Este documento describe los motores asíncronos trifásicos, incluyendo sus tipos, usos comunes y ventajas. Explica que los motores asíncronos son muy fiables y eficientes, y se utilizan ampliamente en la industria. También describe los componentes clave para el arranque y protección de los motores, como contactores y reles térmicos, de acuerdo con las normas eléctricas.

1. MOTORES ASINCRONOS
PEDRO SANTIAGO PINTADO TORRES
un idóneo para evitar incurrir en
penalizaciones, o de forma aún más directa,
Introducción utilizando motores de alta eficiencia
Los motores asíncronos trifásicos pueden identificados con la sigla "EFF1", con
incluirse entre las máquinas eléctricas más características constructivas y materiales muy
fiables que existen; desarrollan su función avanzados que permiten reducir el consumo
durante muchos años con intervenciones de eléctrico hasta el 20%
mantenimiento muy reducidas y se adaptan 1 El motor asíncrono trifásico
a distintas prestaciones en función de las
Tipos y usos
exigencias, cubriendo tanto aplicaciones de El motor asíncrono trifásico
producción como de servicio. puede ser:
Los motores se utilizan en los sectores - con rotor bobinado, llamado también de
industriales más variados, como por ejemplo anillos, o bien
las industrias alimentaria, química, - con rotor en cortocircuito, o más conocido
metalúrgica, papelera, minera o las como rotor de jaula de ardilla.
instalaciones de tratamiento de aguas. Las La diferencia principal entre los dos tipos
aplicaciones incluyen máquinas con piezas reside en la estructura del rotor; para ser más
móviles a velocidad fija o variable, como por precisos, en el primer tipo el rotor está
ejemplo los sistemas de elevación, como constituido por varios devanados como los del
ascensores o montacargas; de transporte, estátor, presenta una estructura más compleja
como las cintas transportadoras; los y delicada (escobillas que rozan con el rotor,
sistemas de ventilación y climatización, con la posible interposición de resistencias
como las unidades de tratamiento del aire; sin para el control de la fase de arranque) con
olvidar el que es probablemente el uso más necesidad de mantenimiento periódico y
común: las bombas y los compresores. dimensiones generales elevadas, mientras que
el segundo tipo tiene un rotor constituido por
Estas indicaciones evidencian por qué el
ba- rras cerradas en cortocircuito, por lo que,
motor asíncrono trifásico puede considerarse
gracias a una mayor simplicidad constructiva,
como la máquina eléctrica más ampliamente
da origen a un tipo de motor muy simple,
utilizada en el entorno industrial (el consumo
robusto y económico.
de energía de los motores eléctricos constituye
Gracias al desarrollo de la electrónica de
aproximadamente el 75% del consumo total
control, que permite la regulación de la
del sector industrial). A la luz de estos datos
velocidad de un modo muy simple y eficaz,
se entiende por qué es tan importante para la
todas aquellas aplicaciones que prio- rizaban
economía empresarial y para la mejora de la
la utilización de motores sujetos a tener en su
eficiencia energética en general, potenciar
propio comportamiento intrínseco la
una reducción del consumo eléctrico (el
posibilidad de una regulación de la velocidad
coste de un motor durante su vida útil se
(motores de corriente continua o motores de
debe en aproximadamente un 98% al
anillo) han cedido su puesto a los motores
consumo de energía y en el 2% restante a
asíncronos, en particular a los de jaula de
los gastos de compra y mantenimiento)
ardilla, que se utilizan comúnmente para
recurriendo, por ejemplo, a la utilización de
controlar bombas, ventiladores, compresores
accionamientos de velocidad variable
y muchas otras aplicaciones industriales.
mediante inversores, o bien realizando una
ABB produce y comercializa una gama
corrección del factor de potencia para tener
completa de mo- tores de baja tensión, desde los

2. de aplicaciones simples hasta los de • Motores estándar con carcasa
aplicaciones más complejas. ABB ofrece de acero de 75 a 630 kW
siempre la solución más idónea y rentable, • Motores estándar con carcasa de
proponiendo motores para todo tipo de usos. fundición de hierro de 0,25 a 250 kW
En referencia a las aplicaciones más comunes, • Motores con protección IP23 de 75 a 800
puede identificarse un ámbito de aplicaciones kW
definido como de "uso general" cuyos • Motores de frenado automático de
motores están destinados a las aplicaciones 0,055 a
de los OEM o fabricantes de equipos 22 kW
originales y que pueden solicitarse • Motores monofásicos de 0,065 a 2,2 kW
directamente a los distribuidores de todo el
• Motores integrados con inversor de
mundo.
0,37 a
2,2 kW
Los motores de esta categoría se caracterizan
por una calidad constructiva elevada y tienen Los motores ABB están provistos de la
como destinatarios preferentes a los marca CE y cumplen con las principales
fabricantes de ventiladores, bombas, normas internacionales y nacionales del
compresores, equipos de elevación, etc. sector (también reconocidas por la Comi- sión
Satisfacen la clase de eficiencia "EFF2" y Electrotécnica Internacional, IEC), por
también están disponibles en la clase de ejemplo las normas IEC 60034-1, IEC
eficiencia "EFF1" si se desea. 60034-2, IEC 60034-8 e IEC
60034-12, referentes a los aspectos de tipo
La gama de motores ABB definida como de eléctrico, y las normas IEC 60034-5, IEC
"uso gene- ral" comprende los siguientes 60034-6, IEC 60034-7, IEC 60034-9, IEC
tipos: 60034-14 e IEC 60072, para el sector
• Motores estándar con carcasa de mecánico.
aluminio de 0,06 a 95 kW
Proteccion y maniobra de un asincrono
Un aspecto importante que se ha de tener en norma que compete a este tema, la IEC
cuenta en la selección y la realización del 60947-4-1 "Contactores y arrancadores
sistema para el arranque y el control del electromecánicos", que se aplica a los
motor es el relativo a la seguridad y a la contactores de corriente alterna y de corriente
fiabilidad de la solución realizada. Las continua y a los arrancadores cuyos
principales causas de defecto en los motores contactos principales están destinados a
se deben al cortocircuito que ocurre, por conectarse a circuitos cuya tensión nominal no
ejemplo, debido a la humedad, la grasa, el supere 1000 Vca o 1500 Vcc.
polvo entre los devanados o por una
2.1 Principales definiciones normativas de
sobrecarga. Las sobreintensidades que carácter general
resultan del defecto provocan
sobretemperaturas que pueden dañar el motor En referencia a la norma IEC 60947-4-1
de forma irreversible y pueden también citamos algunas definiciones de carácter
originar incendios en el entorno. general que ayudan a comprender el significado
El arranque constituye por tanto una fase y la función de los principales componentes
particularmente crítica para el motor y para la eléctricos utilizados para el control de un
instalación que lo alimenta, e incluso el motor.
funcionamiento nominal necesita ser moni- Arrancadores para motores de corriente
torizado y protegido adecuadamente frente a alterna Asociación de aparatos destinados a:
posibles anomalías de funcionamiento. arrancar y acelerar los motores hasta su
Con este objetivo es necesario e importante velocidad de régimen, asegurar su
dimensionar y escoger correctamente los funcionamiento continuo, desconectarlos de
aparatos eléctricos que realizan el arranque y la red de alimentación y asegurar la
la maniobra del motor. Empezamos a protección de los propios motores y de los
adentrarnos en este campo identificando la circuitos asociados a los mismos contra

3. sobrecargas de funcionamiento. Los relés de definido a conti- nuación.
sobrecarga para arrancadores, incluidos los Arrancadores en estrella-
basados en la tecnología del estado sólido, triángulo
deben satisfacer las prescripciones de la Arrancadores destinados a arrancar un motor
presente norma. trifásico con los devanados del estátor
conectados en estrella y a asegurar el
Arrancadores funcionamiento continuo con los devanados del
directos estátor conectados en triángulo. Deben asegurar
Arrancadores que aplican la tensión de línea a las funciones de maniobra y protección como en
los termi- nales del motor en una sola la definición general. Los arrancadores en
operación; están destinados a arrancar y acelerar estrella-triángulo, tratados en la presente norma,
motores hasta su velocidad de régimen. Deben no están destinados a la inversión rápida de los
asegurar las funciones de maniobra y motores y, por lo tanto, no se aplica la ca-
protección como en la definición general. tegoría de utilización AC-4.
Además, se introducen dos puntualizaciones La norma también contempla otros tipos de
adicionales basadas en la modalidad de arrancadores (arrancadores con
maniobra admitida para el motor y, en autotransformador, arrancadores reos- táticos
particular, para la inversión del sentido de estatóricos) para cuya definición se recomienda
rotación. consultar la propia norma.
Arrancador inversor Los arrancadores de los que trata la norma
Arrancador destinado a provocar la inversión no están previstos generalmente para la
del sentido de rotación del motor, invirtiendo las interrupción de las co- rrientes de
conexiones primarias, incluso si el motor está en cortocircuito. Por lo tanto, debe preverse una
funcionamiento.
protección adecuada contra los cortocircuitos
Arrancador en la instalación.
reversible
Arrancador destinado a provocar la inversión Una vez definido el arrancador en lo que a sus
del sentido de rotación de un motor, invirtiendo
las conexiones pri- marias, sólo cuando el funciones y sus componentes se refiere, la
motor está parado. norma proporciona una clasificación y una
Arrancadores de corriente alterna con categorización adicionales a partir de la
tensión reducida asociación del arrancador con un dispositivo
Arrancadores de corriente alterna con tensión de protección contra cortocircuitos, haciendo
reducida destinados a arrancar y acelerar motores
hasta su veloci- dad de régimen, conectando la referencia a sus modalidades de montaje y de
tensión de línea a los ter- minales del motor a cableado con el propio arrancador, como se
escalones sucesivos, o aumentando indica a continuación. Comenzaremos
gradualmente la tensión aplicada a los
terminales. Deben asegurar las funciones de definiendo, conforme a la norma IEC
maniobra y protección como en la definición 60947-2 "Aparamenta de baja tensión Parte 2:
general. Para controlar las maniobras su- cesivas Interrup- tores automáticos", el dispositivo de
de un escalón al siguiente pueden utilizarse, por protección utilizado normalmente, o sea, el
ejemplo, contactores, relés temporizados o
productos similares. interruptor, como:
El tipo de arrancador con tensión reducida más
común es el arrancador en estrella-triángulo
Aparato mecánico de maniobra capaz de seccionamiento.
establecer, so- portar e interrumpir corrientes
en condiciones normales del circuito, así como Arrancador
de establecer, soportar durante un tiempo protegido
especificado e interrumpir corrientes en condi- Aparamenta que consiste en un arrancador y un
ciones anómalas del circuito, como por dispositivo de protección contra cortocircuitos,
ejemplo las de cortocircuito. descubierta o en en- volvente, montada y
A continuación pasamos a definir y cableada siguiendo las instrucciones del
diferenciar el con- junto de los aparatos de fabricante del arrancador. El dispositivo de
maniobra y protección con las siguientes maniobra controlado manualmente y el
dispositivo de protección contra cortocircuitos
definiciones: pueden estar constituidos por un único
Arrancador dispositivo y pueden tener incorporada también
combinado la protección contra sobrecargas.
Aparamenta que consiste en un arrancador y un
dispo- sitivo de protección contra En la definición del arrancador se habla de
cortocircuitos, montada y cableada en una aparato de maniobra que se puede identificar
envolvente específica. El dispositivo de en un contactor y de un aparato para la
maniobra y protección contra cortocircuitos
puede ser una unidad combinada con fusibles, protección contra sobrecargas de
un seccionador con fusibles o un interruptor funcionamiento identificable en un relé
automático con o sin funciones de térmico. Veamos ahora cómo define la norma

4. IEC 60947-4-1 estos dos componentes del prescripciones especificadas, de manera que se
arrancador. asegure la protección del motor que estuviera
funcionando en condiciones anómalas.
La norma especifica diversos campos de
aplicación para los contactores y los
arrancadores introduciendo el con- cepto de
Contactor categorías de utilización o empleo.
(mecánico) Categoría de
Aparato mecánico de maniobra con una sola utilización
posición de reposo, de accionamiento no
manual, capaz de esta- blecer, soportar e Se identifican diversas categorías de
interrumpir corrientes en condiciones utilización caracteri- zadas por las
normales del circuito, incluidas las aplicaciones resumidas en la tabla 1. Cada
condiciones de sobre- carga de maniobra. categoría de utilización identifica
prestaciones mínimas bien definidas para el
Relé de protección de contactor (por ejemplo, campo de aplicación
sobrecarga o capacidad nominal de interrupción) según
Relé multipolar de protección de valores de corriente, tensión, factor de
sobrecarga térmico que interviene en caso potencia o cons- tante de tiempo y
de sobrecorrientes de carácter moderado condiciones de prueba especificadas en la
(sobrecargas) sobre el circuito que alimenta norma.
el motor. Para la aplicación a menudo se
requiere de un aparato que intervenga incluso
en el caso de falta de fase, según las
Tipo Categor
de ía de
corrie utilizac Aplicaciones típicas (1)
nte AC
ión Cargas no inductivas o ligeramente inductivas, hornos de resistencia
AC
-1 Motores de anillos: arranque, paro
AC
-2 Motores de jaula de ardilla: arranque, paro del motor durante la marcha (2)
AC
-3 Motores de jaula de ardilla: arranque, frenado a contracorriente, maniobra por
AC-5a Control de lámparas de descarga
-4 impulsos
Corri AC-5b Control de lámparas incandescentes
ente AC-6a Control de transformadores
alter
na AC-6b Control de baterías de condensadores
AC-7a Cargas ligeramente inductivas en aplicaciones domésticas y similares
AC-7b Cargas de motores en aplicaciones domésticas
AC-8a Control de motores para compresores herméticos de frigoríficos con rearme
AC-8b manual del relé de sobrecarga
Control de motores para compresores herméticos de frigoríficos con rearme
DC Cargas no del relé de ligeramente
automáticoinductivas osobrecarga inductivas, hornos de resistencia
-1 Motores en derivación: arranque, frenado a contracorriente, maniobra por
Corri DC Frenado
ente impulsosdinámico de motores de CC
conti -3 Motores en serie: arranque, frenado a contracorriente, maniobra por impulsos
nua DC Frenado dinámico de motores de CC
-5
DC Control de lámparas incandescentes
-6
(1) En lo referente al campo de aplicación relacionado con el arranque de los motores, para los
arrancadores directos se consideran normales las aplicaciones para las que los arrancadores
pertenecen a una o más de las categorías de utilización AC-3, AC-4, AC-7b, AC-8a y AC-8b; para
los arrancadores en estrella-triángulo, se consideran de uso común las aplicaciones para las que los
arrancadores pertenecen a la categoría de utilización identificable con AC-3.
(2) Normalmente las aplicaciones más comunes prevén arrancadores directos para la maniobra de
motores trifásicos asíncronos de jaula de ardilla, por lo que incluso en este caso se hace referencia
sólo a la categoría AC-3. Para esta aplicación, la norma admite condiciones de funcionamiento
ligeramente diversas a las prescripciones dadas por la categoría AC-3 y admite una utilización para
maniobras esporádicas por impulsos o frenados a contracorriente por periodos limitados, como los
relativos al posicionamiento de la máquina; durante dichos periodos limitados, el número de estas
operaciones no debería superar la cifra de cinco por minuto o de diez en un periodo de 10 minutos.
estátor, que se puede definir como el
Estructura del motor asíncrono conjunto de las partes fijas cuya función es
sostener, al menos parcialmente, la máquina,
Para comprender mejor cómo está estructurado pero fundamentalmente constituye la parte
un mo- tor asíncrono trifásico, del circuito magnético que contiene los
proporcionamos a continuación una breve devanados inductores alojados en las ranuras
descripción de las principales partes que adecuadas a ese fin y en correspondencia con
componen el mecanismo de rotación y en las su superficie interna.
que se generan los fenómenos eléctricos de El estátor (representado en la figura 1) está
los que deriva su funcionamiento. constituido por láminas de una aleación de
El primer elemento que describimos es el acero al silicio o de acero macizo aisladas entre

5. sí. De su estructura depende todo lo veces).
concerniente a los flujos magnéticos variables
en el tiempo que provocan pérdidas por El segundo elemento es el rotor, que está alojado
histéresis (ligadas a la magnetización no lineal en el interior del estátor y constituye el circuito
del material) y por corrientes parásitas inducido de la máquina. Para un motor de jaula
inducidas. de ardilla, el rotor, tal y como se muestra en la
En las ranuras adecuadas en la estructura de figura 2, está constituido por un sistema de
las lámi- nas se insertan tres devanados barras conductoras (de cobre o aluminio)
primarios (cada uno de ellos constituido por paralelas al eje de rotación, inyectadas
más devanados interconectados de distinta directamente en las ranuras practicadas a lo
forma), a los que se aplica la tensión de ali- largo de toda la periferia externa del núcleo
mentación y que generan el campo magnético. ferromagnético.
Los devanados estatóricos trifásicos pueden
conectar- se en estrella o en triángulo, algo
que es posible con motores dotados de 6
bornes, permitinedo alimentar un mismo
motor con tensiones trifásicas de redes distin-
tas. Por ejemplo, la doble indicación podría Figura 2: Rotor de un motor
ser 230 V6 asíncrono trifásico
- 400 VY o 400 V6 - 690 VY, donde el
símbolo Y o 6
se refiere a la conexión de los devanados del
estátor y
Figura 1: Estátor de un
motor asíncrono trifásico
se entiende por ejemplo para el segundo caso Las barras se cierran en cortocircuito con dos
anillos con- ductores posicionados en los
(400 V6-690 VY) que los devanados del extremos, que constituyen también una fijación
mecánica para las propias barras. Se obtiene así
motor conectados en 6 un rotor extremadamente compacto y robusto,
al que se fija también el eje del motor.
pueden conectarse a una red trifásica a 400 V El campo magnético inducido, que constituye el
(tensión concatenada, o sea, entre fase y fase), principio funcional del motor, hace girar el eje del
mientras si para el mismo motor la conexión de motor convirtien- do así la energía eléctrica en
los devanados del estátor se realiza en Y, el energía mecánica.
mismo motor puede conectarse a una red de
alimentación a 690 V (los devanados en Y serán
sometidos a la tensión de red reducida 3
También existen otros componentes principales son:
mecánicos presen- tes en el motor. Los - los dos cojinetes montados sobre el

6. estátor con la función de apoyar el eje del
motor;
- la carcasa, que con las aletas, elimina el
calor produ- cido sobre todo por el estátor
y que contiene también la bornera de
conexión;
- el ventilador, que proporciona la
refrigeración.
En la figura 3 se ofrece una vista de
conjunto y otra seccionada del motor
asíncrono trifásico de jaula de ardilla.
Figura 3: Vista de conjunto y seccionada de un motor asíncrono
Estátor con
devanados
estatóricos Ventilador
Borner de
a
refrigeraci
ón
Flujo del aire
de
refrigeración
Eje motor
Rotor de jaula
de ardilla
Cojinete

7. 5 Identificación de un motor asíncrono:
Un motor se caracteriza por diversos Teniendo a disposición un sistema de
distribución trifási- co a 400 V (tensión fase-
parámetros eléc- tricos y de tipo constructivo neutro 230 V, fase-fase 400 V), el motor sólo
que identifican el correcto campo de puede conectarse en estrella. En la conexión en
aplicabilidad. El conjunto de todos estos triángulo, los devanados del motor recibirían
parámetros constituye los datos de 400 V, cuando han sido diseñados para una
tensión de 230
identificación de la máquina que figuran en V; por lo tanto, el motor considerado no resulta
una placa colocada en el motor. idóneo para la conexión a la red del ejemplo con
A continuación se proporciona una breve los devanados conectados en triángulo.
descripción de los principales parámetros En resumen, un motor que disponga de doble
contenidos en los datos de la placa, de un modo tensión
más genérico para los parámetros de naturaleza de empleo podría ser utilizado en las siguientes
eléctrica que son los más notables y los de más confi- guraciones:
fácil interpretación y prestando más atención - devanados con conexión sólo en triángulo
sobre los que quizás sean menos conocidos y alimentados con la tensión inferior;
relativos a las condiciones de trabajo o - devanados con conexión sólo en estrella
ambientales. alimentados con la tensión superior;
Los parámetros eléctricos y mecánicos que - devanados con conexión en Y/6 (con seis
constituyen conductores al motor) con configuraciones en
los datos de la placa de un motor identifican las Y en el arranque y en
presta- ciones nominales y son: 6 en marcha normal, posible cuando el valor
- la potencia en kW que representa la potencia inferior de la tensión nominal del motor
mecánica nominal disponible en el eje. En coincide con la tensión de la red de
muchos países es habitual expresar la alimentación;
potencia mecánica disponible en el eje del - la intensidad nominal asociada a la potencia
motor también en caballos de vapor (1 CV en y a la tensión a través de los parámetros de
el sistema anglosajón equivale a 745,7 W; 1 rendimiento "d" y factor de potencia nominal
CV en el sistema métrico, a 736 W). "cos ";
- la tensión de alimentación del motor, por - la velocidad de rotación en rpm relativa a la
ejemplo 230 frecuencia (50 Hz o 60 Hz) y al número de
V6, 400 polos.
VY.
La otra información proporcionada en los información sobre la protección contra el
datos de la placa, y como se ha dicho acercamiento o el contacto con partes
anteriormente con un signi- ficado menos
explícito o más difícilmente reconocible, es la bajo tensión, contra el contacto con
referente a: partes en movimiento dentro de la
- tipo de servicio: debe ser especificado por el envolvente y la protección de la máquina
usuario del motor (clasificaciones
proporcionadas por la norma IEC 60034-1 contra la introducción de cuerpos sólidos
"Máquinas eléctricas rotativas. Parte 1: extraños.
Características nominales y características de La segunda cifra característica indica el
funcio- namiento") y sirven para determinar
las características grado de protección proporcionado por la
nominales que la máquina debe tener en envolvente contra la entrada de agua.
función del tipo de servicio. Si no se - clase térmica: indica un límite de
especifica el tipo de servicio, el motor se temperatura admitido por los devanados
considerará idóneo para el tipo de servicio S1
(servicio continuo). Para una profundización del motor. Se expresa a través de clases de
sobre los tipos de servicio, véase el apéndice aislamiento identificadas con letras, a las
D; que se asocia la temperatura máxima
- grado de protección clasificación IP: admitida por los devanados, como se
indica el grado de protección muestra en la tabla 12. A menudo se
proporcionado por el diseño integral de utilizan sistemas con clase de aislamiento
las máquinas eléctricas rotativas F para los que se admite una
(prescripciones y clasificación según la sobretemperatura de la clase B (tiene en
norma IEC 60034-5 "Grados de cuenta un margen de seguridad de la vida
protección proporcionados por el diseño del aislamiento).
integral de las máquinas rotativas"). La
primera cifra característica indica el grado
de protección proporcionado por la en- Clase térmica Clase de
volvente tanto para las personas como para temperatura
las partes de la máquina alojadas en el A 105
interior de la envolvente. Proporciona E 120

8. B 130 refrigeración".
F 155
H 180 - código IM: es una indicación relativa a
Otros códigos que permiten detallar aún la clasificación de los tipos de
más los tipos de motor, pero que resultan construcción (característica de los
bastante complejos de interpretar y relativos componentes de la máquina en cuanto
a problemas no estrictamente ligados al a los dispositivos de fijación, el tipo de
objetivo de esta publicación, pueden ser: los soportes y la extremidad del eje) y de
- código IC: es una designación relativa al las disposiciones de montaje de las
método de enfriamiento y está compuesta máquinas eléctricas rotativas
por cifras y letras que representan la (posicionamiento de la máquina en el
disposición del circuito, el líquido de lugar de trabajo en relación con la línea de
refrigeración y el método de circulación eje y con los dispositivos de fijación).
de dicho líquido. Para más detalles, véase
la norma IEC 60034-6 "Máquinas
eléctricas rotativas. Parte 6: Métodos de
Bibliografía y paginas web.
 Shrader, "Comunicación eléctrica", Mac-
Graw-Hill.
 Baumeister Theodore Avallone, Eugene
A; Baumeister III, Theodore (1984).
"Marks Manual del Ingeniero Mecánico
tomo III" Mac-Graw-Hill de México,
S.A. de C.V.
 http://www.mitecnologico.com/Main/Mo
torSincrono
 http://www.monografias.com/trabajos22/
motor-sincrono/motor-sincrono.shtml
 http://www.uv.es/emaset/iep00/descargas
/motores-Sincronos-0809.pdf
 http://www05.abb.com/global/scot/scot2
09.nsf/veritydisplay/58521ea95696bd3cc
12576cc004005a7/$file/1txa007104g070
1_c6.pdf