En el funcionamiento del motor, los parámetros de rendimiento como eficiencia, factor de potencia, velocidad y corriente. son indicadores críticos de la calidad operativa. Entre estos, velocidad y corriente tienen una relación directa e interdependiente que afecta significativamente el rendimiento motor.
Motores de inducción operar en base a velocidad sincrónica (Ns), determinado por:
Ns=120f/P
donde:
f = frecuencia de alimentación (Hz)
pag = número de polos
Sin embargo, el velocidad real del rotor (N) siempre es ligeramente menor debido a resbalones:
N=Ns(1−s)
El deslizamiento es necesario para inducir la corriente del rotor (yo₂) y generar par.
Condición sin carga
• Potencia de salida ≈ 0 → Corriente del rotor (I₂) ≈ 0
• Deslizamiento (s) ≈ 0 → Velocidad real ≈ Velocidad síncrona (N ≈ Ns)
• La corriente del estator (I₁) consiste principalmente en corriente magnetizante (necesaria para establecer el campo magnético).
Condición cargada
• A medida que aumenta la carga, el rotor se desacelera ligeramente, aumentando el deslizamiento.
• Un mayor deslizamiento induce una mayor corriente del rotor (I₂) para producir más torque y equilibrar la carga.
• La corriente del estator (I₁) aumenta proporcionalmente para contrarrestar el campo magnético del rotor.
• La velocidad cae ligeramente (normalmente entre un 2% y un 5% de deslizamiento a plena carga).
Ejemplo: un motor de 2 polos (Ns = 3000 RPM) funciona a ~2850 RPM (deslizamiento del 5 %) a plena carga.
Representación gráfica
• La curva de velocidad versus carga es una línea ligeramente decreciente (velocidad casi constante con una caída menor a medida que aumenta la carga).
• La curva de corriente versus carga es aproximadamente lineal: la corriente del estator aumenta con la carga para mantener el torque.
El bajo deslizamiento (2-5%) garantiza una alta eficiencia, ya que el deslizamiento excesivo aumenta las pérdidas de cobre del rotor (I₂²R).
Los motores de alto deslizamiento (por ejemplo, para trituradoras o transportadores) tienen intencionalmente un mayor deslizamiento (hasta 10-15%) para un mejor par de arranque pero una menor eficiencia.
El control de voltaje/frecuencia (V/f) en los VFD mantiene un flujo óptimo, evitando una corriente excesiva a bajas velocidades.
Sobrecarga: carga excesiva → alto deslizamiento → alto I₂ → aumento de corriente del estator → sobrecalentamiento.
Desequilibrio de voltaje: Provoca una distribución desigual de la corriente, aumentando las pérdidas y reduciendo la estabilidad de la velocidad.
Rotor bloqueado (s=1): la corriente puede alcanzar entre 5 y 7 veces la corriente a plena carga, lo que corre el riesgo de quemarse si se prolonga.
• La velocidad disminuye ligeramente a medida que aumenta la carga debido al deslizamiento.
• La corriente aumenta proporcionalmente con la carga para mantener el torque.
• Los motores estándar funcionan con un deslizamiento del 2 al 5 % para una eficiencia óptima.
• Los motores de alto deslizamiento intercambian eficiencia por un par de arranque más alto.
• Los VFD optimizan la relación velocidad-corriente ajustando el voltaje y la frecuencia.
Entendiendo esto dinámica velocidad-corriente ayuda en Selección de motor, resolución de problemas y funcionamiento eficiente., especialmente en aplicaciones de carga variable.
