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Partes de un motor de inducción y su principio defuncionamiento

Gran parte de los motores que podemos encontrar en bombas, ventiladores, compresores, má-quinas herramienta, bandas transportadoras, etc... usan motores de inducción. Los motores deinducción pueden ser de dos tipos, en cuanto a al tipo de alimentación se refieren; monofásicosy trifásicos.El motor de inducción consta de dos grandes partes: un estator y un rotor.El estator está constituido de un núcleo laminado ranurado unido a la coraza del motor; eneste núcleo se alojan las bobinas de alimentación que pueden ser trifásicas o monofásicas; lasbobinas se aíslan con un papel especial. El número de bobinas va a depender del número depolos del motor.

El rotor puede ser de dos tipos de “jaula de ardilla” o de “rotor devanado” aunque el primeroes más común. El rotor “jaula de ardilla” consta de un núcleo laminado y ranurado en dondese alojan barras de aluminio o cobre que están cortocircuitadas dentro de este núcleo se alojala flecha del motor.El otro tipo de rotor es el devanado se tiene un núcleo laminado el cual aloja a un grupocompleto de devanados trifásico o monofásico; la característica que hace distintivo al rotordevanado es que consta de tres anillos llamados anillos rozantes que cuentan con su respectivaescobilla.

(a) Núcleo laminado estator (b) Bobina del estator

Figura 1: Partes motor inducción

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(a) Rotor (b) Bornes de conexión

Figura 2: Partes motor inducción

(a) Núcleo rotor (b) Rotor “Jaula de ardilla”

Figura 3: Partes motor inducción

Figura 4: Motor trifásico rotor “jaula de ardilla”

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Figura 5: Rotor devanado

Principio de funcionamiento

El estator del motor cuenta con tres devanados cuya alimentación es proporcionada por cadafase de una conexión trifásica. El estator al estar formado por tres devanados estos estánseparados 120 grados espacialmente; las corrientes de cada fase que circulan por cada uno delos devanados están también desfasados 120 grados pero para el caso de las corriente estosson grados eléctricos.Entonces dada la naturaleza de la corriente y de como están acomodados los devanados, alcircular corriente por estos devanados se produce un campo magnético que gira en el espaciopero que es constante en el tiempo y dicho campo gira a una velocidad de S; donde S = 120f

Pllamada velocidad de sincronismo. Cuando se conecta la alimentación trifásica se genera lasiguiente gráfica

Figura 6: Alimentación trifásica en el rotor de la máquina

En el instante t1 se tiene a la corriente A en su máximo valor mientras que B y C tiene el mismovalor pero menor que la corriente A, igual a 0.707 de A, pero en sentido contrario a A; estascorrientes producen sus respectivos flujos ΦB, ΦC y ΦA y la combinación de estos produce un

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flujo resultante ΦR que lleva una cierta dirección.

En el instante t2 la corriente B y la corriente A tienen el mismo valor de 0.707 de C pero eneste instante C tiene su valor máximo pero en sentido negativo; ahora los flujos ΦA, ΦB y ΦCproducen otro flujo resultante ΦR que es igual en magnitud al del instante 1 pero en diferentesentido dada la naturaleza de la corriente, de hecho para este caso cada instante la direcciónqueda desplazada 60 grados eléctricos. Lo mismo sucede para el instante 3 y los consecuenteslo único que cambia es la dirección del flujo resultante ΦR de ahí que es constante en el tiempoya que no cambia su valor. Para cada instante se genera siempre un polo norte y un polo sur.Lo más importante es que el campo giratorio se desplaza espacialmente de igual forma queel desplazamiento de tiempo de la frecuencia de alimentación, eso hace que a una frecuenciade 60 Hz se tenga una velocidad de 3600 rpm; al incrementarse el número de polos hacemosque la velocidad disminuya en múltiplos, es decir, que para un motor de 4 polos tengamos unavelocidad de 1800 rpm y para 6 polos tengamos 1200 rpm lo cual obedece a la siguiente ecua-ción S = 120 f

P = 120 f2n esto hace que la velocidad de sincronismo S sea función de la frecuencia.

Algo importante a destacar es que el sentido de rotación de cualquier motor de inducciónpuede invertirse invirtiendo simplemente la secuencia de fase ,o sea, intercambiando 2 cua-lesquiera de las tres conexiones a las barras de alimentación trifásica.

Ahora este campo giratorio induce corrientes en el rotor del motor que consta de barras dealuminio o cobre alojadas en un núcleo laminado debido a la ley de Lenz; al inducirse estascorrientes en rotor se crean polos norte y sur que son opuestos a los polos que se generanen el estator lo cual hace que se rechacen y provocando el giro del rotor. Algo importante adestacar es que el rotor va a girar a una velocidad menor que la del campo giratorio, ya quesi lo hicieran a la misma velocidad las corrientes inducidas en el rotor serían 0.

Lo anterior nos lleva a un nuevo término llamado deslizamiento que es la relación entre lavelocidad de sincronismo (campo magnético) y la velocidad del rotor; entonces el deslizamientos es igual a:

s = S − Sr

Sdonde S es la velocidad de sincronismo y Sr es la velocidad del rotor.