MOTOR ANILLOS ROZANTES Y ROTOR BOBINADO

Cuando se pone en marcha un motor asíncrono de corriente alterna "normal", la jaula de ardilla del rotor prácticamente forma un cortocircuito.

Por tanto, el consumo de corriente es muy fuerte, incluso puede llegar a 10 veces la corriente nominal.

Una solución para reducir esta intensidad tan grande en el arranque es aumentar la resistencia del rotor bobinándolo en lugar de la jaula de ardilla, como los motores de corriente alterna convencionales.

En las construcciones más clásicas, además de poner bobinas en el rotor (rotor bobinado), para aumentar la resistencia se colocan unas resistencias en el exterior del rotor y la corriente se transmite mediante anillos y escobillas, de ahí que se llamen motores de anillos rozantes y rotor bobinado.

Las bobinas (devanado) del rotor se conectan normalmente en estrella y los tres terminales restantes se conectan a tres anillos colectores.

Las resistencias externas se conectan en serie con cada una de las bobinas en estrella del rotor (ver imagen de más abajo)

Estas resistencias externas suelen ser reóstatos (resistencias variables) que van variando el valor de la resistencias según va aumentando de velocidad el motor.






Las resistencias se van desactivando manualmente mientras el motor se va acelerando, pero también es posible utilizar un sistema automático basado en la fuerza centrífuga para ir desactivando las resistencias según va aumentando la velocidad el motor.

En los motores automáticos, se utilizan unos contactores centrífugos colocados en el rotor que van variando las resistencias, también colocadas en el rotor.

Las escobillas frotan sobre los anillos y permiten conectar las resistencias externas en serie con el fin de poder limitar la corriente rotórica.



En la placa de características de estos motores aparecen 3 nuevos terminales o bornes correspondientes al bobinado del rotor, que para no confundirlos con los del estator se nombran con letras minúsculas: u, v y w.

Nota: También puedes encontrar las letras K, L y M en lugar de u, v y w.



El principio de funcionamiento es exactamente igual que el del motor de corriente alterna  de rotor en cortocircuito o jaula de ardilla (el motor normal), pero ahora es posible la regulación directa de la corriente rotórica y, con ella, la propia corriente del estator.

Para saber el funcionamiento puedes ir al enlace anterior del motor de ca.

¿Cuál es la ventaja de usar resistencias en el rotor?

Lo que principalmente funciona a favor de los motores de anillos rozantes es que el par de arranque es mucho mayor durante el arranque del rotor.

Recuerda que en los motores asíncronos "normales" se reduce la tensión de las bobinas mediante el arranque estrella triángulo para que no suba mucho la corriente en el arranque.

El problema es que el par de arranque también disminuye, y en motores que necesitemos un par de arranque muy grande una posible solución es utilizar un motor de anillos rozantes o rotor bobinado.

Podríamos utilizar resistencias externas en el estator, pero como la corriente del rotor es menos importante que la del estator podemos utilizar un reóstato de pequeño tamaño.

Con las resistencias colocadas en el estator, un motor de 200 kW habría requerido un reóstato de 200 kW.

Si las colocamos en el rotos sería suficiente un reóstato de 5 kW, con lo cual es un consumo mucho menor.

El alto par de arranque, las capacidades de arranque de alta inercia y la baja corriente de arranque de los motores de anillos deslizantes pueden ayudar a minimizar la tensión mecánica al arrancar equipos pesados, como por ejemplo los ​​de la minería y aumentar su vida útil.

También podríamos haber utilizado un autotransformador variable en lugar de las resistencias del estator, pero dicho transformador requiere un mantenimiento regular y es muy caro (especialmente porque se necesita un autotransformador variable trifásico).

Conclusión: El arranque se hace en sucesivos escalones, y se obtiene un arranque con corrientes suaves en el estator pero con un par de arranque excelente.

Calculando adecuadamente el valor de las resistencias rotóricas, incluso se puede llegar a obtener un arranque con el par máximo.

¿Cual es la Desventaja?

El gran inconveniente que presentan estos motores frente a los de jaula de rotor en cortocircuito es que resultan bastante más caros y necesitan de un mayor mantenimiento.

En la actualidad el control electrónico de los motores asíncronos de jaula de Ardila a desplazado en casi todas las aplicaciones al motor de rotor bobinado quedando este último para casos especiales donde se requiera un par de arranque muy elevado (grúas, instalaciones de media tensión, etc.).

Esquema de Arranque

A continuación puedes ver cómo sería el esquema de fuerza y el de mando (2 distintos posibles) para utilizar en el arranque de estos motores de anillos rozantes.

Como puedes observar se realiza el arranque en 3 fases.

En cada fase se va quitando resistencia hasta llegar al a velocidad nominal del motor en el que se quedaría solo con la resistencia del rotor bobinado.



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