Máquinas Asincrónicas

Las Máquinas Asincrónicas son máquinas cuya velocidad de rotación "n" bajo una frecuencia "f" del sistema depende de la carga mecánica aplicada.

$$ f \neq P • n $$

f → Frecuencia
P → Pares de polos
n → Velocidad de rotación del rotor

Principio de funcionamiento

Su principio de funcionamiento se fundamenta en el principio de la interacción electromagnética entre el campo giratorio del estator creado por la corriente alterna trifásica del sistema suministrada al devanado del estator y el campo que se crea por las corrientes que se inducen en el devanado del rotor cuando este campo giratorio del estator cruza el entre-hierro y penetra en el rotor, por su esencia física el principio de funcionamiento de las máquinas asincrónicas es semejante al principio de funcionamiento del transformador si se considera el estator como devanado primario y el rotor como el secundario, solo que en su caso general este rotor podría girar a una velocidad de rotación "n".

Para un campo con carácter sinusoidal la velocidad de ese campo se define como "n_1" que sera igual a;

$$ n_1 = \frac {f} {P} $$

La interacción entre el campo del estator y el rotor solo sera posible para el caso de que:

$$ n \neq n_1 $$

n → Campo en rotación del rotor

$ n_1 $→ Campo del estator

Para el caso de que:

$$ n = n_1 $$

El campo magnético giratorio del estator se hace inmóvil con relación al del rotor y no se inducirá corriente en el devanado del rotor de aquí surge lo que es el Deslizamiento "s".

Deslizamiento (s): Se denomina deslizamiento a la variación que existe entre las velocidades del campo en rotación del rotor y la velocidad del campo giratorio del estator, es decir;

$$ s = \frac {n_1 - n} {n} $$

Velocidad de Deslizamiento $ = n_1 - n $

$$ [S] = \frac {n_1 - n} {n} * 100 %$$

Detalles constructivos

En cuanto a sus detalles constructivos, el estator es similar al de la máquina sincrónica y en el se coloca el devanado que se conecta al sistema de corriente alterna, en cambio el rotor es un cuerpo cilíndrico compuesto por chapas de acero delgada al silicio con ranuras para colocar en el su devanado.

Estos devanados pueden ser:

• Rotor Embobinado: Posee un devanado similar al del estator conectado generalmente en estrella y sacando sus terminales a través  de anillos y escobillas a un denominado reostato de arranque.

• Rotor en Cortocircuito:  Posee un devanado similar al del rotor embobinado pero puesto en cortocircuito, a este también se le denomina jaula de ardilla por el parecido que estos tienen con ellas.

Régimen de motor

Para el caso de que la velocidad de rotación de la máquina sea nula  (n = 0) y el circuito del rotor este abierto, esto es semejante al régimen de transformador al vacío ese campo gira con una velocidad "n_1", induce una fuerza electromotriz (f.e.m) "E_2" en el rotor con la misma frecuencia de la red de alimentación "f". Cuando se cierra el circuito del rotor circula una corriente "i_2" en el rotor y esto produce una interacción de campo creándose un momento electromagnético (m.e.m), que cuando su valor sea mayor que el par de frenado o la inercia del propio rotor empieza a girar hasta llegar a una velocidad de rotación "n", en ese caso la energía eléctrica de alimentación se esta transformando en energía mecánica y la maquina funciona como motor y esa velocidad de rotación (n) dependerá de la carga mecánica aplicada al eje del motor. Si el régimen es de vacío, "n" sera casi igual a "n_1", recordando que  pero ligeramente menor, y por esto el régimen de motor su velocidad varia de la siguiente manera:

$$ s = \frac {n_1 - n} {n_1} $$

Sí $$ n = 0 → s = +1 $$

Sí $$ n = n_1 → s = 0 $$

Régimen de Generador

Si este motor acelera por algún factor externo de forma tal que n > n_1, cambia el sentido de rotación de flujo, el sentido de la fuerza electromotriz (E_2) y cambia el sentido de la corriente. El momento desarrollado se convierte en un par de frenado con relación al momento de rotación del motor primario, es decir, la máquina funciona como si fuera un generador, y sus limites de variación de velocidad y deslizamiento serian los siguientes;

Sí $$ n = n_1 → s = 0 $$

Sí $$ n = \infty → s = - \infty $$

Régimen de freno electromagnético

Sí la máquina comienza a girar en sentido contrario por el efecto de algún factor externo, entonces en ese caso estaría recibiendo energía de dos fuentes, energía eléctrica para funcionar como motor y energía mecánica para funcionar en sentido contrario a este régimen de trabajo se le denomina freno electromagnético y la velocidad de trabajo varia de la siguiente forma:

Sí $$ n = 0 → s = +1 $$

Sí $$ n = - \infty → s = \infty $$