1ÍL MÁQUINAS ASINCRONAS

244. M O T O R ASÍNCRONO TRIFÁSICO

Es el motor trifásico que gira a una velocidad diferente de la síncrona.

245. CONSTITUCIÓN DEL MOTOR ASÍNCRONO

TRIFÁSICO
Está básicamente constituido por :
1) Parte fija o estátor (fig. 10.1): formado por una corona
de chapas magnéticas aisladas entre sí y con ranuras en
donde están alojados tres devanados idénticos, desfasados
120° eléctricos, y cuyos terminales están conectados en la
R S T R S T
placa de bornes. Los bornes están dispuestos de forma que
iu iv iw u ?w
se facilita la operación de efectuar la conexión estrella o
triángulo según la tensión de la red y la tensión que TV°y Z "X "y
admiten los devanados (la máquina tiene dos tensiones
nominales, la menor para triángulo y la mayor para
estrella).
2) Parte móvil o rotor (fig. 10.2): formado por un
cilindro de chapas magnéticas aisladas entre sí y con x y z

ranuras en donde va alojado el devanado rotórico. Este Fig. 10.1

devanado puede ser en jaula de ardilla (formado por
barras de aluminio, unidas por los extremos a dos ROTOR
EN
anillos) o de rotor bobinado (formado por un devanado JAULA
trifásico, construido para el mismo número de polos que
ANILLOS COLECTORES
el del estátor y conectado en estrella a tres anillos, cone-
xionados en cortocircuito mediante un reóstato). .V

W
•5?
246. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL MO- ROTOR BOBINADO
TOR ASÍNCRONO TRIFÁSICO
El devanado trifásico, cuando es recorrido por un
sistema trifásico de corrientes, produce un campo
magnético giratorio a la velocidad sincrónica n¡.
Este campo magnético giratorio induce en los F¡g- 10.2
conductores del devanado rotórico (fig. 10.3) fuerzas
electromotrices, las cuales originan corrientes eléctricas que hacen girar al rotor en
el mismo sentido que el campo magnético, pero con velocidad n2 ligeramente menor

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228 ELECTROTECNIA

que la síncrona (para que haya corte de flujo por los

conductores del rotor).

247. PLACA D E CARACTERÍSTICAS DE UN MOTOR

La placa de características de un motor eléctrico tiene
dos tipos de datos, llamados nominales.
1) Datos constructivos, de control y de identificación.
2) Datos técnicos: potencia de plena carga (potencia útil que
es capaz de suministrar en régimen de funcionamiento Fig. 10.3
continuo sin que el calentamiento sea excesivo); tensión para
la que está construido; frecuencia de la red de alimentación; intensidad que absorbe a
plena carga; velocidad a plena carga en r.p.m. y factor de potencia a plena carga.
El motor asincrono trifásico tendrá dos tensiones y dos intensidades nominales,
porque la conexión puede ser estrella o triángulo según la tensión de la red.

248. DESLIZAMIENTO DEL M O T O R

El deslizamiento absoluto n es la diferencia entre la velocidad síncrona del
campo giratorio y la velocidad del rotor n2 n=nrn2
Deslizamiento relativo 5 es el cociente entre el deslizamiento absoluto y la
velocidad síncrona. Se suele expresar en tanto por cien.

Ó% = —100

La frecuencia de las corrientes rotóricas / 2 es función del deslizamiento. Se

calcula multiplicando la frecuencia de la red de alimentación / por el deslizamiento
relativo. 1 / 2 =<5/

PROBLEMAS DE APLICACIÓN
248.1 Un motor asincrono trifásico indica en su placa de características una velocidad de 720
r.p.m. y frecuencia 50 Hz. Calcular:
a) Número de polos del motor.
b) Deslizamiento absoluto y relativo a plena carga.
a) La velocidad del motor es algo inferior a la velocidad del campo giratorio
(velocidad síncrona).

^60/.««O.4.17; p = 4; 2p = 8 polos
n, 720

b) La velocidad de rotación del campo giratorio n. = ^^ = ^ ^ = 750 r.p.m.

P 4

1 La frecuencia de las corrientes en el rotor f = nP = = ¿f

h 1
60 ~60~

0
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MÁQUINAS ASÍNCRONAS 229

El deslizamiento absoluto n =n¡ - n2 = 750 - 720 = 30 r.p.m.

TI 30
El deslizamiento relativo 5 = — = _ _ = 0,04 = 4%
n, 750

248.2 El rotor de un motor bipolar asincrono gira a la velocidad de 2 880 r.p.m. Calcular
el deslizamiento relativo si la frecuencia es de 50 Hz.
Solución: 4 %

248.3 El deslizamiento de un motor asincrono es del 4 %. Calcular la velocidad de giro del

rotor sabiendo que la velocidad del campo magnético giratorio es de 1500 r.p.m.
Solución: 1 440 r.p.m.

248.4 El campo magnético giratorio de un motor asincrono trifásico gira a 3 000 r.p.m.,
siendo la frecuencia de 50 Hz. Calcular la frecuencia de la corriente alterna de alimentación
del motor para que el campo magnético giratorio rote a 750 r.p.m.
Solución: 12,5 Hz.

248.5 Un motor asincrono trifásico bipolar indica en su placa de características una

velocidad de 2 892 r.p.m. y frecuencia de 50 Hz. Calcular para el funcionamiento a plena
carga:
a) Deslizamiento relativo.
b) Frecuencia de las corrientes en el rotor.

a) La velocidad del campo giratorio n. = ^ ^ = ^ = 3 000 r.p.m.

P 1

El deslizamiento relativo 5=— = = 3 0 0 0 " 2 8 8 2 = 0,036 = 3,6 %

n, n, 3 000

b) La frecuencia de las corrientes en el rotor f2=&f= 0,036-50 = 1,8 Hz

248.6 Un motor asincrono trifásico indica en su placa de características una velocidad de 960
r.p.m. y frecuencia 50 Hz. Calcular para el funcionamiento a plena carga:
a) Número de polos.
b) Deslizamiento.
c) Frecuencia de las corrientes rotóricas.
Solución: a) 6 polos; b) 4 %; c) 2 Hz.

249. CAMBIO D E SENTIDO DE GIRO DEL MOTOR ASÍNCRONO TRIFÁSICO

Se consigue permutando dos conductores cualesquiera de los tres que forman la
línea de alimentación al motor (fig. 10.4); porque así cambia el sentido del campo
magnético giratorio.

250. BALANCE D E POTENCIAS EN E L M O T O R ASÍNCRONO

Como en todas las máquinas, la potencia útil Pu es la potencia absorbida Pab

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230 ELECTROTECNIA

menos las pérdidas de potencia, que se transforman en calor.

La potencia transmitida del estátor al rotor, llamada
potencia electromagnética Pem es (despreciando las pérdidas en
el hierro del estátor) la potencia absorbida Pab menos las
pérdidas en el devanado del estátor P Cul .

La potencia mecánica desarrollada Pme es la potencia

electromagnética menos las pérdidas en el devanado del rotor
Cu2
P me = 'P em -1 PCu2
1

La potencia útil es la potencia mecánica desarrollada Fig. 10.4

menos la potencia perdida por rotación PrM (pérdidas mecánicas
y en el hierro).
p =p -1 P
1 1 u rae rot

La suma de las pérdidas por rozamiento y las pérdidas en el hierro del circuito
magnético (histéresis y corrientes parásitas) es un valor prácticamente constante, por
ello, aunque no sea conceptualmente correcto, se suelen considerar conjuntamente
como pérdidas por rotación.

Cul Cu2

PROBLEMAS DE APLICACIÓN
250.1 Un motor asincrono trifásico está conectado a una red de 220 V de tensión. Su
potencia útil es igual a 11 kW, el rendimiento a plena carga es del 80 % y el factor de
potencia del motor 0,82. La intensidad que consume en vacío es el 30 % de la intensidad
de plena carga y el factor de potencia en vacío es 0,2. Calcular:
a) Potencia absorbida por el motor a plena carga
b) Las pérdidas por rotación porcentuales despreciando las pérdidas por efecto Joule en los
devanados en vacío.
P i-i rjnn
a) La potencia absorbida por el motor p ab = " = 1 1 " " " =13 750 W
r, 0,8

b) La potencia absorbida por el motor en vacío p - fe y ¡^ cos ^

13 750
La intensidad de línea a plena carga IL = = 44 A
v^"VLcos^ JT-220-0,82

La intensidad de línea en vacío / = 0,3-44 = 13,2 A

Las pérdidas por rotación son aproximadamente la potencia consumida en vacío

Pto~Pv = ^"-220-13,2-0,2 = 1006 W

El porcentaje de pérdidas por rotación

0
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MÁQUINAS ASÍNCRONAS 231

1006
-^•100 = 100 = 7,3
13 750

250.2 Un motor asincrono trifásico, conectado a una red de 220 V consume una intensidad
de 20 A con factor de potencia 0,8. Calcular la potencia útil del motor si su rendimiento es
de 0,85.
Solución: 5,18 kW.

250.3 Un motor eléctrico trifásico tetrapolar tiene una potencia nominal de 15 kW y a la

tensión de línea nominal de 380 V, consume una corriente de intensidad 31 A con un factor
de potencia de 0,85 y gira a 1430 r.p.m. Calcular para ese funcionamiento a plena carga:
a) Potencia absorbida por el motor.
b) Rendimiento.
c) Deslizamiento relativo si la frecuencia es de 50 Hz.
Solución: a) 17 343 W; b) 0,86; c) 4,67 %

251. M O M E N T O D E ROTACIÓN
El momento de rotación o par motor se crea debido a la interacción del campo
magnético giratorio del estátor con las corrientes rotóricas. Es directamente proporcio-
nal al valor del campo magnético giratorio y a la componente activa de la corriente
eléctrica en el rotor, / 2 eos
La influencia del factor de
potencia del rotor se observa en
el motor bipolar de la figura
10.5. El campo giratorio está
representado por dos polos ficti- FUERZAS SOBRE
LOS CONDUCTORES
cios que giran alrededor del
DEL ROTOR
rotor.
Se observa que el desfase
de la intensidad un ángulo <p2
respecto a la f.e.m. del rotor SENTIDO DE LAS F E MS SENTIDO DE LA INTENSIDAD

provoca una disminución del EN EL R0T0P EN EL ROTOR

Fig. 10.5
momento de giro, porque la
fuerza desarrollada sobre algu-
nos conductores del rotor se opone a la rotación de éste en el sentido del campo
magnético giratorio.

PROBLEMAS DE APLICACIÓN
251.1 Un motor asincrono trifásico indica en su placa de características 7,5 CV, 220/380 V;
21/12 A, 50 Hz, eos v5=0,86,1420 r.p.m. Calcular cuando el motor funciona a plena carga
conectado a una línea trifásica de 380 V, 50 Hz:
a) Potencia absorbida.
b) Momento de rotación nominal.

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232 ELECTROTECNIA

a) La intensidad absorbida a 380 V es de 12 A.

La potencia absorbida p^ = JiVLILeos= vT-380-12 0,86 = 6792,4 W
b) El momento de rotación útil a plena carga o momento de rotación nominal

_ 7,5-736 =_.37,12 Nm
w 1420
2 7r
~W

251.2 Un motor asincrono trifásico indica en su placa de características los siguientes datos:
15 CV, 3 fases, 220/380 V, 40/23 A, 50 Hz, eos y>=0,8, 950 r.p.m. Calcular cuando
funciona a plena carga conectado a una red trifásica de 220 V, 50 Hz:
a) Potencia absorbida.
b) Deslizamiento.
c) Frecuencia de las corrientes en el rotor.
d) Momento de rotación útil.
Solución: a) 12 193,6 W; b) 5 %; c) 2,5 Hz; d) 111 Nm.

251.3 Un motor asincrono trifásico indica en su placa de características 10 CV,

2 840 r.p.m. Calcular el momento de rotación en el arranque sabiendo que es 2,5 veces el
nominal.
Solución: 61,87 Nm.

252. CARACTERISTICA MECANICA

Es la curva que representa el par motor o momento de rotación en función de la
velocidad de giro (fig. 10.6).
Esta curva permi-
te estudiar el funciona-
miento del motor según
MOMENTO
su carga. Si la carga
MAXIMO
aumenta el motor redu-
ce su velocidad para
aumentar el momento MOMENTO DE
de rotación, pero si la ARRANQUE
carga es demasiado MOMENTO
grande, de manera que NOMINAL
sobrepase el momento
máximo, el motor se
para.
VELOCIDAD N0MIMAL

Fig. 10.6

253. RELACIÓN DE POTENCIAS EN EL ROTOR

Las pérdidas de potencia en el devanado del rotor crecen con el deslizamiento.

0
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 MÁQUINAS ASÍNCRONAS 233

La potencia perdida en el devanado rotórico se calcula multiplicando la potencia

transmitida del estátor al rotor (potencia electromagnética) por el deslizamiento
relativo. 2
P Cu2 =5P í . m
Según el balance de potencias del motor, la potencia eléctrica transformada en
mecánica (potencia mecánica desarrollada).
Pme = Pcm'Pcvl ~ ( 1 ' ^ t m

PROBLEMAS DE APLICACIÓN
253.1 Un motor asincrono trifásico de 380/220 V, 22/38 A, 50 Hz, eos <e=0,87, 2880
r.p.m. se conecta a una línea trifásica de 380 V, 50 Hz. La resistencia de cada fase del
devanado estatórico es de 1,2 Q, las pérdidas en el circuito magnético son 400 W y las
pérdidas por rozamiento y ventilación son 300 W. Calcular:
a) Potencia absorbida.
b) Potencia electromagnética.
c) Potencia mecánica desarrollada.
d) Potencia útil.
e) Rendimiento.
f) Momento de rotación útil.

a) La potencia absorbida Pab = \¡3VLILeos<p = y^-380-22-0,87 = 12 597,55 W

b) La potencia perdida en el devanado estatórico se calcula a partir de la potencia
perdida por fase. Al conectar el motor a la línea de 380 V la conexión del devanado debe
ser en estrella, por lo que la intensidad de línea es igual a la de fase.
P = 3
cui V = 3-1.2-222 = 1 742,4 W
La potencia electromagnética o potencia transmitida al rotor
' - p
a , i = 1 2 5 9 7 . 5 5 " 1 7 4 2 - 4 = 1 0 8 5 5 > 1 5 w

c) El deslizamiento relativo, considerando que el motor es bipolar, con velocidad del

campo giratorio de 3 000 r.p.m.

5 _ "i - " » = 3 000 - 2 880 = Q Q4

n, 3 000

La potencia es el producto del momento de rotación por la velocidad angular.

n.
P =M2x_l; Pme
m =M2ir_i
60 60

Del balance de potencias Pr. = Pemrm - Pme =M2-k——"l

Q 6
=M2ir—
60

p M2t—
Entonces: ^ L ^=£=5; = *Pm

60

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234 ELECTROTECNIA

La potencia mecánica desarrollada.

Pme = Pcm — (1—0,04) 10 855,15 = 10420,94 W
d) La potencia útil Pu = Pme - Pmt = 10 420,94 - 400 - 300 = 9 720,94 W

e) El rendimiento del motor ti = — = 9 7 2 0 - 9 4 = 0,7716 = 77,16 %

Pab 12 597,55

M - Pu _ 9720,94 _ M
f) El momento de rotación útil * ~ 2880 ~
2 ir
60

253.2 Un motor asincrono trifásico conectado a una línea trifásica de 380 V, 50 Hz,
consume una intensidad de línea de 37 A con factor de potencia 0,85. Las pérdidas en el
cobre del estátor son de 1 kW y la potencia perdida en el devanado del rotor son 350 W.
La potencia perdida por rozamiento y ventilación es de 400 W. Las pérdidas en el hierro del
circuito magnético son 900 W. Calcular:
a) Potencia transmitida al rotor o potencia electromagnética.
b) Potencia mecánica desarrollada.
c) Potencia útil.
d) Rendimiento.
Solución: a) 19 700 W; b) 19 350 W; c) 18 050 W; c) 87,2 %

253.3 Un motor asincrono trifásico, conectado a una línea trifásica de 380 V, 50 Hz,
funciona con una intensidad de línea de 76 A y factor de potencia de 0,85. El motor gira a
1 440 r.p.m. Las pérdidas en el hierro son de 1 kW y las pérdidas por rozamiento y
ventilación son 600 W. El devanado estatórico está conectado en estrella con una resistencia
por fase de 0,2 Í2. Calcular:
a) Potencia electromagnética.
b) Potencia útil.
c) Rendimiento.
d) Momento útil.
Solución: a) 39 052,78 W; b) 35 890,67 W; c) 84,4 %; d) 238 Nm.

254. VARIACIÓN DEL M O M E N T O DE ROTACIÓN

Las variaciones de las características de utilización del motor afectan a su
funcionamiento. Son útiles las siguientes relaciones:
1) El par motor a cualquier velocidad es proporcional al cuadrado de la tensión de
alimentación. Como consecuencia también la potencia útil (proporcional al par motor
y a la velocidad angular) es proporcional al cuadrado de la tensión de alimentación.
2) El par motor o momento de rotación es inversamente proporcional al cuadrado de
la frecuencia de la red de alimentación. Como consecuencia, la potencia útil varía en
razón inversa de la frecuencia.
Si se varía la frecuencia de alimentación a un motor, la tensión debe variar en
la misma proporción para mantener aproximadamente iguales los valores de: momento

0
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MÁQUINAS ASÍNCRONAS 235

de rotación máximo y de arranque, factor

de potencia, rendimiento y calentamiento de
la máquina.
3) El par motor es proporcional al desliza-
miento en la zona de funcionamiento habi-
tual del motor.
4) El par motor está muy influenciado por
el valor de la resistencia del bobinado
rotórico (fig. 10.7). Para un determinado
momento de rotación el deslizamiento es
directamente proporcional a la resistencia
del rotor.

PROBLEMAS DE APLICACIÓN
254.1 Un motor asincrono trifásico de 10 CV, 950 r.p.m., 220/ 380 V, 50 Hz, se conecta
a una red trifásica de 380 V, 50 Hz. Si la tensión de la red baja a 300 V, calcular:
a) Potencia útil de plena carga.
b) Momento de rotación útil de plena carga.
P V2 V 2
írw
a) La relación de potencias _JL = _ L ; P ,=P = 10- Z-— = 6,23 CV
Pul Vu2 ul U
VL 2
3802

^JO-736
m
b) El momento de rotación a la tensión de 380 V « ~ 950
2 7r
60
M V2 V 2 W»2
La relación de momentos _ 1 = _ L2 ; M,=M
ul u
_¿L = 7 4 - Í I l l = 46,12 Nm
M, VL V2 3802

254.2 Un motor asincrono trifásico de 3 CV, 380/220 V, 50 Hz, 1 400 r.p.m. se conecta
a una red trifásica de 380 V, 50 Hz. Calcular:
a) Momento de rotación útil a plena carga.
b) Momento de rotación útil si la tensión baja a 340 V.
c) Momento de rotación útil si la tensión aumenta a 400 V.
Solución: a) 15,06 Nm; b) 12,06 Nm; c) 16,69 Nm.

254.3 Un motor asincrono trifásico de 6 CV, 1 440 r.p.m., 220/380 V, 50 Hz, se conecta
a una línea trifásica de 220 V, 50 Hz. Si la tensión se mantiene constante y la frecuencia de
la línea baja a 49 Hz, calcular:
a) Potencia útil de plena carga.
b) Momento de rotación útil.
P f P f sn
a) La relación de potencias =_; P , = JLL = 6 — = 6,12 CV
P al f /, 49

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236 ELECTROTECNIA

M 29,28 N m
b) El momento de rotación útil a 50 Hz '» ~ j-440
2 ir
60
La relación de momentos de rotación.
M f,2 fl so2
_JL=1L; M ,=M L. = 2 9 , 2 8 - _ =30,49 Nm
Ki f fx 492

254.4 Un motor asincrono trifásico de 20 CV, 2 900 r.p.m., 380/660 V, 50 Hz, se conecta
a una línea trifásica de 380 V, 50 Hz. Calcular:
a) Momento útil a plena carga.
b) Momento útil si la frecuencia baja a 48 Hz.
c) Momento útil si la frecuencia aumenta a 60 Hz.
Solución: a) 48,47 Nm; b) 52,59 Nm; c) 33,66 Nm.

254.5 Un motor asincrono trifásico bipolar indica en su placa de características 2 940 r.p.m.,
50 Hz, 10 CV. Calcular:
a) Momento útil nominal o de plena carga.
b) Velocidad de rotación si el momento útil es de 14 Nm.
10136
M =— = = 23 9 Nm
a) El momento de rotación nominal " u 2 940
2 ir
60
3 OOO -z 1 940
b) El deslizamiento a vplena carga 5= = 0,02
3 000

14
La relación de momentos de rotación = A; 5, = 5 ^ 1 = ° ' 0 2 = 0,0117
Mul 5, Ai 23,9
Del deslizamiento se obtiene la velocidad de rotación
8.1 = 3 000 - n,
3 000 i =0,0117; n,2 =3 000 - 3 000 0,0117 = 2 965 r.p.m.
F

254.6 Un motor asincrono trifásico tetrapolar indica en su placa de características 25 CV,

1440 r.p.m., 220/ 380 V, 50 Hz. Se conecta a una línea trifásica de 220 V, 50 Hz.
Calcular:
a) Deslizamiento a plena carga.
b) Velocidad de rotación cuando el momento útil sea 0,75 veces el nominal.
Solución: a) 4%; b) 1 455 r.p.m.

254.7 Un motor asincrono trifásico tiene una potencia útil de 5,5 kW y gira a 2 840 r.p.m.,
conectado a una red trifásica de 380 V, 50 Hz. Calcular:
a) Deslizamiento relativo.
b) Momento de rotación útil.
c) Momento útil cuando arrastrando una carga la velocidad es de 2 800 r.p.m.

0
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MÁQUINAS ASÍNCRONAS 237

Solución: a) 5,33 %; b) 18,49 Nm; c) 23,24 Nm.

254.8 Un motor asincrono trifásico tetrapolar de rotor bobinado indica en su placa de

característica 5,5 kW, 1 450 r.p.m., 50 Hz, siendo la resistencia del devanado rotórico por
fase 0,3 íi. Calcular:
a) Deslizamiento a plena carga.
b) Deslizamiento a plena carga cuando el reóstato del rotor tiene intercalada una resistencia
de 0,2 0 por fase.

a) La velocidad de rotación del campo giratorio n. = =^ = 1 500 r.p.m.

P 2
1500
El deslizamiento relativo a plena carga 5 = — — = ~ 1 4 5 0 = 0,0333
n, 1500

b) La relación de deslizamientos 1 = 5, = 5 ^ 1 =0,0555

1
Rm 0,3
Del deslizamiento se obtiene la velocidad de rotación.
5.1 = 1 500 - n,i = 0,0555; n,2 = 1 500 - 1 500 0,0555 = 1 416,7 Hr.p.m.
1 500

254.9 Un motor asincrono trifásico de rotor bobinado funcionando a plena carga, gira a 720
r.p.m. conectado a una red trifásica de 50 Hz y tiene una resistencia por fase en el devanado
rotórico de 0,2 fi. Calcular la resistencia que debe añadirse por fase al rotor para que su
velocidad a plena carga sea de 700 r.p.m.
Solución: 0,13 í)

255. ARRANQUE DIRECTO DEL M O T O R ASÍNCRONO TRIFÁSICO

En el instante de la conexión el motor funciona como un transformador con el
secundario (devanado rotórico) en cortocircuito, por lo que la intensidad es muy
elevada.
Para evitar corrientes excesivas, el arranque por conexión directa a la red se
puede hacer cuando el motor arranque en vacío o cuando se conecte en carga siendo
su potencia menor de unos 5 CV; (se admite el arranque directo en carga en motores
de mayor potencia que tengan jaula de ardilla doble o de ranuras profundas para
aumentar la resistencia del devanado rotórico en el arranque, lo que disminuye la
intensidad en ese instante).

256. ARRANQUE A TENSIÓN REDUCIDA

Para conectar los motores de elevada potencia a la red y limitar la corriente en
el momento de conexión, se baja la tensión de alimentación en el arranque, mediante
dos métodos:
1) Arranque estrella-triángulo (fig. 10.8). Consiste en conectar el motor en estrella en
el arranque y pasar a conexión triángulo para la marcha normal. Se utiliza en motores

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238 ELECTROTECNIA

cuya menor tensión coincide con la de la R S T R S T

línea de alimentación. Se consigue así que
la tensión de fase en el arranque se divida A jff
por \¡3 . El momento de rotación y la S T
intensidad en el arranque resultan divididos
¿u Av °W
por 3. 1
z X y
2) Arranque con autotransformador. Se
suele utilizar en motores de gran potencia.
Cuando el motor adquiere su velocidad
1
normal se desconecta el autotransformador,
(posición 2 del interruptor de la figura 3,1 y
u? V? w
10.9). Si la relación de transformación es
m, el momento de rotación y la intensidad
en el arranque resultan divididos por m2. Fig. 10.8

PROBLEMAS DE APLICACION
256.1 Un motor asincrono trifásico de 20 CV, 220/380 V, 50 Hz,
940 r.p.m., 48/27,7 A, absorbe en reposo 5 veces la corriente de
plena carga y desarrolla 1,5 veces el momento de rotación nominal,
cuando arranca conectado a la tensión nominal. Si se conecta en
estrella a una red de 220 V, 50 Hz. Calcular:
a) Intensidad absorbida en el arranque.
b) Momento de rotación en el arranque.
a) Cuando el motor arranca conectado a la tensión nominal
de 220 V con la conexión correspondiente a esa tensión (conexión
triángulo), la intensidad de arranque es:
/ a = 5-48 =240 A
La conexión en estrella del motor debe hacerse a 380 V.
Cuando se conecta en estrella a 220 V, la relación de tensiones es:

Ü2-V5"
220

a . 240 = 80 A
La intensidad de arranque con la conexión estrella a 220 V
Isf
j. _ „ _ 20-736 _ . ,q w
u
b) El momento de rotación nominal w 940
2 7T
60
El momento de rotación en el arranque a la tensión nominal
Ma = l,5M u = 224,31 Nm
El momento de rotación en el arranque con la conexión estrella a 220 V

0
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MÁQUINAS ASÍNCRONAS 239

M 794. 11
Aíal = _ ! = t ± I d i = 74,77 Nm

256.2 Un motor asincrono trifásico de 7,5 CV, 380/660 V, 12/6,9 A, 1420 r.p.m.,
eos (¿>=0,85, 50 Hz, se conecta a una línea trifásica de 380 V, 50 Hz. El momento de
arranque es el doble del nominal. Calcular:
a) Potencia absorbida a plena carga.
b) Rendimiento a plena carga.
c) Momento de arranque.
d) Momento de arranque si se efectúa la conexión estrella-triángulo para el arranque.
Solución: a) 6 713,4 W; b) 82,2 %; c) 74,24 Nm; d) 24,75 Nm.

256.3 Un motor asincrono trifásico de 15 kW, 220/380 V, 53/31 A, 50 Hz, 1 440 r.p.m.
y factor de potencia 0,85 se conecta a una línea trifásica de 220 V, 50 Hz. La intensidad
de arranque es de 5 veces la nominal y el momento de rotación 3,5 el momento nominal.
Si para el arranque se conecta primero en estrella y luego en triángulo, calcular:
a) Intensidad de arranque,
a) Momento de arranque.
Solución: a) 88,33 A; b) 116 Nm

256.4 La potencia en el eje de un motor asincrono trifásico es igual a 2,8 kW. La velocidad
del campo magnético giratorio es de 1500 r.p.m. La velocidad de giro del rotor es de 1 420
r.p.m. El rendimiento del motor es igual a un 83,5 % y el factor de potencia es 0,85. En
el arranque consume una intensidad de corriente de 5,5 veces la nominal. El motor está
calculado para unas tensiones de 220/380 V y 50 Hz de frecuencia y se conecta a una línea
trifásica de 220 V, 50 Hz. Calcular:
a) Número de pares de polos del motor.
b) Deslizamiento del rotor.
c) Potencia absorbida.
d) Intensidad de línea.
e) Intensidad de arranque si se efectúa la conexión estrella-triángulo.
Solución: a) 2; b) 5,33 %; c) 3,35 kW; d) 10,34 A; e) 18,96 A.

256.5 Un motor asincrono trifásico de 50 CV, 380 V, 50 Hz, presenta un par de arranque
de 340 Nm y una intensidad de corriente en el instante de arranque de 700 A la tensión
nominal. Para limitar la intensidad en el momento de la conexión se baja la tensión de
alimentación a 120 V para el arranque, mediante un autotransformador de relación
380/120 V. Calcular:
a) Momento de arranque.
b) Intensidad de corriente en el motor en el instante del arranque.
c) Intensidad de corriente absorbida de la línea en el arranque.
d) Potencia aparente que consume el autotransformador en el arranque.
M V2 V 2 19fl2
a) La relación de momentos _ 1 = _ L 2; M,31 = Ma _i£- = =34 Nm
Mal VL1 VL2 3802

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240 ELECTROTECNIA

También se puede calcular directamente por la relación de transformación

M. 340
al 2 34 Nm
rrr
380
120
b) La intensidad es directamente proporcional a la tensión. La intensidad suministrada
por el autotransformador en el arranque.
V 190
/..=/.
L1 L =100 — =221 A
I
' l i
VL 1
V
VL 380
c) La intensidad absorbida de la línea en el arranque a través del autotransformador.
I- 700
/al = —; = •10 A
380
"120
d) La potencia aparente del autotransformador.

5, = >/3 Vu /„ = v^'380-70 = 46 072,55 VA

256.6 Un motor asincrono trifásico conectado a una línea trifásica de 380 V, 50 Hz,
consume una intensidad de línea de 37 A. La intensidad de arranque es 5 veces la nominal.
Calcular la tensión en el secundario de autotransformador necesario para limitar en el
arranque la intensidad absorbida de la línea a 2 veces la nominal.

5 37
La intensidad de arranque a tensión reducida / al = — ; m= 1,58
m \ 2-37
De la relación de transformación se obtiene la tensión en el secundario
VL1 VL1
m- • yu = = 380 240,5 V
V[¡' ~~m Ü58

256.7 Un motor asincrono trifásico de 500 CV, 6 000 V, 50 Hz, intensidad nominal 46 A,
tiene una intensidad de arranque de 6 veces la nominal y el momento de arranque de 1,5
veces el nominal a la tensión de línea de 6 000 V. Mediante un autotransformador de
arranque se quiere limitar la corriente a dos veces la nominal. Calcular:
a) Tensión de línea que debe tener el secundario del autotransformador.
b) Potencia aparente que consume el motor en el arranque.
c) Momento de arranque a tensión reducida, en tanto por ciento del momento de rotación
nominal.
Solución: a) 3 464 V; b) 956 kVA; c) 50 % del momento nominal

256.8 Un motor asincrono trifásico indica en su placa de características: 15 CV, 220/380 V,

46/27 A, 50 Hz, 1 460 r.p.m. y factor de potencia 0,86. Se conecta a una línea trifásica de
380 V, 50 Hz. Calcular:
a) Rendimiento a plena carga.
b) Momento de arranque en conexión directa si es 4 veces el nominal.

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MÁQUINAS ASÍNCRONAS 241

c) Relación de transformación del autotransformador necesario para que la intensidad en el

arranque no sea mayor de 1,5 veces la intensidad nominal, si en arranque directo es de 6
veces la nominal.
d) Momento de arranque con autotransformador.
Solución: a) 72,2 %; b) 288,8 Nm; c) 2; d) 72,2 Nm.

256.9 Un motor asincrono trifásico de 10 CV, 220/380 V, 28/16 A, 50 Hz, cos*5=0,82; 950
r.p.m., se conecta a una línea trifásica de 380 V, 50 Hz. El momento de arranque es de 3
veces el momento de rotación nominal y la intensidad en el arranque es 5 veces la nominal.
Calcular:
a) Rendimiento y momento de rotación a plena carga.
b) Momento de rotación e intensidad absorbida de la línea en el arranque si se conecta
mediante un autotransformador de relación de transformación 380/152 V.
c) Potencia y momento de rotación de plena carga si en marcha normal la tensión de línea
baja a 300 V.
Solución: a) rj=0,852, M u =74 Nm; b) M, = 35,52 Nm, /a = 12,8 A; c) P u =6,2 CV,
M u =46,12 Nm.

257. ARRANQUE DEL MOTOR ASÍNCRONO TRIFÁSICO P O R RESISTEN-

CIAS ROTÓRICAS
Se utiliza en motores con rotor bobinado. Consiste en la conexión de un reóstato
trifásico a los anillos del rotor en el momento del arranque, y la progresiva anulación
de las resistencias a medida que el motor adquiere velocidad.
Al aumentar, en el arranque, la resistencia del circuito rotórico, por inclusión de
las resistencias del reóstato, se limita la intensidad absorbida en el momento de la
conexión.

258. REGULACIÓN DE LA VELOCIDAD

La velocidad de los motores asincronos depende de la frecuencia de la red de
alimentación y del número de polos del devanado, siendo sensiblemente constante,
aunque puede variar algo con la carga según la característica mecánica.
Puede variarse la velocidad mediante el cambio del número dé polos. Cuanto
mayor sea el número de polos del devanado menor será la velocidad de rotación. La
variación de la velocidad se hace con varios devanados trifásicos independientes con
distinto número de polos o con devanados especiales de polos conmutables llamados
devanados Dahlander (con relación de polos 2:1), mediante tomas de conexión
intermedias en cada fase, como se indica en la figura 10.10, con devanado Dahlander
de 2 y 4 polos.
La velocidad de los motores trifásicos asincronos de rotor bobinado puede
regularse variando la resistencia de un reóstato conectado a los anillos del bobinado
rotórico. El aumento de resistencia intercalada en el devanado del rotor obliga a bajar
la velocidad de giro del motor para seguir moviendo la carga mecánica acoplada. Este
sistema es poco utilizado porque disminuye el rendimiento del motor debido a las
pérdidas de potencia en el reóstato.

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242 ELECTROTECNIA

5 N
<rv

U 4 V4 W4
¿U<
fu 21*2 f»;
CUATRO POLOS DOS POLOS
R S T
Fig. 10.10

La velocidad se controla de forma muy completa mediante el cambio de

frecuencia de la red de alimentación. Se utiliza un convertidor de frecuencia asociado
a un sistema que ajusta la tensión variándola en el mismo sentido que la frecuencia.

259. FRENADO DEL MOTOR ASINCRONO

Los procedimientos eléctricos de frenado más utilizados son:
1) Frenado a contracorriente, intercambiando los conductores de la red de alimenta-
ción.
2) Frenado por introducción de corriente continua en el devanando estatórico, que
previamente se desconecta de la red de alimentación.
3) Frenado haciendo funcionar el motor como generador asincrono. Al hacer girar el
motor asincrono en el sentido del campo giratorio con velocidad superior a la
sincrónica, absorbe energía mecánica y cede potencia activa a la red; pero consume
la potencia reactiva necesaria para crear el campo magnético.
La potencia reactiva puede ser suministrada por una batería de condensadores y,
si la máquina tiene magnetismo remanente, puede funcionar como generador
independientemente de la red de alimentación.

260. APLICACIONES ESPECIALES DE LA

MÁQUINA ASÍNCRONA
1) Convertidor de frecuencia. El motor
asincrono de rotor bobinado arrastrado a velo-
cidad n 2 en sentido contrario al campo giratorio
n¡ puede suministrar, por el devanado rotórico,
una tensión a la frecuencia / 2

/2 =
+ n2)
60
2) Regulador de inducción (fig. 10.11). El
motor tiene el devanado estatórico conectado
en estrella a la red de alimentación y el deva-
nado rotórico se conecta en serie entre la red y

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MÁQUINAS ASÍNCRONAS 243

los receptores. El rotor se puede girar mediante un dispositivo mecánico, cambiando

de posición respecto al estátor y variando, por ello, el valor de la fuerza electromotriz
inducida en el devanado del rotor.
Este dispositivo permite regular la tensión aplicada a la carga. La tensión de fase
aplicada al receptor Vfr es la suma de la tensión de fase de la red Vf mas el valor de la
fuerza electromotriz de fase engendrada en el devanado
rotórico Ei ESTATOR R0T0B

vfr = vf + z?f
3) Decalador de fase (fig. 10.12). El motor tiene el
devanado del estátor conectado a la red y el rotor Fig. 10.12
bobinado se puede girar mediante un dispositivo mecáni-
co, cambiando la posición respecto al estátor y cambiando, por ello, el desfase entre
la tensión de la línea de alimentación y la tensión en bornes del devanado rotórico.
Este dispositivo es utilizado en los laboratorios eléctricos para contrastar contadores
y vatímetros.
4) Eje eléctrico (fig. 10.13). Consiste en dos
motores asincronos de rotor bobinado cuyos
devanados estatóricos se conectan a la misma red
de alimentación y los devanados rotóricos entre sí,
con lo que funcionan a igual velocidad.
Si los rotores no tuvieran la misma posición
respecto al estátor, circularía entre ellos una
corriente, llamada corriente sincronizante, que los Fig. 10.13
colocaría en la misma posición.

PROBLEMAS DE APLICACIÓN
260.1 Un motor asincrono trifásico de rotor bobinado, de 8 polos, funciona a 60 Hz
accionado por una máquina motriz de velocidad variable como cambiador de frecuencia.
Calcular la frecuencia en el rotor en los casos siguientes:
a) Si se hace girar a 1 350 r.p.m. en sentido opuesto a la de rotación del campo giratorio.
b) Si se hace girar a 450 r.p.m. en el mismo sentido del campo magnético giratorio.

a) La velocidad de rotación del campo magnético n. = = ^ 0 ^ 0 = 900 r.p.m.

P 4

El deslizamiento relativo 5 = 900 + 1 350

= 2,5
900
La frecuencia de las corrientes en el rotor f2 = 8f= 2,5-60 = 150 Hz

+ n
De forma directa se calcula la frecuencia f = £ ^ = 4(900 + 1 350) _ . ™ „
J2
60 60

/"„ = 4 (900 - 450) _ ^q jj z

b) La frecuencia de las corrientes en el rotor J2
60

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244 ELECTROTECNIA

260.2 Un motor asincrono trifásico tetrapolar de rotor bobinado funciona conectado a una
línea trifásica de frecuencia 50 Hz. Calcular la frecuencia de las corrientes en el devanado
rotórico si se hace girar el rotor a 780 r.p.m. en sentido contrario al campo magnético
giratorio.
Solución: 76 Hz.

260.3 En el extremo de una línea trifásica de 380 V, 50 Hz, que alimenta a una fábrica que
puede consumir una potencia de 200 kVA, se observa una fluctuación en la tensión de línea
desde 342 V hasta 418 V. Se conecta en serie con la línea un regulador de inducción con
objeto de mantener la tensión constante de 380 V. Calcular:
a) Para qué tensión estarán previstos los devanados de la máquina.
b) Potencia aparente para la que debe estar prevista la máquina.
a) La tensión de regulación por defecto VLr = 380 - 342 = 38 V

La tensión de regulación por exceso VLi = 418 - 3 8 0 = 38 V

La f.e.m. necesaria por fase en el regulador Ef = — ~22 V

v/3"

b) La intensidad de línea que consume la fábrica IL = J ' = ^ ^ = 303,87 A

v/3~ VL /3~'380
La potencia aparente del regulador de inducción, con esa intensidad de línea.
S r e g = 3 £ f / L = 3-22-303,87 =20055,42 VA = 20 kVA

260.4 Calcular la potencia aparente del regulador de inducción necesario para compensar la
fluctuación de tensión de 300 V de una línea trifásica de 6 kV, 50 Hz, que alimenta a una
instalación que consume 750 kVA.
Solución: 37,5 kVA

261. M O T O R ASÍNCRONO MONOFÁSICO

Es el motor monofásico cuya velocidad es distinta de la síncrona.
Su constitución es similar a la del motor asincrono trifásico con rotor enjaula de
ardilla, pero en el estátor tiene sólo dos devanados (principal o de trabajo y auxiliar
o de arranque) desfasados entre sí 90° eléctricos.

262. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL

M O T O R ASÍNCRONO MONOFÁSICO
El campo magnético producido por una corriente
alterna al circular por un devanado es alternativo, no
giratorio; por lo que el motor necesita en el arranque
un lanzamiento mecánico o, lo que es más usual, otro
devanado auxiliar.
Dos devanados desfasados 90° eléctricos y
recorridos por corrientes alternas desfasadas entre sí Fig. 10.14

0
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MÁQUINAS ASÍNCRONAS 245

1/4 de período (90°), originan un campo magnético giratorio (fig. 10.14), que hace
moverse al rotor con devanado en jaula de ardilla. Una vez lanzado el motor en un
sentido el rotor continua girando, aun cuando se suprima el devanado auxiliar, debido
a la acción del campo magnético del estátor sobre el campo magnético del rotor.
Se consigue que el motor inicie el giro en sentido contrario inviniendo la
conexión de uno de los devanados, principal o auxiliar.

263. M O T O R MONOFASICO CON CONDENSADOR

En este motor se consigue el desfase entre las
corrientes conectando en serie con el devanado de
arranque un condensador (fig. 10.15). Cuando el motor
alcanza la velocidad normal un interruptor centrífugo (T)
desconecta el devanado de arranque.

PROBLEMAS DE APLICACIÓN
263.1 Un motor asincrono monofásico de 0,75 CV, 220 V,
eos v> =0,8, 50 Hz, 2 900 r.p.m., rendimiento a plena carga Fig. 10
0,82, se conecta a una tensión de 220 V, 50 Hz. Calcular
cuando funciona a plena carga:
a) Potencia absorbida.
b) Intensidad.
c) Momento de rotación.

a) La potencia absorbida 0,75 736

P ab 673,17 W
V 0,82
f
b) La intensidad que absorbe de la línea /= ab = 673,17 = 3,82 A
Veos ip 220-0,8

0,75-736
c) El momento de rotación = 1,82 Nm
GJ 2 900
2 x
~W

263.2 Un motor monofásico de 0,5 CV, 220 V, 50 Hz, 2,6 A, eos <p=0,8, 1 450 r.p.m. Se
conecta a una línea de 220 V, 50 Hz. Calcular cuando funciona a plena carga:
a) Potencia absorbida.
b) Rendimiento.
c) Momento de rotación.
Solución: a) 457,6 W; b) 80,4 %; c) 2,42 Nm.

263.3 Un motor monofásico de 4 polos suministra una potencia mecánica de 0,75 CV con
un deslizamiento del 3,4 % conectado a una línea monofásica de 127 V, 50 Hz. Calcular:
a) Velocidad de rotación.
b) Intensidad absorbida si el rendimiento es del 82 % y el factor de potencia 0,83.
Solución: a) 1 449 r.p.m.; b) 6,39 A

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246 ELECTROTECNIA

264. MOTOR MONOFASICO CON DEVANADO

AUXILIAR DE RESISTENCIA
Este motor, llamado también de fase partida,
consigue el desfase entre las corrientes del devanado
principal y del de arranque con un devanado de arranque
de mucho mayor resistencia que el devanado principal
(fig. 10.16).
Cuando el motor alcanza la velocidad normal un
interruptor centrífugo (T) desconecta el devanado de
Fig. 10.16
arranque.

265. MOTOR TRIFASICO COMO MONOFASICO

Un motor asincrono trifásico se consigue que funcione conectado
a una red monofásica si la conexión de una de sus fases se realiza
mediante un condensador (fig. 10.17).
El motor así conectado puede dar un 80% de su potencia
nominal. En la conexión a una red de 220 V, el condensador debe
tener una capacidad de 70 ¡iF por kW útil del motor.
El sentido de giro del motor se invierte cuando se cambia la Fig. 10.17
conexión del condensador a la red de alimentación.

266. MOTOR MONOFASICO DE ESPIRA EN CORTOCIRCUITO

Está básicamente constituido por:
1) Estátor, formado por una corona de chapas magnéticas
aisladas entre sí y con polos salientes divididos en dos
partes (fig. 10.18), una de ellas rodeada por una espira
en cortocircuito. El devanado monofásico puede estar
formado por bobinas arrolladas sobre los polos o por una
sola bobina sobre una columna de circuito magnético.
2) Rotor, formado por un tambor de chapas magnéticas
aisladas entre sí y un devanado en jaula de ardilla.
El funcionamiento del motor está basado en la
inducción de una corriente alterna en la espira en corto- Fig. 10.18
circuito por efecto del flujo magnético variable del
devanado principal. Esta corriente en la espira crea un campo opuesto al campo
magnético principal y lo desfasa en la mitad del polo. El campo magnético resultante
es giratorio y arrastra al rotor en el mismo sentido de giro.
El cambio de sentido de giro está determinado por el cambio de la posición del
rotor respecto a la espira en cortocircuito.

267. M O T O R UNIVERSAL
Es un motor monofásico que puede funcionar en corriente continua y en corriente

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 MÁQUINAS ASÍNCRONAS 247

alterna.
Está constituido (fig. 10.19) por:
1) Estátor, formado por una corona de chapas
magnéticas aisladas entre sí y con polos salientes
(a), sobre los cuales están arrolladas las bobinas
polares o inductoras (b).
2) Rotor, formado por un tambor de chapas
magnéticas aisladas entre sí, con ranuras en las
que se aloja un devanado que se conecta al colec-
tor de delgas (c) y, mediante escobillas (d) está en
serie con el devanado del estátor.
El funcionamiento del motor se basa en la
acción del flujo estatórico sobre los conductores Fig. 10.19
del rotor, recorridos por la corriente común a
ambos arrollamientos.
El sentido de la corriente no afecta al sentido
de giro, porque cambia en los dos devanados a la
vez.
Para cambiar el sentido de giro (fig. 10.20),
se invierte la conexión en uno de los devanados,
estatórico o rotórico.
La velocidad de este motor varía mucho
según el valor de la carga, adquiriendo una gran
velocidad en vacío.

+
268. MOTOR DE INDUCCIÓN SÍNCRONO
Es un motor asincrono o de inducción cuyo
rotor enjaula de ardilla presenta un corte de chapa
con amplias muescas, en número igual al de polos o
del devanado estatórico. ~
Fig. 10.20
En el arranque el motor funciona como
asincrono de jaula de ardilla y después, por debajo de un momento resistente
determinado, entra en sincronismo porque el rotor tiende a disponerse de forma que
el entrehierro del circuito magnético sea mínimo.

269. M O T O R DE HISTÉRESIS
Es un motor de inducción cuyo rotor está constituido por un cilindro de acero
con gran ciclo de histéresis y elevada permeabilidad.
En el arranque el motor funciona como asincrono de rotor macizo. Al acercarse
a la velocidad síncrona, como resultado de la histéresis, el rotor resulta magnetizado
permanentemente y, por debajo de un determinado momento de rotación resistente, el
rotor entra en sincronismo.

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248 ELECTROTECNIA

270. M O T O R PASO A PASO

Es una máquina que convierte impulsos de
corriente eléctrica en un movimiento de traslación
(motor lineal) o de rotación (motor giratorio).
El motor giratorio paso a paso está constitui-
do, fundamentalmente, por un rotor de imán
permanente y un estátor con electroimanes (fig.
10.21).
Su funcionamiento está basado en que si
sucesivamente se van excitando los electroimanes
por impulsos de corriente eléctrica, el rotor girará
paso a paso orientándose en el campo magnético
del estátor. La velocidad de rotación depende del
número de polos y de la frecuencia con que se 10.21

repitan los impulsos de corriente eléctrica.

Estos motores son de poca potencia. Se utilizan en circuitos de regulación de
procesos automáticos para maniobrar elementos mecánicos.

271. ELECCIÓN DE UN M O T O R
El motor para un determinado accionamiento se selecciona, principalmente, según
los criterios siguientes: Línea de alimentación, potencia, velocidad de rotación, forma
de la característica mecánica, momento de arranque y condiciones de servicio.
1) Línea de alimentación. La red de suministro de energía fija el tipo de corriente,
su frecuencia, y la tensión de alimentación al motor. Mediante aparatos, llamados
convertidores, puede cambiarse el tipo de corriente de alimentación.
2) Potencia. Las potencia que necesita el motor depende del mecanismo que va
accionar y el fabricante de dicho mecanismo suele aconsejar el motor necesario. Se
puede determinar la potencia necesaria efectuando el ensayo de arrastrar el mecanismo
con un motor eléctrico calibrado (del que se conoce su rendimiento a distintas cargas)
midiendo la potencia que consume.
Para que el motor tenga un buen rendimiento debe trabajar a su potencia
nominal.
3) Velocidad de rotación. Las necesidades del mecanismo a accionar por el motor en
cuanto a posibilidad de regulación de velocidad pueden ser de tres tipos:
- Velocidad constante (sin tener en cuenta las pequeñas alteraciones originadas
por variaciones de carga)
- Velocidad variable. Con varias velocidades, de valor fijo y que pueden
cambiarse de forma sucesiva.
- Velocidad variable con regulación continua de velocidad entre un límite
superior y otro inferior.
4) Forma de la característica mecánica. Según la característica de variación del
momento de giro en función de la velocidad de rotación, los motores eléctricos pueden

0
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MÁQUINAS ASÍNCRONAS 249

clasificarse en:
- Motores de característica serie. Tienen un momento de arranque elevado, su
velocidad se reduce mucho al aumentar la carga y se aceleran en vacío. Tienen esta
característica los motores de excitación serie de corriente continua y los motores
universales.
- Motores de característica derivación. Tienen un momento de arranque más
reducido que los motores de característica serie, su velocidad disminuye poco cuando
aumenta la carga y no tienen peligro de aceleración en vacío. Tienen esta característica
los motores de excitación derivación de corriente continua y los motores asincronos
de corriente alterna.
- Motores de característica compuesta. Tienen característica intermedia entre las
dos anteriores. Son los motores de excitación compuesta de corriente continua y los
motores asincronos con rotor de gran resistencia.
Otro tipo de motores de velocidad constante son mucho menos utilizados que los
anteriores. Son motores síncronos, motores de inducción síncronos y motores de
histéresis.
5) Momento de arranque. El momento de rotación en el arranque del motor debe ser
superior al momento resistente de arranque que opone el mecanismo a accionar.
Algunos mecanismos tienen un momento de rotación resistente muy alto en el
arranque y decreciente al aumentar la velocidad. Son algunas máquinas herramientas,
mecanismos elevadores, vehículos durante el período de arranque y mecanismos con
inercia elevada.
6) Condiciones de servicio. Las condiciones en que se va a usar el motor determinan:
-Tipo de construcción. Disposición del eje y tipo de soporte del mismo
(cojinetes). Forma del estátor y disposición de sujeción.
-Tipo de protección contra influencias externas (según las letras IP y dos cifras,
indicando la primera la protección contra cuerpos sólidos y la segunda contra el
agua).
-Tipo de servicio (continuo, temporal, intermitente, etc.)
-Refrigeración (refrigeración natural, ventilación o refrigeración propia y
refrigeración forzada).
-Tipo de aislamiento.
-Protección eléctrica (fusibles y elementos automáticos).
-Forma de transmisión de potencia (acoplamiento directo, acoplamiento por
correas o acoplamiento por engranajes).

272. MANTENIMIENTO DE LAS MÁQUINAS. AVERÍAS

Para la conservación o mantenimiento de las máquinas eléctricas hay que tener
en cuenta que las partes sometidas a desgaste son: cojinetes, colector de delgas,
colector de anillos y escobillas. Las operaciones de mantenimiento atienden a observar
estas piezas y cambiarlas en caso necesario, lubricación de cojinetes, limpieza de las
máquinas y control de sus características técnicas.

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250 ELECTROTECNIA

Es conveniente un plan de inspección periódico para la conservación de la

maquinaria y además que exista una ficha por cada máquina en donde figuren los datos
de la placa de características, fecha de la instalación, tipo de cojinetes, lubricante,
reparaciones, incidencias, etc.
Se pueden considerar dos tipos de mantenimiento: mantenimiento mecánico y
mantenimiento eléctrico.

1) Mantenimiento mecánico.
a) Cojinetes. Los cojinetes a fricción se lubrican con aceite de viscosidad
adecuada, cuidando que no llegue al colector o al bobinado. En los cojinetes de
bola o rodillos (rodamientos) se utiliza, preferentemente, grasa como lubricante
y protector de la corrosión. El fabricante de los cojinetes indica el tipo de
lubricante a utilizar.
b) Colectores de delgas. Los colectores deben limpiarse con un paño empapado
en disolvente para eliminar la grasa y el polvo depositados en ellos. El colector
debe estar perfectamente cilindrico y liso; en caso contrario debe ser torneado
y pulido; además debe ser rebajado el aislamiento entre las delgas.
c) Colectores de anillos. Para un buen mantenimiento deben limpiarse periódica-
mente y si están deformados hay que tornearlos y pulirlos.
d) Escobillas. Cuando estén gastadas tienen que sustituirse por otras nuevas,
cambiando siempre el juego entero. Se deben utilizar siempre los tipos de
escobillas recomendados por el fabricante. Deben ajustarse bien a la curvatura
del colector, por lo que después de colocadas se adaptan con papel de lija,
cuidando de limpiar después el polvo originado.

b) Mantenimiento eléctrico.
a) Aislamiento. Es un factor eléctrico fundamental en el mantenimiento de una
máquina y los factores principales que hacen disminuir su valor son: la humedad,
la temperatura y la suciedad superficial. Cuando al medir el aislamiento de una
máquina se observe que éste bajó mucho, conviene rebobinarla, para evitar una
avería por falta de aislamiento.
b) Dispositivos de protección. En el plan de mantenimiento es necesario observar
y controlar el funcionamiento de los dispositivos de protección de las máquinas.

La detección de averías, identificando los síntomas para evitar averías mayores,

es condición necesaria para un buen mantenimiento. En el cuadro siguiente se indican
las perturbaciones comunes y sus causas de los motores más utilizados. Sin ser
completas pueden orientar para la mayoría de las dificultades.

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 MOTOR ASÍNCRONO CON JAULA DE ARDILLA MOTOR
PERTURBACIÓN DEL MOTOR DE
TRIFÁSICO MONOFÁSICO CORRIENTE CONTINUA
CON CONDENSADOR

-Fusibles fundidos o conductor de conexión a la red -Fusibles fundidos o conductor de conexión a la red -Fusibles fundidos o conductor de conexión a la
cortado. cortado. red cortado.
-Devanado abierto. -Devanado auxiliar abierto. -Mal contacto de escobillas con el colector.
NO ARRANCA -Sobrecarga -Devanado principal abierto. -Devanado derivación abierto.
-Sobrecarga. -Devanado inducido abierto o en cortocircuito.
-Condensador defectuoso.
-Dispositivo de arranque defectuoso.

-Sobrecarga. -Sobrecarga. -Sobrecarga.

-Devanado en cortocircuito o puesto a tierra. -Devanado del estátor en cortocircuito o puesto a -Bobinas del devanado inductor en cortocircuito.
-Devanado de una fase abierto. tierra. -Bobinas del devanado inducido en cortocircuito.
GIRA CON CALENTAMIENTO
-Tensión excesivamente alta o baja. -Tensión excesivamente alta o baja. -Tensión excesivamente alta o baja.
EXCESIVO -Interferencia mecánica entre el rotor y el estátor. -Mecanismo de arranque que no abre. -Interferencia mecánica entre el rotor y el estátor.
-Interferencia mecánica entre el rotor y el estátor.

-Sobrecarga. -Sobrecarga. -Sobrecarga.

-Tensión aplicada baja. -Tensión aplicada baja. -Tensión aplicada baja.
-Una fase abierta. -Bobinas en cortocircuito. -Bobinas en cortocircuito en el devanado inducido.
GIRA MUY LENTAMENTE -Bobinas en cortocircuito. -Escobillas mal colocadas.
-Reóstato de arranque con algo de resistencia
intercalada.

-Tensión excesivamente alta.

-Devanado derivación abierto.
-Bobinas del devanado derivación en cortocircuito.
GIRA MUY RÁPIDAMENTE
-Resistencia muy elevada en el reóstato del deva-
nado derivación.

-Mal contacto entre escobillas y colector.

-Mala colocación de las escobillas.
-Devanado del inducido abierto.
PRODUCE MUCHAS CHISPAS EN
-Bobinas del devanado inducido en cortocircuito.
LAS ESCOBILLAS -Polos de conmutación con polaridad invertida o
con bobinas en cortocircuito.
252 ELECTROTECNIA

PROBLEMAS DE RECAPITULACIÓN

1. Un motor asincrono trifásico indica en su placa de características una velocidad de 1430

r.p.m. y frecuencia 50 Hz. Calcular para el funcionamiento a plena carga:
a) Velocidad sincrónica.
b) Número de polos.
c) Deslizamiento absoluto.
d) Deslizamiento relativo.
e) Frecuencia de las corrientes inducidas en el rotor.
Solución: a) 1 500 r.p.m.; b) 4; c) 70 r.p.m.; d) 4,67%; e) 2,33 Hz

2. Un motor asincrono trifásico indica en su placa de características 11 kW, 380/660 V,

23/13,2 A, 50 Hz, eos <¿>=0,85, 1430 r.p.m. El motor, conectado a una línea trifásica de
380 V, 50 Hz y en vacío consume una intensidad de línea de 3,7 A con factor de potencia 0,26.
Calcular para el funcionamiento a plena carga:
a) Potencia absorbida.
b) Momento de rotación nominal.
c) Pérdidas por rotación, despreciando las pérdidas por efecto Joule de los devanados en vacío.
d) Potencia mecánica desarrollada.
e) Deslizamiento.
f) Potencia electromagnética o potencia transmitida al rotor.
g) Potencia perdida en el devanado del estátor.
h) Potencia perdida en el devanado del rotor.
Solución: a) 12867,4 W; b) 73,46 Nm; c) 633,17 W; d) 11633,17 W; e) 4,67%;
f) 12203 W; g) 664,4 W; h) 569,8 W

3. Un motor asincrono trifásico de 5 CV, 380/220 V, 50 Hz, 1430 r.p.m. se conecta a una red
trifásica de 380 V, 50 Hz. Calcular:
a) Momento de rotación útil a plena carga.
b) Momento de rotación útil si la tensión baja a 340 V.
c) Momento de rotación útil y potencia útil de plena carga si la tensión se mantiene en 380 V
y la frecuencia baja a 48 Hz.
d) Velocidad de rotación cuando se mantiene constante la tensión de alimentación y la
frecuencia, pero el momento útil es el 70% del momento nominal.
Solución: a) 24,57 Nm; b) 19,67 Nm; c) M u =26,66 Nm, Pu=5,2 CV d) 1451 r.p.m.

4. Un motor asincrono trifásico de rotor bobinado gira a 1440 r.p.m. cuando funciona a plena
carga conectado a una red trifásica de 50 Hz y tiene una resistencia por fase en el devanado
rotórico de 0,2 í). Calcular:
a) Deslizamiento relativo a plena carga.
b) Valor de la resistencia que debe añadirse por fase al rotor para que su velocidad a plena carga
sea de 1 410 r.p.m.
Solución: a) 4%; b) 0,1 Q

5. Un motor asincrono trifásico de 15 CV, 220/380 V, 38,6/22,3 A, 50 Hz, 1455 r.p.m. y

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MÁQUINAS A S Í N C R O N A S 253

factor de potencia 0,85 se conecta a una linea trifásica de 220 V, 50 Hz. La intensidad de
arranque es de 7,1 veces la nominal, el momento de rotación en el arrarque 2,4 el momento
nominal y el momento máximo 2,9 el momento nominal. Calcular:
a) Rendimiento a plena carga.
b) Momento nominal.
c) Momento máximo.
d) Momento de arranque.
e) Momento e intensidad de arranque si se efectúa la conexión estrella-triángulo para el
arranque.
Solución: a) 88,3%; b) 72,46 Nm; c) 210,13 Nm; d) 173,9 Nm; e) Ma =57,97 Nm,
7 a =91,35 A

6. Un motor trifásico de 30 kW, 380/660 V, 58/33,5 A, 50 Hz, 1 465 r.p.m. y factor de

potencia 0,86, tiene un par de arranque de 2,6 veces el nominal y consume en el instante del
arranque 7 veces la intensidad nominal. Se conecta a una línea trifásica 380 V, 50 Hz. Mediante
un autotransformador de arranque se quiere limitar la corriente de arranque a 3 veces la
nominal. Calcular:
a) Tensión de línea en el secundario del autotransformador.
b) Momento de arranque en conexión directa.
c) Momento de arranque a tensión reducida.
Solución: a) 249 V; b) 508,4 Nm; c) 218 Nm

7. Un motor asincrono trifásico tetrapolar de rotor bobinado conectado a una línea trifásica de
frecuencia 50 Hz es arrastrado por una máquina de velocidad variable para funcionar como
cambiador de frecuencia. Calcular:
a) La frecuencia de las corrientes en el devanado rotórico:
-Si se hace girar el rotor a 2 100 r.p.m. en sentido contrario al campo magnético
giratorio.
-Si se hace girar el rotor a 900 r.p.m. en el mismo sentido del campo magnético.
b) La velocidad de giro del rotor para obtener la frecuencia de 15 Hz.
Solución: a) 120 Hz, 20 Hz; b) 1050 r.p.m. en el sentido del campo giratorio

8. Un regulador de inducción se utiliza para compensar una fluctuación de tensión de 500 V en

una línea trifásica de 20 kV, 50 Hz. La línea suministra una potencia de 800 kVA. Calcular:
a) Tensión de regulación por fase.
b) Potencia aparente del regulador de inducción.
Solución: a) 288,67 V; b) 20 kVA

9. Un motor monofásico de 0,75 CV, 220 V, 50 Hz, 1430 r.p.m., tiene un rendimiento a plena
carga del 70% y un factor de potencia de 0,65. Se conecta a una línea de 220 V, 50 Hz.
Calcular cuando funciona a plena carga:
a) Potencia absorbida e intensidad que consume.
b) Momento de rotación.
c) Capacidad del condensador a conectar en paralelo para elevar el factor de potencia a 0,96.
d) Intensidad que consume de la red después de conectado el condensador.
Solución: a) P a b =788,57 W, 7=5,51 A; b) 3,68 Nm; c) 45,5 ^F; d) 3,77 A

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