Frenado por Alimentacion Desequilibrada en motores trifasicos

05 Julio 2012

 

El motor trifásico asíncrono está proyectado para ser alimentado por un sistema trifásico equilibrado de tensiones. Entonces, en el estator se origina un flujo magnético de amplitud constante y que gira a la velocidad de sincronismo. Si por un procedimiento cualquiera, están desequilibradas las tensiones aplicadas a los devanados de las tres fases del estator,  el funcionamiento queda perturbado y en algunos casos se invierte el par motor, trabajando en régimen de frenado.

En el caso más general está demostrado que un sistema trifásico desequilibrado es equivalente a la superposición de tres sistemas equilibrados:

a)   Un sistema simétrico, con sucesión directa de fases.

b)   Un sistema simétrico, con sucesión inversa de fases.

c)   Un sistema homopolar, constituido por tres vectores equipolentes. En estas condiciones, el motor se comporta exactamente como un grupo de tres máquinas idénticas al propio motor y acopladas mecánicamente.

 

La Figura  representa este conjunto equiva lente. El primer motor está sometido al sistema directo de tensiones, el segundo mo tor al sistema inverso de tensiones. Los pares que desarrollan los motores son de se ntido opuesto. Las tres fases del tercer motor están conectados en paralelo y alimentadas por una tensión monofásica, de forma que reproduzcan un sistema homopolar.

Las corrientes en el estator de este último  motor crean campos magnéticos alternos, de dirección fija. Aparece entonces un polo por fase, es decir, un número de polos tres veces mayor que en el caso de funcionamiento normal sobre una red trifásica. Las fuerzas electromotrices inducidas en el secundario son iguales y en fase, en los tres devanados del rotor. En el caso más corriente en que el rotor está conectado en estrella, las tensiones se oponen y no circula corriente por el circuito rotórico. El par es nulo y el motor se calienta debido a las pérdidas por efecto joule.

No sucede lo mismo si el motor es de rotor en cortocircuito o si el rotor está conectado en triángulo. En estos casos, se establecen corrientes importantes que tienden a fijar la velocidad a una tercera parte de su valor síncrono, con la condición que el motor esté previamente lanzado.

 

A partir de una red equilibrada, existen varios procedimientos que permiten realizar la alimentación desequilibrada de un motor:

 

a)  Acoplamiento monofásico

Se demuestra que la componente homopolar es nula y que las componentes directa Id e inversa Ii  de la corriente son iguales. En la parada, el deslizamiento es igual a 1 para los dos sistemas, los pares directo e inverso son iguales, y el par resultante es nulo.

Si se lanza el motor en sentido directo las corrientes Id e Ii  permanecen iguales entre sí, la impedancia directa aumenta y la inversa disminuye. El par directo es preponderante y el motor acelera en el sentido del lanzamiento.

Todo sucede como si los dos motore s ficticios tuvieran sus devanados estatóricos conectados en serie, con  inversión de dos fases de un motor con relación al otro.

 

 

 

En conclusión, el acoplamiento monofásico sencillo no constituye un procedimiento de frenado.

b)  Acoplamiento monofásico, con dos bornes conectados entre sí El comportamiento del motor es muy diferente si su borne libre se une a uno de los dos bornes conectados a la red. La Figura  representa las tres secuencias de funcionamiento y la Figura  para un motor conectado en triángulo.

 

 

 

Se demuestra que la componente homopolar es siempre nula y que las componentes directa e inversa de la tensión son constantes e iguales entre sí.

Las características de funcionamiento son independientes del sistema de conexión estrella o triángulo, de los devanados.

En definitiva, el motor se comporta como dos máquinas que trabajan en oposición y que están alimentados en paralelo bajo una tensión fija pero reducida.

 

Durante la parada, los pares Md  y Mi  son iguales y se anulan, siendo el deslizamiento igual a 1 con relación a los dos sistemas. A una velocidad cualquiera, si el deslizamiento es “s” en  el sistema directo, en el sistema inverso es “2-s”.

Si en estas condiciones, se inserta una re sistencia en el circuito rotórico, el par directo Md disminuye constantemente cuando aumenta la velocidad, mientras que el par inverso Mi  aumenta de valor. Por consiguiente el par resultante Mf ,es un par de frenado.

 

En resumen, este procedimiento no permite un frenado muy enérgico. Por ejemplo, en aparatos de elevación, la reducción de la velocidad durante el descenso a plena carga es muy reducida.

 

c)   Acoplamiento anormal de las fases del rotor La solución más empleada es la representada en la Figura, que consiste en cruzar las conexiones deuna sola fase del rotor.

 

Cuando el motor está parado, el par directo es 1/9 del par normal, el par inverso es 4/9 y el par resultante es 1/3. Por lo tanto, sobre un movimiento de elevación el funcionamiento es parecido a una contracorriente, pero con menor tendencia a la subida de débiles cargas.

Con este acoplamiento, las corrientes absorbidas son muy importantes, especialmente a causa de una elevada componente homopolar. Por lo tanto debe reducirse la tensión de la red, de forma que la intensidad de corriente en el circuito más cargado no sobrepase unas dos veces el valor nominal de la corriente.

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José Carlos Villajulca

Soy un apasionado Ingeniero Electrónico especializado en Control, Automatizacion e Instrumentacion Industrial. Experimentado en el desarrollo, ejecución y gestión de proyectos asi como en la Operacion de sistemas automaticos.

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