro método común para desenganchar el devanado de arranque es mediante el uso de un relé de arranque. Este relé se activa cuando se aplica una corriente eléctrica al motor y se desactiva una vez que el motor ha arrancado. El relé de arranque se encarga de desconectar el devanado de arranque automáticamente.

Conclusión

El devanado de arranque es un componente importante del motor de inducción trifásico que ayuda a que el motor arranque correctamente. Sin embargo, una vez que el motor ha arrancado, el devanado de arranque debe desconectarse automáticamente para evitar problemas en el funcionamiento del motor. Existen diferentes métodos para desenganchar el devanado de arranque, como el uso de un interruptor centrífugo o un relé de arranque.

Características de los devanados estáticos

Los devanados estáticos son una de las opciones disponibles para los motores de inducción trifásicos. Estos devanados tienen algunas características particulares que los hacen útiles en ciertas aplicaciones. A continuación, se explican algunas de estas características:

1. Bajo costo

Un devanado estático es más sencillo y económico de construir que otros tipos de devanados. Esto se debe a que no requiere de partes móviles ni de materiales especiales.

2. Bajo rendimiento

El rendimiento de un motor con devanado estático es menor que el de otros tipos de motores de inducción. Esto se debe a que la corriente en el devanado estático no genera un campo magnético rotativo, lo que implica una pérdida de energía.

3. Bajo factor de potencia

El factor de potencia de un motor con devanado estático es menor que el de otros tipos de motores de inducción. Esto se debe a que la corriente en el devanado estático no está en fase con la tensión de alimentación, lo que implica una pérdida de energía.

4. Baja velocidad

Los motores con devanado estático tienen una velocidad más baja que otros tipos de motores de inducción. Esto se debe a que la corriente en el devanado estático no genera un campo magnético rotativo, lo que implica una velocidad menor.

5. Bajo torque

El torque de un motor con devanado estático es menor que el de otros tipos de motores de inducción. Esto se debe a que la corriente en el devanado estático no genera un campo magnético rotativo, lo que implica un torque menor.

Son útiles en aplicaciones donde se requiere una velocidad baja y un torque bajo.

Características de los estatores

El estator es una de las partes fundamentales del motor de inducción trifásico, ya que es el encargado de generar el campo magnético que interactúa con el rotor para producir el movimiento. A continuación, se detallan algunas de las principales características de los estatores:

Material

Los estatores suelen estar fabricados en hierro laminado, ya que este material presenta una alta permeabilidad magnética y una baja resistencia eléctrica. También se utilizan materiales conductores como el cobre para las bobinas que se encuentran en el interior del estator.

Número de polos

El número de polos del estator determina la velocidad a la que girará el motor. A mayor número de polos, menor será la velocidad de giro y mayor será el par motor. Por ejemplo, un motor con 4 polos girará a una velocidad de 1500 rpm, mientras que uno con 2 polos lo hará a 3000 rpm.

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Bobinas

Las bobinas del estator son las encargadas de crear el campo magnético que interactúa con el rotor. Estas bobinas están dispuestas en el interior del estator y se conectan en serie o en paralelo para formar los devanados.

Conexión

Los estatores pueden estar conectados de forma estrella o triángulo, lo que determina la forma en que se distribuye la corriente eléctrica por las bobinas. La conexión en estrella proporciona un mayor voltaje y una menor corriente, mientras que la conexión en triángulo ofrece una mayor corriente y un menor voltaje.

Dimensiones

Las dimensiones del estator están determinadas por el tamaño del motor y su potencia. A mayor potencia, mayor será el tamaño del estator y las bobinas que se encuentran en su interior.

Ventilación del motor

La ventilación del motor es un aspecto crucial en el funcionamiento de los motores de inducción trifásicos. Esta se encarga de mantener una temperatura adecuada dentro del motor, evitando que se sobrecaliente y se dañe.

Tipos de ventilación

Existen diferentes tipos de ventilación para los motores de inducción trifásicos, y cada uno de ellos se adapta a distintas necesidades y condiciones de uso:

1. Ventilación natural

Este tipo de ventilación se produce de manera natural, sin necesidad de ningún tipo de dispositivo adicional. El aire circula por los espacios entre las bobinas y el núcleo del motor, y se encarga de disipar el calor generado por el funcionamiento del motor.

2. Ventilación forzada

En este caso, se utiliza un ventilador que se encarga de forzar la circulación del aire a través del motor. Este tipo de ventilación es especialmente útil en motores que deben funcionar en ambientes muy calurosos o en los que se requiere una alta potencia.

3. Ventilación mixta

Este tipo de ventilación combina la ventilación natural y la forzada. Se utiliza en motores que requieren de una gran potencia y que deben funcionar en ambientes muy calurosos.

Importancia de la ventilación

La ventilación del motor es fundamental para su correcto funcionamiento y para evitar problemas como el sobrecalentamiento. Un motor que no esté correctamente ventilado puede sufrir daños irreparables, lo que puede llevar a costosos gastos de reparación o incluso a tener que reemplazar el motor completo.

Además, una buena ventilación permite que el motor funcione de manera más eficiente y prolonga su vida útil.

Conclusión

La ventilación del motor es un aspecto clave en el funcionamiento de los motores de inducción trifásicos. Existen diferentes tipos de ventilación para adaptarse a distintas necesidades, pero en cualquier caso es fundamental asegurarse de que el motor esté correctamente ventilado para garantizar su correcto funcionamiento y prolongar su vida útil.

Características de los rotores

El rotor es una parte esencial del motor de inducción trifásico, ya que es el encargado de convertir la energía eléctrica en energía mecánica. Por esta razón, es importante conocer cuáles son las características de los rotores, para poder elegir el adecuado según las necesidades de cada aplicación.

Tipo de material

El material del que está hecho el rotor puede afectar significativamente su rendimiento. Los materiales más comunes son:

  • Hierro fundido: Es el material más utilizado debido a su bajo costo y buena conductividad magnética.
  • Aluminio: Es más ligero que el hierro fundido, lo que permite una mayor eficiencia energética, pero es más costoso.
  • Cobre: Es el material más eficiente, pero también el más caro.

Tipo de rotor

Existen dos tipos de rotores:

  • Rotor de jaula de ardilla: Es el tipo de rotor más común. Está formado por un núcleo de hierro laminado y barras de cobre o aluminio incrustadas en ranuras en forma de jaula.
  • Rotor bobinado: Está formado por un núcleo de hierro laminado y un conjunto de bobinas conectadas a un anillo colector. Este tipo de rotor se utiliza en aplicaciones de alta potencia y velocidad variable.

Velocidad de sincronismo

La velocidad de sincronismo es la velocidad a la que el campo magnético giratorio del estator se mueve alrededor del rotor. Esta velocidad depende de la frecuencia de la corriente y del número de polos del motor. La velocidad de sincronismo se expresa en RPM y se calcula con la fórmula:

Velocidad de sincronismo (RPM) = (120 x frecuencia de la corriente) / número de polos

Por ejemplo, para un motor de 4 polos y alimentado con una frecuencia de 60 Hz:

Velocidad de sincronismo (RPM) = (120 x 60) / 4 = 1800 RPM

Torque de arranque

El torque de arranque es la capacidad del motor para proporcionar un par motor inicial que permita poner en marcha la carga. El rotor de jaula de ardilla proporciona un torque de arranque más bajo que el rotor bobinado, pero es más eficiente. El rotor bobinado proporciona un torque de arranque más alto, pero también es más costoso.

Consumo de energía

El rotor de jaula de ardilla es más eficiente en términos de consumo de energía, ya que no requiere una fuente de alimentación externa. Por otro lado, el rotor bobinado requiere una fuente de alimentación externa para el rotor, lo que aumenta su consumo de energía.

Conclusión

El rotor de jaula de ardilla es más común debido a su bajo costo y eficiencia energética, mientras que el rotor bobinado se utiliza en aplicaciones de alta potencia y velocidad variable.

Protección del motor

La protección del motor es un aspecto crucial en cualquier tipo de motor, ya que permite prevenir daños innecesarios y costosos en el equipo. En el caso de los motores de inducción trifásicos, existen diferentes sistemas de protección que pueden ser utilizados para garantizar el correcto funcionamiento y prolongar la vida útil del motor.

Tipos de protección del motor

A continuación, se presentan los principales sistemas de protección utilizados en los motores de inducción trifásicos:

  • Protección térmica: Este sistema de protección se basa en la medición de la temperatura del motor y su desconexión cuando se alcanza un valor límite preestablecido. La protección térmica puede ser de dos tipos: por termistores o por bimetal.
  • Protección contra sobrecorriente: Este sistema de protección se activa cuando el motor consume más corriente de la esperada. Esto puede ocurrir debido a una sobrecarga o cortocircuito en el sistema eléctrico. La protección contra sobrecorriente puede ser de dos tipos: por relé o por fusible.
  • Protección contra sobretensión: Este sistema de protección se utiliza para prevenir daños en el motor debido a picos de tensión en el suministro eléctrico. La protección contra sobretensión puede ser de dos tipos: por varistor o por diodo Zener.
  • Protección contra falta de fase: Este sistema de protección se activa cuando una de las fases del suministro eléctrico falla. En este caso, el motor se desconecta para evitar daños. La protección contra falta de fase puede ser de dos tipos: por relé o por sensor de fase.
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Ejemplo de protección del motor

Supongamos que tenemos un motor de inducción trifásico que se utiliza para accionar una bomba de agua. Si por alguna razón, la bomba se obstruye y el motor comienza a consumir más corriente de lo normal, la protección contra sobrecorriente se activará y desconectará el motor para evitar daños. De esta manera, se garantiza que el motor no sufra sobrecalentamiento o quemaduras en sus bobinas.

Importancia de la protección del motor

La protección del motor es esencial para garantizar su correcto funcionamiento y prolongar su vida útil. Un motor sin protección puede sufrir daños irreparables en cuestión de segundos, lo que puede generar costos elevados de reparación o reemplazo. Por lo tanto, es fundamental contar con sistemas de protección adecuados y bien configurados para asegurar el correcto funcionamiento del motor y evitar problemas en el sistema eléctrico en general.

Tipos de motores

Los motores son máquinas que convierten la energía eléctrica en energía mecánica. Existen diferentes tipos de motores, cada uno con características y aplicaciones específicas. En este artículo, nos enfocaremos en los motores de inducción trifásicos.

Motores de inducción

Los motores de inducción son los más utilizados en la industria debido a su simplicidad, confiabilidad y bajo costo. Funcionan gracias al principio de la inducción electromagnética, lo que significa que no necesitan contactos eléctricos para transferir la energía del estator al rotor.

Motores de inducción trifásicos

Los motores de inducción trifásicos son aquellos que tienen tres fases eléctricas en el estator. Estos motores son los más comunes debido a su capacidad para ofrecer un alto rendimiento y eficiencia en una amplia gama de aplicaciones.

Tipos de motores de inducción trifásicos

Existen varios tipos de motores de inducción trifásicos, cada uno con características y aplicaciones específicas:

  • Motor de jaula de ardilla: es el tipo de motor más común y se llama así por su rotor en forma de jaula de ardilla. Este tipo de motor es muy confiable y tiene una alta capacidad de sobrecarga, lo que lo hace ideal para aplicaciones que requieren un alto torque inicial.
  • Motor de rotor bobinado: también conocido como motor de anillos rozantes, tiene un rotor con devanados conectados a anillos rozantes. Este tipo de motor es más costoso que el motor de jaula de ardilla, pero es ideal para aplicaciones que requieren un control de velocidad preciso.
  • Motor de doble jaula: es una variación del motor de jaula de ardilla que tiene dos juegos de barras de cortocircuito en el rotor. Este tipo de motor ofrece un alto torque de arranque y una buena eficiencia energética.
  • Motor sincrónico: este tipo de motor tiene un rotor con imanes permanentes o devanados conectados a una fuente de corriente continua. El motor sincrónico es ideal para aplicaciones que requieren una velocidad constante y precisa, como los sistemas de control de posición.

Hay varios tipos de motores de inducción trifásicos, cada uno con características y aplicaciones específicas, lo que permite a los ingenieros seleccionar el motor adecuado para una amplia gama de aplicaciones.

Tipos de motores

Los motores son máquinas que convierten la energía eléctrica en energía mecánica. Existen diferentes tipos de motores, cada uno con características y aplicaciones específicas. En este artículo, nos enfocaremos en los motores de inducción trifásicos.

Motores de inducción

Los motores de inducción son los más utilizados en la industria debido a su simplicidad, confiabilidad y bajo costo. Funcionan gracias al principio de la inducción electromagnética, lo que significa que no necesitan contactos eléctricos para transferir la energía del estator al rotor.

Motores de inducción trifásicos

Los motores de inducción trifásicos son aquellos que tienen tres fases eléctricas en el estator. Estos motores son los más comunes debido a su capacidad para ofrecer un alto rendimiento y eficiencia en una amplia gama de aplicaciones.

Tipos de motores de inducción trifásicos

Existen varios tipos de motores de inducción trifásicos, cada uno con características y aplicaciones específicas:

  • Motor de jaula de ardilla: es el tipo de motor más común y se llama así por su rotor en forma de jaula de ardilla. Este tipo de motor es muy confiable y tiene una alta capacidad de sobrecarga, lo que lo hace ideal para aplicaciones que requieren un alto torque inicial.
  • Motor de rotor bobinado: también conocido como motor de anillos rozantes, tiene un rotor con devanados conectados a anillos rozantes. Este tipo de motor es más costoso que el motor de jaula de ardilla, pero es ideal para aplicaciones que requieren un control de velocidad preciso.
  • Motor de doble jaula: es una variación del motor de jaula de ardilla que tiene dos juegos de barras de cortocircuito en el rotor. Este tipo de motor ofrece un alto torque de arranque y una buena eficiencia energética.
  • Motor sincrónico: este tipo de motor tiene un rotor con imanes permanentes o devanados conectados a una fuente de corriente continua. El motor sincrónico es ideal para aplicaciones que requieren una velocidad constante y precisa, como los sistemas de control de posición.

Hay varios tipos de motores de inducción trifásicos, cada uno con características y aplicaciones específicas, lo que permite a los ingenieros seleccionar el motor adecuado para una amplia gama de aplicaciones.

Instalación del motor

Cuando se trata de instalar un motor de inducción trifásico, es importante seguir algunos pasos clave para garantizar que funcione correctamente y de manera segura. Aquí están los pasos:

1. Preparación del sitio

Antes de instalar el motor, asegúrese de que el sitio esté limpio, seco y seguro. Quite cualquier obstáculo que pueda interferir con la instalación o el funcionamiento del motor. También debe asegurarse de que el sitio tenga suficiente espacio para el motor y los equipos asociados.

2. Conexión del motor

Conecte el motor al sistema eléctrico utilizando los cables de alimentación adecuados. Asegúrese de seguir las instrucciones de conexión del fabricante del motor y de que la conexión se realice correctamente. La conexión incorrecta puede causar daños al motor y a otros equipos eléctricos.

3. Pruebas del motor

Después de conectar el motor, realice pruebas para asegurarse de que esté funcionando correctamente. Verifique que el motor esté girando en la dirección correcta y que esté produciendo la cantidad adecuada de energía. Si el motor no está funcionando correctamente, revise la conexión y las configuraciones del sistema eléctrico.

4. Protección del motor

El motor debe estar protegido contra sobrecargas eléctricas y otros problemas eléctricos. Instale dispositivos de protección, como disyuntores y relés térmicos, para garantizar que el motor esté protegido contra daños eléctricos. También puede considerar instalar un sistema de monitoreo para detectar cualquier problema antes de que se convierta en un problema grave.

5. Mantenimiento del motor

Una vez que el motor esté instalado y funcionando correctamente, es importante realizar un mantenimiento regular para garantizar su rendimiento y seguridad a largo plazo. Esto puede incluir la limpieza regular de las partes del motor, la revisión de las conexiones eléctricas y la lubricación de las partes móviles del motor.

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Al seguir estos pasos, podrá instalar con éxito su motor de inducción trifásico y mantenerlo funcionando de manera segura y efectiva.

Mantenimiento del motor

El mantenimiento del motor es fundamental para garantizar su correcto funcionamiento y prolongar su vida útil. En el caso de los motores de inducción trifásicos, existen ciertos procedimientos y cuidados que se deben tener en cuenta para mantenerlos en óptimas condiciones.

Cambio de aceite

El aceite del motor debe ser cambiado regularmente para evitar que se acumulen residuos y partículas que puedan dañar el sistema. Este cambio se debe hacer cada 3.000 horas de uso o según las indicaciones del fabricante. Además, es importante utilizar un aceite de calidad y verificar regularmente su nivel.

Limpieza

La limpieza del motor es esencial para evitar la acumulación de polvo y suciedad que puedan obstruir los conductos de ventilación y refrigeración. Se recomienda realizar una limpieza periódica con un paño suave y seco o una aspiradora de mano. Es importante no utilizar agua ni productos químicos, ya que pueden dañar el motor.

Inspección de los componentes

Es importante realizar una inspección regular de los componentes del motor, como los rodamientos y los cojinetes, para detectar posibles desgastes o daños. En caso de encontrar algún problema, se debe proceder a su reparación o reemplazo inmediato para evitar daños mayores.

Verificación del sistema de protección

Los motores de inducción trifásicos suelen tener sistemas de protección incorporados para evitar sobrecargas, cortocircuitos y otros problemas. Es importante verificar regularmente que estos sistemas estén funcionando correctamente y realizar las reparaciones necesarias en caso contrario.

Mantenimiento preventivo

Además de los procedimientos mencionados anteriormente, se recomienda realizar un mantenimiento preventivo regular para garantizar el correcto funcionamiento del motor. Esto puede incluir la revisión de la tensión y la corriente, la verificación de las conexiones eléctricas y la realización de pruebas de funcionamiento.

En resumen, el mantenimiento del motor de inducción trifásico incluye:

  • Cambio de aceite regular
  • Limpieza periódica
  • Inspección de los componentes
  • Verificación del sistema de protección
  • Mantenimiento preventivo

Al seguir estos cuidados y procedimientos, se puede garantizar un correcto funcionamiento y una vida útil prolongada del motor de inducción trifásico.

Control y selección del motor

El control y selección del motor es un aspecto crucial en cualquier proceso industrial que requiera el uso de motores de inducción trifásicos. Estos motores son ampliamente utilizados debido a su alta eficiencia, bajo costo y fácil mantenimiento. Sin embargo, para aprovechar al máximo su potencial, es necesario entender cómo seleccionar el motor adecuado y cómo controlarlo adecuadamente.

Selección del motor

La selección del motor adecuado depende de varios factores, como la carga que debe moverse, la velocidad requerida, la eficiencia energética y la disponibilidad de energía eléctrica. Algunos de los aspectos a considerar son:

  • Tamaño: El tamaño del motor debe ser adecuado para la carga que debe moverse. Si el motor es demasiado pequeño, no podrá mover la carga, mientras que si es demasiado grande, se desperdiciará energía.
  • Velocidad: La velocidad del motor debe ser adecuada para la aplicación. Los motores de velocidad constante son adecuados para aplicaciones que requieren una velocidad constante, mientras que los motores de velocidad variable son adecuados para aplicaciones que requieren una velocidad variable.
  • Clase de eficiencia: Los motores de inducción trifásicos tienen diferentes clases de eficiencia, que van desde IE1 (baja eficiencia) hasta IE4 (muy alta eficiencia). Es importante seleccionar un motor con una clase de eficiencia adecuada para la aplicación, ya que esto afectará el consumo de energía.
  • Voltaje y frecuencia: Los motores de inducción trifásicos están diseñados para funcionar con un voltaje y frecuencia específicos. Es importante seleccionar un motor que sea compatible con la fuente de energía disponible.

Control del motor

El control del motor es esencial para garantizar que funcione de manera eficiente y segura. Algunos de los métodos de control comunes son:

  • Arranque directo: Este método de control es el más simple y consiste en conectar el motor directamente a la fuente de energía. Es adecuado para cargas ligeras y motores pequeños.
  • Arranque estrella-triángulo: Este método de control se utiliza para motores de mayor tamaño. Consiste en conectar el motor en estrella durante el arranque y luego cambiarlo a triángulo una vez que ha alcanzado la velocidad de funcionamiento.
  • Variadores de frecuencia: Los variadores de frecuencia permiten controlar la velocidad del motor mediante la variación de la frecuencia de la fuente de alimentación. Son adecuados para aplicaciones que requieren una velocidad variable y pueden mejorar la eficiencia energética del motor.

Conclusión

Es importante considerar varios factores al seleccionar el motor adecuado, como el tamaño, la velocidad, la eficiencia energética y la disponibilidad de energía eléctrica. Además, existen varios métodos de control disponibles, como el arranque directo, el arranque estrella-triángulo y los variadores de frecuencia.

En conclusión, el motor de inducción trifásico es uno de los motores más utilizados en la industria debido a su eficiencia, bajo costo y fácil mantenimiento. Existen diferentes tipos de motores de inducción trifásicos, cada uno con características específicas que los hacen adecuados para diferentes aplicaciones. Es importante conocer las diferentes variantes de estos motores para poder seleccionar el tipo adecuado para cada necesidad. En definitiva, los motores de inducción trifásicos son una pieza fundamental en la maquinaria industrial y seguirán siendo una opción atractiva para la industria en el futuro.

En resumen, los motores de inducción trifásicos son ampliamente utilizados en la industria debido a su eficiencia y durabilidad. Hay varios tipos de motores de inducción trifásicos, incluyendo motores de jaula de ardilla, motores de rotor bobinado y motores de doble jaula de ardilla, cada uno con sus propias características y aplicaciones específicas. Al elegir el tipo de motor adecuado para una aplicación en particular, es importante considerar factores como la carga, la eficiencia y el costo. En general, los motores de inducción trifásicos son una opción confiable y eficiente para una amplia variedad de aplicaciones industriales.

JORGE CABRERA BERRÍOS Administrator
Ingeniero Electrónico por la UNI, con maestría y doctorado por la University of Electro-Communications (Japón).

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