Arranque Maquinas Electricas

r – Conversión de Energía Eléctrica -

Capítulo 11: Operación de las Máquinas de Inducción
11.1 Introducción
La máquina de inducción es, sin lugar a dudas, la máquina más utilizada en los
accionamientos industriales. Esta máquina fue inventada por Tesla a finales del siglo
pasado, y demostró las ventajas de los sistemas de corriente alterna con respecto a
los sistemas de corrientecontinua. Desde ese momento y hasta el presente, la
sencillez, robustez y reducido costo han hecho insustituible el uso masivo de esta
máquina en la industria.
En el capítulo 9 se desarrolló el circuito equivalente de la máquina de inducción
y las ecuaciones que rigen su comportamiento. En el capítulo 10 se analizó el
diagrama de círculo de esta máquina, para alcanzar una comprensión gráfica de sucomportamiento. En este capítulo se estudia la operación de la máquina de inducción
en diversos regímenes de operación, tanto equilibrados como desequilibrados. Se
discuten las modificaciones más usuales de esta máquina para mejorar sus
características de operación. También se evalúa el impacto de las armónicas
espaciales en el campo y el efecto resultante cuando se alimenta la máquina deinducción con fuentes de tensión o corriente armónica. Existe actualmente un
especial interés en la regulación de velocidad mediante el control electrónico. En este
capítulo se presenta una descripción elemental de los principales convertidores
electrónicos de potencia utilizados para este fin.
11.2 Arranque de motores de inducción
Cuando se utiliza una máquina de inducción para arrancar yaccionar una carga
mecánica a una velocidad determinada, es posible que sucedan tres situaciones
diferentes:
1.-

El torque eléctrico de arranque que suministra la máquina puede ser
inferior al torque mecánico que requiere la carga en reposo para
comenzar a moverse. En esta situación la máquina no puede acelerar, el
rotor está detenido o bloqueado. La corriente es varias veces la corrientenominal y si no se pone remedio a esta situación, la máquina corre un
serio riesgo de dañarse por calentamiento excesivo.

2.-

El torque eléctrico es exactamente igual al torque de la carga. Esta
situación tiene los mismos problemas que el primer caso. Si los torques
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eléctrico y mecánico están equilibrados, no es posible acelerar la
máquina.
3.-

El torque eléctrico de arranque es mayor que el torque mecánico de la
carga. En estas condiciones, existe un torque acelerante que permite
incrementar la velocidad del rotor, hasta un punto de la característica
torque eléctrico - deslizamiento donde se equilibran los torques de lamáquina y de la carga. Si la velocidad alcanzada en este punto es
cercana a la velocidad sincrónica, la corriente disminuye a un nivel que
permite la operación en régimen permanente. Cuando la máquina opera
en este punto, un pequeño incremento de la carga mecánica, reduce la
velocidad e incrementa el torque eléctrico de accionamiento,
obteniéndose un nuevo punto de operación.

T
R'r = 0 .06p.u.

R'r = 0 .03 p.u.

Te2

T e1

puede
arrancar

Tm
Carga mecánica

no puede
arrancar

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1s

Condiciones de arranque para dos máquinas de inducción con diferente resistencia en el rotor
Fig. -138-

En la figura -138- se observa que una máquina de inducción produce más
torque eléctrico de arranque en lamedida que la resistencia del rotor aumenta. Una
máquina con alta resistencia en el rotor tiene deslizamientos de operación más
grandes. Las pérdidas en el rotor se incrementan durante la operación en régimen

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permanente cuando se utilizan...