Máquina asincrónica: Generalidad

Las máquinas asincrónicas, o de inducción, son máquinas eléctricas rodantes utilizadas sea como generadores sea como motores: esta segunda aplicación es seguramente la más importante y más difusa (motor asincrónico o de inducción).
Las máquinas asincrónicas pueden estar divididas en:

Trifásica: para medias y grandes potencias, hasta la orden de grandeza de los megavatios
Monofásica: ampliamente utilizadas para pequeñas potencias (desde pocos vatios hasta algún centenar de vatios).

Las máquinas asincrónicas están prácticamente constituidas por una parte fija, el estator, y una móvil, el rotor.

Estator
El estator, puesto dentro de la carcasa, es parecido al inducido de la máquina sincrónica: está laminado y presenta en la superficie interna las ranuras que alojan los devanados del estator. 

La periodicidad de estos determina p parejas polares (y 2p polos). 
A diferencia de cuanto ocurre en las sincrónicas, en las máquinas asincrónicas el devanado de estator constituye de norma el inducido. 
Los laminillas deben tener en cuenta de las partes en movimiento y pues la porcentual de silicio no puede ser superior al 1% con espesor mayor a fin de resistir a las características mecánicas. 


S = Estator,  R = Rotor, 1 = conductores de estator, 2 = conductores de rotor, 3 = entrehierro.


A=eje, C=carcasa, R=rotor, S=estator, T=entrehierro, Cr=conductores de rotor, Cs=conductores de estator, Ms=mordaza de estator, Mr=mordaza de rotor, sp=escobillas, an=anillos.

Fig. 1

Rotor
El rotor está también laminado, para grandes máquinas, y presenta en la superficie externa las ranuras que alojan los bobinados de rotor o de inducido. 
El entrehierro tiene un espesor que varia desde algunos decimos de milímetro, para pequeños motores, hasta algunos milímetros para aquellos de alta potencia. En relación a la tipología del bobinado de rotor, las máquinas asincrónicas pueden ser de rotor bobinado o de jaula de ardilla. 

Entre las diferentes tipologías constructivas de las máquinas asincrónicas encontramos las siguientes:

Máquinas de rotor bobinado (o de anillos)
En este tipo de máquina el rotor tiene bobinados análogos a aquellos de estator, con igual numero de fases y de polos.En el caso trifásico ellos están conectados en estrella y los tres terminales libres están enlazados a tres anillos metálicos, engargolados sobre el eje a una extremidad del rotor (Figura 1), que, a través de tres escobillas, realizan contactos rastreros, con los cuales los bobinados del rotor están conectados al reóstato de arranque. 
  
Máquinas de jaula de ardilla (o de cortocircuito)
En el empleo como motores de pequeña y media potencia, las máquinas de jaula de ardilla están frecuentemente preferidas al motor de rotor bobinado para su simplicidad constructiva y robustez, acompañadas además por una menor flexibilidad de funcionamiento.
Máquinas de jaula individual
En este tipo de máquina cada ranura de rotor aloja un solo conductor o barra, en cobre o en bronce o en aluminio. Todas las barras están conectadas entre ellas en correspondencia de cada cabeza a través de dos anillos soldados, que las ponen permanentemente en cortocircuito (figure 2, 3).


Fig. 3: Rotor de jaula individual


Fig. 2

Máquina de doble jaula 
En este tipo de máquina cada ranura de rotor aloja dos barras, una externa de pequeña sección y una interna de sección mucho mayor, realizando así dos jaulas coaxiales, cada una análoga a aquellas de Figura 2. También en este caso todas las barras están conectadas entre ellas en correspondencia de cada cabeza a través de anillos soldados que las ponen permanentemente en cortocircuito.


Fig. 4: Rotor de doble jaula

Esta solución está utilizada en los motores que deben arrancar cargados, porque aumenta el par de arranque diminuyendo la corriente de arranque. 

La dificultad se encuentra en el planeamiento de los entrehierros que limitan su mejor funcionamiento.La ventaja es también de poder estar arrancado con tensión reducida al vació. 
En este caso no es necesario aislar los conductores rotóricos desde el hierro.

Valores nominales

También en una máquina asincrónica los valores nominales individúan las entidades de los principales parámetros con los cuales se obtiene el funcionamiento mejor de la máquina.
Los principales valores nominales de la máquina asincrónica están detallados en Lista. 

Pn Potencia nominal [W]
Un Tensión nominal [V]
In Corriente nominal [A]
cosjn Factor de potencia nominal  
fn Frecuencia nominal [Hz]
nn Velocidad nominal de revolución  [rpm]
Cn Par nominal al eje [Nm]
sn Deslizamiento nominal [%]

Tensión y corriente nominal tienen significados de valores eficaces; la potencia nominal tiene significado de potencia convertida (está entonces medida en W). 
Para las máquinas monofásicas y trifásicas valen respectivamente las relaciones:

El deslizamiento es cantidad característica de la máquina asincrónica que define la variación relativa de la velocidad del rotor respecto a aquella de “sincronismo”.