Download motor de induccion - Ing. Jorge Cosco Grimaney

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTIL
CIRCUITOS ELÉCTRICOS y AUTOMATIZACIÓN
MOTORES DE CORRIENTE
ALTERNA
Ing. JORGE COSCO GRIMANEY
Motor de corriente alterna
CLASIFICACIÓN DE LAS
MÁQUINAS ELÉCTRICAS
A.-Máquinas Eléctricas Estáticas
 Transformadores
 Convertidores e Inversores
B.-Máquinas Eléctricas Rotativas
 Generadores Eléctricos
 Motores Eléctricos
De Corriente Continua
De Corriente Alterna
CARACTERÍSTICAS DE LAS
MÁQUINAS ELÉCTRICAS
1.Potencia
2.Tensión
3.Corriente
4.Factor de Potencia
5.Frecuencia
6.Rendimiento
7.El Campo Magnético
1.POTENCIA
POTENCIA NOMINAL
Es la potencia útil disponible que entrega o produce en régimen
nominal (condiciones específicas de diseño: T°<75°C, duración de
funcionamiento) una máquina eléctrica. A condiciones diferentes
se llama POTENCIA ÚTIL o POTENCIA DE TRABAJO.
POTENCIA NOMINAL = POTENCIA
A PLENA CARGA
POTENCIA NULA = TRABAJA EN
VACIO
POTECIA
NOMINAL DE
UN
GENERADOR
Potencia Aparente
en los bornes del
Secundario
POTECIA
NOMINAL DE
UN MOTOR
Potencia Mecánica
disponible en el eje
de Salida
POTECIA
NOMINAL DE UN
TRANSFORMAD
OR
Potencia Aparente
en los bornes del
Secundario
LA POTENCIA QUE FIGURA EN LAS PLACAS CARACTERISTICAS
SON LAS POTENCIAS NOMINALES
2.-TENSIÓN




Es la diferencia de potencial entre los bornes de salida eléctrica en
generadores y transformadores, y bornes de entrada en los motores.
En servicio normal la tensiones función de la carga, en algunos casos
dependen de los órganos reguladores adicionales.
TENSIÓN NOMINAL (VN)
Es aquella para la cual la máquina ha sido diseñada (o
dimensionada).Es la que figura en la placa y para la cual valen las
garantías del fabricante.
TENSIÓN DE SERVICIO (V
servicio)
Es el valor de la tensión en los
bornes de la máquina cuando está
en servicio, es decir, es la tensión
que va ha ceder si es generador o
recibir y ceder si es transformador o
recibir si es motor, en el lugar donde
se instalan.
Tensión de servicio máximo
admisible 1,15 VN
3.-CORRIENTE NOMINAL
 Sistema Monofásico I = PN / (VN . cosθ)
 Sistema Trifásico I = PN / (√3 x VN . cosθ)

Si la máquina se
sobrecarga la corriente
sobrepasa de un 10%
a 15% su valor
nominal.
La Corriente de
Arranque llega a
valores de 3 IN a 5 IN.
4.-FACTORDEPOTENCIA (Cos Φ)

Es la relación entre la potencia activa y la potencia
aparente, siempre que las tensiones y las corrientes
sean sinusoidales.
Cos Φ = P / S
5.-FRECUENCIA
 Es
el numero de oscilaciones periódicas
completas de la onda fundamental durante un
segundo.
 En los generadores de corriente alterna la
frecuencia esta dada por:
f = P. n / 60
P=Par de polos de la máquina
n=revoluciones por minuto (RPM)
6.-RENDIMIENTO(η)
 Es la relación entre la potencia suministrada y la
potencia absorbida por la máquina.

Motor Asíncrono o de Inducción:
De acuerdo a la forma de construcción del rotor, los
motores asincrónicos se clasifican en:
► Motor Asincrónico tipo Jaula de Ardilla
► Motor Asincrónico de Rotor Bobinado
Motor de Inducción
MOTOR ASÍNCRONO
Los bobinados que producen el campo magnético se llaman tradicionalmente
los "bobinados de campo" mientras que el rotor que gira se llaman la
"armadura". En un motor de C.A. trifásico el campo magnético gira con una
velocidad que depende del numero de polos y de la frecuencia.
El más común de los motores
de corriente alterna es el
Motor de Inducción, donde
la
corriente
eléctrica
es
inducida en el rotor.
La velocidad de giro del rotor
es menor que la velocidad
del
campo
giratorio
magnético
INDUCCIÓN.FUNDAMENTO
Se basa en la concepción de campos
giratorios
(
Arago
1822,Ferraris
1885,Tesla 1886).
Si sobre un mismo eje se colocan un
disco de metal y un imán en forma de
herradura; al girar éste, el campo
magnético corta el disco e induce
corrientes en él. Al estar estas corrientes
en el seno de un campo magnético
también se mueven, de tal forma que se
desarrolla una fuerza entre corrientes y
el campo. Es tal que hace que el disco
siga al imán en su rotación.
El disco gira en el mismo sentido que el
campo
del
imán,
pero
a
menor
velocidad, de tal forma que nunca puede
alcanzar la velocidad del iman. Si llega a
alcanzarla se para
Motor de Inducción
Partes del motor Asíncrono o de Inducción:
3 devanados en el
estator desfasados
2p/(3P) siendo P nº
pares de polos
El Nº de fases del rotor no tiene
porqué ser el mismo que el del
estator, sí será igual el número
de polos. Los devanados del
rotor están conectados a anillos
colectores montados sobre el
mismo eje
Los conductores del rotor están
igualmente distribuidos por la
periferia del rotor. Los extremos de
estos conductores están
cortocircuitados, no habiendo
conexión con el exterior. La posición
inclinada de las ranuras mejora el
arranque y disminuye el ruido
Motor Asíncrono o de Inducción:
Las bobinas del estator induce corriente alterna en el circuito
eléctrico del rotor (de manera algo similar a un transformador) y el
rotor es obligado a girar.
ib
los motores asíncronos se
clasifican de acuerdo a la forma
de construcción del rotor.
R ot or
coils
ia
S t at or
Rotor de jaula de ardilla
coil
ic
Este es el rotor que hace que el generador asíncrono sea
diferente del generador síncrono. El rotor consta de un cierto
número de barras de cobre o de aluminio, conectadas
eléctricamente por anillos de aluminio finales
Rotor bobinado
El motor de jaula de ardilla tiene el inconveniente
de que la resistencia del conjunto es
invariable, no son adecuados cuando se debe
regular la velocidad durante la marcha
Motor de Inducción
Motor de Inducción
Motor de Inducción
Motor de Inducción
Motor de Inducción
CAMPO MAGNETICO
GIRATORIO
Estos motores tienen la peculiaridad de que no precisan de un campo
magnético en el rotor alimentado con corriente continua como en los
casos del motor de corriente directa o del motor síncrono. Solo
necesita una fuente de corriente alterna (trifásica o monofásica) para
alimentar al estator.
Estos motores tienen la peculiaridad de que no precisan de un campo
magnético en el rotor alimentado con corriente continua como en los
casos del motor de corriente directa o del motor síncrono. Solo
necesita una fuente de corriente alterna (trifásica o monofásica) para
alimentar al estator.
El estator está constituido por
un núcleo en cuyo interior
existen
P
pares
de
arrollamientos
colocados
simétricamente en un ángulo de
120º. Son sometidos a una C.A.
y los polos del estator se
trasladan
continuamente
creando un campo giratorio.
Cuando las corrientes trifásicas son aplicadas a los
bobinados del estator, el campo magnético gira a
una velocidad constante
CAMPO MAGNETICO GIRATORIO.
Si consideramos : A y A´, B y B´, C y C´ devanados
concentrados por fase.
A
A
A
B´
×
C´
●
×
B´
C´
B´
C´
×
×
×
●
C
●
×
B
C
●
●
●
A´
Fig 2. 90°
A´
Fig1. 0°
●
B
×
C
B
A´
Fig 3. 180°
S
N
S
N
N
S
CAMPO MAGNETICO GIRATORIO.
3
3
TORQUE INDUCIDO EN EL
ROTOR
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR ASÍNCRONO
Campo magnético giratorio
en el estator Ns=f x2 Π
P
El campo magnético induce f.e.m en el rotor
Circulan corrientes por el rotor
Fuerzas electromagnéticas entre las corrientes del rotor
y el campo magnético del estator
Par en el rotor: el rotor gira
El rotor gira a una velocidad Nr inferior a la velocidad de sincronismo Ns pues
en caso contrario no se induciría f.e.m. en el rotor y por lo tanto no habría par
motor
Corriente inducida en el rotor
El flujo magnético distribuido sinusoidalmente, generada por las
corrientes del estator, realizan un barrido en las barras
conductores del rotor y generan una tensión inducida en ellos.
El resultado es un conjunto de corrientes distribuidas
sinusoidalmente en las barras cortocircuitadas del rotor.
Si miramos las barras del rotor desde arriba tenemos un campo
magnético moviéndose respecto al rotor. Esto induce una
corriente muy elevada en las barras del rotor, que apenas ofrecen
resistencia, pues están cortocircuitadas por los anillos finales.
El rotor desarrolla entonces sus propios polos magnéticos, que
se ven, por turnos, arrastrados por el campo magnético giratorio
del estator.
B
F
Eje de giro
I
Corrientes
y fuerzas inducidas en la jaula
El campo magnético giratorio origina un flujo que induce corrientes en el
rotor que interactúan con el campo magnético del estator. En cada
conductor se produce una fuerza F=ilB que da lugar al par del motor.
¿Cual es la
velocidad del
motor?
Deslizamiento: diferencia entre la
velocidad de sincronismo y la velocidad
de giro
 ns  n  s  
s



ns
s
ns
s
n
Velocidad mecánica
s
n
ns
n es rev/minuto y
 es in radianes/segundo
0
s max
n
  2p
60
1
Tst
Tmax
Torque
¿Cual es la
velocidad del
motor?
La velocidad del
máxima carga es
60 f
f
ns 
 120
pp
p
motor
para
f
n  ns  (1  s)  120   (1  s) 
p
rev / min
rev / min
El rotor intenta seguir en su movimiento al campo magnético B girando a
velocidad w. La velocidad de giro w solo es igual aproximadamente ws
cuando el motor está en vacío, es decir, sin carga en el eje (no realiza par).
A medida que cargamos el motor, o sea, a medida que le exigimos más
par en el eje, el motor disminuirá su velocidad girando entonces a una
velocidad angular w < ws.
Por otra parte la velocidad angular ws depende de la frecuencia de la red
que alimenta al motor y de la forma en que está bobinado el estator.
Según como se realiza el mismo tendremos motores de 1par de polos, de
2, de 3, etc. Tenemos que:
CIRCUITO EQUIVALENTE del
MOTOR JAULA DE ARDILLA
Circuito Equivalente por Fase
Circuito Equivalente por Fase
Circuito Equivalente por Fase
FLUJO DE POTENCIA
CURVA PAR - VELOCIDAD
Determinación de parametros de un
motor de inducción
Determinación de parametros de un
motor de inducción
Determinación de parametros de un
motor de inducción
INSTALACION DE LOS
MOTORES JAULA DE
ARDILLA
Arranque estrella-triángulo
Circuito de mando
No se olviden que el lunes 17 hay
exposición de todos los grupos sobre
instalación de motores