UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE PEREIRA PROGRAMA DE TECNOLOGIA ELECTRICA Clase Nº X MOTORES DE INDUCCION O ASINCRONO TRIFASICO. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO, Cuando se alimenta el estator de un motor asíncrono con un sistema trifásico de tensiones de frecuencia fe, se origina en el entrehierro un campo magnético giratorio de amplitud constante cuya velocidad es ne=60fe/p. En los conductores del rotor, el campo giratorio inducirá unas fuerzas electromagnéticas, que al estar el devanado en cortocircuito darán lugar a unas corrientes. Éstas en presencia de un campo magnético, determinan que sobre los conductores actúen unas fuerzas, las cuales producen un par, que de acuerdo a la ley de Lenz, hace que el rotor tienda a seguir el campo del estator. La velocidad de giro del rotor (n) no podrá igualar a la de sincronismo n1, ya que entonces no se produciría la variación de flujo en el devanado del rotor y no se induciría ninguna fuerza electromagnética. Se denomina deslizamiento (s), a la velocidad relativa del campo giratorio respecto del rotor, expresado en tanto por uno de la velocidad del campo, es decir: s=n1-n/n1. PARTES DE UN MOTOR DE INDUCCION JAULA DE ARDILLA

Videos: http://www.youtube.com/watch?v=TayaM1qeimQ Videos: http://www.youtube.com/watch?v=N8LUOTQKXlk Video: http://www.youtube.com/watch?v=HWrNzUCjbkk

Video: http://www.youtube.com/watch?v=IlsjYaEl7Z8 http://electricidadibf.bligoo.cl/media/users/1/80488/files/154598/MOTORES_ELECTRICOS_DE_CA.pdf ROTOR LISO O DEVANADO Se utiliza en aquellos casos en los que la transmisión de potencia es demasiado elevada (a partir de 200 kW) y es necesario reducir las corrientes de arranque. También se utiliza en aquellos casos en los que se desea regular la velocidad del eje. Su característica principal es que el rotor se aloja un conjunto de bobinas que además se pueden conectar al exterior a través de anillos rozantes. Colocando resistencias variables en serie a los bobinados del rotor se consigue suavizar las corrientes de arranque. De la misma manera, gracias a un conjunto de resistencias conectadas a los bobinados del rotor, se consigue regular la velocidad del eje. Un detalle interesante es que la velocidad del eje nunca podrá ser superior que la velocidad correspondiente si el motor fuera síncrono.

El Control resistivo secundario (SRC) es el controlador más robusto y confiable para variadas aplicaciones industriales de motores de Inducción de rotor bobinado. ROTOR JAULA DE ARDILLA El devanado del rotor está formado por barras de cobre o aluminio, cuyos extremos están puestos en cortocircuito por dos anillos a los cuales se unen por medio de soldadura o fundición. Las barras están conectadas con anillos (en cortocircuito como dicen los electricistas) a cada extremidad del rotor. Es un sistema físico muy eficaz, simple y muy robusto (básicamente, no requiere mantenimiento).

DEFINICIONES IMPORTANTES QUE SE ENCUENTRAN EN EJERCICIOS Velocidad angular Par de polos del estator Numero de polos del estator Velocidad angular

Velocidad síncrona de campo magnético. Numero de par de polos del estator. Numero de polos del estator Velocidad de giro del eje del rotor.

Deslizamiento Velocidad angular

Es una medida de la velocidad relativa entre la frecuencia de giro del rotor con la frecuencia sincrónica. Velocidad de giro que mide cuantos radianes se recorren por segundo.

Velocidad eléctrica

Frecuencia de la señal eléctrica del estator.

Velocidad eléctrica

Frecuencia de la señal eléctrica del rotor. Resistencia por fase de las bobinas del estator. Reactancia de pérdidas de flujo por fase en el estator. Resistencia equivalente por fase en el rotor referida al primario Reactancia equivalente por fase de pérdidas de flujo en el rotor referida al primario. Resistencia equivalente por fase de pérdidas de potencia en el hierro más pérdidas mecánicas. Reactancia de magnetización por fase del bobinado del estator. Relación de espiras por fase del bobinado del estator entre el número de vueltas en el rotor.??

Torque Torque de arranque

Torque en función del deslizamiento Torque de arranque donde

PÉRDIDAS Y EFICIENCIA EN UN MOTOR DE INDUCCCION TIRFASICO. PERDIDAS En el motor se presentan perdidas tanto eléctricas como mecánicas.

Perdidas en el cobre del estator Perdidas en el hierro Perdidas en el cobre del rotor Perdidas por rozamiento y ventilación.

EFICIENCIA La eficiencia o rendimiento de su motor principal, es una medida de su habilidad para convertir la potencia mecánica disponible en el motor, en potencia de propulsión. Se expresa usualmente en un porcentaje de la relación de la potencia mecánica disponible y la potencia de propulsión utilizada:

No toda la energía mecánica que un motor tiene, se convierte en energía de propulsión. En el proceso de conversión, se presentan pérdidas, por lo que la eficiencia nunca será del 100%. Si las condiciones de operación de un motor son incorrectas o este tiene algún desperfecto, la magnitud de las pérdidas, puede superar con mucho las de diseño, con la consecuente disminución de la eficiencia. Ver: Pag 410 del Chapman Ver http://ecatalog.weg.net/files/wegnet/WEG-la-eficiencia-de-los-motores-articulo-tecnico-espanol.pdf Ver http://www.sapiensman.com/electrotecnia/motor_electrico2.htm http://www.angelfire.com/sk3/todoarchivos0/archivos/Eficiencia_en_Motores_electricos.pdf Ver http://library.abb.com/GLOBAL/SCOT/scot271.nsf/VerityDisplay/A55F18D60E20347BC125730200355903/$File/8184%202M746_SPA72dpi.pdf MODELO CIRCUITAL MONOFASICO DEL MOTOR DE INDUCCION TRIFASICO Existe un modelo circuital del motor de inducción que permite realizar algunos cálculos teoricos.

R1: X1 RC XM R2 X2

Resistencia del estator. Efecto Joule en los devanados del estator. Reactancia del estator. Efecto inductivo. Efecto Joule de la rama de magnetización. Relacionada con el núcleo del estator. Reactancia de la rama de magnetización. Relacionada con el núcleo del estator. Resistencia del rotor referida equivalente. Efecto Joule en los conductores del rotor. Reactancia del rotor referida equivalente. Efecto inductivo en los conductores del rotor.

PRUEBAS PARA DETERMINAR LOS PARAMETROS DEL MODELO

(a)

(b)

(c)

(d)

Figura X. Pruebas realizadas al motor de inducción. Prueba de Vacio La prueba de vacio mide las perdidas rotacionales del motor y suministra información sobre su corriente de magnetización. La conexión se muestra en la figura 7.52ª. No se conecta carga mecánica, entonces la única carga es su rozamiento propio y con el aire. De modo que Pconv es consumida por el motor por las pérdidas mecánicas. El deslizamiento es muy pequeño cerca a 0.001. Se desprecian las perdidas en el cobre del estator. Lo que midan los vatímetros corresponde a las perdidas rotacionales entonces. La impedancia |Zeq| =V/I, será aproximado a X1+XM. Prueba de corriente directa. Permite determinar la resistencia del devanado del estator R1. Se aplica un voltaje dc a los devanados del estator, y como es dc no hay inducción en el rotor, por tanto todas las perdidas e impedancia se deben al devanado del estator. La única cantidad que limita el flujo de corriente en el motor es la resistencia de los devandados del estator. Conociendo el valor de R1, se pueden determinar las perdidas en el cobre del estator en vacio, las perdidas rotacionales se pueden deducir de la diferencia entre la potencia de entrada en vacio y las perdidas en el cobre del estator. Este dato de R1, no es muy preciso, pero aproximado. Prueba de rotor bloqueado Se bloquea el rotor, se parte de una tensión de cero y se aumenta hasta que se mida la corriente nominal en el amperímetro. Alli se toman valores de A, V y W. Como el motor esta quieto s = 1, por tanto R2/s = R2. Dice que esta prueba no es muy efectiva por cuestiones de frecuencia. Termina por despreciarse la corriente de magnetización y todo se adjudica al circuito serie resultante entre X1, R1, X2 y R2. Se puede hallar una Zeq, donde Req = R1 + R2, y como R1 se determino en la prueba DC, se puede despejar esta. Tambien Xeq’ = X1’ + X2’, pero se hace una corrección con respecto al frecuencia de prueba y nominal para obtener Xeq = X1 + X2, Y para hallar la diferencia se mira la tabla de la figura X. CLASIFICACION DE LOS MOTORES ASINCRONOS TRIFASICOS CLASIFICACION NEMA (National Electrical Manufacturers Association) Los motores de inducción trifásicos de potencia mayor de 1HP son clasificados por las normas NEMA, según el diseño de la jaula del rotor de la siguiente manera. NEMA A: Tiene un par normal de arranque (típicamente 150 a 170% del nominal) y relativamente alta corriente de arranque. El par máximo es el más alto de todos los tipos NEMA. Puede manejar grandes sobrecargas por un corto período. El deslizamiento es