Los motores de
AC son motores eléctricos accionados por corriente alterna (AC). Los motores de
AC son ampliamente utilizados en la industria, principalmente debido a su alta
eficiencia y su capacidad de producir un par constante hasta la velocidad
nominal.
Cómo
funcionan los motores de AC
Las dos partes
básicas de un motor de AC son el estator (el tambor externo estacionario) y el
rotor; la parte interna giratoria del motor que está conectada (y acciona) al
eje del motor. Tanto el estator como el rotor producen campos magnéticos
giratorios. En los devanados del estator, este campo giratorio se proporciona
inherentemente por la naturaleza sinusoidal de la corriente alterna. En el
rotor, el campo magnético se crea mediante imanes permanentes, prominencia de
reluctancia o mediante bobinados eléctricos adicionales.
Los
motores sincrónicos operan en paso de bloqueo con la frecuencia de la corriente
de suministro porque sus rotores tienen imanes permanentes o electroimanes que
generan el campo electromagnético giratorio.
En un motor de
inducción, el campo magnético en los devanados del rotor es 'inducido' por el
campo magnético del estator. Para que esta inducción produzca torque, la
velocidad del campo del rotor debe rezagarse en el campo del campo magnético
del estator. Esta diferencia de velocidad se conoce como "deslizamiento",
y es la razón por la que los motores de inducción tendrán una calificación de
"RPM de la placa de características" que es aproximadamente un 5%
menor que su velocidad síncrona.
Diferencias
a los motores de DC
Los motores industriales de DC han sido
históricamente del tipo de cepillo. Los motores de DC con escobillas y
conmutadores tienen una serie de inconvenientes en comparación con los motores
de AC: el mantenimiento adicional (reemplazo de escobillas), los rangos de
velocidad limitados y la esperanza de vida general es más corto. Los motores de
inducción de AC no tienen escobillas y tienen una vida útil mucho más larga.
Control
de motor de AC
Cuando se
requiere un control simple de encendido/apagado, a menudo se emplean
contactores o arrancadores de motor manuales. Los contactores (relés trifásicos
grandes) permiten que un PLC u otro controlador conmuten la alimentación a un
motor de AC. Los arrancadores de motor reversibles son versiones especializadas
con dos contactores conectados de manera que también permiten invertir la
dirección de giro del eje del motor. Los arrancadores de motor manuales
incluyen un mando manual que permite al operador cambiar la alimentación. Todos
estos tipos se conocen como control "en línea", ya que el motor está
conectado directamente a la "línea" de alimentación entrante (a
través del contactor o del motor de arranque).
Arrancadores suaves
Los arrancadores suaves son controles de motor más
complejos que permiten rampas de aceleración y desaceleración para detener e
iniciar los motores de manera más suave que con el control de línea. Los
arrancadores suaves generalmente usan rectificadores de control de silicio
(control SCR) para aumentar o disminuir gradualmente el ángulo de disparo para
aumentar o disminuir lentamente la cantidad de energía utilizada y para dar a
la aplicación un inicio o disminución más suave que un arrancador de motor en línea.
Los arrancadores suaves reducen el desgaste del motor y de los dispositivos
mecánicos conectados, y también disminuyen drásticamente la corriente de
arranque necesaria para arrancar el motor. Para motores grandes, esto puede
tener implicaciones importantes para reducir los costos de los servicios
públicos.
Control de velocidad (VFD)
Los motores
trifásicos de inducción de AC a veces funcionan con dispositivos de frecuencia
variable (VFD) que, como su nombre lo indica, varían la frecuencia de la
potencia del motor para variar la velocidad del motor. Estos dispositivos
aceptan una entrada estándar de 60hz (monofásica o trifásica), la rectifican a DC
y luego usan modulación por ancho de pulso (PWM) para crear potencia AC
simulada a la frecuencia que se requiera para hacer girar el motor a la
velocidad deseada.
Operación
monofásica
Los motores de
inducción de AC monofásicos también están disponibles. Estos motores requieren
un circuito especial para arrancar (condensadores de arranque e interruptores
centrífugos) pero operan de manera idéntica a sus contrapartes trifásicas una
vez que están girando. Los motores de inducción monofásicos de AC no son
compatibles con los VFD, y pueden generar mayores costos de utilidades debido a
su carga inherentemente desequilibrada en la red eléctrica.
