Comportamiento del motor de c.a. debido a variaciones en la tensión y frecuencia nominal

Dando respuesta a las consultas suscitadas en el post: “¿Puede un motor fabricado para 50 Hz funcionar a 60 Hz?” disponible en el siguiente link:

http://imseingenieria.blogspot.com/2017/06/puede-un-motor-fabricado-para-50-hz.html

se analiza, en este otro post, la influencia de la tensión y la frecuencia sobre el comportamiento de los motores de corriente alterna, suponiendo que la potencia suministrada permanece constante.

Los motores polifásicos de inducción se construyen de modo que pueden funcionar satisfactoriamente (aunque sin cumplir las normas establecidas para el funcionamiento en las condiciones nominales), bajo las siguientes condiciones de variación en la tensión y la frecuencia:

1. Cuando la variación de tensión no excede del 10% por encima o por debajo de la tensión nominal.
2. Cuando la variación de frecuencia no excede del 5% por encima o por debajo de la frecuencia nominal.
3. Cuando la suma de las variaciones del tensión y de la frecuencia no excede del 10% (a condición de que la variación de frecuencia no sea mayor del 5%), por encima o por debajo de la nominal. 

NOTA: 

Para variar la velocidad de un motor superando los porcentajes de tensión y frecuencia indicados anteriormente, ver:

"Sistemas de variación de velocidad en motores trifásicos asíncronos" en el siguiente link:

http://imseingenieria.blogspot.com/2018/07/sistemas-de-variacion-de-velocidad-en.html

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A) Aumento de la tensión:

1. La corriente por el rotor y la componente de la corriente del estator dependiente de la carga disminuyen.
2. La corriente magnetizante aumenta y su aumento depende del grado de saturación que se alcance.
3.  La corriente de arranque aumenta en la misma proporción que la tensión.
4. El par de arranque y el par máximo aumentan proporcionalmente al cuadrado de la tensión.
5. El factor de potencia del motor disminuye debido al aumento de la corriente de magnetización y a la disminución de la corriente activa.
6. Las pérdidas en el hierro aumentan al aumentar la densidad de flujo y las pérdidas en el cobre disminuyen al bajar la corriente, en consecuencia el rendimiento variará ligeramente dependiendo de la relación entre las modificaciones de pérdidas en el hierro y en el cobre.

B) Disminución de la tensión:

La disminución de la tensión de alimentación en los motores de c.a. afecta a las magnitudes indicadas en el apartado A) en sentido contrario al que ha sido expuesto.

C) Variación de la frecuencia:

Un cambio en la frecuencia se traduce en un cambio proporcional en la velocidad de giro del motor. Si la frecuencia disminuye mucho, las condiciones de refrigeración se verán afectadas al funcionar el motor a bajas velocidades.

El resto de magnitudes de la máquina evolucionan de la misma forma que se ha indicado en el apartado A) pero en sentido contrario, es decir, una disminución de la frecuencia es equivalente a un aumento de tensión y viceversa.

En la siguiente tabla se muestra un resumen de los principales efectos debidos a las variaciones de tensión y frecuencia sobre el comportamiento de los motores de corriente alterna.

FUENTES:

A.E. Knowlton: Manual “Estándar” del ingeniero electricista

Fink, D; Beaty, H; Carrol, J : Manual práctico de electricidad para ingenieros