¿Por qué un motor de inducción consume más corriente al arrancar que en funcionamiento?

Un motor de inducción (Induction Motor) consume más corriente durante el arranque que durante la operación debido a las características electromagnéticas dentro del motor en la etapa de arranque. Aquí se explica con detalle:

1. Alta Demanda de Corriente Durante el Arranque

1.1 Establecimiento Inicial del Flujo

Sin Campo Rotatorio Inicial: Al arrancar, el rotor está estacionario y no tiene un campo magnético rotatorio inicial. El campo magnético rotatorio producido por el estator necesita establecer un flujo magnético en el rotor.

Corriente Inducida Alta: Para establecer este flujo inicial, el estator debe generar un campo magnético fuerte, lo que causa que una gran corriente fluya a través de los devanados del estator.

1.2 Factor de Potencia Bajo

Corriente Retrasada: Al arrancar, ya que el rotor aún no está girando, hay una gran diferencia de fase entre la corriente del rotor y la corriente del estator, lo que resulta en un factor de potencia muy bajo.

Demanda de Potencia Reactiva: Un factor de potencia bajo significa que la mayoría de la corriente es corriente reactiva, utilizada para establecer el campo magnético en lugar de realizar trabajo útil.

2. Menor Demanda de Corriente Durante la Operación

2.1 Aproximación a la Velocidad Sincrónica

Establecimiento del Campo del Rotor: A medida que el motor comienza a girar y gradualmente se acerca a la velocidad sincrónica, el flujo magnético en el rotor también se establece.

Deslizamiento Reducido: El deslizamiento es la diferencia entre la velocidad del rotor y la velocidad sincrónica. A medida que disminuye el deslizamiento, también disminuye la corriente del rotor.

2.2 Factor de Potencia Mayor

Diferencia de Fase Reducida: A medida que aumenta la velocidad del motor, la diferencia de fase entre la corriente del rotor y la corriente del estator disminuye, mejorando el factor de potencia.

Potencia Activa Aumentada: Un factor de potencia mayor significa que más de la corriente se utiliza para realizar trabajo útil, reduciendo la demanda de corriente reactiva.

3. Comparación de la Corriente de Arranque y la Corriente de Operación

Corriente de Arranque: Generalmente, la corriente de arranque de un motor de inducción puede ser de 6 a 8 veces la corriente nominal de operación, o incluso mayor.

Corriente de Operación: Durante la operación normal, la corriente del motor se estabiliza cerca del valor nominal, significativamente menor que la corriente de arranque.

4. Estrategias de Arranque

Para reducir el alto consumo de corriente durante el arranque y minimizar el impacto en la red eléctrica y en el propio motor, se utilizan comúnmente varias estrategias de arranque:

Arranque Directo en Línea (DOL):

Conectar directamente el motor a la fuente de alimentación, adecuado para motores pequeños.

Arranque Estrella-Delta:

Conectar el motor en configuración estrella durante el arranque para reducir la corriente de arranque, luego cambiar a una configuración delta una vez alcanzada cierta velocidad para la operación normal.

Arrancador Suave:

Usar rectificadores controlados por silicio (SCR) u otros dispositivos electrónicos para aumentar gradualmente el voltaje del motor, proporcionando un proceso de arranque suave y reduciendo la corriente de arranque.

Variador de Frecuencia (VFD):

Ajustar la frecuencia y el voltaje del motor para lograr un arranque suave y control de velocidad.

Resumen

Un motor de inducción consume más corriente durante el arranque porque necesita establecer un flujo magnético inicial en el rotor, y el factor de potencia es muy bajo en esta etapa. A medida que aumenta la velocidad del motor, se establece el campo magnético del rotor, disminuye el deslizamiento y mejora el factor de potencia, lo que hace que la corriente disminuya a niveles normales de operación. Utilizando estrategias de arranque apropiadas, se puede reducir eficazmente la alta corriente de arranque, minimizando el impacto en la red eléctrica y en el motor.