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Motores de C.A.Motores de C.A.09
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Las mLas mquinas de C.A.quinas de C.A.
SSncronasncronas: motores y generadores que la: motores y generadores que la IeIe esessuministrada por una msuministrada por una mquina independientequina independientedede C.CC.C..
De inducciDe induccinn: s: slo como motores y lalo como motores y la IeIe esessuministrada por induccisuministrada por induccin magnn magntica.tica.
9.1
MMquinas CCquinas CC MMquinas CAquinas CAMotores y generadoresMotores y generadores Motor y Gen. sMotor y Gen. sncrononcrono MotorMotor induccinducc..
InductorInductor
InducidoInducido
EstatorEstator
RotorRotor
RotorRotor
EstEsttortor
EstatorEstator
RotorRotor
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MotoresMotores ss ncronosncronos de C.A.de C.A.
AA-- Estructura interna:Estructura interna: EstEsttortor: igual: igual mmq.q. CC. Los mCC. Los mss
utilizados son los motores trifutilizados son los motores trifsicossicos
que tienen 3 bobinados desfasadosque tienen 3 bobinados desfasados120120 elelctricos.ctricos.
RRtortor: conjunto de barras de Cu o Al: conjunto de barras de Cu o Alen forma cilindro unidas a unos anillos.en forma cilindro unidas a unos anillos.Las bobinas crean los polos N y SLas bobinas crean los polos N y Salternativamente, la tensialternativamente, la tensin CC se lan CC se ladamos por los anillos de rozamiento.damos por los anillos de rozamiento.
9.2
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Principio funcionamientoPrincipio funcionamiento
LaLa IeIe circula por elcircula por el rrtortor y creay creaun campo Br de valorun campo Br de valor ctecte..
En elEn el estesttortor, un bobinado, un bobinado bibi oo
triftrifsico crea un camposico crea un campomagnmagntico giratorio.tico giratorio.
El Br intenta atrapar al campoEl Br intenta atrapar al campogiratorio.giratorio.
B
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Campos giratoriosCampos giratorios
mmquina C.A. bifquina C.A. bifsicasica
Tiene 2 bobinas estatorTiene 2 bobinas estatordesfasadas 90desfasadas 90 elelctricos, sectricos, seconsiguen 4 polos.consiguen 4 polos.
Representamos los camposRepresentamos los camposmagnmagnticos producidos porticos producidos por
las bobinas instantelas bobinas instante a,b,c,da,b,c,d.. Al ser CA los polos vanAl ser CA los polos van
cambiando y giran.cambiando y giran.
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El campo magnEl campo magnticoticoserser constante:constante:
max021
max02
max01
)2
(
2
cos2
Ir
NBBB
tsenIr
NB
tIr
N
B
Total
=+=
=
=
rrr
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Campos giratoriosCampos giratorios
mmquina C.A. trifquina C.A. trifsicasica
En elEn el estesttortor 3 bobinados3 bobinadosdesfasados 120desfasados 120 elelctricos,ctricos,conectados a cada fase enconectados a cada fase en
estrella/triestrella/tringulo.ngulo.
Se estudian los instantesSe estudian los instantes
a,b,c,da,b,c,d. Se determinan las. Se determinan lasllneas del campo y la posicineas del campo y la posicinn
de los polos N y S.de los polos N y S.
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Velocidad rotaciVelocidad rotacin on o
sincronismosincronismo
El campo del estatorEl campo del estator1rev/ciclo:1rev/ciclo:
La expresiLa expresin general:n general:
felctrica
elctricamecnica
2=
=
pfn
np mecelec
60
60
2;.
=
==
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InversiInversin sentido de giron sentido de giro
Basta con cambiarBasta con cambiardos de las fasesdos de las fasesconectadas.conectadas.
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Valor del par motorValor del par motor El rotor se mueve porEl rotor se mueve por
la interaccila interaccin de losn de loscampos del rotor ycampos del rotor yestator.estator.
La F que se genera es:La F que se genera es:
El par o Momento:El par o Momento:
sese
se
lBIsenlBIF
BlIF
==
=
max
)(rrr
selBrIrF 22. ==
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Curvas caracterCurvas caracter sticassticas Tienen velocidadTienen velocidad ctecte, f=, f=ctecte y V=y V=ctecte..
La regulaciLa regulacinn velvel::
Cuando se aumenta la carga:Cuando se aumenta la carga: Sigue la velocidadSigue la velocidad ctecte..
Crece el cosCrece el cos (comportan como bater(comportan como bateraaC).C).
La pLa prdida delrdida del sincrsincr. Hace vibrar. Hace vibrarmotor (polos deslizantes).motor (polos deslizantes).
C
0100.)(
0=
=
pc
pc
n
nnSR
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Arranque motoresArranque motores
ss ncronosncronos
No pueden arrancar solos. Hay tres mNo pueden arrancar solos. Hay tres mtodos:todos:1.1. Reducir n del campo magnReducir n del campo magntico estator.tico estator.
2.2. Usar motor externo y llevar rotor n sincronismo.Usar motor externo y llevar rotor n sincronismo.
3.3. Usar bobinados amortiguadores (mUsar bobinados amortiguadores (ms usado).s usado).
D
)( sr BBKrr
r
=
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Se montan unas barras en el rotor enSe montan unas barras en el rotor encortocircuito, se induce unacortocircuito, se induce una quequeorigina una corriente que creaorigina una corriente que crea BBww..
BBrr yy BBww crean uncrean un , que con, que con BBss hacehaceque gire.que gire.
Bobinados amortiguadoresBobinados amortiguadores
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Balance energBalance energticoticoE
22
cos.3
100.
fserelec
mecanmagnetelecperdida
LLentrada
entrada
salida
IRIRP
PPPP
IVP
P
P
+=
++=
=
=
-
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MotoresMotores
asas ncronosncronos/inducci/ induccinn
AA-- Estructura:Estructura: EstatorEstator: igual a: igual a ssncronosncronos..
RotorRotor:: Jaula de ardilla.Jaula de ardilla.
Bobinado.Bobinado.
9.3
No necesitan corriente de excitacin en el rotorpara funcionar. Slo se utilizan como motores.
http://www.youtube.com/watch?v=TayaM1qeimQ&feature=player_embeddedhttp://www.youtube.com/watch?v=TayaM1qeimQ&feature=player_embeddedhttp://www.youtube.com/watch?v=TayaM1qeimQ&feature=player_embeddedhttp://www.youtube.com/watch?v=TayaM1qeimQ&feature=player_embeddedhttp://www.youtube.com/watch?v=TayaM1qeimQ&feature=player_embeddedhttp://www.youtube.com/watch?v=TayaM1qeimQ&feature=player_embeddedhttp://www.youtube.com/watch?v=TayaM1qeimQ&feature=player_embedded -
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Principio funcionamientoPrincipio funcionamiento
Se aplican al estator una corriente trifSe aplican al estator una corriente trifsicasicaque creanque crean BBss de velocidad:de velocidad:
BBss induce unainduce una femfem en las barras del rotor:en las barras del rotor:
Se creaSe crea BBww que junto aque junto a BBss crean un par quecrean un par quehace girar el rotor en el sentido dehace girar el rotor en el sentido de BBss ..
pfn60
=
B
lvBs=
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DeslizamientoDeslizamientoC
Velocidad de deslizamiento es la diferenciaentre la velocidad de sincronismo n y lavelocidad del rotor del motor de induccin nr.
p
fSnSn
n
nn
n
n
S
nnn
r
rdeslz
rdeslz
60).1()1(
100100
==
==
=
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Frecuencia elFrecuencia elctrica rotorctrica rotor
Se le conoce tambiSe le conoce tambi
n porn por
transformadortransformador
giratoriogiratorio, porque el, porque el primarioprimario(estator) induce(estator) induceuna tensiuna tensin en eln en el secundariosecundario(rotor), pero sin(rotor), pero sin
que las f sean iguales.que las f sean iguales.SiSi nnrr=0, s=1 y=0, s=1 y ffrr == ffssSiSi nnrr=n, s=0 y=n, s=0 y ffrr = 0= 0
Para cualquier valor intermedio:Para cualquier valor intermedio:
D
estatorrotor fsf .=
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10/04/201110/04/2011 FFlix A. Gonzlix A. Gonzlezlez 2020
Curvas caracterCurvas caracter sticassticas Zona AZona A: comportamiento lineal; a + carga,: comportamiento lineal; a + carga,
disminuye n.disminuye n. Zona BZona B: transici: transicin, nn, n moderadamente (omoderadamente (o
lineal).lineal). Zona CZona C: el par disminuye al + carga.: el par disminuye al + carga.
E
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Arranque motor inducciArranque motor induccinn Es posible ponerlos en marcha directamenteEs posible ponerlos en marcha directamente
al conectarlos a la red.al conectarlos a la red. Rotor bobinadoRotor bobinado: se conecta una: se conecta una RRss para quepara que
la intensidad en el arranque no sea muyla intensidad en el arranque no sea muy
alta.alta. Jaula de ardillaJaula de ardilla::
ConexiConexin directa estator (poca Potencia).n directa estator (poca Potencia).
RRss en el estator.en el estator. AutotransformadoresAutotransformadores.. Arranque Y/Arranque Y/ (m(ms usado).s usado).
F
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Motores monofMotores monofsicossicos
Motor universalMotor universal
: trabaja con: trabaja con
CC o CA monofCC o CA monofsica.sica.Es un motor de CC excitaciEs un motor de CC excitacinn
serie modificado (polos yserie modificado (polos yestator laminados) evitarestator laminados) evitarpprdidas magnrdidas magnticas.ticas.
Se usan en herramientasSe usan en herramientasportporttiles, que no requierentiles, que no requierenv=v=ctecte., dan un par alto.., dan un par alto.
9.4
A
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Motor inducciMotor induccinn
monofmonofsicosico
Es un motor de inducciEs un motor de induccin conn conuna sola bobina en eluna sola bobina en elestator.estator.
El campo no es giratorio sinoEl campo no es giratorio sinopulsante (cambia de valor,pulsante (cambia de valor,pero es estpero es esttico).tico).
No tienen par de arranque, alNo tienen par de arranque, algirar se crea un par inducido.girar se crea un par inducido.
B
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Soluciones util izadasSoluciones util izadas Bobinado fase partidaBobinado fase partida..
El estator se divide enEl estator se divide enbobinado principal ybobinado principal y auxilarauxilar,,desfasados 90desfasados 90..
Motor con condensadorMotor con condensador..
Un C electrolUn C electroltico en serie contico en serie con
la auxiliar, lala auxiliar, la IIauxaux adelantaadelanta9090 IIpripri, genera un B de, genera un B derotacirotacin. Mn. Ms par arranque.s par arranque.