MOTOR ASNCRONO TRIFSICO

MOTOR ASNCRONO El motor asncrono es un tipo de motor de CA, su principio de funcionamiento se basa principalmente en la Ley de Induccin Electromagntica de Faraday. Se trata de unos de los motores ms utilizados en la industria debido a su facilidad de puesta en funcionamiento, aunque tiene ciertas desventajas en lo que es el arranque de la mquina.

1.- PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTOEl estator est constituido por un ncleo en cuyo interior existen 3 pares de arrollamientos o devanados colocados simtricamente en un ngulo de 120. Son sometidos a una C.A. trifsica creando un campo giratorio.

Las bobinas del estator inducen corriente alterna en el circuito elctrico del rotor (por el efecto transformador).La interaccin entre el campo magntico del estator y la corriente del inducido en el rotor produce la fuerza que hace mover al rotor.A, B y C, representan las tres bobinas inductoras, la circulacin del sistema trifsico de corrientes, produce un campo magntico giratorio.

El sistema de tres bobinas produce un par de polos (norte y sur), se puede construir el estator con un nmero de bobinas siempre mltiplo de 3 produciendo un nmero de pares de polos mayor.

La velocidad angular en radianes/seg. a la que gira el campo magntico producido por el estator viene dada por la siguiente expresin:

Siendo f, la frecuencia de la red y p el nmero de pares de polos.

La velocidad en r.p.m. vendr dada por la expresin

Esta ser la velocidad de sincronismo, el rotor nunca puede girar a esta velocidad, porque en ese caso la interaccin de campo magntico de rotor y estator no produce fuerza.Una forma de imaginar el funcionamiento de este motor es pensar que en el estator se genera un campo magntico que gira a la velocidad de sincronismo y en el rotor se genera otro campo magntico que trata de seguir al del estator sin alcanzarlo en ningn momento.

2.- CONSTRUCCIN Y CLASIFICACIN

Comn a cualquier motor, encontramos elementos como la carcasa que soporta el estator, la caja de bornes, donde realizar las conexiones elctricas, el ventilador para refrigeracin.

El estator est formado por chapas de un acero especial con buena conduccin magntica, aisladas elctricamente para evitar prdidas por corrientes de Foucoult. Las chapas tienen unas ranuras donde se alojan los devanados de excitacin.

El rotor est construido mediante chapas, al igual que el estator, los conductores se alojan en las ranuras de dos maneras diferentes dando lugar a dos tipos de motores.

Motores de jaula de ardilla

El rotor consta de un cierto nmero de barras de cobre o de aluminio, conectadas elctricamente por anillos de aluminio finales.

Su construccin es ms econmica, robusta y sencilla, no incorporan escobillas por lo que su mantenimiento es menor, pero no permite conectar el rotor a otros componentes elctricos fuera del mismo. Motores de rotor bobinado o anillos rozantes.

Los conductores del rotor estn constituidos por bobinas de hilo de cobre conectadas al exterior a travs de un sistema de anillos y escobillas, permite conectar el devanado rotrico con otros elementos elctricos como resistencias para cambiar los parmetros de funcionamiento del motor.

3.- VELOCIDAD DE GIRO.Sabiendo el nmero de polos y la frecuencia de la red se determina la velocidad de sincronismo del rotor, como el motor nunca gira a esta velocidad conviene definir un concepto que es el deslizamiento como la diferencia de velocidades del motor (sincronismo y real) en relacin a la velocidad de sincronismo. Valores tpicos suelen estar alrededor del 5%, y depende del par que tiene que vencer el motor.

Siendo ns la velocidad de sincronismo y n la velocidad real del rotor.

Esta relacin tambin determina que la frecuencia de las corrientes que se generan en el rotor viene dada por: frotor = festator .s

Dado que la velocidad de sincronismo viene dada por frecuencia de la red y nmero de pares de polos, los valores de velocidades de sincronismo caractersticos de estos motores sern.

4.- BALANCE DE POTENCIAS

El motor absorbe una energa elctrica, y proporciona una potencia til mecnica.Pmec = M .

La diferencia entre ambas potencias se debe a la energa perdida:Prdidas en el Cu, PCu estator, PCu rotorSe producen por la resistencia de los conductores tanto en el rotor como en el estator,

Prdidas en el Fe, P Fe estator, PFe rotor

Debidas a que los campos magnticos inducen corrientes en las chapas del estator y del rotor, para minimizarlas se construyen ambos elementos mediante la unin de chapas aisladas.

Prdidas mecnicas, son debidas a rozamientos entre componentes mecnicos y la energa que requiere el ventilador.

El rendimiento de la mquina ser la energa til mecnica dividido la energa elctrica absorbida.

La potencia elctrica vendr dada por la expresin de la potencia absorbida por una carga trifsica:

Siendo V la tensin de lnea, I la corriente de lnea y cos el factor de potencia.

5.- CONEXIONADO DEL MOTOR

La conexin del motor a la lnea elctrica se realiza a travs de la caja de bornas en la misma podemos acceder al principio y final de cada bobina que constituyen los devanados.

Dada una lnea trifsica podemos conectar los devanados del motor en estrella o en tringulo.

Hay que tener en cuenta que las bobinas del motor estn construidas para un valor mximo de voltaje, la conexin en estrella o tringulo del motor depender de este mximo y del valor de la lnea.6.- CAMBIO DEL SENTIDO DE GIRO

Se ha visto anteriormente que el giro del rotor se debe al campo magntico giratorio que produce el estator, para cambiar el sentido de giro del eje ser necesario cambiar el sentido de giro de dicho campo.

Esto se consigue invirtiendo entre s dos fases cualesquiera, permaneciendo una de ellas con la misma conexin.

7.- CURVAS CARACTERSTICASLas ms importantes son las caracterstica de par M=f(n) y la caracterstica de intensidad I=f(n)

8.- ARRANQUE DEL MOTORSi no se dispone de algn medio que limite la corriente, en el arranque del motor se produce un valor elevado de corriente lo cual da lugar a problemas en las lneas elctricas por lo que es necesario limitar este valor de corriente, existen varios sistemas:

El arranque directo del motor slo es vlido para motores de poca potencia.

Arranque mediante resistencias.

Consiste en conectar en serie con el motor unas resistencias, es un mtodo que desperdicia la potencia en forma de calor, por lo que es muy poco utilizado.

Arranque mediante autotransformador.Mediante un transformador podemos reducir el valor de voltaje, tampoco es muy poco utilizado por el coste del transformador.

Arranque mediante conexin de resistencias en el rotor.

Slo vlido en motores con rotor bobinado, presenta los inconvenientes anteriormente descritos.

Arranque estrella-tringulo

Es el tipo de arranque ms utilizado por su bajo coste, en funcin de la tensin del motor y de la lnea podemos arrancar el motor con los devanados conectados en estrella y una vez en marcha el motor conectarlos en tringulo.

Para la realizacin del mismo se necesitan contactores, son rels para potencias elevadas que permiten realizar circuitos de maniobra de las mquinas elctricas.Circuito de potencia y mando de un arranque estrella-tringulo.

Al conectar el motor en estrella la corriente de arranque se reduce a la tercera parte que al conectar en tringulo directamente.

Arranque mediante variador de frecuencia. Regulacin de velocidad.

Un variador o convertidor de frecuencia es un dispositivo que mediante electrnica de potencia, (transistores y tiristores capaces de conducir corrientes elevadas) permite obtener un sistema trifsico de voltajes con distintas frecuencias.Basados en esta tecnologa se tienen equipos que permiten variar la velocidad de un motor de una forma bastante precisa. Los mismos se pueden utilizar como arrancadores.

Otros sistemas de variacin de la velocidad

Tradicionalmente en las aplicaciones donde era necesaria una regulacin de velocidad precisa se empleaban motores de corriente continua. A da de hoy con la electrnica de potencia es posible regular la velocidad del motor trifsico de una forma precisa, como este motor es ms robusto y presenta menos problemas de mantenimiento que el motor de corriente continua, en la mayora de aplicaciones actuales se imponen los motores asncronos.

Existen otros mtodos de variacin de velocidad que a da de hoy casi no se emplean.

Cambio de velocidad por cambio de pares de polos

Dada la expresin de la velocidad de sincronismo

Vemos que la velocidad depende del nmero de pares de polos, si se construye un motor con varios devanados trifsicos de manera que puedan conectarse de distinta manera para formar distinto nmero de pares de polos tendremos dos velocidades posibles. A este tipo de motores se les denomina con conexin Dahlander.

Cambio de velocidad por cambio de voltajeAl modificar el valor del voltaje aplicado al motor vara la potencia absorbida y la velocidad del mismo, mediante la conexin estrella-tringulo anteriormente vista podemos hacer que el motor disponga de dos velocidades distintas.

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Representacin de campos magnticos producidos en rotor y estator.

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PAGE 2Alum.3 ele Chuquin Ascanio Maico

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Torque

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