¿Cuál es la diferencia entre una máquina de inducción de rotor bobinado y una máquina de inducción autoexcitada?

Diferencias entre Motores de Inducción con Rotor Bobinado y Motores de Inducción con Rotor en Jaula

Los Motores de Inducción con Rotor Bobinado (WRIM) y los Motores de Inducción con Rotor en Jaula (SCIM) son dos tipos comunes de motores de inducción que difieren en estructura, rendimiento y aplicación. A continuación, se presentan las principales distinciones entre ellos:

1. Construcción del Rotor

Motor de Inducción con Rotor Bobinado (WRIM):

• El rotor consta de devanados trifásicos conectados a circuitos externos a través de anillos deslizantes y cepillos. Esto permite conectar los devanados del rotor a resistencias externas u otros dispositivos de control.

• La capacidad de regular externamente los devanados del rotor proporciona un control más flexible, especialmente para el arranque y la regulación de velocidad.

Motor de Inducción con Rotor en Jaula (SCIM):

• El rotor está hecho de barras de aluminio fundido o cobre dispuestas en una estructura tipo jaula, de ahí su nombre "motor en jaula de ardilla."

• Este diseño es simple y robusto, sin anillos deslizantes ni cepillos, lo que resulta en costos de mantenimiento más bajos. Sin embargo, no permite la regulación directa externa de la corriente del rotor.

2. Características de Arranque

Motor de Inducción con Rotor Bobinado (WRIM):

Durante el arranque, se pueden insertar resistencias en serie con los devanados del rotor para reducir la corriente de arranque e incrementar el par de arranque. A medida que el motor acelera, las resistencias se reducen gradualmente y finalmente se cortocircuitan.

Este método permite un proceso de arranque más suave, haciéndolo adecuado para aplicaciones que requieren un alto par de arranque, como grúas, transportadores y bombas grandes.

Motor de Inducción con Rotor en Jaula (SCIM):

Al arrancar, la corriente del rotor es alta, lo que lleva a una corriente de arranque significativa, típicamente 6-8 veces la corriente nominal. El par de arranque es relativamente bajo, alrededor de 1.5-2 veces el par nominal.

Para reducir la corriente de arranque, se utilizan comúnmente arrancadores estrella-triángulo o arrancadores suaves, pero el rendimiento de arranque sigue siendo inferior al de los motores con rotor bobinado.

3. Control de Velocidad

Motor de Inducción con Rotor Bobinado (WRIM):

Los devanados del rotor pueden ser regulados a través de circuitos externos, permitiendo un amplio rango de control de velocidad. Los métodos comunes de control de velocidad incluyen el control de resistencia del rotor y el control en cascada.

Aunque este método es menos preciso que el control mediante variador de frecuencia (VFD), es efectivo para aplicaciones que requieren una variación sustancial de velocidad.

Motor de Inducción con Rotor en Jaula (SCIM):

Los motores en jaula tradicionales no tienen capacidades de control de velocidad integradas, ya que su velocidad se determina principalmente por la frecuencia de alimentación. Para lograr el control de velocidad, generalmente se requiere un VFD para variar la frecuencia de alimentación.

El control mediante VFD permite un ajuste de velocidad preciso y sin escalones, pero aumenta la complejidad y el costo del sistema.

4. Eficiencia y Mantenimiento

Motor de Inducción con Rotor Bobinado (WRIM):

La presencia de anillos deslizantes y cepillos requiere un mayor mantenimiento, incluyendo inspecciones y reemplazo regular de los cepillos. La fricción de los anillos deslizantes y los cepillos también provoca alguna pérdida de energía, afectando la eficiencia del motor.

Sin embargo, para aplicaciones que requieren arranques, frenados o regulación de velocidad frecuentes, las ventajas de rendimiento de los motores con rotor bobinado pueden superar los costos de mantenimiento.

Motor de Inducción con Rotor en Jaula (SCIM):

Sin anillos deslizantes ni cepillos, el diseño es simple, requiriendo un mantenimiento mínimo y ofreciendo un funcionamiento confiable a largo plazo.

La eficiencia es generalmente mayor, especialmente bajo condiciones de carga total, ya que no hay pérdidas adicionales por fricción mecánica.

5. Áreas de Aplicación

Motor de Inducción con Rotor Bobinado (WRIM):

Adecuado para aplicaciones que requieren un alto par de arranque, arranques/detenciones frecuentes y control de velocidad, como:

• Grúas

• Transportadores

• Ventiladores

• Bombas

• Laminadores en la industria metalúrgica

Motor de Inducción con Rotor en Jaula (SCIM):

Ampliamente utilizado en aplicaciones industriales estándar donde el control de velocidad o un alto par de arranque no es crítico, como:

• Sistemas de aire acondicionado

• Equipos de ventilación

• Bombas de agua

• Cintas transportadoras

• Maquinaria agrícola

6. Costo

Motor de Inducción con Rotor Bobinado (WRIM):

Debido a su estructura más compleja, el costo de fabricación es mayor, especialmente con la necesidad de componentes adicionales como anillos deslizantes, cepillos y sistemas de control.

Es adecuado para aplicaciones de alto rendimiento, donde la inversión inicial puede ser mayor, pero los beneficios de rendimiento pueden llevar a un aumento de la productividad a lo largo del tiempo.

Motor de Inducción con Rotor en Jaula (SCIM):

El diseño simple resulta en costos de fabricación más bajos, lo que lo hace ampliamente utilizado en diversos equipos industriales de uso general.

Ideal para aplicaciones sensibles al costo, especialmente aquellas que no requieren características de control o regulación de velocidad complejas.

Resumen

Los motores de inducción con rotor bobinado y los motores de inducción con rotor en jaula tienen sus propias ventajas y desventajas. La elección entre ambos depende de los requisitos específicos de la aplicación. Los motores con rotor bobinado ofrecen un mejor rendimiento de arranque y control de velocidad, haciéndolos adecuados para aplicaciones que requieren un alto par de arranque y cambios de velocidad frecuentes. Por otro lado, los motores en jaula destacan por su simplicidad, bajo mantenimiento y rentabilidad, lo que los hace ampliamente utilizados en equipos industriales estándar.