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Motor de Inducción
Breve descripción
Un motor eléctrico de corriente alterna (CA) en el que la corriente eléctrica necesaria en el rotor para producir par se obtiene por inducción electromagnética del campo magnético del devanado del estátor. Es el motor principal de la industria moderna gracias a que no requiere contactos eléctricos deslizantes como escobillas o colectores.
Uso / Función
- Maquinaria Industrial: Accionamiento de bombas, compresores, cintas transportadoras, sopladores y equipos pesados.
- Electrodomésticos: Propulsión en lavadoras, frigoríficos, sistemas de aire acondicionado y ventiladores de techo.
- Escala: Desde pequeñas unidades de potencia en aparatos domésticos hasta grandes motores industriales de varios megavatios.
Principio de funcionamiento
- Campo Magnético Giratorio: La corriente alterna polifásica (usualmente trifásica) circula por los devanados del estátor, generando un campo magnético que rota a velocidad sincrónica.
- Inducción Electromagnética: Conforme el campo magnético gira pasando por los conductores del rotor, induce una fuerza electromotriz (FEM) y corrientes eléctricas en las barras del rotor.
- Fuerza de Lorentz y Par Motor: Las corrientes inducidas en el rotor interactúan con el campo magnético giratorio del estátor, generando una fuerza mecánica que hace girar el rotor en la dirección del campo.
- Deslizamiento: El rotor gira ligeramente más despacio que el campo magnético (diferencia denominada “deslizamiento”). Este movimiento relativo es imprescindible para seguir induciendo corriente en el rotor.
Cómo crearlo
- Núcleo Laminado del Estátor: Apilar chapas finas y aisladas de Hierro o Acero eléctrico para formar un cilindro hueco con ranuras interiores. El laminado evita pérdidas de energía por corrientes parásitas.
- Devanados del Estátor: Enrollar Hilos de Cobre aislado formando bobinas y colocarlas uniformemente en las ranuras del estátor, agrupadas en tres fases desfasadas 120 grados eléctricos.
- Rotor en Jaula de Ardilla: Fabricar un núcleo cilíndrico de rotor con chapas de hierro apiladas. Introducir barras conductoras longitudinales de Aluminio o cobre en las ranuras y cortocircuitar sus extremos con anillos metálicos macizos.
- Eje y Rodamientos: Montar el rotor firmemente en un eje central de acero apoyado en ambos extremos sobre rodamientos suaves.
- Ensamblaje: Introducir el rotor en el centro del estátor dejando entre ambos un entrehierro mínimo y uniforme, y encerrar la estructura en una carcasa protectora.
- Conexión a CA: Conectar las salidas del devanado del estátor a una fuente de corriente alterna trifásica para iniciar el campo magnético giratorio.
Materiales necesarios
- Devanado del Estátor: Hilo de Cobre aislado.
- Láminas del Núcleo: Chapas de Acero al silicio o Hierro dulce.
- Jaula del Rotor: Barras y anillos finales de Aluminio o cobre.
- Estructura Mecánica: Eje de acero, carcasa de hierro fundido y rodamientos de precisión.
Variantes y mejoras
- Motor en Jaula de Ardilla: El diseño más simple, robusto y utilizado, con un rotor libre de mantenimiento.
- Motor de Rotor Bobinado: Dispone de devanados de cobre en el rotor conectados a anillos rozantes, permitiendo ajustar el par de arranque y la velocidad mediante resistencias externas.
- Motor Monofásico de Inducción: Equipado con devanados auxiliares o condensadores para generar el desfase necesario para arrancar en redes domésticas.
- Variador de Frecuencia (VFD): Control electrónico moderno que modifica la frecuencia de alimentación para regular con precisión la velocidad y el par del motor.
Límites y riesgos
- Sin Autoarranque en Monofásica: La corriente alterna monofásica crea un campo pulsante en vez de giratorio, requiriendo un condensador o polo de sombra para arrancar.
- Pico de Corriente de Arranque: El arranque directo absorbe entre 5 y 8 veces la corriente nominal, provocando caídas temporales de tensión en la red.
- Calentamiento por Sobrecarga: Un deslizamiento excesivo bajo cargas pesadas provoca un rápido calentamiento que puede dañar el aislamiento del cobre.