MaquinaInduccion V01

Apuntes Máquinas Eléctricas

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MÁQUINAS DE INDUCCIÓN

3.1 Introducción
Las máquinas de inducción trifásicas o asincrónicas, y en particular los motores con rotor tipo
jaula ardilla, son en la actualidad las máquinas eléctricas de mayor aplicación industrial (entre
el 80% y 90% de los motores industriales son de inducción trifásicos).
Las razón de este amplio uso radica principalmente en que estetipo de máquinas son en
general de bajo costo de fabricación y mantenimiento, su diseño es compacto obteniendo
máxima potencia por unidad de volumen, además gracias a los avances en electrónica de
potencia, los métodos de control son cada vez más sofisticados y precisos lo que permite que,
cada vez con mayor frecuencia, el motor de inducción reemplace al motor de corriente continua
enaplicaciones industriales (correas transportadoras, ascensores, etc.).
La operación usual de la máquina de inducción es como motor, en cuyo caso el funcionamiento
básico en alimentar el enrollado del estator desde una fuente trifásica para producir un campo
magnético rotatorio. Este campo magnético gira a una velocidad síncrona (ωs) de acuerdo con la
frecuencia eléctrica de alimentación e induce corrientesen el rotor mediante el mismo efecto
que el transformador (inducción). Gracias a las corrientes de estator y rotor es posible generar
torque motriz en el eje de la máquina.
Además de la aplicación como motor, la máquina de inducción tiene algunas aplicaciones como
generador, particularmente dentro de la industria eólica, donde el control sobre la velocidad de
giro del campo magnético rotóricopermite que la potencia eléctrica generada siga una
referencia constante ante cambios razonables del viento.
En el presente capítulo se estudia con detalle la máquina de inducción analizando su principio
de funcionamiento, características constructivas más relevantes y modelo circuital. Se describe
además la operación de esta máquina para los casos en que el rotor es tipo jaula de ardilla y
rotorbobinado.

3.2 Principio de Funcionamiento
3.2.1 Campo Magnético Rotatorio del estator
La fuerza magnetomotriz del estator, como ya fue visto en el capítulo anterior corresponde a la
siguiente expresión para el caso de dos polos:

F =

3
∙ F cos ωt − θ
2

(3.1)

De acuerdo con el análisis ya realizado es posible establecer que la fuerza magnetomotriz
producida por el estator es una onda viajera que semueve a velocidad constante (ω) y cuya
magnitud varía sinusoidalmente en cada punto del entrehierro.

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Ing. Nelson Cortesi R.

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En efecto, en la posición determinada por el ángulo θ (θ constante) la resultante de la fuerza
magnetomotriz del estator, es un vector cuya magnitud varía en forma sinusoidal en el tiempo,
por otra parte, si se observa el comportamiento de lafuerza magnetomotriz máxima, es decir
cuando ωt-θ=0, se establece que la onda Fe se mueve a velocidad θ = ω, la cual es denominada
velocidad síncrona (ωs).
Cuando el estator tiene un único par de polos (caso Figura 2.2) se tiene que ωs=ω (tal como
muestra la ecuación (3.1)), sin embargo, al aumentar el número de polos, el aporte que realiza
cada fase al campo magnético rotatorio corresponde a lasuma de los aportes de cada par de
polos (ver Figura 3.1).

Figura 3.1. Motor de Inducción con dos pares de polos
Desde el punto de vista del campo magnético rotatorio del estator, cuando se tiene un único par
de polos, el recorrido entre Norte y Sur (que equivalen a 180° eléctricos) corresponde a 180°
geométricos, sin embargo, cuando existen dos pares de polos, estos mismos 180° eléctricoscorresponden sólo a 90° geométricos (ver Figura 3.2).

Figura 3.2. Grados eléctricos y geométricos según pares de polos

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Ing. Nelson Cortesi R.

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De este modo, para dos pares de polos los grados eléctricos equivalen a dos veces los grados
geométricos, por lo tanto la ecuación (3.1) se reescribe como:

F =

3
∙ F cos ωt − 2θ
2

(3.2)

Con ello la velocidad de giro del...