Memoria 13: Regulación de velocidad en motores de inducción

1- Aspectos generalesEl motor de inducción basa su funcionamiento en la acción de un flujo giratorio producido en el estator (bobinado primario). Este flujo corta los conductores del bobinado del rotor (bobinado secundario) e induce fuerzas electromotrices, dando origen a corrientes en los conductores del rotor. Como consecuencia de esto se originan fuerzas electromecánicas sobre ellos, haciendo girar el rotor en el sentido del campo. La fórmula para poder calcular la velocidad del flujo giratorio es:

ns = (60 · f) / P

- n = número de revoluciones por minuto- f = frecuencia en Hz- p = pares de polos del motor

A esta velocidad se la llama velocidad de sincronismoLa velocidad de rotación del rotor es inferior a la velocidad del campo giratorio del estator. A la diferencia entre la velocidad síncrona y la velocidad del rotor se la llama deslizamiento. La fórmula para poder calcular este valor es:

nd = ns - nr

- nd = revoluciones por minuto- ns = velocidad síncrona- nr = velocidad del rotor

Siendo la fórmula para calcular este valor en tanto por ciento:

S = (ns – nr) / (ns) · 100

2- Métodos de regulación de velocidad en motores de inducciónLas técnicas empleadas para variar la velocidad de los motores de inducción se basan en influir sobre el campo giratorio del estator. Los métodos más utilizados son los siguientes:

2.1- Método de los devanados multiplesConsiste en dotar al estator de varios devanados independientes cada uno de ellos con un número determinado de polos. Se consiguen así saltos de velocidad, dependiendo del número de polos de cada bobinado. No es un método demasiado utilizado, debido entre otras cosas al aumento considerable de volumen del motor.

2.2- Método de bobinado único, conexión DahlanderEl devanado está realizado de forma que cuando invertimos el sentido de la corriente en la mitad del devanado podemos obtener relaciones de polos 2:1, obteniendo así dos velocidad, una el doble de la otra.Ejemplo: En el siguiente circuito se aprecia como con un mismo devanado estatórico podemos reducir los polos a la mitad, conmutando el sentido de la corriente en la mitad del devanado.

Dependiendo de las conexiones elegidas, se obtienen dos velocidad a par constantes o dos velocidad a potencia constante.

a) Par constante. La velocidad lenta se consigue alimentando el devanado por los terminales U1, V1, W1 y dejando abiertas U2, V2, W2. Para la velocidad rápida se alimentan U2, v”, W2 y se unen U1, V1, W1.

b) Potencia constante. Para la velocidad lenta se alimenta el devanado por U1, V1, W1 y se unen U2, V2, W2. Para la velocidad rápida se alimenta por U2, V2, W2 y se dejan abiertos U1, V1, W1.

2.3- Método de variación de la tensión de alimentaciónEste método es empleado en motores pequeños y para cargas cuyas curvas de par resistente tienen una variación cuadrática, como son las bombas centrífugas y los ventiladores, pues controla la velocidad en un rango limitado. Esta limitación impuesta porque el par desarrollado en este tipo de motor es proporcional al cuadrado de la tensión de alimentación.

2.4- Método de variación de la resistencia de inducidoSe utiliza durante periodos muy cortos ya que al insertar resistencias en el rotor reduce de manera importante el rendimiento de la máquina. Con este sistema cambia la curva par velocidad

2.5- Método de variación de la frecuencia de alimentación del motor.Al ser el motor asíncrono una máquina donde la velocidad depende de la frecuencia, al modificar esta se consigue variar la velocidad.Los sistemas electrónicos que transforman la frecuencia de la red en otra frecuencia variable en el motor se denominan sistemas inversores, Un sistema inversor está formado por: un rectificador, un filtro y un inversor.En el inversor trifásico, los dispositivos que actúan como interruptores pueden ser tiristores o transistores de potencia. La misión de este circuito es dar forma a las tensiones trifásicas en el motor, controlando su magnitud y frecuencia, a partir de una tensión continua en la entrada del inversor.El circuito de control es un circuito electrónico que se encarga de generar las tensiones de control y de referencia y, en función de esta, abrir y cerrar los tiristores al ritmo que impone la frecuencia de la tensión de referencia.