Control De Velocidad Motores

CAPITULO 3.

Control de velocidad de los motores de

inducción.

3.1 Introducción.
Hasta la llegada de los modernos controladores de estado sólido, los motores de
inducción no eran las máquinas adecuadas para aplicaciones que requerían considerable
control de velocidad. El rango normal de operación de un motor de inducción típico está
confinado a menos de 5% de deslizamiento y la variación de lavelocidad en ese rango es
más o menos directamente proporcional a la carga sobre el eje del motor. Aun si el
deslizamiento fuera mayor, la eficiencia del motor sería muy pobre puesto que las pérdidas
en el cobre del rotor son directamente proporcionales al deslizamiento del motor [9].
Existen sólo dos técnicas para controlar la velocidad de un motor de inducción, una
de las cuales consiste envariar la velocidad sincrónica (velocidad de los campos
magnéticos del rotor y del estator) puesto que la velocidad del rotor siempre permanece
cerca de nsinc. La otra técnica consiste en variar el deslizamiento del motor para una carga
dada [9].
La velocidad sincrónica de un motor de inducción está dada por:

nsin c =

120 f e
P

(3.1)

en donde fe es la frecuencia de línea, y P, el número de polos.31

Por tanto las únicas formas en que se puede variar la velocidad sincrónica de la máquina
son: 1) cambiando la frecuencia eléctrica y 2) cambiando el número de polos de la
máquina. El control del deslizamiento puede ser llevado a cabo bien sea variando la
resistencia del rotor o variando el voltaje en las terminales del motor [9].

3.2 Cambio del número de polos.
Existen dos métodosimportantes para cambiar el número de polos en un motor de
inducción:

1.

El método de polos consecuentes.

2.

Devanados de estator múltiples.

El primer método es antiguo (1897) y se basa en el hecho de que el número de polos
en los devanados estatóricos de un motor de inducción se puede cambiar con facilidad en
relación 2:1 con sólo efectuar simples cambios en la conexión de las bobinas. En la figura3.1 se muestra el estator de un motor de dos polos adecuado para este método [9].
Al variar los polos, se produce un funcionamiento relativamente satisfactorio puesto
se ha variado el número de polos tanto del estator como del rotor. Dichos motores
polifásicos de jaula y monofásicos se denominan motores de inducción de velocidad
múltiple. Estos motores poseen devanados estatóricos, específicamentediseñados para la
variación de polos mediante los métodos de conmutación manual y/o automática, en que
los diversos devanados estatóricos primarios se conectan en combinación serie paralelo.
Los motores de inducción de velocidad múltiple son asequibles en combinaciones de
velocidad síncrona doblada o cuatriplicada, mediante la variación de polos [5].
32

Figura 3.1. Devanado estatórico de dospolos para cambio de polos [9].

En la figura 3.2 se puede ver cómo en una configuración de dos polos, cuando la
conexión en una de las dos bobinas se invierte, los dos son polos norte y el flujo magnético
retorna al estator en puntos intermedios entre las dos bobinas. Los polos sur son llamados
polos consecuentes y el devanado es ahora de cuatro polos [9].
Como método de control de velocidad sólopuede utilizarse para producir
velocidades relativamente fijas (600, 900, 1200 ó 1800 r.p.m.) para un motor de inducción
cuya velocidad varía sólo ligeramente (del 2 al 8%) desde vacío a plena carga.
La variación polar como método de control de la velocidad presenta las siguientes
ventajas:
(1) elevado rendimiento a cualquier ajuste de la velocidad,
(2) buena regulación de la velocidad paracualquier ajuste de la misma,
(3) simplicidad de control en la obtención de cualquier velocidad determinada
mediante la conmutación manual o automática, y
(4) reguladores de velocidad auxiliares asociados al motor relativamente
baratos [5].

33

Figura 3.2. Devanado de 2 a 4 polos mediante polos consecuentes [9].

La variación polar se emplea, primordialmente, donde se desee obtener la
versatilidad de...