Diagrama del Círculo de una Máquina Asíncrona

El diagrama del círculo de una máquina asíncrona trifásica es el lugar geométrico del fasor corriente representado en el plano de Gauss (plano complejo).
Para analizar la máquina asíncrona partimos de su circuito equivalente representado en la siguiente figura. Este circuito corresponde a un circuito monofásico equivalente al circuito trifásico equilibrado de una máquina asíncrona o de inducción.

En este circuito se ha considerado tanto las pérdidas de potencia en el hierro como en el cobre, así como las reactancias correspondientes al flujo útil y a los flujos disperso en estator y rotor.

La resistencia de carga representará la potencia electromagnética transferida al eje y que se convertirá en potencia útil del motor una vez descontadas las pérdidas mecánicas. Obsérvese que esta resistencia de carga (R`c) es la única variable en el circuito equivalente.

Si analizamos el lugar geométrico de la impedancia Z del circuito en el plano complejo o plano de Gauss (resistencia en el eje X y reactancia en el eje Y imaginario) tenemos que se corresponde con una recta, dado que solamente se modifica R (concretamente R`c). El lugar geométrico de la admitancia Y (inversa de Z) será una circunferencia (la inversa geométrica de una recta). A esta circunferencia es a la que se conoce como Diagrama del círculo. Si a la admitancia Y la multiplicamos por la tensión entre fase y neutro obtenemos la corriente I, cuyo lugar geométrico también es una circunferencia. Si multiplicamos de nuevo por tres veces la tensión entre fase y neutro obtenemos la potencia aparente S = P + jQ, cuyo lugar geométrico también es una circunferencia. La siguiente figura representa este diagrama del círculo:



Se ha marcado en el círculo con trazo más grueso los puntos de funcionamiento en régimen permanente.

Para comprobar experimentalmente la obtención del diagrama del círculo en el Laboratorio de Máquinas Eléctricas de la Universidad de Valladolid hemos realizado el siguiente montaje:



Hemos procedido a arrancar la máquina en vacío, posteriormente se ha añadido carga mecánica, y a continuación se ha hecho trabajar a la máquina como generador mediante otro motor de arrastre que llevará a la máquina por encima de su velocidad síncrona. Las lecturas las hemos obtenido con el programa Gestión de ensayos eléctricos que representamos en la siguiente figura:



Obsérvese el arco obtenido en la representación de la potencia activa frente a la reactiva correspondiente a una circunferencia. Puedes ver un vídeo del ensayo en http://www.youtube.com/watch?v=Me3v63yehqM.


Moisés San Martín