REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA

EDUCACIÓN UNIVERSITARIAINSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO

“SANTIAGO MARIÑO”EXTENSIÓN COL – SEDE CIUDAD OJEDA

MOTOR DE

INDUCCIÓN

Autor:Carlos Maldonado

C.I:22179639

Ciudad Ojeda, 10 de Noviembre de 2015

ÍNDICE GENERAL

Presentación

Índice general

Introducción

Motores de inducción trifásicos y monofásicos.

Construcción y características del motor trifásico e inducción.

Calculo del motor de inducción basado en el circuito equivalente aproximado.

Circuito equivalente del motor de inducción.

Pruebas en vacío y con rotor bloqueado.

Perdidas en el cobre y por deslizamiento.

Conclusiones

Referencias bibliográficas

INTRODUCCIÓN.

Los motores asíncronos o de inducción, son prácticamente motores

trifásicos. Están basados en el accionamiento de una masa metálica por la

acción de un campo giratorio.Están formados por dos armaduras con campos

giratorios coaxiales: una es fija, y la otra móvil. También se les llama,

respectivamente, estator y rotor

El devanado del rotor, que conduce la corriente alterna que se produce

por inducción desde el devanado del estator conectado directamente, consiste

de conductoresde cobre o aluminio vaciados en un rotor de laminaciones de

acero. Se instalan anillosterminales de cortocircuito en ambos extremos de la

“jaula de ardilla” o bien en uno delos extremos en el caso del rotor devanado

Los motores de inducción de rotor devanado son menos utilizados,

debido a su mayor costo, y a que requieren de más mantenimiento que los de

jaula de ardilla.

La necesidad del motor de inducción monofásico se explica de la

siguiente forma: existen muchas instalaciones, tanto industriales como

residenciales a las que la compañía eléctrica sólo suministra un servicio de ca

monofásico. Además, en todo lugar casi siempre hay necesidad de motores

pequeños que trabajen con suministro monofásico para impulsar diversos

artefactos electrodomésticos tales como máquinas de coser, taladros,

aspiradoras, acondicionadores de aire, etc.

Los motores monofásicos de inducción experimentan una grave

desventaja. Puesto que sólo hay una fase en el devanado del estator, el campo

magnético en un motor monofásico de inducción no rota. En su lugar, primero

pulsa con gran intensidad, luego con menos intensidad, pero permanece

siempre en la misma dirección. Puesto que no hay campo magnético rotacional

en el estator, un motor monofásico de inducción no tiene par de arranque. Es

por ello que se emplean diversos métodos para iniciar el giro del rotor, y por lo

tanto existe una clasificación de los motores monofásicos basada en los

métodos particulares de arranque.

1. MOTORES DE INDUCCIÓN TRIFÁSICOS Y MONOFÁSICOS.

El motor de inducción es el tipo más popular de los motores de ca debidos a su simplicidad y su facilidad de operación. El motor de inducción no tiene un circuito d3e campo separado; en cambio, depende de la acción transformadora para inducir voltajes y corrientes en su circuito de campo. De hecho, un motor de inducción es básicamente un transformador giratorio. Su circuito equivalente es similar al de un transformador, excepto en las variaciones de velocidad.

Un motor de inducción opera por lo regular cerca de la velocidad síncrona, pero nunca exactamente asíncrono. Siempre debe haber cierto movimiento relativo para inducir un voltaje en el circuito de campo del motor de inducción. El voltaje inducido en el rotor por el movimiento relativo entre el campo magnético del estator y el rotor produce una corriente en el rotor que interactúa con el campo magnético del estator para producir el par inducido en el motor.

En un motor de inducción el deslizamiento o velocidad a la que se presenta el par máximo se puede controlar variando la resistencia del rotor. El valor del par máximo es independiente de la resistencia del rotor. Una alta resistencia del rotor disminuye la velocidad a la que se presenta el par máximo y por tanto incrementa el par de arranque del motor. Sin embargo, paga un precio por este par e arranque al tener una regulación de velocidad muy pobre en su intervalo normal de operación.

2. MOTORES DE INDUCCIÓN TRIFÁSICOS Y MONOFÁSICOS.

Los motores asíncronos o de inducción son aquellos motores eléctricos en los que el rotor nunca llega a girar en la misma frecuencia con la que lo hace el campo magnético del estator. Cuanto mayor es el par motor mayor es esta diferencia de frecuencias.

Los motores asíncronos o de inducción, son prácticamente motores trifásicos. Están basados en el accionamiento de una masa metálica por la acción de un campo giratorio. Están formados por dos armaduras con campos giratorios coaxiales: una es fija, y la otra móvil. También se les llama, respectivamente, estator y rotor.

El devanado del rotor, que conduce la corriente alterna que se produce por inducción desde el devanado del estator conectado directamente, consiste de conductores de cobre o aluminio vaciados en un rotor de laminaciones de acero.

Se instalan anillos terminales de cortocircuito en ambos extremos de la "jaula de ardilla" o bien en uno de los extremos en el caso del rotor devanado. Los motores de inducción de rotor devanado son menos utilizados, debido a su mayor costo, y a que requieren demás mantenimiento que los de jaula d eardilla.

3. CALCULO DEL MOTOR DE INDUCCIÓN BASADO EN EL CIRCUITO EQUIVALENTE APROXIMADO.

Se pretende estimar la carga a partir del circuito equivalente aproximado de un motor de inducción y del conjunto de ecuaciones que se detalla a continuación. Previamente se ha de calcular los parámetros de dicho circuito y para ello se dispondrá de diversas metodologías.

La carga viene dada por la fórmula:

Se tiene que calcular la potencia útil, ܲ�௨. Para llegar a dicho parámetro, senecesita hacer una serie de cálculos y deducciones.

Se calcula una impedancia equivalente:

Se tiene una impedancia estatórica, ܼଵ, una impedancia rotórica, quevienen dadas por las siguientes expresiones:

Y la impedancia de vacío, ܼ, que viene dada por la relación de equivalencia de la resistencia del hierro en paralelo con la reactancia de magnetización:

Conforme el circuito de la Figura 2.5 podemos hacer la siguiente deducción:

Igualando (2.27) y (2.31), se obtiene el deslizamiento, s:

En este punto, se necesita calcular la potencia mecánica interna y para ello es necesario obtener la intensidad rotórica. Se procede de la siguiente manera:

4. CIRCUITO EQUIVALENTE DEL MOTOR DE INDUCCIÓN.

El circuito equivalente de un motor de inducción es muy similar al de un transformador, debido a la acción de transformación que ocurre al inducirse corrientes en el rotor, desde el estator.

En la figura 1.2 se muestra un circuito equivalente transformador, por fase, de un motor de inducción. La resistencia del estator es R1 y la reactancia de dispersión es X1. E1 es el voltaje primario del estator, acoplado al secundario ER mediante un transformador ideal con relación de vueltas aeff.

El voltaje ER producido en el rotor ocasiona un flujo de corriente en el rotor. RC es el componente de pérdidas en el núcleo y jXM se refiere a lareactancia de magnetización, RR y jXR son las impedancias del rotor.

Asimismo, I1 constituye la corriente de línea, IM la corriente de magnetización. IR es el flujo de corriente en el rotor e I2 es la corriente rotórica.

5. PRUEBA EN VACÍO Y CON ROTOR BLOQUEADO.

En esta prueba se enclava el rotor del motor de manera que no pueda moverse, seaplica voltaje hasta alcanzar la corriente nominal, para elaborar la medición de los parámetros de voltaje, corriente y potencia, como se muestra en la figura:

En el siguiente el circuito equivalente muestra la prueba de rotor bloqueado, como elrotor está bloqueado el deslizamiento es uno s=1 en consecuencia la residencia R2(1-s)/s del rotor es R2, debido a que R2y X2 son de valor bajo casi toda la corriente fluirá através de ellas en vez de hacerlo por la reactancia de magnetización XM que es muchomayor. Es estas condiciones, el circuito se muestra como una combinación serie de R1, R2, X1 y X2

.

En las pruebas se debe considerar que la resistencia del rotor es variable de acuerdo aldeslizamiento, para lo cual en motores de CLASE B y C la frecuencia de prueba seráde 1 a 3 Hz, mientras que para los de CLASE A y D se puede realizar con un valor del25% de la frecuencia nominal.

El factor de potencia del rotor en la pruebarotor bloqueado es:

También se representa el ángulo de laimpedancia. La magnitud de la impedancia totalen el circuito del motor es:

La resistencia de rotor bloqueado RLR es igual a:

Mientras que la reactancia de rotor bloqueado X'LR es igual a:

Donde X'1 y X'2 son reactancias del estator y del rotor a la frecuencia de prueba respectivamente.

Donde R1se determinó de la prueba de. La reactancia total del rotor referida al estator también se puede encontrar. Puesto que la reactancia esdirectamente proporcional a la frecuencia, la reactancia equivalente total a la frecuencia de operación normal se puede encontrar como.

6. PIRDIDASEN EL COBRE Y POR DESLIZAMIENTO.

El deslizamiento de una máquina de inducción, se define como la velocidad relativa entre el campo magnético producido por las corrientes inyectadas en el estator y la velocidad mecánica del rotor, por unidad de la velocidad del campo:

S = (S - Sr) x100 S (1.4)

Siendo s el porcentaje de deslizamiento para fines de cálculo. S es la velocidad síncrona (120f/P) en rpm del campo magnético rotatorio producida por el estator; y Sr es la velocidad del rotor en rpm. En general, a la velocidad del campo se le denomina velocidad síncrona de la máquina, y el deslizamiento indica qué tan cerca se encuentra la máquina de esta velocidad. Si el rotor de la máquina gira a una velocidad mayor que la síncrona, el deslizamiento se hace negativo. Cuando se conocen todos los parámetros del modelo de una máquina de inducción y la fuente de alimentación, el deslizamiento determina el punto de operación. Por esta razón se utiliza esta variable para definir el estado de la máquina.

La Figura 10 indica la variación de las pérdidas en el estator (sin incluir las pérdidas en el hierro) para los tres casos analizados ante diversos valores de deslizamiento y de potencia de salida en p.u.

Se encuentra nuevamente que las pérdidas crecen a medida que aumenta la carga y son proporcionales al deslizamiento, siendo el mayor aumento resultado de una operación desbalanceada con sobrevoltajes, y el menor, con una operación desbalanceada con subvoltajes. Sin embargo, al analizar la Figura 10b se ve que las pérdidas en el estator son mayores para las operaciones de desbalance, siendo mayores las habidas para bajas potencias en la operación con sobrevoltajes, y para altas potencias en la operación con subvoltajes.

CONCLUSIÓN

Este trabajo fue importante realizarlo ya que aprendimos más sobre el funcionamiento de los motores de inducción, sus características, sus tipos, diseños que existen según la norma NEMA. También se pudo aprender que la diferencia entre el motor a inducción y el motor síncrono es que en el motor a inducción el rotor no es un imán permanente sino que es un electroimán. Tiene barras de conducción en todo su largo, incrustadas en ranuras a distancias uniformes alrededor de la periferia. Las barras están conectadas con anillos (en cortocircuito como dicen los electricistas) a cada extremidad del rotor. Están soldadas a las extremidades de las barras. Este ensamblado se parece a las pequeñas jaulas rotativas para ejercer a mascotas como hamsters y por eso a veces se llama "jaula de ardillas", y los motores de inducción se llaman motores de jaula de ardilla.

Cada par de barras es una revolución en cortocircuito, hablando magnéticamente. El rotor se magnetiza por las corrientes inducidas en sus barras, debido a la acción del campo magnético, girando en el estator. Mientras que el campo del estator pasa a lo largo de las barras del rotor, el campo magnético que cambia induce altas corrientes en ellas y genera su propio campo magnético. La polaridad del campo magnético inducido del rotor es tal que repela al campo del esta torque lo creó, y esta repulsión resulta en un torque sobre el rotor que le causa de girar.

REFERENCIAS:

[1] Fuente:http://www.tuveras.com/maquinaasincrona/motorasincrono6.htmConsulta:9/12/2012

[2] Fuente:http://www.monografias.com/trabajos88/motor-induccion/motor-induccion.shtmlConsulta: 9/12/2012

[3] Fuente: http://dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/73/9/Capitulo1.pdf Consulta: 9/12/2012

[4] Fuente:http://www.tecnun.es/asignaturas/SistElec/Practicas/PR_SIS_02.pdf Consulta: 27/12/2012