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Cap6_Motores de Inducción
Máquinas Eléctricas
Prof. Andrés J. Díaz Castillo PhD
Contenido
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Introducción
Construcción
Campo magnético Rotativo
Slip y velocidad del motor
Voltaje inducido en el rotor
Circuito del rotor
Diagrama representativo
Característica del motor de inducción
09/08/2017
6. Motor de induccion, Maquinas
Eleectricas, Dr. A. Diaz
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Introducción
• El motor de inducción es el motor mas utilizado en la
industria y electrodomésticos de gran potencia
(Lavadora, secadora, Nevera, bomba de agua, Aire
acondicionado.
• Esto es debido a su robustez, fácil construcción y
mantenimiento.
• Sin embargo este motor también tiene algunas
desventajas.
–
–
–
–
No se cambia la velocidad tan fácilmente
Requiere una corriente grande de arranque
Posee bajo factor de potencia
Necesita alimentación trifásica o mecanismo de arranque para
operarse con una sola fase.
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6. Motor de induccion, Maquinas
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Construcción
• El embobinado que recibe la
corriente externa esta en el
estator.
• En el rotor circula una
corriente que es producida por
el voltaje inducido desde el
estator.
• El rotor consiste en una jaula
compuestas de barras
paralelas que estan
cortocircuitadas por dos anillos
(jaula de ardilla o squirrelcage). Esta jaula esta
empotrada en placas de hierro
formando una masa de hierro
dificil de distinguir.
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6. Motor de induccion, Maquinas
Eleectricas, Dr. A. Diaz
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Esquemático del motor de
Inducción
• El motor de inducción o asincrónico que asemeja a un
transformador trifásico.
• Algunos de ellos tienen conexiones en el secundario (rotor)
externas que sirven para controlar la corriente y el torque. Estas
conexiones se hacen a través de anillos y escobillas. Estos motores
se conocen como motores de rotor bobinado.
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Campo magnético giratorio
• El principio de operación de un
motor de inducción esta
basado en el campo
magnético giratorio.
• Este campo es creado por los
devanados trifásicos del
estator.
• La corriente que circula en los
tres devanados se compone
en forma vectorial y resulta un
vector (Campo) que gira en
sentido de la manecilla del
relog si los devanados de las
fases A,B, y C fueron
conectados correctamente a
sus respectivas fases a, b y c.
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Velocidad del campo rotatorio
• Este campo gira a la
frecuencia de la onda
sinusoidal
• F=60Hz RPM=3600
• Si el bobinado del estator
posee mas de un par de
polo por fase la velocidad
se reduce a
• ns=120*f/Polos/fase rpm
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Desarrollo de torque
• El campo giratorio del
estator induce un voltaje
en el rotor.
• Este voltaje produce una
corriente dentro del rotor
que reacciona dentro del
motor con el campo del
estator y produce un
torque que lo hace girar.
• El rotor gira en la misma
dirección que el campo
magnético tratándolo de
alcanzar.
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Slip y velocidad del rotor
• El rotor nunca alcanza la
velocidad sincrónica del
estator, ya que si lo hace
ningún flujo corta el rotor
desapareciendo el voltaje
inducido y por tanto el
torque.
• Es por eso que el motor
de inducción recibe el
nombre también de
asincrónico.
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• La diferencia entre la
velocidad del rotor y la
del campo giratorio se
conoce como slip y es
una variable importante
en todas las ecuaciones
del motor de inducción ya
que tanto el torque como
la velocidad se miden en
función de este.
s  slip 
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ns  nr
x 100%
ns
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Velocidad voltaje y frecuencia en el
rotor
• En términos de s la
velocidad del rotor se
define por la siguiente
ecuación
nr  1  s ns r / min
• El voltaje inducido en el
rotor es función del
voltaje máximo (rotor
bloqueado EBR) y el slip.
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Er  sEBR
• La frecuencia del rotor
también es una función
del slip
fR  s x f
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Ejemplo de Velocidad del rotor
• Un motor trifásico 60Hz 4 polos 220V. El bobinado del rotor tiene
40% de espiras que el estator. Calcule para una velocidad de 1710
RPM.
• a) slip, b)EBR, c)Er d) EBR lines e)fr
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Circuito del rotor
• La corriente en el
rotor es dada por la
ecuación.
IR 
sE BR

2
RR2  sX BR

Que se expresa mejor como
IR 
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E BR

2
RR2 / s  X BR

El termino Rr/s se puede
descomponer en dos
RR
1 s 
 RR  RR 

s
 s 
La primera parte es la
resistencia del rotor y las
segunda parte es la
resistencia que representa la
potencia mecánica
desarrollada en el rot
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Circuito del rotor (2)
• Multiplicando ambos
términos por el
cuadrado de la
corriente obtenemos
I R2
RR
R
1 s 
 I R2 R  I R2 RR 

s
s
 s 
La potencia desarrollada
equivale a:
Pd  wRT
wr  2nr / 60
El torque se puede
obtener como
La potencia de entrada RPI al
rotor se divide en dos: Potencia
que se pierde en la resistencia del
rotor RCL y potencia que se
transforma en energía mecánica
RPD
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W
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RPD
td 
wr
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Diagrama completo del motor
• Si tomamos en
cuenta la resistencia
e inductancia del
estator obtenemos
una corriente del rotor
igual a
I R' 
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V1
Rs  RR' / s  j X s  X R'

 
También existe una
corriente adicional Im
igual a
V1
Im 
JX m

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Ejemplo de potencia desarrollada
•
•
•
Un motor trifásico de 220V 60hz 10HP 6 polos tiene las siguientes
características
Rs=0.344 Rr=0.147 xs=0.498 Xr=0.221 Xm=12.6 encuentre la corriente de
línea y el power factor
El torque y potencia de salida y la eficiencia para un slip de 2.8%
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Característica de motor de
Inducción
• Un motor de inducción
tiene un torque de
arranque menor que el
máximo
• Va incrementándose
hasta un máximo y
luego se reduce a cero
a la velocidad
sincrónica
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Torque de arranque
• El torque de arranque de un motor de
inducción vienen dado por la ecuación
RPI st
Tst 
ws
I r'  st  
RPI st  3 * I R'2st  RR
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R
V1
 
2
'
 X r'  X s
s  RR

2
ws  2 * * ns / 60
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Ejemplo de torque de arranque
• Calcule el torque de arranque del ejemplo
anterior. Rs=0.344 Rr=0.147 xs=0.498
Xr=0.221 xm=12.6
I r'  st  
R
s
V1
  X
' 2
R
R
RPI st  3 * I
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'
r
 Xs
'2
R  st 

2
 145.45 A
RR  9330W
2 *  * ns
ws 
 125.7rad / s
60
RPI st
Tst 
 74.2 N .m
ws
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Máximo torque
• El máximo torque de
un motor se obtiene a
un valor de slip dado
por la ecuación
El valor del torque se obtiene
con la potencia desarrollada y
la velocidad del rotor.
RPD  3 * I
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'2
Rmt
(1  S mt )
*R
S mt
'
R
S mt 
Tmax
RR'
Rs2  X s  X R' 
RPDmt  Prot

wRmt
wRmt  wS (1  Smt )
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Ejemplo de máximo torque
• Encuentre el máximo torque del motor del
ejemplo anterior.
RR'
S mt 
I r'  st  
Rs2  X s  X R' 
 0.184
V1
2

R' 
 Rs  R   X r'  X s
S mt 

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
 93.94 A

2
'2
RPD  3 * I Rmt
* RR'
Tmax 
(1  S mt )
 17264W
S mt
RPDmt  Prot
 165.9 N .M
wRmt
6. Motor de induccion, Maquinas
Eleectricas, Dr. A. Diaz
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EJEMPLO DE MOTOR CON
ROTOR BOBINADO
Encuentre el torque de arranque y el máximo torque si le añadimos
una resistencia externa al rotor de 0.264.
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6. Motor de induccion, Maquinas
Eleectricas, Dr. A. Diaz
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Motor de rotor bobinado
•
•
Debido a que las características del motor de inducción depende de la resistencia es
posible variar esta si embobinamos el motor y le hacemos una conexión externa a
travéz de anillo.
Aumentando la resistencia del rotor a travéz de resistencia externa podemos
conseguir;
–
–
–
•
Mayor torque de arranque
Menor corriente de arranque
Podemos cambiar la velocidad en un mayor rango.
Además podemos Mejorar la eficiencia si almacenamos esa energía disipada en las
resistencias.
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6. Motor de induccion, Maquinas
Eleectricas, Dr. A. Diaz
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