Control de Voltaje del Estator de un Motor de Inducción

El control de tensión del estator representa un método utilizado para regular la velocidad de un motor de inducción. La velocidad de rotación de un motor de inducción trifásico puede ajustarse variando el voltaje de alimentación. Como es bien conocido, el par generado por el motor es proporcional al cuadrado del voltaje de alimentación, mientras que el deslizamiento en el punto de par máximo permanece independiente del voltaje de alimentación. Es notable que las fluctuaciones en el voltaje de alimentación no afectan la velocidad síncrona del motor.

Las características de par-velocidad de los motores de inducción trifásicos bajo diferentes voltajes de alimentación, junto con las características para una carga de ventilador, se ilustran a continuación:

El control de tensión del estator es una técnica utilizada para regular la velocidad de un motor de inducción. La velocidad de rotación de un motor de inducción trifásico puede ajustarse variando el voltaje de alimentación. El par generado por el motor es proporcional al cuadrado del voltaje de alimentación, mientras que la corriente es directamente proporcional al voltaje. Por lo tanto, la velocidad se controla ajustando el voltaje hasta que el motor desarrolla el par requerido por la carga a la velocidad deseada.

Para reducir la velocidad manteniendo la misma corriente, se disminuye el voltaje, lo que a su vez reduce la salida de par. Este método de control de tensión del estator es particularmente adecuado para aplicaciones donde el par de la carga disminuye con la velocidad, como las cargas de ventilador.

Este enfoque permite el control de velocidad solo por debajo de la velocidad nominal normal, ya que operar a voltajes superiores al valor nominal no es permitido. Es ideal para accionamientos que requieren operación intermitente, así como sistemas de ventiladores y bombas, donde el par de la carga varía con el cuadrado de la velocidad. Estos accionamientos requieren un par menor a velocidades más bajas, una condición que se puede satisfacer aplicando un voltaje inferior sin exceder la clasificación de corriente del motor.

Para el control de velocidad de motores de pequeño tamaño (principalmente monofásicos), la variación de voltaje puede lograrse mediante los siguientes métodos:

• Conectar una resistencia externa en el circuito del estator del motor.

• Usar un autotransformador.

• Emplear un controlador de tensión de tiristor.

• Utilizar un controlador de triac.

El método del controlador de tensión de tiristor es ahora la opción preferida para la variación de tensión. Para un suministro monofásico, se conectan dos tiristores en configuración antiparalela, como se ilustra en la figura a continuación:

Los motores de ventiladores domésticos, que son monofásicos, se controlan mediante un controlador de tensión de triac monofásico, como se muestra en la figura a continuación:

El control de velocidad se logra ajustando el ángulo de disparo del triac. Estos controladores se conocen comúnmente como reguladores de ventilador de estado sólido. En comparación con los reguladores variables convencionales, los reguladores de estado sólido ofrecen mayor compacidad y eficiencia, lo que los convierte en la opción preferida sobre los reguladores tradicionales.

Para un motor de inducción trifásico, se requieren tres pares de tiristores, con cada par consistiendo en dos tiristores conectados en configuración antiparalela. El diagrama a continuación ilustra el control de tensión del estator de motores de inducción trifásicos utilizando un controlador de tensión de tiristor:

Cada par de tiristores controla la tensión de la fase correspondiente. La regulación de velocidad se logra ajustando el período de conducción de los tiristores. Para potencias más bajas, los pares de tiristores en configuración antiparalela en cada fase pueden ser reemplazados por un triac.