regulación de velocidad de motores asíncronos
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REGULACIÓN DE VELOCIDAD DE MOTORES ASÍNCRONOS
Clasificación de los accionamientos para un motor asíncrono
CON ROTOR JAULA DE ARDILLA
La velocidad mecánica del rotor, se obtiene de la expresión para el deslizamiento
:
(1 )cn n s
Además, se tiene que la velocidad síncrona del campo es:
1
/ 2c
fn
p
De ambas expresiones se puede apreciar, que la velocidad de un motor puede ser regulada:
- Regulando la frecuencia de la red 1f
- Variando el número de polos del motor
- Variando el deslizamiento (variando la tensión de la red)
1. REGULACIÓN DE LA VELOCIDAD VARIANDO 1f :
Si se desprecia la caída de tensión en el circuito estatórico del motor, entonces la
tensión por fase del motor será:
.111 ƒ44,4 devfaseKNEV
Considerando que, al aumentar el flujo , aumenta la corriente magnetizante MI y
si el torque electromagnético permanece constante ( eT = const.)
22 cosIkTe
Entonces la corriente I2debe disminuir; sin embargo el aumento considerable de MI
puede originar que la corriente I1 se incremente y como consecuencia se calentara el
devanado primario (estatórico). En este caso se dice que el circuito magnético del
motor esta saturado.
Si el flujo disminuye entonces IM disminuye
MI
Sin embargo si eT = cte entonces I2 aumenta
2 eT cte I
Por lo tanto el devanado rotorico se sobrecarga, y bajo determinadas condiciones
también se sobrecarga el devanado estatórico. En este caso se dice que el motor no
esta plenamente utilizado, disminuye su capacidad de sobrecarga y aumenta I2.
En consecuencia es conveniente que = constante; sin embargo de acuerdo a las
características mecánicas de las cargas (TL), el flujo puede variar bajo determinadas
leyes de variación de tensión y frecuencia:
1
1
. para cargas con torque .ƒ L
Vconst T const
1
1
. para cargas con torque ƒ
rLn
V Kconst Tw
12
1
. para cargas con torque ƒ
r
L n
Vconst T K
Actualmente se utilizan los variadores o convertidores de frecuencia, que representan
módulos con elementos o dispositivos de estado sólido que pueden ser programados
para distintas funciones, dentro de un sistema de producción muy complejo
2. REGULACIÓN DE LA VELOCIDAD VARIANDO EL NUMERO DE POLOS (P):
CONDICIÓN V1 = constante.
Se puede utilizar varios devanados en el estator ubicados en ranuras comunes y
con diferentes números de polos. En este caso el motor no es plenamente utilizado
y su eficiencia es baja. , ya que parte de las ranuras no son aprovechadas.
Utilizando devanados especiales, que permiten obtener diferentes conexiones y
para cada uno de ellos diferentes números de polos.
Sistemas de conexión de motores asíncronos trifásicos de varias velocidades
Conexiones internas en triángulo y doble estrella del devanado de un motor Dahlander de 4 y2
polos
DEVANADO
DAHLANDER
IF’
IF’
IF’
IF’
IF’I
F’
T4
T6 T
5
T1
T3
T2
Conexiones para V1 = const.
P = const. T = var. cos .const .const
3 cos
3 ( 3 ') cos
3 cos
3 (2 ') cos
21.15 .
3
B
F
A
F
A
B
P V I
V I
P V I
V I
Pconst
P
Si la relación de polos es de 2 a 1 , se tendrá:
BA TTA
B515,0
1
2
CONEX. VELOC. ALIMENTACIÓN UNIR
BAJA T1, T2, T3 -
λ λ ALTA T4, T5, T6 T1, T2, T3
T
s
IF ’
T1
T2
T5
IF ’
IF’I
F’
T4
T6
T3
I F’
I F’
Conexiones para V1 = const.
T = const. P = var. cos .const .const
3 cos
3 ' cos
3 cos
3 (2 ') cos
B
F
A
F
P V I
V I
P V I
V I
2A
B
P
P
Si la relación de polos es de 2 a 1 , se tendrá:
2
1A B
BT T
A
CONEX. VELOC. ALIMENTACIÓN UNIR
λ BAJA T1, T2, T3 -
λ λ ALTA T6, T4, T5 T1, T2, T3
T
s
3. VARIACIÓN DE LA VELOCIDAD DISMINUYENDO LA TENSIÓN V:
La variación de la velocidad es posible en el rango de 0 < S < Smax. Si aumenta el
deslizamiento, entonces aumenta la perdida por el efecto Joule en el devanado
rotorico.
2 ePcu sP Eficiencia baja
También es aplicado en un motor de rotor devanado, adicionándole a este un reostato
y de esta manera ampliar el rango de variación de S, ya que:
2 2max
2 21 21 1 2
" "
'( ')
R RS
X XR X X
Actualmente se utilizan reguladores de tensión de estados sólidos.
Como el torque máximo no esta en función de '
2R entonces T
2 2
1 1 1 1max
2 21 2
1 1 1 2
( / 2) ( / 2)
2 '2 ( ')
p mV p mVT const
X XR R X X
Y el torque de operación si depende de '
2R
2
1 1max
221 1 2
( / 2) ( '/ )
'( ) ( ')
Lp mV R sT
RR X X
s
Por ejemplo para una carga del tipo ventilador o una bomba centrífuga, las
características de operación al variar la tensión será:
S1S2S3Smax
V =Vn
V = 0.85 Vn
V = 0.70 Vn
T
s
TL
1
2
3
1,2 y 3 puntos
de operación