Los motores asíncronos o de inducción son motores de corriente alterna en los que la corriente eléctrica que se necesita para producir la torsión del rotor es inducida por inducción electromagnética del campo magnético de la bobina del estator.
Sumado a esto, existe otro tipo de motor que tiene el mismo objetivo que los motores asíncronos, los cuales se denominan como síncronos, y aunque no vamos a comentar sobre los motores síncronos, si es importante tener un cierto conocimiento de ambas familias de motores eléctricos. Por esta razón te invito a prestar mucha atención al contenido, además de tomar nota para no perderte de nada. ¡Empecemos!
Contenidos
¿Qué es un motor asíncrono?
Son dos familias grandes las que conforman los motores de los coches eléctricos: los asíncronos y los síncronos. Básicamente, ambos cuentan con la capacidad de convertir la energía eléctrica rotativa a energía mecánica, eso sí, a pesar de que el objetivo es el mismo, la manera de lograrlo es diferente.
Por una parte, los motores asíncronos son de corriente alterna, en los que su corriente eléctrica es generada por la inducción electromagnética que produce el campo magnético en la bobina del estator, cuyo fin es la de provocar la torsión por parte del rotor. De modo que no requieren de una conmutación mecánica, lo cual si sucede en los motores síncronos.
Básicamente, su composición está basada en el rotor (puede ser de tipo jaula o bobinado) y el estator, lugar donde se hallan las bobinas inductoras, las cuales son trifásicas y se encuentran desfasadas entre sí a 120 grados.
Constitución del motor asíncrono
La parte estática del estator (circuito magnético) es un anillo cilíndrico de tipo chapa magnética que se encuentra ajustado con la carcasa quien es el que lo envuelve. Asimismo, esta carcasa cumple un objetivo únicamente de protección. Por otro lado, en la zona inferior del estator es donde van dispuestas una serie de ranuras, que es donde el bobinado correspondiente se coloca.
En la parte interna del estator se encuentra colocado el rotor, una especie de cilindro a chapa magnética que está fija al eje. En la zona periferia del mismo, también se disponen unas ranura donde el bobinado correspondiente será colocado.
Asimismo, en la parte del entrehierro de este tipo de motor es constante a lo largo de su propia circunferencia, a su vez, su valor deberá ser lo más mínimo que se pueda.
Circuitos eléctricos
Este par de circuitos eléctricos se encuentran situados en las ranuras del estator (uno de ellos, el cual se denomina primario) y en las ranuras del rotor (este segundo circuito es denominado como secundario), este último se encuentra cortocircuitado.
En ese sentido, el rotor en cortocircuito puede estar compuesto por una serie de bobinas que también se cortocircuitan directamente en los exteriores de la máquina o, a través de reóstatos.
También, se puede encontrar formado por una serie de barras de cobre, las cuáles están colocadas en dichas ranuras, que deben ser soldadas a un par de anillos con su mismo material de manera cuidadosa. Esta serie de barras y anillos son quienes forman el motor denominado como jaula de ardilla.
Además, existen los motores asíncronos monofásicos, donde el estator cuenta con un devanado monofásico, mientras que el rotor es de tipo de jaula de ardilla.
Esta clase de motor es de baja potencia, y, su campo magnético es lo mismo a la suma que existe entre dos campos giratorios similares que hacen rotaciones en sentidos contradictorios. Esta serie de motores monofásicos no realizan un arranque por si solos, es por ello que se debe contar con algún medio de auxilio para su arranque.
¿Cómo funcionan estos motores?
Básicamente, un motor asíncrono trabaja en función al principio de Faraday de inducción mutua.
En las bobinas de inducción se aplica una corriente alterna de manera trifásica para generar un campo magnético giratorio, el cual se denomina como campo rotante, a su vez, su frecuencia será la misma que la presentada por la corriente alterna, la cual es la que emplea el motor para alimentarse.
Asimismo, el campo rotante cuando gira sobre el rotor que está en fase de reposo, va a generar un campo magnético que empezará a seguir el movimiento que realiza el campo estatórico. Logrando de esta manera que se genere el par motor, quien es el responsable por el giro del rotor.
En ese sentido, es importante que exista una diferencia por parte de la velocidad relativa que presenta el campo estatórico con respecto al rotórico, de esta se va a generar lo mencionado anteriormente y existirá una inducción.
Por esta razón, la velocidad por parte del rotor nunca logra alcanzar a la que presenta el campo rotante.
Motor asíncrono: Ventajas y desventajas
Este tipo de motores tiene como sus ventajas principales a la eficiencia elevada y su capacidad para generar un par motor que sea constante. A su vez, se le suman factores como su alta fiabilidad, coste bajo y falta de vibraciones por su parte.
Eso sí, como aspectos negativos destacan su baja densidad de la potencia, además de un riesgo posible de sobrecarga y el pequeño par de arranque.
No obstante, vale destacar el hecho de que fabricantes de la talla de Kia, Volkswagen, Mitsubishi o BMW usan este tipo de motor síncrono, siendo esta una de las razones por las que sus vehículos disponen de alto rendimiento, peso, tamaño y el poder controlar sus velocidades que se pueden encontrar en sus diseños.
No obstante, su coste alto hace que en su mayoría los motores asíncronos sean usados por parte de la industria automovilística al día de hoy.
Cómo saber si un motor es síncrono o asíncrono
La principal diferencia entre un motor asíncrono y síncrono se encuentra en la velocidad que presentan sus campos electromagnéticos, y es que mientras en los motores asíncronos el rotor de manera ligera gira a menor velocidad que el campo magnético rotante, en el caso de los motores síncronos, tanto el rotor como el campo magnético cuentan con la misma velocidad al girar.
De igual manera, vamos hablar de manera más concreta de los aspectos característicos de cada uno para que puedas tener una mejor comprensión de cada uno de estos motores, y es que para diferenciarlos mejor, más que definir una serie de aspectos opuestos entre cada uno, resulta más óptimo hablar de sus cualidades.
Motor asíncrono o de inducción
Como ya comentaba en un inicio, los motores asíncronos o de inducción son una clase de motor de corriente alterna, donde la corriente eléctrica que necesitan para generar la torsión por parte del rotor se induce por medio de la inducción electromagnética que genera el campo magnético por parte de las bobinas de su estator, las cuales se suministran gracias a un sistema de tres tipos de tensión trifásica, quienes se desfasan mutuamente por unos 120 grados, lo que forma una especie de estrella.
A su vez, la tensión del suministro entre estas tres fases puede tener una potencia de 380 V y 50 Hz de frecuencia.
Del mismo modo, estos motores asíncronos cuentan con ese nombre debido a la diferencia que existe por parte de la velocidad del campo magnético giratorio y la del rotor. Además, hay un par de aspectos característicos a destacar.
- Su poder mecánico de giro producido por parte del rotor se transfiere por medio de un tipo de eje de potencia.
- Muchos de estos motores eléctricos que son reversibles pueden convertir la energía mecánica en eléctrica.
¿Para qué se utilizan los motores asíncronos?
Los motores asíncronos tienen la principal función de generar energía mecánica en base de la energía eléctrica. Es por ésta razón que éstos motores se suelen utilizar en equipos de uso diario, así como los vehículos eléctricos que tan populares se han vuelto en España.
Asimismo, los motores asíncronos o de inducción como se les conoce también, pueden funcionar de manera perfecta con la energía de corriente alterna de una vivienda, así como aquellas que cuentan con instalaciones solares de aislada, las cuales suministran de energía en base a la que obtienen a través de los paneles solares mediante regulares de carga y las baterías estacionarias.
Motor sincrónico
Ahora pasemos al otro tipo de motor que hemos dejado en un segundo plano. Básicamente, los motores síncronos son definidos como un tipo de máquina sincrónica con la capacidad de transformar la energía eléctrica en un sistema de energía eléctrica alterna a energía eléctrica mecánica, y es que como ya comentaba en un inicio, el objetivo de ambos motores es el mismo, pero sus medios son diferentes.
En ese sentido, este tipo de motores cuentan generalmente con una excitación en el campo de la corriente continua.
Constructivamente
Los motores síncronos y el alternador con su campo magnético rotante e inducido fijo cuentan con una serie de características muy similares entre sí desde una visión constructiva. En este caso, el campo magnético se encuentra excitado por la corriente continua con su origen en un pequeño generador o alguna otra fuente de CC.
Asimismo, la velocidad depende en este caso de la frecuencia que tenga el circuito y la cantidad de polos que tenga el motor. En ese sentido, los cambios de frecuencia hacen cambiar la velocidad que tiene el motor, esto a pesar de que la carga no influye en esta velocidad, como si lo hace en los motores asíncronos.
Efecto de la corriente
Cuando se implementa un tipo de corriente polifásica en el arrollamiento de los motores síncronos se genera un campo magnético giratorio en sincronismo de la mano del circuito de suministro.
Dicho campo giratorio que actúa en el rotor, da origen a una cupla de arranque con la capacidad de hacer que el rotor gire. A su vez, el motor empieza a trabajar como si fuera de jaula de ardilla, y de este modo la velocidad puede resultar menor que la sincrónica.
Por otro lado, cabe destacar que se puede cambiar el factor de la potencia que presenta el motor si se cambia la corriente del campo magnético, la cual al mismo tiempo hace cambiar la relación de fase que existen entre la corriente de su armadura y la tensión.
Tipos de motores asíncronos
Podemos encontrar diferentes tipos de motores asíncronos, los cuales destacan:
Dependiendo del rotor:
Motores asíncronos de jaula de ardilla
Este tipo de motores emplean una pieza muy parecida a una jaula de ardilla en donde se genera el campo magnético de tipo rotativo. Asimismo, esta es una pieza que recubre al rotor que se encuentra en este tipo de motor.
Del mismo modo, la corriente se induce en las barras de una jaula de ardilla que tiene una ayuda con las láminas finas de núcleo de hierro.
Motores asíncronos con anillos rozantes
Esta clase de motores requieren de una corriente baja de arranque, es decir, una pequeña inducción. Asimismo, estos motores se recomiendan para aquellas aplicaciones con inercia rotativa elevada, como es el caso de los molinos eléctricos.
Dichos anillos rozantes funcionan para permitir la conexión desde el exterior hasta el circuito eléctrico que se encuentra integrado dentro del rotor.
Dependiendo del campo magnético generado
Motores asíncronos trifásicos
Esta es la clase de motores asíncronos que más se utilizan. En ese sentido, este se constituye de un estator que es fabricado por medio de la apilación de láminas de acero cuyas ranuras son finas y con alta permeabilidad en un marco de hierro fundido o acero.
A su vez, los devanados van por medio de las ranuras que presenta el estator. En lo que respecta al campo magnético giratorio, en este caso es distinto al que presenta el campo magnético giratorio de su rotor.
Motor asíncrono monofásico
En este tipo de motores es estator cuenta con un devanado monofásico, mientras que el del rotor es a base de jaula de ardilla. Con respecto a los motores asíncronos trifásicos, estos monofásicos disponen de una potencia menor.
En este caso, su campo magnético producido es el resultadoa la suma entre los dos campos magnéticos giratorios del estator y rotor respectivamente. Es por ello que este tipo de motor no puede realizar por sí sólo el arranque, ya que precisan de un condensador o resistencia para que se puedan activar.