motor de induccion
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motor de induccionTRANSCRIPT
Motor Asíncrono
Ing. Elvira Villegas
Generalidades
• Ley de Inducción de Faraday
“ El voltaje inducido en una espira o bobina de un conductor, es proporcional al índice de cambio de las líneas de fuerza que pasan a cambio de las líneas de fuerza que pasan a través de la bobina”
Generalidades
• Regla de la Mano Derecha de Fleming
Si el campo magnético se considera en un espacio estacionario, el conductor se considera en moviéndose en forma ortogonal a través del mismo.moviéndose en forma ortogonal a través del mismo.
Generalidades
• Ley de Lenz
“En todos los casos de inducción electromagnética, un voltaje inducido puede causar que circule una puede causar que circule una corriente en un circuito cerrado, de manera tal que la dirección del campo magnético producido por la corriente, se opondrá al cambio producido por la corriente”
Aspectos Constructivos del Motor de Inducción
• El motor de inducción recibe este nombre debido a que igual que el transformador opera bajo el principio de inducción electromagnética. También llamados Motores electromagnética. También llamados Motores Asíncronos.
Aspectos Constructivos del Motor de Inducción
• Como toda máquina eléctrica, los motores asíncronos constan de dos partes fundamentales:
a) El Estatora) El Estator
b) El Rotor
Aspectos Constructivos del Motor de Inducción
• El Estator: Es la parte fija del motor. Esta constituido por una carcasa en la que está fijada una corona de chapas de acero de calidad especial provistas de ranuras. Los calidad especial provistas de ranuras. Los bobinados de sección apropiados están distribuidos en estas últimas y forman un conjunto de devanados que contienen tantos circuitos como fases de la red de alimentación
Aspectos Constructivos del Motor de Inducción
Aspectos Constructivos del Motor de Inducción
• El Rotor: Es la parte móvil del motor. Está situado en el interior del estator y consiste en un apilamiento de chapas de acero que forman un cilindro solidario con el árbol del motor. Entre los tipos más utilizados motor. Entre los tipos más utilizados distinguimos:
Rotor de Jaula de Ardilla (Rotor en cortocircuito
Rotor Bobinado (Rotor de anillos)
Aspectos Constructivos del Motor de Inducción
Aspectos Constructivos del Motor de Inducción
• Rotor Jaula de Ardilla: El bobinado está constituido por barras que se vacían sobre el rotor destinado para este fin.
Aspectos Constructivos del Motor de Inducción
• Rotor Devanado: Esta formado por paquetes de láminas troqueladas, montadas sobre el eje. Las bobinas se devanan sobre ranuras y su arreglo dependen del número de polos
Aspectos Constructivos del Motor de Inducción
• Carcasa o Soporte: La carcasa recibe también el nombre de soporte, por ser el elemento que contiene el estator y los elementos auxiliares
• Auxiliares: Los auxiliares del motor de inducción son elementos necesarios para su funcionamiento de éste.elementos necesarios para su funcionamiento de éste.
Carcasa
Bornera
Eje
RefuerzosRefuerzoscarcasacarcasa
Núcleo magnético Núcleo magnético estatorestator
Cabezas deCabezas debobinabobina
Fijación cojinetesFijación cojinetesRefuerzos rotorRefuerzos rotor
Núcleo magnético Núcleo magnético rotorrotor
Aspectos Constructivos del Motor de Inducción
Aspectos Constructivos del Motor de Inducción
• Un detalle importante a considerar en los motores asíncronos trifásicos es la disposición de los terminales del devanado del estator en la llamada caja de bornes de la máquina. Los principios de lo arrollamientos se le designan con las letras (U, V, W) y los extremos finales (X, Y, Z) respectivamente.
DEVANADOS
Aspectos Constructivos del Motor de Inducción
• Un detalle importante a considerar en los motores asíncronos trifásicos es la disposición de los terminales del devanado del estator en la llamada caja de bornes de la máquina. Los principios de lo arrollamientos se le designan con las letras (U, V, W) y los extremos finales (X, Y, Z) respectivamente.V, W) y los extremos finales (X, Y, Z) respectivamente.
Aspectos Constructivos del Motor de Inducción
• Datos de Placa del Motor
Principio de Funcionamiento
• Supongamos que se tiene un imán moviéndose a lo largo de una escalera conductora. Este imán en su desplazamiento a velocidad v provoca una variación de flujo velocidad v provoca una variación de flujo sobre los recintos cerrados que forman los peldaños de la escalera.
Principio de Funcionamiento
• Esta variación de flujo genera una f.e.m. definida por la Ley de Faraday que a su vez hace que por dichos recintos circule una corriente. Esta corriente eléctrica provoca la corriente. Esta corriente eléctrica provoca la aparición de una fuerza sobre la escalera definida F = ILB que hace que la escalera se desplace en el mismo sentido que lo hace el imán
Principio de Funcionamiento
Principio de Funcionamiento• De igual manera cuando se hace girar
un imán en forma de U sobre un disco, cuando el imán gira, se crea un campo magnético y éste es recorrido por corrientes inducidas debidas a la rotación del campo magnético creado por el imán. por el imán.
• Dichas corrientes reaccionan sobre el campo dando un par motor suficiente para vencer el par resistente del disco. El disco es movido en sentido del campo giratorio a una velocidad ligeramente inferior a la de éste
Principio de Funcionamiento
• Si el disco girase a la misma velocidad del campo (Velocidad de Sincronismo), no habría corrientes inducidas y el par ejercido seria nulo.nulo.
• La velocidad del disco (o rotor) es inferior a la del campo giratorio y por eso este tipo de motor se llama asíncrono
Principio de Funcionamiento
El Campo magnético giratorio se obtiene con tres devanados desfasados 120º (acoplados en estrella o triángulo) y conectados a un sistema trifásico de C.A. Y recorridos por corrientes con el mismo desfasaje eléctricodesfasaje eléctrico
EL ESTATOR DE UN MOTOR ASÍNCRONO ASÍNCRONO ESTÁ FORMADO POR 3 DEVANADOS ESTÁ FORMADO POR 3 DEVANADOS
SEPARADOS EN EL ESPACIO 120º. En la SEPARADOS EN EL ESPACIO 120º. En la figura se representa sólo una espira de figura se representa sólo una espira de
cada uno de los devanados (RR’, SS’, TT’)cada uno de los devanados (RR’, SS’, TT’)
Principio de Funcionamiento
LOS 3 DEVANADOS ESTÁN ALIMENTADOS LOS 3 DEVANADOS ESTÁN ALIMENTADOS MEDIANTE UN SISTEMA TRIFÁSICO DE MEDIANTE UN SISTEMA TRIFÁSICO DE
TENSIONES. POR TANTO, LAS CORRIENTES TENSIONES. POR TANTO, LAS CORRIENTES QUE CIRCULAN POR LAS ESPIRAS SON QUE CIRCULAN POR LAS ESPIRAS SON
SENOIDALES Y ESTÁN DESFASADAS 120ºSENOIDALES Y ESTÁN DESFASADAS 120º)t(CosII maxR ⋅⋅= 1ϖϖϖϖ
)ºt(CosII maxS 1201 −⋅⋅= ϖϖϖϖ
)ºt(CosII maxT 1201 +⋅⋅= ϖϖϖϖ
Principio Principio de funcionamiento de funcionamiento
F
Estator
Sucesivas posicionesdel campo Avance
del campo
tP
f ⋅⋅ ππππ2
SN
NS
P
fNS
⋅= 60 Velocidad deVelocidad desincronismosincronismo
Rotor
α
Campogiratorio
Rotor
SN
El campo magnético resultante de las tres corrientes de fase es un campo que gira El campo magnético resultante de las tres corrientes de fase es un campo que gira
en el espacio a en el espacio a 60*f/P60*f/P RPMRPM. Donde . Donde PP es el es el número número de pares de polos del estator de pares de polos del estator
(depende de la forma de conexión de las bobinas que lo forman) y (depende de la forma de conexión de las bobinas que lo forman) y ff la frecuencia de la frecuencia de alimentación.alimentación.
Principio Principio de de funcionamiento funcionamiento
MOTOR DE 2 MOTOR DE 2 PARES PARES
DE POLOSDE POLOS
MOTOR DE 2 MOTOR DE 2 PARES PARES
DE POLOSDE POLOS
T=1 S T=1,015 S
Motor Motor asíncronoasíncrono
EstatorEstator
RotorRotor
Devanado trifásico a 120º alimentadoDevanado trifásico a 120º alimentadocon sistema trifásico de tensionescon sistema trifásico de tensiones
Espiras en cortocircuitoEspiras en cortocircuito
SistemaSistema Devanado trifásicoDevanado trifásicoCampo giratorio 60f/PCampo giratorio 60f/P
Principio Principio de funcionamiento de funcionamiento
SistemaSistemaTrifásicoTrifásico
Devanado trifásicoDevanado trifásicoa 120ºa 120º
Campo giratorio 60f/PCampo giratorio 60f/P
FEM inducidaFEM inducidapor el campopor el campo
giratorio en las giratorio en las espiras del rotorespiras del rotor
Espiras en cortoEspiras en cortosometidas a tensiónsometidas a tensión
Circulación deCirculación decorriente por lascorriente por lasespiras del rotorespiras del rotor
Ley de Biot Ley de Biot y Savarty Savart
Fuerza sobre lasFuerza sobre lasespiras del rotorespiras del rotor
Par sobrePar sobreel rotorel rotor
Giro de laGiro de laMáquinaMáquina
EL MOTOR ASÍNCRONO SIEMPRE GIRA A VELOCIDAD INFERIOR A LA EL MOTOR ASÍNCRONO SIEMPRE GIRA A VELOCIDAD INFERIOR A LA VELOCIDAD DE SINCRONISMO: EN CASO CONTRARIO VELOCIDAD DE SINCRONISMO: EN CASO CONTRARIO NO SE INDUCIRÍA NO SE INDUCIRÍA
FUERZA ELECTROMOTRIZ EN EL ROTOR DE LA MÁQUINAFUERZA ELECTROMOTRIZ EN EL ROTOR DE LA MÁQUINA Y, POR TANTO, NO Y, POR TANTO, NO
Principio Principio de funcionamiento de funcionamiento
FUERZA ELECTROMOTRIZ EN EL ROTOR DE LA MÁQUINAFUERZA ELECTROMOTRIZ EN EL ROTOR DE LA MÁQUINA Y, POR TANTO, NO Y, POR TANTO, NO HABRÍA PAR MOTORHABRÍA PAR MOTOR
CUANDO TRABAJA EN VACÍO GIRA MUY PRÓXIMO A LA VELOCIDAD DE CUANDO TRABAJA EN VACÍO GIRA MUY PRÓXIMO A LA VELOCIDAD DE SINCRONISMO. EN ESE CASO, EL ÚNICO PAR MOTOR DESARROLLADO POR SINCRONISMO. EN ESE CASO, EL ÚNICO PAR MOTOR DESARROLLADO POR
LA MÁQUINA ES LA MÁQUINA ES EL NECESARIO PARA COMPENSAR LAS PÉRDIDAS EL NECESARIO PARA COMPENSAR LAS PÉRDIDAS
Ventajas Ventajas de los motores de inducciónde los motores de inducción
La única alimentación eléctrica que reciben se hace a través de la línea La única alimentación eléctrica que reciben se hace a través de la línea trifásica que alimenta al devanado estatórico. trifásica que alimenta al devanado estatórico. NO HAY ESCOBILLAS O NO HAY ESCOBILLAS O ELEMENTOS ROZANTESELEMENTOS ROZANTES..
El rotor de jaula es muy robusto ya que no incluye sistema aislante.El rotor de jaula es muy robusto ya que no incluye sistema aislante.
VENTAJAS DE LOS MOTORES ASÍNCRONOSVENTAJAS DE LOS MOTORES ASÍNCRONOS
Tienen par de arranque.Tienen par de arranque.
No tienen problemas de estabilidad ante variaciones bruscas de la carga.No tienen problemas de estabilidad ante variaciones bruscas de la carga.
Aumento delAumento delpar de cargapar de carga
Reducción de laReducción de lavelocidad de girovelocidad de giro
MayorMayorFEMFEM
Mayor corrienteMayor corrienterotorrotor
Mayor Mayor par motorpar motor
EstabilidadEstabilidad
Inconvenientes Inconvenientes de los de los Motores Motores de de InducciónInducción
La corriente de arranque es mucho mayor que la corriente de funcionamiento La corriente de arranque es mucho mayor que la corriente de funcionamiento nominal. Entre 3 y 6 veces mayor. En mucho casos es necesario disponer nominal. Entre 3 y 6 veces mayor. En mucho casos es necesario disponer procedimientos especiales de limitación de la corriente de arranque.procedimientos especiales de limitación de la corriente de arranque.
La variación de su velocidad implica la variación de la La variación de su velocidad implica la variación de la frecuencia frecuencia de la de la
INCONVENIENTES DE LOS MOTORES ASÍNCRONOSINCONVENIENTES DE LOS MOTORES ASÍNCRONOS
convierta la tensión de red en una tensión de frecuencia variable.convierta la tensión de red en una tensión de frecuencia variable.
La variación de su velocidad implica la variación de la La variación de su velocidad implica la variación de la frecuencia frecuencia de la de la alimentación: es necesario disponer de un convertidor electrónico que alimentación: es necesario disponer de un convertidor electrónico que convierta la tensión de red en una tensión de frecuencia variable.convierta la tensión de red en una tensión de frecuencia variable.
EQUIPOEQUIPORECTIFICADORRECTIFICADOR
TRIFÁSICOTRIFÁSICO
EQUIPOEQUIPOINVERSORINVERSORTRIFÁSICOTRIFÁSICO
SISTEMASISTEMADEDE
FILTRADOFILTRADO
33 FASESFASES5050 HzHz
3 FASES3 FASESf VARIABLEf VARIABLE
BUS DEBUS DECCCC
ONDA ESCALONADAONDA ESCALONADADE f VARIABLEDE f VARIABLE
Conceptos Básicos
Deslizamiento
• La diferencia entre la velocidad síncrona NS y la velocidad efectiva de rotación N se define como deslizamiento S
Frecuencia y Voltaje en el Rotor
• Cuando el rotor comienza a girar y a tomar velocidad, el número de revoluciones por segundo que el flujo del estator que corta a los conductores del rotor como deslizamiento S conductores del rotor disminuye hasta quedar en un valor muy pequeño.
Deslizamiento Deslizamiento en en los Motores los Motores AsíncronasAsíncronas
Velocidad Velocidad mecánica mecánica del rotordel rotor
mSdes NNN −=
Velocidad de Velocidad de deslizamientodeslizamiento
100100 ⋅−=⋅=S
mS
S
des
N
NN
N
N(%)S
DeslizamientoDeslizamiento
100⋅−=S
mS(%)Sωωωω
ωωωωωωωωSS
S
mSm N)S(N)
N
NN(N ⋅−=⋅−−= 11
Sm )S( ωωωωωωωω ⋅−= 1
P
fNS
⋅= 60 SS NNS=0 Velocidad de sincronismoS=0 Velocidad de sincronismo
S=1 Rotor paradoS=1 Rotor parado
LOS MOTORES DE INDUCCIÓN TRABAJAN SIEMPRE CON VALORES MUY BAJOS DE S:
S<5%
Frecuencia Frecuencia en el rotor de en el rotor de los Motores los Motores Asíncronas Asíncronas
Frecuencia FEM Frecuencia FEM inducidainducida
en el rotoren el rotor
AumentoAumentoReducción Reducción
La misma que la velocidad relativa La misma que la velocidad relativa
del campo respecto al rotor (S)del campo respecto al rotor (S)
En el límite:En el límite:
SS→→1; N1; Nmm→→ 00
En el límite:En el límite:
SS→→0; N0; Nmm→→ NNssffrotorrotor →→ ffestatorestator
ffrotorrotor→→00
Aumento frecuencia Aumento frecuencia
inducida rotorinducida rotor
Disminución frecuencia Disminución frecuencia
inducida rotorinducida rotor
> velocidad relativa campo > velocidad relativa campo
respecto rotorrespecto rotor
< velocidad relativa campo < velocidad relativa campo
respecto rotorrespecto rotor
AumentoAumento
velocidad girovelocidad giro
Reducción Reducción
velocidad girovelocidad giro
Frecuencia Frecuencia en el rotor de en el rotor de los Motores los Motores Asíncronas Asíncronas
ROTOR ROTOR BLOQUEADO: BLOQUEADO:
NNmm=0=0rotorrotor estatorestatorffrotorrotor→→ ffestatorestator GIRO EN VACÍO: GIRO EN VACÍO:
NNmm≅≅ NNSSffrotorrotor→→00
Para cualquier velocidad Para cualquier velocidad entre 0 y Nentre 0 y NSS
P
fN estator
S⋅= 60
estatorS
Srotor f
N
NmNf ⋅−=
60NmN
Pf Srotor
−⋅=
Circuito Circuito equivalente equivalente del del Motor Asíncrona Motor Asíncrona
CIRCUITO EQUIVALENTECIRCUITO EQUIVALENTEDEL ESTATOR PARA DEL ESTATOR PARA
CUALQUIER VELOCIDADCUALQUIER VELOCIDAD
DE GIRODE GIRO
ALIMENTADO A fALIMENTADO A f
ReactanciaReactanciadispersióndispersiónestatorestator
ResistenciaResistenciaestatorestator
ReactanciaReactanciamagnetizantemagnetizante
EQUIVALENTEEQUIVALENTE
POR FASEPOR FASE
Xs Rs
V1 E1
I1
[ ] 111 EIjXRVSs +×+=
ALIMENTADO A fALIMENTADO A f11
frecuencia de redfrecuencia de red
magnetizantemagnetizanteestatorestator
CIRCUITO EQUIVALENTE ROTOR CIRCUITO EQUIVALENTE ROTOR CON LA MÁQUINA BLOQUEADACON LA MÁQUINA BLOQUEADA
ALIMENTADO A fALIMENTADO A f11
frecuencia de redfrecuencia de red
XR RR
E2
IRbloq
ReactanciaReactanciadispersióndispersiónrotorrotor
ResistenciaResistenciarotorrotor
ReactanciaReactanciamagnetizante magnetizante rotorrotor
EQUIVALENTEEQUIVALENTE
POR FASEPOR FASE
CON ROTOR BLOCON ROTOR BLO--QUEADO: QUEADO:
ffrotorrotor=f=festatorestator
CON ROTOR BLOCON ROTOR BLO--QUEADO: QUEADO:
ffrotorrotor=f=festatorestator
[ ] bloqRRR IjXRE ⋅+=2
LA FEM INDUCIDA EN EL LA FEM INDUCIDA EN EL ROTOR ES ROTOR ES
PROPORCIONAL A LA PROPORCIONAL A LA VELOCIDAD DEL CAMPO VELOCIDAD DEL CAMPO RESPECTO AL ROTOR (S)RESPECTO AL ROTOR (S)
LA FEM INDUCIDA EN EL LA FEM INDUCIDA EN EL ROTOR ES ROTOR ES
PROPORCIONAL A LA PROPORCIONAL A LA VELOCIDAD DEL CAMPO VELOCIDAD DEL CAMPO RESPECTO AL ROTOR (S)RESPECTO AL ROTOR (S)
Circuito Circuito equivalente equivalente del del Motor AsíncronoMotor Asíncrono
Con el rotor Con el rotor bloqueado se bloqueado se
induce induce EE22
Con el rotor Con el rotor bloqueado se bloqueado se
induce induce EE22
En vacío se induce En vacío se induce
00En vacío se induce En vacío se induce
00
A una velocidad A una velocidad entre entre 0 y N0 y NS, S, es es decir a un desdecir a un des--
lizamientolizamiento SS
A una velocidad A una velocidad entre entre 0 y N0 y NS, S, es es decir a un desdecir a un des--
lizamientolizamiento SS
SE SE INDUCE:INDUCE:
S*ES*E22
La FEM inducida en el rotor para una velocidad cualquiera N
(correspondiente a un deslizamiento S)
S*ES*E22
S*XR RR
S*E2
IR
S*XR RR
S*E2
IR ReactanciaReactanciadispersióndispersiónrotorrotor
ResistenciaResistenciarotorrotor
ALIMENTADO ALIMENTADO
A: A: ff22=S*f=S*f11
Circuito equivalente para el rotor
con deslizamiento S
LA RESISTENCIA ROTÓRICALA RESISTENCIA ROTÓRICA
RRRR NO VARÍANO VARÍA CON LA FRECUENCIACON LA FRECUENCIA
Y, POR TANTO, Y, POR TANTO, TAMPOCOTAMPOCO CON CON SS
LA RESISTENCIA ROTÓRICALA RESISTENCIA ROTÓRICA
RRRR NO VARÍANO VARÍA CON LA FRECUENCIACON LA FRECUENCIA
Y, POR TANTO, Y, POR TANTO, TAMPOCOTAMPOCO CON CON SS
LA REACTANCIA LA REACTANCIA XXRR VARÍA CON S:VARÍA CON S:
CUANDO EL DESLIZAMIENTO ES CUANDO EL DESLIZAMIENTO ES SS, , XXRR PASA PASA
SER SER S*XS*XRR
LA REACTANCIA LA REACTANCIA XXRR VARÍA CON S:VARÍA CON S:
CUANDO EL DESLIZAMIENTO ES CUANDO EL DESLIZAMIENTO ES SS, , XXRR PASA PASA
SER SER S*XS*XRR
Circuito Circuito equivalente equivalente del del Motor Asíncrono Motor Asíncrono
[ ] sRRR ISjXRES ⋅⋅+=⋅ 2
RRRR
Rs
jXS
R
E
jXR
ESI
+=
+⋅= 22
Se puede obtener la misma corriente en el mismo Se puede obtener la misma corriente en el mismo
CIRCUITO EQ. ROTOR A CIRCUITO EQ. ROTOR A
DESLIZAMIENTO SDESLIZAMIENTO S
Reactanciadispersiónrotor
ResistenciaResistenciarotorrotor
S*XR RR
IR
Se puede obtener la misma corriente en el mismo
circuito alimentado a f1 con sólo cambiar RR
por RR/S
Se puede obtener la misma corriente en el mismo
circuito alimentado a f1 con sólo cambiar RR
por RR/S
ES POSIBLE OBTENER EL CIRCUITO EQUIVALENTE DE LA MÁQUINA ASÍNCRONA TRABAJANDO SÓLO
CON LA FRECUENCIA DEL ESTATOR. BASTA SIMULAR EL EFECTO DEL GIRO CON LA
RESISTENCIA RR/S
ES POSIBLE OBTENER EL CIRCUITO EQUIVALENTE DE LA MÁQUINA ASÍNCRONA TRABAJANDO SÓLO
CON LA FRECUENCIA DEL ESTATOR. BASTA SIMULAR EL EFECTO DEL GIRO CON LA
RESISTENCIA RR/S
rotor
ALIMENTADO ALIMENTADO
A: A: ff22=S*f=S*f11
ALIMENTADO ALIMENTADO
A: A: ff11
XR
E2
IR
S
RR
S*E2
Circuito Circuito equivalente equivalente del del Motor AsíncronoMotor Asíncrono
PARA OBTENER EL CIRCUITO EQUIVALENTE COMPLETO SE UNIRÁN LOS CIRCUITOS EQUIVALENTES DE ROTOR Y ESTATOR
SE PLANTEARÁ QUE LA MÁQUINA ASÍNCRONA ES “EQUIVALENTE” A UN TRANSFORMADOR (Estator=Primario, Rotor=Secundario Relación Transf.=rt)
SE REDUCIRÁ EL SECUNDARIO (Rotor) AL PRIMARIO (Estator)
Xs Rs
V1 E1
I1
XR’
E2’
IR’
S
'RR
122 ErE'E t =×=
Circuito Circuito equivalente equivalente del del Motor AsíncronoMotor Asíncrono
Xs Rs
I1
XR’IR’
S
'RR
COMO COMO EE11=E=E22’’ SE PUEDEN SE PUEDEN
UNIR EN CORTOCIRCUITOUNIR EN CORTOCIRCUITO
V1 E1 E2’
S
122 ErE'E t =×=
Circuito Circuito equivalente equivalente del del Motor AsíncronoMotor Asíncrono
Xs Rs
V1
I1
XR’IR’
S
'RR
122 ErE'E t =×=
Componente Componente magnetizantemagnetizante
Componente de Componente de pérdidaspérdidas
Xµ
Iµ
Rfe
Ife
I0
V1 122 ErE'E t =×=
I0
ϕϕϕϕ0
Iµµµµ
Ife
Circuito Circuito equivalente equivalente del del Motor AsíncronoMotor Asíncrono
Xs Rs
I1
XR’ IR’
S
'RRIfeIµµµµ
I0
−⋅+=S
S'R'R
S
'RRR
R 1 LA RESISTENCIA VARIABLE LA RESISTENCIA VARIABLE SE PUEDE DIVIDIR EN DOS SE PUEDE DIVIDIR EN DOS
COMPONENTESCOMPONENTES
V1
S
Xµµµµ Rfe
Resistencia Resistencia cobre rotorcobre rotor
Reactancia Reactancia dispersióndispersiónrotorrotor
Resistencia Resistencia potenciapotencia
Resistencia Resistencia cobre estator cobre estator
Reactancia Reactancia dispersióndispersiónestatorestator
CorrienteCorrientede vacíode vacío
Circuito Circuito equivalente equivalente del del Motor AsíncronoMotor Asíncrono
Xs Rs XR’ IR’I0RR’
TensiónTensiónde fasede fase
(Estator(Estator))
potenciapotenciamecánicamecánicaentregadaentregada
ReactanciaReactanciamagnetizantemagnetizante
ResistenciaResistenciapérdidas hierropérdidas hierro
El circuito equivalente se planteaEl circuito equivalente se planteapor fase y con conexión en estrellapor fase y con conexión en estrella
Todos los elementos del circuito con ‘Todos los elementos del circuito con ‘están referidos al estatorestán referidos al estator
V1
I1
IR’
Xµµµµ Rfe
IfeIµµµµ
I0
−×
S
S'RR
1
(T. DE FASE)(T. DE FASE)
Circuito Circuito equivalente equivalente del del Motor AsíncronoMotor Asíncrono
Xs Rs
V1
I1
XR’ IR’
Xµµµµ Rfe
IfeIµµµµ
I0RR’
−×
S
S'RR
1
Con la carga nominal (S bajo) el circuito el factor de potencia a la entrada es alta Con la carga nominal (S bajo) el circuito el factor de potencia a la entrada es alta (0,8 aprox)(0,8 aprox)
Con la carga nominal (S bajo) el circuito el factor de potencia a la entrada es alta Con la carga nominal (S bajo) el circuito el factor de potencia a la entrada es alta (0,8 aprox)(0,8 aprox)
En vacío (S=0) la rama del rotor queda en circuito abierto: el circuito es En vacío (S=0) la rama del rotor queda en circuito abierto: el circuito es
principalmente inductivo fdp 0,1 principalmente inductivo fdp 0,1 -- 0,2 aprox0,2 aprox
En vacío (S=0) la rama del rotor queda en circuito abierto: el circuito es En vacío (S=0) la rama del rotor queda en circuito abierto: el circuito es
principalmente inductivo fdp 0,1 principalmente inductivo fdp 0,1 -- 0,2 aprox0,2 aprox
Potencia entregadaPotencia entregadaPotencia entregadaPotencia entregada
En un motor asíncrono la corriente de vacío no es despreciableEn un motor asíncrono la corriente de vacío no es despreciableEn un motor asíncrono la corriente de vacío no es despreciableEn un motor asíncrono la corriente de vacío no es despreciable
CosϕCosϕV1 Xµµµµ Rfe
S
Cálculo Cálculo de las pérdidas en de las pérdidas en el Motor el Motor AsíncronoAsíncrono
ϕ⋅⋅⋅⋅== CosI3VP11111
POTENCIA ABSORBIDA DE LA RED ELÉCTRICAPOTENCIA ABSORBIDA DE LA RED ELÉCTRICA
213 IRP SestCu ⋅⋅= PÉRDIDAS EN LOS CONDUCTORES DEL ESTATOR (Cu)PÉRDIDAS EN LOS CONDUCTORES DEL ESTATOR (Cu)
EP
213 ⋅=
PÉRDIDAS EN EL HIERRO. SUELEN CONSIDERARSE CONPÉRDIDAS EN EL HIERRO. SUELEN CONSIDERARSE CON--CENTRADAS EN EL CENTRADAS EN EL
23 'I'RP RRRotCu ⋅⋅= PÉRDIDAS EN LOS CONDUCTORES DEL ROTOR (Cu)PÉRDIDAS EN LOS CONDUCTORES DEL ROTOR (Cu)
23 'IS
'RP R
Rg ⋅⋅=
213 'I
S
S'RPPP RRrotcugmi ⋅
−⋅⋅=−=
fefe
R
EP 13 ⋅=
PÉRDIDAS EN EL HIERRO. SUELEN CONSIDERARSE CONPÉRDIDAS EN EL HIERRO. SUELEN CONSIDERARSE CON--CENTRADAS EN EL CENTRADAS EN EL ESTATOR. EN EL ROTOR LA f ES MUY BAJAESTATOR. EN EL ROTOR LA f ES MUY BAJA
feestCug PPPP −−= 1 POTENCIA QUE ATRAVIESA EL ENTREHIERRO DE LA MÁQUINAPOTENCIA QUE ATRAVIESA EL ENTREHIERRO DE LA MÁQUINA
La potencia que atraviesa el entrehierro es la que disipa en la
resistencia total de la rama del rotor
(RR’/S)
La potencia que atraviesa el entrehierro es la que disipa en la
resistencia total de la rama del rotor
(RR’/S)
POTENCIA MECÁNICA POTENCIA MECÁNICA INTERNAINTERNA: : ATRAVIESA EL ATRAVIESA EL ENTREHIERRO ENTREHIERRO Y Y PRODUCE TRABAJOPRODUCE TRABAJO
Se disipa en la resisSe disipa en la resis--tencia variabletencia variable
Pérdidas en el Motor AsíncronoPérdidas en el Motor Asíncrono
[ ] gggrotcugmi PSPSPPPP ⋅−=⋅−=−= 1OTRA FORMA DE OTRA FORMA DE CALCULARLA CALCULARLA A A PARTIR DEL DESLIZAPARTIR DEL DESLIZA--MIENTOMIENTO
PAR INTERNO: EL PAR TOTAL PAR INTERNO: EL PAR TOTAL DESARROLLADO INTERNADESARROLLADO INTERNA--MENTE MENTE
[[[[ ]]]] ggmi PPSPT ====
⋅⋅⋅⋅−−−−========
1
Cálculo Cálculo de las pérdidas en de las pérdidas en el Motor el Motor AsíncronoAsíncrono
esrotacional y mecánicas PérdidasPP miU −−−−====
DESARROLLADO INTERNADESARROLLADO INTERNA--MENTE MENTE POR LA MÁQUINAPOR LA MÁQUINA
Velocidad angular de Velocidad angular de giro del rotorgiro del rotor
[[[[ ]]]]S
ggmii
PPSPT
ΩΩΩΩ====
ΩΩΩΩ⋅⋅⋅⋅−−−−
====ΩΩΩΩ
====1
Velocidad angular de Velocidad angular de sincronismosincronismo
PAR ÚTIL: EL PAR QUE ES CAPAZ DE DESARROLLAR EL MOTOR EN EL EJE
ΩΩΩΩ==== U
UP
T
CALCULANDO EL CALCULANDO EL EQUIVALENTE EQUIVALENTE
THEVENIN ENTRETHEVENIN ENTRE A y A y BB
CALCULANDO EL CALCULANDO EL EQUIVALENTE EQUIVALENTE
THEVENIN ENTRETHEVENIN ENTRE A y A y BB
Se puede despreciar Se puede despreciar RRfefe
Se puede despreciar Se puede despreciar RRfefe
Cálculo Cálculo de las pérdidas en de las pérdidas en el Motor el Motor AsíncronoAsíncrono
jXs Rs jXR’IR’
S
'RR
jXµµµµ
A
V1
I1
+
BBBBRRfefeRRfefe
[[[[ ]]]][[[[ ]]]]µµµµ
µµµµ
++++++++⋅⋅⋅⋅++++
====XXjR
jXjXRZ
SS
SSth
B
jXth Rth jXR’IR’
S
'RR
A
B
Vth
I1
+[[[[ ]]]]µµµµ
µµµµ
++++++++×
====XXjR
jXVV
SSth
1
[[[[ ]]]]'XXjS
'RR
V'I
RthR
th
thR
++++++++++++====
Cálculo Cálculo de las pérdidas en de las pérdidas en el Motor el Motor AsíncronoAsíncrono
jX th Rth jXR’IR’
S
'RR
A
Vth
I1
+
[[[[ ]]]]2
'R
V'I th
R
====
)S(fTi ====
B[[[[ ]]]]2
2
'XXS
'RR Rth
Rth ++++++++
++++
[[[[ ]]]]22
2
23
3
'XXS
'RR
S
'RV
'IS
'RP
RthR
th
Rth
RR
g
++++++++
++++
××
====×====
[[[[ ]]]]22
2
3
'XXS
'RR
S'R
VPT
RthR
th
Rth
SS
gi
++++++++
++++
×
×
ΩΩΩΩ====
ΩΩΩΩ====
Curvas Curvas de respuesta mecánica par de respuesta mecánica par --velocidad velocidad
Curvas Curvas de respuesta mecánica par de respuesta mecánica par --velocidad velocidad
La característica mecánica de los motores de inducción es prácticamente La característica mecánica de los motores de inducción es prácticamente lineal entre vacío y plena cargalineal entre vacío y plena carga
El par máximo suele ser de 2 a 3 veces el nominalEl par máximo suele ser de 2 a 3 veces el nominal
El par de arranque tiene que ser superior al nominal para permitir que el El par de arranque tiene que ser superior al nominal para permitir que el motor se ponga en marchamotor se ponga en marcha
Para un determinado deslizamiento el par varía con el cuadrado de la Para un determinado deslizamiento el par varía con el cuadrado de la tensióntensión
Par Par máximo de un motor de inducción máximo de un motor de inducción
El par será máximo El par será máximo
cuando cuando PPgg sea sea máxima, es decir máxima, es decir
cuando se transfiera a cuando se transfiera a
RRRR’/S’/S la máxima la máxima
El par será máximo El par será máximo
cuando cuando PPgg sea sea máxima, es decir máxima, es decir
cuando se transfiera a cuando se transfiera a
RRRR’/S’/S la máxima la máxima
jX th Rth jXR’
IR’
S
'RR
A
Vth
I1
+
RRRR’/S’/S la máxima la máxima potenciapotencia
RRRR’/S’/S la máxima la máxima potenciapotencia
TEOREMA TEOREMA TRANSFERENCIA TRANSFERENCIA
MÁX. POTMÁX. POT
TEOREMA TEOREMA TRANSFERENCIA TRANSFERENCIA
MÁX. POTMÁX. POT
B
[[[[ ]]]]22'XXR
S
'RRthth
R ++++++++====
[[[[ ]]]]22 'XXR
'RS
Rthth
RTMAX
++++++++====
[[[[ ]]]]
++++++++++++×ΩΩΩΩ×
×====22
2
2
3
'XXRR
VT
RthththS
thmax
Par Par máximo de un motor de inducción máximo de un motor de inducción
Resistencia rotórica crecienteResistencia rotórica creciente[[[[ ]]]]22'XXR
'RS R
TMA X
++++++++====
El par máximo NO El par máximo NO depende de la depende de la
resistencia rotórica Rresistencia rotórica RRR’’[[[[ ]]]]
++++++++++++⋅⋅⋅⋅ΩΩΩΩ⋅⋅⋅⋅
⋅⋅⋅⋅====22
2
2
3
'XXRR
VT
RthththS
thmax
Resistencia rotórica crecienteResistencia rotórica creciente
SSTMAX1TMAX1SSTMAX2TMAX2SSTMAX3TMAX3
ParPar
SS
[[[[ ]]]]22'XXR Rthth ++++++++
EL deslizamiento al que se EL deslizamiento al que se
produce el par máximo produce el par máximo SÍ SÍ DEPENDE DE RDEPENDE DE RRR’’
Esta propiedad se usa para el Esta propiedad se usa para el arranque arranque mediante inserción de mediante inserción de resistencias resistencias en en
máquinas de rotor bobinadomáquinas de rotor bobinado
Ensayo Ensayo de rotor de rotor libre (Vacío)libre (Vacío)En vacío SEn vacío S≈≈0:0:
I0(t)I0(t)
Motor girando sin cargaMotor girando sin carga
Condiciones ensayo:Condiciones ensayo:Condiciones ensayo:Condiciones ensayo:
W1W1
W2W2
A
U1(t)U1(t)
++
++
V y f nominalesV y f nominales∞∞∞∞→→→→
→→→→S
S-1'R:0SSi R
Xs Rs
U1
I0
XR’
X R
IfeIµµµµ
RR’
Al no circular corriente por RAl no circular corriente por RRR’ puede considerarse que en este ensayo ’ puede considerarse que en este ensayo las pérdidas en el Cu son sólo las del estatorlas pérdidas en el Cu son sólo las del estator
Al no circular corriente por RAl no circular corriente por RRR’ puede considerarse que en este ensayo ’ puede considerarse que en este ensayo las pérdidas en el Cu son sólo las del estatorlas pérdidas en el Cu son sólo las del estator
00
3I
V
Z
Línea
====
20
00
3 I
PR
⋅⋅⋅⋅====
µµµµ++++≅≅≅≅−−−−==== XXRZX s2
02
00
W2W2
++
ZZ00
Impedancia Impedancia por fase del por fase del
motormotor
Impedancia Impedancia por fase del por fase del
motormotor000 jXRZ ++++==== 000 jXRZ ++++====
U1 Xµµµµ Rfe
femecestcu PPPWWP ++++++++====++++==== 210
Ensayo Ensayo de rotor bloqueado de rotor bloqueado (Cortocircuito)(Cortocircuito)
I1n(t)
Rotor bloqueadoRotor bloqueado
Condiciones ensayo:Condiciones ensayo:Condiciones ensayo:Condiciones ensayo:
W1W1 A
Ucc(t)++
V reducida e I nominalV reducida e I nominal
El ensayo se realiza subiendo El ensayo se realiza subiendo gradualmente la tensión de aligradualmente la tensión de ali--
mentación hasta que la corrienmentación hasta que la corrien--te te circulante sea la nominalcirculante sea la nominal
El ensayo se realiza subiendo El ensayo se realiza subiendo gradualmente la tensión de aligradualmente la tensión de ali--
mentación hasta que la corrienmentación hasta que la corrien--te te circulante sea la nominalcirculante sea la nominal
Xs Rs XR’ RR’W1W1
W2W2
A
++
++
V
3ccU
3ccU
Se puede despreciar la Se puede despreciar la rama paralelorama paralelo
Se puede despreciar la Se puede despreciar la rama paralelorama paralelo
Tensión de ensayoTensión de ensayomuy reducidamuy reducida
Tensión de ensayoTensión de ensayomuy reducidamuy reducida
Corriente por XCorriente por Xµµdespreciabledespreciable
Corriente por XCorriente por Xµµdespreciabledespreciable
Muy pocas Muy pocas pérdidas Fepérdidas FeMuy pocas Muy pocas pérdidas Fepérdidas Fe RRfe fe despreciabledespreciableRRfe fe despreciabledespreciable
ZZcccc
cccccc jXRZ ++++====
'RRR Rscc ++++====
'XXX Rscc ++++====Se eliminaSe elimina
rama paralelorama paraleloSe eliminaSe elimina
rama paralelorama paralelo
I1n
Ensayo Ensayo de rotor bloqueado de rotor bloqueado (Cortocircuito)(Cortocircuito)
Xs Rs
I1n
XR’ RR’
Se puede despreciar la Se puede despreciar la rama paralelorama paralelo
ZZcccc
n
cc
ccI
U
Z1
3==== 213 n
cccc
I
PR
⋅⋅⋅⋅====
rotcuestcucc PPWWP ++++====++++==== 21
3ccV
CÁLCULO PARÁMETROS CÁLCULO PARÁMETROS CIRCUITO EQUIVALENTECIRCUITO EQUIVALENTECÁLCULO PARÁMETROS CÁLCULO PARÁMETROS CIRCUITO EQUIVALENTECIRCUITO EQUIVALENTE
[[[[ ]]]]'XX,'X RSR ++++⋅⋅⋅⋅==== 60[[[[ ]]]]'XX,'X RSR ++++⋅⋅⋅⋅==== 70
'XX RS ====[[[[ ]]]]'XX,X RSS ++++⋅⋅⋅⋅==== 40[[[[ ]]]]'XX,X RSS ++++⋅⋅⋅⋅==== 30
'XX RS ====
XXSS yy XXRR’’ Regla empírica según tipo de motorRegla empírica según tipo de motorRegla empírica según tipo de motorRegla empírica según tipo de motor
MOTOR CLASE A:MOTOR CLASE A:MOTOR CLASE A:MOTOR CLASE A:
MOTOR CLASE B:MOTOR CLASE B:MOTOR CLASE B:MOTOR CLASE B:
MOTOR CLASE C:MOTOR CLASE C:MOTOR CLASE C:MOTOR CLASE C:
MOTOR CLASE D:MOTOR CLASE D:MOTOR CLASE D:MOTOR CLASE D:
RRSS Se obtiene por medición directa sobre los Se obtiene por medición directa sobre los
devanados del estatordevanados del estator