Máquina Asincrónica (1)

Tema VII: La máquina asíncrona

Pontificia UniversidadPontificia UniversidadCatólica de ValparaísoCatólica de Valparaíso

Facultad de IngenieríaFacultad de IngenieríaEscuela de Ingeniería EléctricaEscuela de Ingeniería Eléctrica

7.1 Aspectos constructivos A: 7.1 Aspectos constructivos A: generalidadesgeneralidades

CIRCUITOS CIRCUITOS MAGNÉTICOSMAGNÉTICOS

Conjunto de chapas Conjunto de chapas de Fe aleado con Si de Fe aleado con Si aisladasaisladas y apiladas y apiladas

ROTORROTORConjunto de Conjunto de espiras en espiras en

cortocircuitocortocircuito

De jaula De jaula de ardillade ardilla

BobinadoBobinadoDe Al De Al

fundidofundido

De barras De barras soldadassoldadas

ESTATORESTATORDevanado Devanado trifásico trifásico

distribuido en distribuido en ranuras a ranuras a

120º120º

Aleatorio: de Aleatorio: de hilo esmaltadohilo esmaltado

PreformadoPreformado

Barras Anillo

Rotor de aluminioRotor de aluminioFundidoFundido

Rotor de anillosRotor de anillosSoldadosSoldados

7.1 Aspectos constructivos B: 7.1 Aspectos constructivos B: rotor rotor

AnillosAnillos

Fotografías realizadas en los Fotografías realizadas en los talleres de ABB Service - talleres de ABB Service -

GijónGijón

7.1 Aspectos 7.1 Aspectos constructivos C: constructivos C: RotorRotor

Chapa magnéticaChapa magnética

Barra de cobreBarra de cobre

Plato final rotorPlato final rotorFijación Fijación

chapa magnéticachapa magnética

Anillo deAnillo decortocircuitocortocircuito

Despiece de un rotor Despiece de un rotor de jaula con barras de jaula con barras de cobre soldadasde cobre soldadas

Catálogos comercialesCatálogos comerciales

7.1 Aspectos constructivos D: 7.1 Aspectos constructivos D: Rotor bobinado (anillos rozantes)Rotor bobinado (anillos rozantes)

EscobillasEscobillas

Anillos Anillos rozanterozante

ss

Anillos rozante

s

El rotor se cierra en El rotor se cierra en cortocircuito desde cortocircuito desde el exterior a través el exterior a través de unas escobillas y de unas escobillas y

anillos rozantesanillos rozantes

L. Serrano: L. Serrano: Fundamentos de Fundamentos de

máquinas eléctricas máquinas eléctricas rotativasrotativas

L. Serrano: L. Serrano: Fundamentos de Fundamentos de

máquinas eléctricas máquinas eléctricas rotativasrotativas

DEVANADO DE HILODEVANADO DE HILOTensión<600VTensión<600V

7.1 Aspectos constructivos E: 7.1 Aspectos constructivos E: estatorestator

DEVANADO PREFORMADODEVANADO PREFORMADOTensión>2300vTensión>2300v

Evitar contacto entreEvitar contacto entreconductores a distintaconductores a distinta

tensióntensión

Los materiales empleados en Los materiales empleados en los aislamientos son los aislamientos son

generalmente orgánicosgeneralmente orgánicos


GijónGijón


GijónGijón

7.2 Diferencias entre devanados 7.2 Diferencias entre devanados de hilo y devanados de hilo y devanados

preformadospreformados

Forma constructivaForma constructivade los devanadosde los devanados

Devanados de HiloDevanados de Hilo

Devanados de pletinaDevanados de pletina

Baja tensión < 2kVBaja tensión < 2kV

Potencia < 600CVPotencia < 600CV

Devanado “Devanado “aleatorio”aleatorio”dentro de la ranuradentro de la ranura

Pletinas de cobre aisladasPletinas de cobre aisladas

Alta tensión y potenciaAlta tensión y potenciaColocación de bobinasColocación de bobinas

““ordenada”ordenada”

7.3 Elementos del aislamiento 7.3 Elementos del aislamiento estatórico en motores con estatórico en motores con devanados preformados Adevanados preformados A

Habitualmente se colocanHabitualmente se colocandos bobinas por ranura.dos bobinas por ranura.

El aislamiento entre El aislamiento entre conductoresconductoreselementales eselementales esdistinto del aislamiento distinto del aislamiento frente a masafrente a masa

Cada espira puede Cada espira puede estar estar constituida por varios constituida por varios conductores conductores elementaleselementalesBobinas del

estator

Aislamiento

Núcleo delestator

Espira

Bobinasuperior

Bobinainferior

Cuña

Conductorelemental

MURO AISLANTEMURO AISLANTE:: Elemento de mayor espesor que separa al Elemento de mayor espesor que separa al conjunto de la bobina del exterior. Debe estar dimensionado conjunto de la bobina del exterior. Debe estar dimensionado para soportar la tensión correspondiente al nivel de aislamiento para soportar la tensión correspondiente al nivel de aislamiento de la máquina.de la máquina.

AISLAMIENTO ENTRE ESPIRAS Y ENTRE CONDUCTORES AISLAMIENTO ENTRE ESPIRAS Y ENTRE CONDUCTORES ELEMENTALESELEMENTALES:: Las espiras pueden estar formadas por Las espiras pueden estar formadas por conductores individuales para reducir las pérdidas. Es necesario conductores individuales para reducir las pérdidas. Es necesario que exista aislamiento entre ellas y entre conductores.que exista aislamiento entre ellas y entre conductores.

CINTAS Y RECUBRIMIENTOS DE PROTECCIÓNCINTAS Y RECUBRIMIENTOS DE PROTECCIÓN:: Se utilizan Se utilizan cintas y recubrimientos protectores para proteger las bobinas cintas y recubrimientos protectores para proteger las bobinas en las zonas de ranura.en las zonas de ranura.

7.3 Elementos del aislamiento 7.3 Elementos del aislamiento estatórico en motores con estatórico en motores con devanados preformados Bdevanados preformados B

Zona de ranuraCabezade bobina

7.3 Elementos del aislamiento 7.3 Elementos del aislamiento estatórico en motores con estatórico en motores con devanados preformados Cdevanados preformados C


GijónGijón

El número de espiras de una bobina varía entre 2 y 12.El número de espiras de una bobina varía entre 2 y 12.El número de conductores elementales varía entre 2 y 6.El número de conductores elementales varía entre 2 y 6.Las tensiones soportadas por los conductores Las tensiones soportadas por los conductores elementales son muy bajas.elementales son muy bajas.Los conductores elementales se aíslan por separado, Los conductores elementales se aíslan por separado, posteriormente se agrupan en el número necesario para posteriormente se agrupan en el número necesario para formar una espira. Se pliegan para conformar cada formar una espira. Se pliegan para conformar cada espira y finalmente se aplica a la espira el aislamiento espira y finalmente se aplica a la espira el aislamiento correspondiente.correspondiente.Las principales solicitaciones que aparecen sobre este Las principales solicitaciones que aparecen sobre este tipo de devanado son de tipo térmico y mecánico tipo de devanado son de tipo térmico y mecánico (durante el conformado de las espiras).(durante el conformado de las espiras).

7.4 Aislamiento entre espiras y 7.4 Aislamiento entre espiras y conductoresconductores

Soporta Tªhasta 220ºC

Poliimida (Kapton) Poliimida (Kapton) oo

Poliamida en Poliamida en forma de películaforma de película

Poliimida (Kapton) Poliimida (Kapton) oo

Poliamida en Poliamida en forma de películaforma de película

++Fibra de vidrio Fibra de vidrio con poliéster con poliéster

(Daglas)(Daglas)

Motores deMotores dehasta 4kVhasta 4kV

Motores deMotores demás de más de

4kV4kV

7.5 Materiales aislantes A: para los 7.5 Materiales aislantes A: para los conductores elementalesconductores elementales

Hasta los añosHasta los años40 barnices40 barnices

Fibras de amiantoFibras de amianto

Desarrollo de Desarrollo de materialesmaterialessintéticossintéticos

Uso de barnices solos y Uso de barnices solos y combinadoscombinados

7.5 Materiales aislantes B: para el 7.5 Materiales aislantes B: para el muro aislantemuro aislante

Necesario utilizarNecesario utilizarmaterial soporte o material soporte o

aglomeranteaglomerante

La mica en polvo oescamas se aglutina

conun material aglomerante

Material deMaterial de base =Micabase =Mica

Muy buenas propiedadesMuy buenas propiedadesdieléctricas y térmicasdieléctricas y térmicas

Silicato de alumnioMalas propiedades mecánicasMalas propiedades mecánicas

También se puede depositar sobre un material soporte impregnando el

conjunto con aglomerante

Muchoscompuestos

Catálogos Catálogos comercialecomerciale

ss

7.6 Aglomerantes y materiales 7.6 Aglomerantes y materiales soporte Asoporte A

AGLOMERANTES

TERMOESTABLES

A partir de los años 50A partir de los años 50

PoliésterPoliésterResinas Resinas epoxyepoxy

Nuevos soportes:Nuevos soportes:Fibra de vidrioFibra de vidrio

PoliésterPoliésterElevadas Elevadas TemperaturasTemperaturas

COMPORTAMIENTCOMPORTAMIENTOO

TÉRMOPLÁSTICOTÉRMOPLÁSTICO

TTª Máxima 110ºCª Máxima 110ºCCLASE BCLASE B

Material aglomerante =

compuesto asfáltico

Material soporte = papelMaterial soporte = papelfibras de algodón, etcfibras de algodón, etc.

Hasta los años 60Hasta los años 60

7.6 Aglomerantes y materiales 7.6 Aglomerantes y materiales soporte Bsoporte B


GijónGijón

Recubrimiento de reparto

Recubrimiento conductor enla zona de ranura

7.7 Recubrimientos de 7.7 Recubrimientos de protecciónprotección

Recubrimientos Recubrimientos dedeprotecciónprotección

Bobina con el Bobina con el recubrimiento externo recubrimiento externo dañadodañado


GijónGijón

7.8 Procesos de fabricación 7.8 Procesos de fabricación actuales Aactuales A

PROCESO RICO EN RESINAPROCESO RICO EN RESINALa mica en forma de láminas se deposita sobre un material La mica en forma de láminas se deposita sobre un material impregnado con una resina epoxy que polimeriza a alta impregnado con una resina epoxy que polimeriza a alta temperatura temperatura (cinta preimpregnada)(cinta preimpregnada)..Se recubre la bobina con este material.Se recubre la bobina con este material.Se introduce en un molde al que se le aplica presión y calor: Se introduce en un molde al que se le aplica presión y calor: la temperatura y la presión logran una impregnación la temperatura y la presión logran una impregnación homogénea en toda la bobina.homogénea en toda la bobina.El proceso final de polimerización de la resina termoestable El proceso final de polimerización de la resina termoestable se consigue sometiendo el motor a elevadas temperaturas en se consigue sometiendo el motor a elevadas temperaturas en un horno.un horno.

7.8 Procesos de fabricación 7.8 Procesos de fabricación actuales Bactuales B

PROCESO VPI EN BOBINASPROCESO VPI EN BOBINAS (“Vacuumm Pressure Impregnation”)(“Vacuumm Pressure Impregnation”)

Inicialmente sólo se aplica la cantidad de resina termoestable Inicialmente sólo se aplica la cantidad de resina termoestable imprescindible para aglomerar la mica imprescindible para aglomerar la mica (cinta porosa)(cinta porosa)..El resto del aglomerante se introduce después de haber creado El resto del aglomerante se introduce después de haber creado el vacío dentro del tanque en el que se encuentra la bobina.el vacío dentro del tanque en el que se encuentra la bobina.El vacío y posteriormente un gas a presión consiguen que la El vacío y posteriormente un gas a presión consiguen que la resina termoestable impregne por completo a la bobina.resina termoestable impregne por completo a la bobina.Una vez impregnadas las bobinas se extraen y se les aplica Una vez impregnadas las bobinas se extraen y se les aplica presión para ajustar su forma y tamaño. El curado se realiza a presión para ajustar su forma y tamaño. El curado se realiza a alta temperatura sobre el motor completo.alta temperatura sobre el motor completo.

PROCESO VPI GLOBALPROCESO VPI GLOBALLas bobinas se montan en las ranuras antes de haber realizado Las bobinas se montan en las ranuras antes de haber realizado el proceso de curado de la resina epoxy.el proceso de curado de la resina epoxy.Como material soporte se utilizan cintas porosas con bajo Como material soporte se utilizan cintas porosas con bajo contenido en resina epoxy.contenido en resina epoxy.Una vez colocadas todas las bobinas en sus alojamientos y Una vez colocadas todas las bobinas en sus alojamientos y realizadas las conexiones se introduce el estator en un tanque.realizadas las conexiones se introduce el estator en un tanque.A continuación, se hace el vacío con lo que el tanque se inunda A continuación, se hace el vacío con lo que el tanque se inunda de resina epoxy. El estator se pasa a otro tanque donde se de resina epoxy. El estator se pasa a otro tanque donde se aplica gas a alta presión y temperatura para producir la aplica gas a alta presión y temperatura para producir la polimerización de la resina.polimerización de la resina.

7.8 Procesos de fabricación 7.8 Procesos de fabricación actuales Cactuales C

Procesos Procesos VPIVPI

Precalentar el conjunto yPrecalentar el conjunto yhacer vacío en el tanquehacer vacío en el tanque

Esperar tiempo deEsperar tiempo de impregnación y eliminar vacíoimpregnación y eliminar vacío

Transferir resina al tanqueTransferir resina al tanquey hacer curado en hornoy hacer curado en horno

Proceso VPI Proceso VPI de VonRoll-Isolade VonRoll-Isola

Transferir resina Transferir resina impregnación debido al vacíoimpregnación debido al vacío


Motor de 25kW, 200V para Motor de 25kW, 200V para el accionamiento de una el accionamiento de una

bomba.bomba.Fabricado en Pittsburg por Fabricado en Pittsburg por Westinghouse en 1900 en Westinghouse en 1900 en

funcionamiento hasta 1978funcionamiento hasta 1978

Motor de inducción de 1000 Motor de inducción de 1000 kW, 4 kV y 3600 RPM para kW, 4 kV y 3600 RPM para

el accionamiento de un el accionamiento de un compresor. Fabricado por compresor. Fabricado por

Westinghouse en la Westinghouse en la actualidadactualidad

7.9 Aspecto físico A: motores 7.9 Aspecto físico A: motores asíncronosasíncronos Catálogos comercialesCatálogos comerciales


7.9 Aspecto físico B: motores de BT7.9 Aspecto físico B: motores de BT


7.9 Aspecto físico C: formas 7.9 Aspecto físico C: formas constructivas normalizadasconstructivas normalizadas


V1 W1

W2 U2 V2

U1

U2

V1

V2

W1

W2

U1

U2

V1

V2

W1

W2

Pletina de cobre

Devanados del motor

U1 V1 W1

W22

U2 V2

Caja de conexiones

Conexión en estrella

Conexión en triángulo

U1

7.10 Conexión de los devanados7.10 Conexión de los devanados

Cajas de terminalesCajas de terminalesCatálogos comercialesCatálogos comerciales

Cabezas deCabezas debobinabobina

RefuerzosRefuerzoscarcasacarcasa

Fijación Fijación cojinetescojinetes

Refuerzos Refuerzos rotorrotor

Núcleo Núcleo magnético magnético

rotorrotor

Núcleo Núcleo magnético magnético

estatorestator

7.11 Despiece de un motor de MT7.11 Despiece de un motor de MTCatálogos comercialesCatálogos comerciales

7.12 Despiece de un motor de BT


7.13 Principio de funcionamiento A7.13 Principio de funcionamiento A

EL ESTATOR DE UN MOTOR EL ESTATOR DE UN MOTOR ASÍNCRONO ESTÁ FORMADO ASÍNCRONO ESTÁ FORMADO

POR 3 DEVANADOS POR 3 DEVANADOS SEPARADOS EN EL ESPACIO SEPARADOS EN EL ESPACIO

120º. En la figura se 120º. En la figura se representa sólo una espira de representa sólo una espira de

cada uno de los devanados cada uno de los devanados (RR’, SS’, TT’)(RR’, SS’, TT’)

S

R

R’

S’

T

T’

Estator

Origen deángulos

Rotor

LOS 3 DEVANADOS ESTÁN LOS 3 DEVANADOS ESTÁN ALIMENTADOS MEDIANTE UN ALIMENTADOS MEDIANTE UN

SISTEMA TRIFÁSICO DE SISTEMA TRIFÁSICO DE TENSIONES. POR TANTO, LAS TENSIONES. POR TANTO, LAS CORRIENTES QUE CIRCULAN CORRIENTES QUE CIRCULAN

POR LAS ESPIRAS SON POR LAS ESPIRAS SON SENOIDALES Y ESTÁN SENOIDALES Y ESTÁN

DESFASADAS 120ºDESFASADAS 120º

)t(CosII maxR 1)ºt(CosII maxS 1201

)ºt(CosII maxT 1201

7.13 Principio de funcionamiento B7.13 Principio de funcionamiento B

F

Rotor

Estator

Sucesivas posicionesdel campo

Campogiratorio

Avance del campo

Rotor

tPf

2

SNNS

El campo magnético resultante de las tres corrientes de fase es un El campo magnético resultante de las tres corrientes de fase es un campo que gira en el espacio a campo que gira en el espacio a 60*f/P60*f/P RPMRPM. Donde . Donde PP es el número es el número de pares de polos del estator (depende de la forma de conexión de de pares de polos del estator (depende de la forma de conexión de

las bobinas que lo forman) y las bobinas que lo forman) y ff la frecuencia de alimentación. la frecuencia de alimentación.

PfNS

60 Velocidad deVelocidad desincronismosincronismo

7.13 Principio de funcionamiento 7.13 Principio de funcionamiento C: simulaciónC: simulación

T=0.340 s

T=0.352 s

T=0.370 s

7.13 Principio de funcionamiento 7.13 Principio de funcionamiento C.2: simulaciónC.2: simulación

MOTOR DE 2 MOTOR DE 2 PARES PARES

DE POLOSDE POLOS

T=1 S T=1,015 S

Motor Motor asíncronasíncron

oo

EstatorEstator

RotorRotor

Devanado trifásico a 120º alimentadoDevanado trifásico a 120º alimentadocon sistema trifásico de tensionescon sistema trifásico de tensiones

Espiras en cortocircuitoEspiras en cortocircuito

SistemaSistemaTrifásicoTrifásico

Devanado trifásicoDevanado trifásicoa 120ºa 120º Campo giratorio 60f/PCampo giratorio 60f/P

FEM inducidaFEM inducidapor el campopor el campo

giratorio en las giratorio en las espiras del rotorespiras del rotor

Espiras en cortoEspiras en cortosometidas a tensiónsometidas a tensión

Circulación deCirculación decorriente por lascorriente por lasespiras del rotorespiras del rotor

Ley de Biot Ley de Biot y Savarty Savart

Fuerza sobre lasFuerza sobre lasespiras del rotorespiras del rotor

Par sobrePar sobreel rotorel rotor

Giro de laGiro de laMáquinaMáquina

7.13 Principio de funcionamiento D7.13 Principio de funcionamiento D

EL MOTOR ASÍNCRONO SIEMPRE GIRA A VELOCIDAD EL MOTOR ASÍNCRONO SIEMPRE GIRA A VELOCIDAD INFERIOR A LA VELOCIDAD DE SINCRONISMO: EN INFERIOR A LA VELOCIDAD DE SINCRONISMO: EN

CASO CONTRARIO CASO CONTRARIO NO SE INDUCIRÍA FUERZA NO SE INDUCIRÍA FUERZA ELECTROMOTRIZ EN EL ROTOR DE LA MÁQUINAELECTROMOTRIZ EN EL ROTOR DE LA MÁQUINA Y, POR Y, POR

LO TANTO, NO HABRÍA PAR MOTORLO TANTO, NO HABRÍA PAR MOTOR

7.13 Principio de funcionamiento E7.13 Principio de funcionamiento E

CUANDO TRABAJA EN VACÍO GIRA MUY PRÓXIMO A LA CUANDO TRABAJA EN VACÍO GIRA MUY PRÓXIMO A LA VELOCIDAD DE SINCRONISMO. EN ESE CASO, EL ÚNICO VELOCIDAD DE SINCRONISMO. EN ESE CASO, EL ÚNICO PAR MOTOR DESARROLLADO POR LA MÁQUINA ES PAR MOTOR DESARROLLADO POR LA MÁQUINA ES EL EL

NECESARIO PARA COMPENSAR LAS PÉRDIDAS NECESARIO PARA COMPENSAR LAS PÉRDIDAS

7.14 Ventajas de los motores de 7.14 Ventajas de los motores de induccióninducción

La única alimentación eléctrica que reciben se hace a La única alimentación eléctrica que reciben se hace a través de la línea trifásica que alimenta al devanado través de la línea trifásica que alimenta al devanado estatórico. estatórico. NO HAY ESCOBILLAS O ELEMENTOS NO HAY ESCOBILLAS O ELEMENTOS ROZANTESROZANTES..

El rotor de jaula es muy robusto ya que no incluye El rotor de jaula es muy robusto ya que no incluye sistema aislante.sistema aislante.

Tienen par de arranque.Tienen par de arranque. No tienen problemas de estabilidad ante variaciones No tienen problemas de estabilidad ante variaciones

bruscas de la carga.bruscas de la carga.

VENTAJAS DE LOS MOTORES VENTAJAS DE LOS MOTORES ASÍNCRONOSASÍNCRONOS

Aumento delAumento delpar de cargapar de carga

Reducción de laReducción de lavelocidad de girovelocidad de giro

MayorMayorFEMFEM

Mayor corrienteMayor corrienterotorrotor

Mayor Mayor par motorpar motor

EstabilidadEstabilidad

7.15 Inconvenientes de los 7.15 Inconvenientes de los motores de inducciónmotores de inducción

La corriente de arranque es mucho mayor que la La corriente de arranque es mucho mayor que la corriente de funcionamiento nominal. Entre 3 y 6 veces corriente de funcionamiento nominal. Entre 3 y 6 veces mayor. En mucho casos es necesario disponer mayor. En mucho casos es necesario disponer procedimientos especiales de limitación de la corriente procedimientos especiales de limitación de la corriente de arranque.de arranque.

La variación de su velocidad implica la variación de la La variación de su velocidad implica la variación de la frecuencia de alimentación: es necesario disponer de un frecuencia de alimentación: es necesario disponer de un convertidor electrónico que convierta la tensión de red convertidor electrónico que convierta la tensión de red en una tensión de frecuencia variable.en una tensión de frecuencia variable.

INCONVENIENTES DE LOS MOTORES INCONVENIENTES DE LOS MOTORES ASÍNCRONOSASÍNCRONOS

EQUIPOEQUIPORECTIFICADORRECTIFICADOR

TRIFÁSICOTRIFÁSICO

EQUIPOEQUIPOINVERSORINVERSORTRIFÁSICOTRIFÁSICO

SISTEMASISTEMADEDE

FILTRADOFILTRADO 3 FASES3 FASES50 Hz50 Hz

3 FASES3 FASESf VARIABLEf VARIABLEBUS DEBUS DE

CCCCONDA ESCALONADAONDA ESCALONADA

DE f VARIABLEDE f VARIABLE

7.16 Deslizamiento en las 7.16 Deslizamiento en las máquinas asíncronasmáquinas asíncronas

100

S

mS(%)S

SS

S

mSm N)S(N)N

NN(N

11

Sm )S( 1

VelocidaVelocidad d

mecánicmecánica del a del rotorrotor

mSdes NNN

PfNS

60

Velocidad de Velocidad de deslizamientodeslizamiento

100100

S

mS

S

desN

NNN

N(%)S

DeslizamientDeslizamientoo

S=0 Velocidad de sincronismoS=0 Velocidad de sincronismoS=1 Rotor paradoS=1 Rotor parado

LOS MOTORES DE INDUCCIÓN LOS MOTORES DE INDUCCIÓN TRABAJAN SIEMPRE CON TRABAJAN SIEMPRE CON

VALORES MUY BAJOS DE S: VALORES MUY BAJOS DE S: S<5%S<5%

7.17 Frecuencia en el rotor de 7.17 Frecuencia en el rotor de las máquinas asíncronas Alas máquinas asíncronas AFrecuencia Frecuencia

FEM FEM inducidainducida

en el rotoren el rotor

En el límite:En el límite:SS1; N1; Nmm 0 0

En el límite:En el límite:SS0; N0; Nmm N Nss ffrotorrotor f festatorestator ffrotorrotor00

Aumento frecuencia Aumento frecuencia inducida rotorinducida rotor

Disminución Disminución frecuencia inducida frecuencia inducida

rotorrotor

> velocidad > velocidad relativa campo relativa campo respecto rotorrespecto rotor

< velocidad < velocidad relativa campo relativa campo respecto rotorrespecto rotor

AumentoAumentovelocidad velocidad

girogiro

Reducción Reducción velocidad velocidad

girogiro

La misma que la La misma que la velocidad relativa del velocidad relativa del

campo respecto al rotor campo respecto al rotor (S)(S)

7.17 Frecuencia en el rotor de 7.17 Frecuencia en el rotor de las máquinas asíncronas Blas máquinas asíncronas B

GIRO EN GIRO EN VACÍO: VACÍO: NNmm N NSS

ffrotorrotor00

ROTOR ROTOR BLOQUEADBLOQUEADO: O: NNmm=0=0

ffrotorrotor f festatorestator estatorrotor fSf Para cualquier Para cualquier

velocidad entre 0 y velocidad entre 0 y NNSS

PfN estator

S

60

estatorS

Srotor fN

NmNf

60NmNPf S

rotor

7.18 Circuito equivalente de 7.18 Circuito equivalente de la máquina asíncrona Ala máquina asíncrona A

111 EIjXRU Ss

Xs Rs

U1 E1

I1CIRCUITO CIRCUITO

EQUIVALENTEEQUIVALENTEDEL ESTATOR PARA DEL ESTATOR PARA

CUALQUIER CUALQUIER VELOCIDADVELOCIDAD

DE GIRODE GIRO

ALIMENTADO A ALIMENTADO A ff11

frecuencia de frecuencia de redred

ReactanciReactanciaadispersiódispersiónnestatorestator

ResistenciResistenciaaestatorestator

ReactanciaReactanciamagnetizantmagnetizant

e estatore estator

EQUIVALENTEEQUIVALENTEPOR FASEPOR FASE

CIRCUITO CIRCUITO EQUIVALENTE ROTOR EQUIVALENTE ROTOR

CON LA MÁQUINA CON LA MÁQUINA BLOQUEADABLOQUEADA

ALIMENTADO A ALIMENTADO A ff11


XR RR

E2

IRbloqReactanciReactanciaadispersiódispersiónnrotorrotor

ResistenciResistenciaarotorrotor

ReactanciaReactanciamagnetizantmagnetizante rotore rotor

EQUIVALENTEEQUIVALENTEPOR FASEPOR FASE

CON ROTOR BLO-CON ROTOR BLO-QUEADO: QUEADO:

ffrotorrotor=f=festatorestator

bloqRRR IjXRE 2

LA FEM INDUCIDA LA FEM INDUCIDA EN EL ROTOR ES EN EL ROTOR ES

PROPORCIONAL A PROPORCIONAL A LA VELOCIDAD LA VELOCIDAD

DEL CAMPO DEL CAMPO RESPECTO AL RESPECTO AL ROTOR (S)ROTOR (S)

7.18 Circuito equivalente de 7.18 Circuito equivalente de la máquina asíncrona Bla máquina asíncrona B

Con el rotor Con el rotor bloqueado bloqueado

se induce se induce EE22

En vacío se En vacío se induce induce 00

A una A una velocidad en-velocidad en-tre 0 y Ntre 0 y NS, S, es es decir a un decir a un

des-des-lizamiento Slizamiento S

SE SE INDUCEINDUCE

::S*ES*E22

La FEM inducida en el rotor para La FEM inducida en el rotor para una velocidad cualquiera N una velocidad cualquiera N

(corres-pondiente a un (corres-pondiente a un deslizamiento Sdeslizamiento S) )

S*ES*E22 S*XR RR

S*E2

IR ReactanciReactanciaadispersiódispersiónnrotorrotor


ALIMENTADALIMENTADO O

A: A: ff22=S*f=S*f11

Circuito equivalente para Circuito equivalente para el rotor con deslizamiento el rotor con deslizamiento

SS LA RESISTENCIA ROTÓRICALA RESISTENCIA ROTÓRICARRRR NO VARÍA NO VARÍA CON LA CON LA

FRECUENCIAFRECUENCIAY, POR TANTO, Y, POR TANTO, TAMPOCOTAMPOCO CON CON

SSLA REACTANCIA LA REACTANCIA XXRR VARÍA CON VARÍA CON

S:S:CUANDO EL DESLIZAMIENTO ES CUANDO EL DESLIZAMIENTO ES

SS, , XXRR PASA SER PASA SER S*XS*XRR

7.18 Circuito equivalente de 7.18 Circuito equivalente de la máquina asíncrona Cla máquina asíncrona C

sRRR ISjXRES 2

RRRR

RsjXS

RE

jXRESI

22

Se puede obtener la misma corriente Se puede obtener la misma corriente en el mismo circuito alimentado a en el mismo circuito alimentado a ff11 con sólo con sólo cambiar Rcambiar RRR por R por RRR/S/S

ES POSIBLE OBTENER EL CIRCUITO ES POSIBLE OBTENER EL CIRCUITO EQUIVALENTE DE LA MÁQUINA EQUIVALENTE DE LA MÁQUINA

ASÍNCRONA TRABAJANDO SÓLO CON ASÍNCRONA TRABAJANDO SÓLO CON LA FRECUENCIA DEL ESTATOR. LA FRECUENCIA DEL ESTATOR.

BASTA SIMULAR EL EFECTO DEL BASTA SIMULAR EL EFECTO DEL GIRO CON LA RESISTENCIAGIRO CON LA RESISTENCIA RRRR/S/S

CIRCUITO EQ. ROTOR A CIRCUITO EQ. ROTOR A DESLIZAMIENTO SDESLIZAMIENTO S

S*XR RR

S*E2

IR ReactanciReactanciaadispersiódispersiónnrotorrotor



A: A: ff22=S*f=S*f11


A: A: ff11

XR

E2

IRSRR

7.18 Circuito equivalente de 7.18 Circuito equivalente de la máquina asíncrona Dla máquina asíncrona D

PARA OBTENER EL CIRCUITO EQUIVALENTE COMPLETO SE PARA OBTENER EL CIRCUITO EQUIVALENTE COMPLETO SE UNIRÁN LOS CIRCUITOS EQUIVALENTES DE ROTOR Y ESTATORUNIRÁN LOS CIRCUITOS EQUIVALENTES DE ROTOR Y ESTATOR

SE PLANTEARÁ QUE LA MÁQUINA ASÍNCRONA ES SE PLANTEARÁ QUE LA MÁQUINA ASÍNCRONA ES

“EQUIVALENTE”“EQUIVALENTE” A UN TRANSFORMADOR (Estator=Primario, A UN TRANSFORMADOR (Estator=Primario, Rotor=Secundario Relación Transf.=rRotor=Secundario Relación Transf.=rtt))

SE REDUCIRÁ EL SECUNDARIO (Rotor) AL PRIMARIO (Estator)SE REDUCIRÁ EL SECUNDARIO (Rotor) AL PRIMARIO (Estator)

X s R s

U 1 E 1

I 1

X R ’

E 2 ’

I R ’

S'R R

122 ErE'E t

X s R s

U 1 E 1

I 1

X R ’

E 2 ’

I R ’

S'R R

122 ErE'E t

7.18 Circuito equivalente de 7.18 Circuito equivalente de la máquina asíncrona Ela máquina asíncrona E

COMO COMO EE11=E=E22’’ SE SE PUEDEN PUEDEN

UNIR EN CORTOCIRCUITOUNIR EN CORTOCIRCUITO

7.18 Circuito equivalente de 7.18 Circuito equivalente de la máquina asíncrona Fla máquina asíncrona F

I0 0

I Ife

Componente Componente magnetizantmagnetizantee

Componente Componente de pérdidasde pérdidas X

I

Rfe

Ife

I0

X s R s

U 1

I 1

X R ’I R ’

S'R R

122 ErE'E t

7.18 Circuito equivalente de 7.18 Circuito equivalente de la máquina asíncrona Gla máquina asíncrona G

S

S'R'RS'R

RRR 1

LA RESISTENCIA LA RESISTENCIA VARIABLE SE VARIABLE SE

PUEDE DIVIDIR EN PUEDE DIVIDIR EN DOS DOS

COMPONENTESCOMPONENTES

Xs Rs

U1

I1

XR’ IR’

S'RR

X Rfe

IfeI

I0

7.18 Circuito equivalente de 7.18 Circuito equivalente de la máquina asíncrona Hla máquina asíncrona H

TensiónTensiónde fasede fase

(Estator(Estator))

Resistencia Resistencia cobre rotorcobre rotor

Reactancia Reactancia dispersióndispersiónrotorrotor

ResistenciResistencia a potenciapotenciamecánicamecánicaentregadaentregada

Resistencia Resistencia cobre estatorcobre estator

Reactancia Reactancia dispersióndispersión

estatorestator

ReactanciaReactanciamagnetizantemagnetizante

ResistenciaResistenciapérdidas hierropérdidas hierro

CorrientCorrientee

de vacíode vacío

El circuito equivalente se planteaEl circuito equivalente se planteapor fase y con conexión en estrellapor fase y con conexión en estrella

Todos los elementos del circuito con ‘Todos los elementos del circuito con ‘están referidos al estatorestán referidos al estator

Xs Rs

U1

I1

XR’ IR’

X Rfe

IfeI

I0RR’

S

S'RR1

7.18 Circuito equivalente de 7.18 Circuito equivalente de la máquina asíncrona Ila máquina asíncrona I

Con la carga nominal (S bajo) el circuito el factor de Con la carga nominal (S bajo) el circuito el factor de potencia a la entrada es alta (0,8 aprox)potencia a la entrada es alta (0,8 aprox)

En vacío (S=0) la rama del rotor queda en circuito En vacío (S=0) la rama del rotor queda en circuito abierto: el circuito es principalmente inductivo fdp 0,1 - abierto: el circuito es principalmente inductivo fdp 0,1 -

0,2 aprox0,2 aprox

Potencia entregadaPotencia entregada

En un motor asíncrono la corriente de vacío no es En un motor asíncrono la corriente de vacío no es despreciabledespreciable

Xs Rs

U1

I1

XR’ IR’

X Rfe

IfeI

I0RR’

S

S'RR1

(T. DE FASE)(T. DE FASE)

CosCos

7.19 Cálculo de las pérdidas en 7.19 Cálculo de las pérdidas en la máquina asíncrona Ala máquina asíncrona A

23 'IS'RP R

Rg

213 'ISS'RPPP RRrotcugmi

CosI3VP 111 POTENCIA ABSORBIDA DE LA RED POTENCIA ABSORBIDA DE LA RED ELÉCTRICAELÉCTRICA2

13 IRP SestCu PÉRDIDAS EN LOS CONDUCTORES DEL ESTATOR PÉRDIDAS EN LOS CONDUCTORES DEL ESTATOR (Cu)(Cu)

fefe R

EP2

13 PÉRDIDAS EN EL HIERRO. SUELEN CONSIDERARSE PÉRDIDAS EN EL HIERRO. SUELEN CONSIDERARSE CONCENTRADAS EN EL ESTATOR. EN EL ROTOR LA f CONCENTRADAS EN EL ESTATOR. EN EL ROTOR LA f ES MUY BAJAES MUY BAJA

feestCug PPPP 1 POTENCIA QUE ATRAVIESA EL ENTREHIERRO POTENCIA QUE ATRAVIESA EL ENTREHIERRO DE LA MÁQUINADE LA MÁQUINA

23 'I'RP RRRotCu PÉRDIDAS EN LOS CONDUCTORES DEL ROTOR PÉRDIDAS EN LOS CONDUCTORES DEL ROTOR (Cu)(Cu)

La potencia que atraviesa La potencia que atraviesa el entrehierro es la que el entrehierro es la que disipa en la resistencia disipa en la resistencia

total de la rama del rotor total de la rama del rotor (R(RRR’/S)’/S)

POTENCIA MECÁNICA POTENCIA MECÁNICA INTERNA: ATRAVIESA EL INTERNA: ATRAVIESA EL ENTREHIERRO Y PRODUCE ENTREHIERRO Y PRODUCE TRABAJOTRABAJO

Se disipa en la resistencia Se disipa en la resistencia variablevariable

7.19 Cálculo de las pérdidas en 7.19 Cálculo de las pérdidas en la máquina asíncrona Bla máquina asíncrona B

gggrotcugmi PSPSPPPP 1OTRA FORMA DE OTRA FORMA DE CALCULARLA A PARTIR CALCULARLA A PARTIR DEL DESLIZAMIENTODEL DESLIZAMIENTO

esrotacional y mecánicas PérdidasPP miU

PAR INTERNO: EL PAR TOTAL PAR INTERNO: EL PAR TOTAL DESARROLLADO DESARROLLADO INTERNAMENTE POR LA INTERNAMENTE POR LA MÁQUINAMÁQUINA

Velocidad Velocidad angular de giro angular de giro del rotordel rotor

S

ggmii

PPSPT

1

Velocidad Velocidad angular de angular de sincronismosincronismo

PAR ÚTILPAR ÚTIL: EL PAR QUE ES : EL PAR QUE ES CAPAZ DE DESARROLLAR CAPAZ DE DESARROLLAR EL MOTOR EN EL EJEEL MOTOR EN EL EJE

UU

PT

jXs Rs jXR’ IR’

S'RR

jX

A

B

U1

I1

+

7.20 Cálculo del par de una 7.20 Cálculo del par de una máquina asíncrona Amáquina asíncrona A

CALCULANDO CALCULANDO EL EL

EQUIVALENTE EQUIVALENTE THEVENIN THEVENIN

ENTREENTRE A y B A y B

Se puede Se puede despreciar Rdespreciar Rfefe

jXth Rth jXR’ IR’

S'RR

A

B

Vth

I1

+

XXjRjXUVSS

th1

XXjRjXjXRZ

SS

SSth

7.20 Cálculo del par de una 7.20 Cálculo del par de una máquina asíncrona Bmáquina asíncrona B

22

'XXS'RR

V'I

RthR

th

thR

jXth Rth jXR’ IR’

S'RR

A

B

Vth

I1

+ 'XXjS

'RRV'I

RthR

th

thR

22

2

23

3'XXS

'RR

S'RV

'IS'RP

RthR

th

Rth

RR

g

)S(fTi 2

2

23

'XXS

'RR

S'RVP

T

RthR

th

Rth

SS

gi

7.21 Curvas de respuesta 7.21 Curvas de respuesta mecánica par - velocidad Amecánica par - velocidad A

1 Deslizamiento S

Par

Par deArranque

Par máximo

Par Nominal

0

Velocidad desincronismo

Motor GeneradorFrenoS>1S>1 0<S<10<S<1 S<0S<0

Zona de funcionamiento estable Zona de funcionamiento estable como motorcomo motor

)S(fTi 221 ,T

Tnom

arr

7281 ,,TT

nom

max

7.21 Curvas de respuesta 7.21 Curvas de respuesta mecánica par - velocidad Bmecánica par - velocidad B

La característica mecánica de los motores de La característica mecánica de los motores de inducción es prácticamente lineal entre vacío y plena inducción es prácticamente lineal entre vacío y plena

cargacarga

El par máximo suele ser de 2 a 3 veces el nominalEl par máximo suele ser de 2 a 3 veces el nominal

El par de arranque tiene que ser superior al nominal El par de arranque tiene que ser superior al nominal para permitir que el motor se ponga en marchapara permitir que el motor se ponga en marcha

Para un determinado deslizamiento el par varía con el Para un determinado deslizamiento el par varía con el cuadrado de la tensióncuadrado de la tensión

7.21 Curvas de respuesta 7.21 Curvas de respuesta mecánica par - velocidad Cmecánica par - velocidad C

Banda de Banda de dispersiódispersió

nn


7.21 Curvas de respuesta 7.21 Curvas de respuesta mecánica par - velocidad Dmecánica par - velocidad D


7.22 Par máximo de un motor de 7.22 Par máximo de un motor de inducción Ainducción A jXth Rth jXR’

IR’

S'RR

A

B

Vth

I1

+

El par será El par será máximo cuando máximo cuando PPgg sea máxima, sea máxima, es decir cuando es decir cuando se transfiera a se transfiera a

RRRR’/S’/S la la máxima máxima potenciapotencia

22 'XXRS'R

RththR

TEOREMA TEOREMA TRANSFERENCITRANSFERENCI

A MÁX. POTA MÁX. POT

22 'XXR'RS

Rthth

RTMAX

22

2

2

3

'XXRR

VTRthththS

thmax

7.22 Par máximo de un motor de 7.22 Par máximo de un motor de inducción Binducción B

Resistencia rotórica crecienteResistencia rotórica creciente

SSTMAX1TMAX1SSTMAX2TMAX2SSTMAX3TMAX3

ParPar

SS

22 'XXR'RS

Rthth

RTMAX

EL deslizamiento al EL deslizamiento al que se produce el que se produce el

par máximo par máximo SÍ SÍ DEPENDE DE RDEPENDE DE RRR’’

Esta propiedad se usa para el Esta propiedad se usa para el arranque mediante inserción de arranque mediante inserción de

resistencias en máquinas de rotor resistencias en máquinas de rotor bobinadobobinado

El par máximo El par máximo NO depende de NO depende de la resistencia la resistencia rotórica Rrotórica RRR’’

22

2

2

3

'XXRR

VTRthththS

thmax

7.23 Ensayo de rotor libre7.23 Ensayo de rotor libre

S

S-1'R :0S Si R

Xs Rs

U1

I0

XR’

X Rfe

Ife I

RR’

En vacío SEn vacío S0:0:

Al no circular corriente por RAl no circular corriente por RRR’ puede considerarse ’ puede considerarse que en este ensayo las pérdidas en el Cu son sólo que en este ensayo las pérdidas en el Cu son sólo

las del estatorlas del estator

00

3I

VZ

Línea

20

00 3 I

PR

XXRZX s2

02

00

I0(t)

Motor girando sin Motor girando sin cargacarga

Condiciones Condiciones ensayo:ensayo:

W1W1

W2W2

AU1(t)

++

++

++

V y f V y f nominalesnominales

ZZ00

ImpedanciImpedancia por fase a por fase del motordel motor000 jXRZ

femecestcu PPPWWP 210

7.24 Ensayo de rotor bloqueado A7.24 Ensayo de rotor bloqueado A

I1n(t)

Rotor Rotor bloqueadobloqueado

Condiciones Condiciones ensayo:ensayo:

W1W1

W2W2

AUcc(t)

++

++

++

V reducida e I V reducida e I nominalnominal

V

El ensayo se realiza El ensayo se realiza subiendo gradualmente la subiendo gradualmente la tensión de alimentación tensión de alimentación hasta que la corriente hasta que la corriente

circulante sea la nominalcirculante sea la nominal

3ccU

Xs Rs

I1n

XR’ RR’

Se puede Se puede despreciar la rama despreciar la rama

paraleloparalelo

Tensión de Tensión de ensayoensayo

muy reducidamuy reducida

Corriente por XCorriente por Xdespreciabledespreciable

Muy Muy pocas pocas

pérdidas pérdidas FeFe

RRfe fe despreciabldespreciabl

ee

ZZcccc

cccccc jXRZ

'RRR Rscc

'XXX Rscc Se eliminaSe elimina

rama paralelorama paralelo

7.24 Ensayo de rotor bloqueado B7.24 Ensayo de rotor bloqueado B Xs Rs

I1n

XR’ RR’

3ccU

Se puede Se puede despreciar la rama despreciar la rama

paraleloparaleloZZcccc

rotcuestcucc PPWWP 21

n

cc

cc I

UZ

1

3 213 n

cccc I

PR

CÁLCULO CÁLCULO PARÁMETROS PARÁMETROS

CIRCUITO CIRCUITO EQUIVALENTEEQUIVALENTE

'XX,'X RSR 60 'XX,'X RSR 70

'XX RS 'XX,X RSS 40 'XX,X RSS 30

'XX RS

XXSS yy

XXRR’’

Regla empírica según tipo de Regla empírica según tipo de motormotor

MOTOR CLASE MOTOR CLASE A:A:MOTOR CLASE MOTOR CLASE B:B:MOTOR CLASE MOTOR CLASE C:C:MOTOR CLASE MOTOR CLASE D:D:

RRSS Se obtiene por medición Se obtiene por medición directa sobre los devanados del directa sobre los devanados del

estatorestator

CÁLCULO CÁLCULO PARÁMETROS PARÁMETROS

CIRCUITO CIRCUITO EQUIVALENTEEQUIVALENTE

7.24 Ensayo de rotor bloqueado C7.24 Ensayo de rotor bloqueado C

SXXX 0XX

Después de aplicar la Regla Después de aplicar la Regla empírica anterior para obtener empírica anterior para obtener

las reactancias de rotor y estator las reactancias de rotor y estator se aplica el resultado del ensayo se aplica el resultado del ensayo

de vacíode vacío

RRRR’’Se obtiene restando a RSe obtiene restando a RCCCC

(Ensayo de rotor bloqueado) el (Ensayo de rotor bloqueado) el valor de Rvalor de RSS (medición directa) (medición directa)

SccR RR'R

Corriente absorbida en función de la velocidad

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

945 950 955 960 965 970 975 980 985 990 995 1000

RPM

Cor

rient

e A

7.25 Características funcionales de 7.25 Características funcionales de los motores asíncronos Alos motores asíncronos A

Fabricante: EMODFabricante: EMODPotencia: 7,5 kWPotencia: 7,5 kWTensión: 380 VTensión: 380 VCorriente: 17 ACorriente: 17 AVelocidad : 946 Velocidad : 946 RPMRPMPolos: 6Polos: 6

Velocidad Velocidad de de sincronismsincronismoo

CorrienteCorrientede vacíode vacío

CorrienteCorrientenominalnominal

Potencia eléctrica absorbida en función de la velocidad

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

945 950 955 960 965 970 975 980 985 990 995 1000

RPM

Pot

enci

a W


7.25 Características funcionales de 7.25 Características funcionales de los motores asíncronos Blos motores asíncronos B


Potencia eléctrica Potencia eléctrica consumida plena consumida plena

cargacarga

Rendimiento en función de la velocidad

0,000

0,100

0,200

0,300

0,400

0,500

0,600

0,700

0,800

0,900

945 950 955 960 965 970 975 980 985 990 995 1000

RPM

Ren

dim

ient

o %


7.26 Características funcionales de 7.26 Características funcionales de los motores asíncronos Clos motores asíncronos C


RendimientRendimiento en vacíoo en vacío

RendimientRendimiento a plena o a plena

cargacarga

Factor de potencia en función de la velocidad

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

945 950 955 960 965 970 975 980 985 990 995 1000

RPM

Fac

tor d

e p

oten

cia


7.25 Características funcionales de 7.25 Características funcionales de los motores asíncronos Dlos motores asíncronos D


fdp en fdp en vacíovacío

fdp a fdp a plena plena cargacarga

Característica mecánica en zona estable

0

10

20

30

40

50

60

70

80

945 950 955 960 965 970 975 980 985 990 995 1000

RPM

Par (

Nm)


7.25 Características funcionales de 7.25 Características funcionales de los motores asíncronos Elos motores asíncronos E


7.25 Características funcionales 7.25 Características funcionales de los motores asíncronos Fde los motores asíncronos F

VELOCIDADES DE GIRO TÍPICASVELOCIDADES DE GIRO TÍPICAS Fuente: ABB – Fuente: ABB – “Guide for selecting a motor”“Guide for selecting a motor”

NÚMERODE POLOS

VELOCIDADSINCRONISMO (RPM)

VELOCIDAD TÍPICAPLENA CARGA

2 3000 29004 1500 14406 1000 9608 750 72010 600 58012 500 48016 375 360

Evolución de la temperatura de los devanados desde Evolución de la temperatura de los devanados desde

el arranque hasta el régimen permanente térmicoel arranque hasta el régimen permanente térmico

7.25 Características funcionales de 7.25 Características funcionales de los motores asíncronos Glos motores asíncronos G


Tª 114 ºC:Tª 114 ºC:Motor Clase F: Motor Clase F: Tª max= 155 Tª max= 155 ºCºC

7.26 Control de las características 7.26 Control de las características mecánicas de los motores de inducción mecánicas de los motores de inducción

mediante el diseño del rotor Amediante el diseño del rotor A

Resistencia rotórica Resistencia rotórica crecientecreciente

SSTMAX1TMAX1SSTMAX2TMAX2SSTMAX3TMAX3

ParPar

SS

EL RENDIMIENTO DEL EL RENDIMIENTO DEL MOTOR ES BAJOMOTOR ES BAJO

Si la resistencia rotórica es Si la resistencia rotórica es elevada el par de arranque del elevada el par de arranque del

motor también lo esmotor también lo es

Si la resistencia rotórica es Si la resistencia rotórica es elevada el par máximo del elevada el par máximo del

motor aparece con motor aparece con deslizamiento elevadodeslizamiento elevado

gmi PSP 1

Si el deslizamiento es elevado Si el deslizamiento es elevado la potencia mecánica interna la potencia mecánica interna

es bajaes baja


mediante el diseño del rotor Bmediante el diseño del rotor B

Motor con Motor con RRRR’ elevada’ elevada

Motor con Motor con RRRR’ baja’ baja

Buen par de Buen par de arranquearranque

Bajo rendimientoBajo rendimientoBajo par de Bajo par de arranquearranque

Buen rendimientoBuen rendimiento SOLUCIÓNSOLUCIÓN

MOTOR DE ROTOR MOTOR DE ROTOR BOBINADO: VARIACIÓN BOBINADO: VARIACIÓN

DE LA RESISTENCIA DE LA RESISTENCIA ROTÓRICAROTÓRICA

DISEÑO DE UN ROTOR DISEÑO DE UN ROTOR CON CARACTERÍSTICAS CON CARACTERÍSTICAS

ELÉCTRICAS ELÉCTRICAS VARIABLES SEGÚN LA VARIABLES SEGÚN LA VELOCIDAD DE GIROVELOCIDAD DE GIRO

Barras de Barras de pequeña secciónpequeña sección

Alta Alta resistencia, resistencia,

baja reactancia baja reactancia de dispersiónde dispersión

Barras de Barras de ranura ranura

profundaprofunda

Resistencia Resistencia baja elevada baja elevada reactancia de reactancia de

dispersióndispersión

Doble jaulaDoble jaula

Combina las Combina las propiedades de propiedades de

las dos las dos anterioresanteriores

Pueden usarse Pueden usarse dos tipos de dos tipos de material con material con

diferente diferente resistividadresistividad


mediante el diseño del rotor Cmediante el diseño del rotor C

La sección y geometría de las barras rotóricas La sección y geometría de las barras rotóricas determina sus propiedades eléctricas y la forma de determina sus propiedades eléctricas y la forma de

variación de éstas con la velocidad de giro de la variación de éstas con la velocidad de giro de la máquinamáquina

A menor A menor sección sección mayor mayor

RRRR’’


mediante el diseño del rotor Dmediante el diseño del rotor DRanura Ranura

estatóricestatóricaa Circuito equivalente de Circuito equivalente de

una barra rotóricauna barra rotórica

ResistenciaResistencia Reactancia Reactancia dispersióndispersión

La reactancia de dispersión La reactancia de dispersión aumenta con la profundidad aumenta con la profundidad = que el flujo de dispersión= que el flujo de dispersión

Flujo de Flujo de dispersión: se dispersión: se concentra hacia concentra hacia el interiorel interior

ffrotorrotor ELEVADAELEVADA

ARRANQUEARRANQUE SS VALORES VALORES

ELEVADOSELEVADOS

Reducción Reducción sección útil: sección útil: aumento Raumento RRR’’

Aumento Aumento del par de del par de arranquearranque

Efecto de la Efecto de la reactancia de reactancia de

dispersión dispersión ((22ffrotorrotor*L*Ldispersióndispersión))

MUY ACUSADOMUY ACUSADO

La corriente circula La corriente circula sólo por la parte sólo por la parte

más externa de la más externa de la barrabarra

CONDICIONECONDICIONES NOMINALESS NOMINALES

SS VALORES VALORES

BAJ0SBAJ0S

ffrotorrotor BAJABAJA

Mejora del Mejora del rendimientrendimient

oo

Aumento Aumento sección util: sección util: Reducción Reducción RRRR’ y Par’ y Par

La corriente circula La corriente circula por toda la sección por toda la sección

de la barrade la barra

Efecto de la Efecto de la reactancia de reactancia de

dispersión dispersión ((22ffrotorrotor*L*Ldispersióndispersión))

MUY POCO MUY POCO ACUSADOACUSADO

DURANTE EL DURANTE EL ARRANQUE CIRCULA ARRANQUE CIRCULA

UN 41,93% DE LA UN 41,93% DE LA CORRIENTE POR LA CORRIENTE POR LA ZONA ROJA DE LA ZONA ROJA DE LA

BARRABARRA

DURANTE EL DURANTE EL FUNCIONAMIENTO EN FUNCIONAMIENTO EN

CONDICIONES CONDICIONES NOMINALES CIRCULA NOMINALES CIRCULA

UN 24,35% DE LA UN 24,35% DE LA CORRIENTE POR LA CORRIENTE POR LA ZONA ROJA DE LA ZONA ROJA DE LA

BARRABARRA

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27

41.93%

60.69%

Nº barra

A

Itotal Isup Iinf

0100200300400500600700800

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27Itotal Isup Iinf

75.65%

24.35%

Nº barra

A

Simulación del efecto realSimulación del efecto real

MOTOR SIMULADOMOTOR SIMULADOFabricante: Fabricante: SIEMENSSIEMENSPotencia: 11 kWPotencia: 11 kWTensión: 380 VTensión: 380 VCorriente: 22 ACorriente: 22 AVelocidad : 1450 Velocidad : 1450 RPMRPMPolos: 4Polos: 4

LÍNEAS DE CAMPO DURANTE LÍNEAS DE CAMPO DURANTE EL ARRANQUEEL ARRANQUE

LÍNEAS DE CAMPO ENLÍNEAS DE CAMPO EN FUNCIONAMIENTO NOMINALFUNCIONAMIENTO NOMINAL

Las líneas de campoLas líneas de campose concentran en lase concentran en la

superficiesuperficie

Simulación del campo real Simulación del campo real durante un arranquedurante un arranque

7.27 Clasificación de los motores 7.27 Clasificación de los motores según el tipo de rotor: Normas según el tipo de rotor: Normas

NEMA ANEMA A

Clase BClase B

Clase AClase A

Clase CClase CClase DClase D

T/TnomT/Tnom

SS

1,51,5

22

2,52,5

33 Par de arranque bajoPar de arranque bajo Par nominal con S<5%Par nominal con S<5% Corriente arranque Corriente arranque

elevada 5 – 8 Inelevada 5 – 8 In Rendimiento altoRendimiento alto Uso en bombas, Uso en bombas,

ventiladores, máquina ventiladores, máquina herramienta, etc, hasta herramienta, etc, hasta 5,5 kW5,5 kW

Para potencias > 5,5 kW Para potencias > 5,5 kW se usan sistemas de se usan sistemas de arranque para limitar la arranque para limitar la corrientecorriente

MOTOR CLASE AMOTOR CLASE A

Par arranque similar clase Par arranque similar clase AA

Corriente arranque 25% < Corriente arranque 25% < clase Aclase A

Par nominal con S<5%Par nominal con S<5% Rendimiento AltoRendimiento Alto Aplicaciones similares al Aplicaciones similares al

clase A pero con < I clase A pero con < I arranquearranque

Son LOS MÁS UTILIZADOSSon LOS MÁS UTILIZADOS

MOTOR CLASE BMOTOR CLASE B Par arranque elevado (2 Par arranque elevado (2

veces Tnom aprox.)veces Tnom aprox.) Corriente de arranque bajaCorriente de arranque baja Par nominal con S<5%Par nominal con S<5% Rendimiento AltoRendimiento Alto Aplicaciones que requieren Aplicaciones que requieren

alto par de arranquealto par de arranque Tmax < clase ATmax < clase A

MOTOR CLASE C (Doble jaula)MOTOR CLASE C (Doble jaula)

Par arranque muy elevado (> 3 Tnom)Par arranque muy elevado (> 3 Tnom) Corriente de arranque bajaCorriente de arranque baja Par nominal con S elevado (7 –17%)Par nominal con S elevado (7 –17%) Rendimiento bajoRendimiento bajo Aplicación en accionamientos Aplicación en accionamientos

intermitentes que requieren acelerar intermitentes que requieren acelerar muy rápidomuy rápido

MOTOR CLASE DMOTOR CLASE D

7.27 Clasificación de los motores según 7.27 Clasificación de los motores según el tipo de rotor: Normas NEMA Bel tipo de rotor: Normas NEMA B

7.28 Características mecánicas de 7.28 Características mecánicas de las cargas más habituales de los las cargas más habituales de los

motores de inducciónmotores de inducción

Bombas centrífugasBombas centrífugas Compresores Compresores

centrífugoscentrífugos Ventiladores y Ventiladores y

soplantessoplantes CentrifugadorasCentrifugadoras

TTRR=K*N=K*N22

PrensasPrensas Máquinas Máquinas

herramientasherramientas

TTRR=K*N=K*N

Máquinas elevaciónMáquinas elevación Cintas transportadorasCintas transportadoras Machacadoras y Machacadoras y

trituradorastrituradoras Compresores y bombas Compresores y bombas

de pistonesde pistones

TTRR=K=K

BobinadorasBobinadoras Máquinas fabricación Máquinas fabricación

chapachapa

TTRR=K/N=K/NTR=K

TR=K/ N

TR=K*NTR=K*N2

N

TR

7.29 El arranque de los motores 7.29 El arranque de los motores asíncronos Aasíncronos A

Arranque enArranque envacíovacío

Arranque aArranque aplena cargaplena carga

Corriente Corriente máximamáxima

Corriente Corriente máximamáxima

Corriente de Corriente de vacíovacío

tras alcanzar tras alcanzar velocidad velocidad máximamáxima

Corriente Corriente nominalnominal

tras alcanzar tras alcanzar velocidad velocidad máximamáxima

Duración del arranque

Duración del arranque

LA CORRIENTE LA CORRIENTE MÁXIMA NO MÁXIMA NO

DEPENDE DE LA DEPENDE DE LA CARGACARGA


7.29 El arranque de los motores 7.29 El arranque de los motores asíncronos Basíncronos B

El reglamento de BT establece límites para la corriente de El reglamento de BT establece límites para la corriente de arranque de los motores asíncronos. Por este motivo, es arranque de los motores asíncronos. Por este motivo, es necesario disponer procedimientos específicos para el necesario disponer procedimientos específicos para el

arranquearranqueSólo válido en motores Sólo válido en motores pequeños o en las centrales pequeños o en las centrales eléctricaseléctricasSólo válido en motores de Sólo válido en motores de rotor bobinado y anillos rotor bobinado y anillos rozantesrozantesEl método más barato y El método más barato y utilizadoutilizado

Reducción de la tensión Reducción de la tensión durante el arranque durante el arranque mediante autotrafomediante autotrafo

Gobierno del motor durante Gobierno del motor durante el arranque por equipo el arranque por equipo electrónicoelectrónico

Métodos Métodos de de

arranquearranque

Arranque directo de la redArranque directo de la red

Arranque mediante Arranque mediante inserción de resistencias inserción de resistencias

en el rotoren el rotorArranque estrella – Arranque estrella –

triángulotriánguloArranque con Arranque con

autotransformadorautotransformador

Arranque con Arranque con arrancadores estáticosarrancadores estáticos

7.29 El arranque de los motores 7.29 El arranque de los motores asíncronos Casíncronos C

22

'XXS'RR

V'I

RthR

th

thR

22 'XX'RRV'I

RthRth

tharranqueR

PAR DE ARRANQUEPAR DE ARRANQUE

Par de un motor Par de un motor asíncrono. asíncrono.

En el arranque En el arranque S=0S=0

Corriente rotórica. Corriente rotórica. En el arranque En el arranque S=0S=0

22

23

'XXS

'RR

S'RVP

T

RthR

th

Rth

SS

gi

22

23'XX'RR

'RVPT

RthRth

Rth

SS

gArranque

23ArranqueRR

SArranque 'I'RT

7.29 El arranque de los motores 7.29 El arranque de los motores asíncronos D : arranque por inserción asíncronos D : arranque por inserción

de resistencias rotóricasde resistencias rotóricasResistencia rotórica Resistencia rotórica crecientecreciente

RRRR’’11

ParPar

SS

RRRR’’22

RRRR’’33

Para el Para el arranque de la arranque de la

máquina se máquina se introducen introducen resistencias resistencias

entre los anillos entre los anillos rozantes que se rozantes que se van eliminando van eliminando

conforme conforme aumenta la aumenta la

velocidad de velocidad de girogiro

Sólo vale para los motores de rotor bobinado Sólo vale para los motores de rotor bobinado y anillos rozantesy anillos rozantes

7.29 El arranque de los motores 7.29 El arranque de los motores asíncronos E: arranque mediante asíncronos E: arranque mediante

autotrafoautotrafo

C3

M

C2

C1

RST

Para el arranque de la máquina Para el arranque de la máquina se introduce un se introduce un

autotransformador reductor autotransformador reductor (rt>1) (rt>1)

Inicialmente C1 y C2 están cerrados: Inicialmente C1 y C2 están cerrados: el motor arranca con la tensión el motor arranca con la tensión

reducidareducida En las proximidades de plena carga En las proximidades de plena carga

C2 se abre: el motor soporta una C2 se abre: el motor soporta una tensión ligeramente inferior a la red tensión ligeramente inferior a la red debido a las caídas de tensión en el debido a las caídas de tensión en el

devanado del autotrafodevanado del autotrafo

Se cierra C3: el motor soporta toda Se cierra C3: el motor soporta toda la tensión de la redla tensión de la red

C3

M

C1

RST

M

C2

C1

RST

M

C2

C1

RST

Fases del arranque con Fases del arranque con autotransformadorautotransformador

Ligera Ligera caída de caída de tensióntensión

7.29 El arranque de los motores 7.29 El arranque de los motores asíncronos F.1: arranque estrella - asíncronos F.1: arranque estrella -

triángulotriánguloXs RsIarr XR’ RR’

3líneaV Se Se

desprecia la desprecia la rama en rama en paraleloparalelo

S=1S=1

Circuito equivalente del motor Circuito equivalente del motor durante el arranquedurante el arranque

ZccIarr

3líneaV

CC

línea

arranque Z

V

I 3

El arranque estrella - triángulo consiste en conectar los El arranque estrella - triángulo consiste en conectar los devanados del motor en estrella para arrancar la máquina devanados del motor en estrella para arrancar la máquina

conmutando a conexión en triángulo una vez que la máquina conmutando a conexión en triángulo una vez que la máquina ha elevado su velocidad ha elevado su velocidad

El motor conectado en estrella consume menos corriente y El motor conectado en estrella consume menos corriente y entrega menos par. De este modo, se limita la corriente de entrega menos par. De este modo, se limita la corriente de

arranque. arranque.

7.29 El arranque de los motores 7.29 El arranque de los motores asíncronos F.2: arranque estrella - asíncronos F.2: arranque estrella -

triángulotriánguloR

ST

Zcc

Zcc

Zcc

3líneaV

Iarr-estrella

Vlínea

R

ST

Z c c

Z c cZ c c

3triánguloarrI Ia r r - tr iá n g u lo

V lí n e a

CC

línea

estrellaarr Z

V

I 3 CC

líneatriánguloarr Z

VI 3

3triánguloarr

estrellaarrII

Esta relación es válida para las dos conexiones. Esta relación es válida para las dos conexiones. La corriente que aparece en ella es la que La corriente que aparece en ella es la que

circula por Zcircula por Zcccc

estrellaarrtriánguloarr TT 3

R

ST

Zcc

Zcc

Zcc

3líneaV

Iarr-estrella

Vlínea

R

ST

Z c c

Z c cZ c c

3triánguloarrI Ia r r - tr iá n g u lo

V lí n e a

3triánguloarr

estrellaarrII

23ArranqueRR

SArranque 'I'RT

23estrellaArrRR

SestrellaArr 'I'RT

2

33

triánguloArrR

RS

triánguloArr'I

'RT

Arrancadores estáticos con microprocesador de Arrancadores estáticos con microprocesador de potencias hasta 2500 kW 7200Vpotencias hasta 2500 kW 7200V

Arrancador 90 kW 690VArrancador 90 kW 690V

Arrancador 4 kWArrancador 4 kW Arrancador para Arrancador para aplicaciones aplicaciones

navales y navales y militaresmilitares

ArrancadoresArrancadoresestáticosestáticos



7.30 El frenado eléctrico de los 7.30 El frenado eléctrico de los motores asíncronos Amotores asíncronos A

Existen aplicaciones en las que es necesario poder aplicar un Existen aplicaciones en las que es necesario poder aplicar un par de frenado al motor que permita detenerlo rápidamente: par de frenado al motor que permita detenerlo rápidamente: ascensores, grúas, cintas transportadoras, tracción eléctrica, ascensores, grúas, cintas transportadoras, tracción eléctrica, etc. En este caso, las propiedades eléctricas de la máquina etc. En este caso, las propiedades eléctricas de la máquina

se utilizan para lograr el frenado.se utilizan para lograr el frenado.

FRENADO REGENERATIVO O POR FRENADO REGENERATIVO O POR RECUPERACIÓN DE ENERGÍARECUPERACIÓN DE ENERGÍA

FRENADO POR CONTRACORRIENTE FRENADO POR CONTRACORRIENTE O CONTRAMARCHAO CONTRAMARCHA

FRENADO DINÁMICO (Por FRENADO DINÁMICO (Por inyección de CC)inyección de CC)

TIPOS DE TIPOS DE FRENADO FRENADO

ELÉCTRICOELÉCTRICO

Par resistentePar resistente

Velocidad (RPM)Velocidad (RPM)

ParPar

Curva de Curva de funcionamientfuncionamient

o con o con 2P2P polospolos

Curva de Curva de funcionamientfuncionamiento con o con PP polos polos

NNsPsPNNs2Ps2PFRENADO FRENADO REGENERATIVOREGENERATIVO

7.30 El frenado eléctrico de los 7.30 El frenado eléctrico de los motores asíncronos Bmotores asíncronos B

Zona de Zona de funcionamiento funcionamiento

como frenocomo freno

Para frenar se modifican las conexiones del estator pasando de Para frenar se modifican las conexiones del estator pasando de PP polos a polos a 2P2P polos. El frenado se consigue polos. El frenado se consigue al convertirse el motor en al convertirse el motor en

generadorgenerador. La energía generada se disipa en resistencias o se . La energía generada se disipa en resistencias o se devuelve a la reddevuelve a la red

PfN Ps

602

PsPs NPf

PfN 22602

2

60

7.30 El frenado eléctrico de los 7.30 El frenado eléctrico de los motores asíncronos Cmotores asíncronos CMM

RRSSTT

MMRRSSTT

Funcionamiento Funcionamiento normal: giro en un normal: giro en un

sentidosentido

Frenado a Frenado a contracorrientecontracorriente: :

inversión del sentido inversión del sentido de girode giro

Par resistentePar resistente

CorrienteCorrienteGiro Giro horariohorario

Giro Giro anti- anti-

horariohorario

ZONA ZONA DE DE FRENOFRENO

S>S>11

SS

S

S

SNN

NNN

NNNS

1

21 SS

Par de frenado bajoPar de frenado bajo Frenado en zona Frenado en zona

inestable de la curva inestable de la curva ParSParS

Corriente durante el Corriente durante el frenado muy altafrenado muy alta

Solicitación del rotor Solicitación del rotor muy elevadamuy elevada

Necesario construcción Necesario construcción especialespecial

LIMITACIONESLIMITACIONES

7.30 El frenado eléctrico de los 7.30 El frenado eléctrico de los motores asíncronos Dmotores asíncronos D

El El FRENADO DINÁMICOFRENADO DINÁMICO consiste en dos acciones sobre el consiste en dos acciones sobre el funcionamiento del motor: eliminación de la alimentación en funcionamiento del motor: eliminación de la alimentación en

alterna e inyección de CC por el estator.alterna e inyección de CC por el estator.

La inyección de CC provoca la aparición de un campo de eje La inyección de CC provoca la aparición de un campo de eje fijo que genera un par de frenadofijo que genera un par de frenado

Equipo para el frenado Equipo para el frenado de motores asíncronos de motores asíncronos

por inyección de CC por inyección de CC (Potencia 315 kW)(Potencia 315 kW)

Catálogos comercialesCatálogos comercialesResistencias para frenado Resistencias para frenado

reostático de motoresreostático de motores


7.31 Cálculo de tiempos de 7.31 Cálculo de tiempos de arranque y frenadoarranque y frenado

dmrJ 2 2mKgMomento de inercia de un Momento de inercia de un

cuerpo de masa cuerpo de masa mm respecto a un eje. respecto a un eje. rr es la es la

distancia al ejedistancia al eje

dtdJJTT argcmotR

Ecuación de la dinámica de Ecuación de la dinámica de rotación: rotación: TT es el par motor, es el par motor, TTRR el el par resistente par resistente JJmotmot el momento el momento

de inercia del motor, de inercia del motor, JJcargcarg el de la el de la carga y carga y la pulsación de giro la pulsación de giro

dTTJJt

nominal

R

argcmotarranque

0

Integrando la Integrando la ecuación se ecuación se

obtiene el tiempo obtiene el tiempo de arranquede arranque

dTTTJJt

nominalfrenoR

argcmotfrenado

0 TTRR+ T+ Tfrenofreno es el es el

par resistente par resistente total si se incluye total si se incluye un procedimiento un procedimiento

adicional de adicional de frenadofrenado

7.32 La variación de velocidad 7.32 La variación de velocidad de los motores asíncronos Ade los motores asíncronos AVariación de la Variación de la

velocidad de giro de velocidad de giro de la máquinala máquina

Variación de la Variación de la velocidad del velocidad del

campo giratoriocampo giratorio

Variar Variar PP

Variar fVariar f

Cambio en Cambio en la conexión la conexión del estatordel estator

Variación Variación discreta de discreta de la velocidadla velocidad

Sólo posible 2 o Sólo posible 2 o 3 velocidades 3 velocidades

distintasdistintas

Motores Motores con con

devanados devanados especialesespeciales

Equipo Equipo eléctrónico eléctrónico para variar para variar


Control de Control de velocidad en velocidad en

cualquier cualquier rango para rango para cualquier cualquier

motormotor

PfNS

60

7.32 La variación de velocidad de 7.32 La variación de velocidad de los motores asíncronos B: métodos los motores asíncronos B: métodos

particularesparticularesResistencia Resistencia rotórica rotórica crecientecreciente

RRRR’’11

ParPar

SS

RRRR’’22

RRRR’’33

Variación de la Variación de la velocidadvelocidad

VARIACIÓN DE LA VELOCIDAD POR VARIACIÓN DE LA VELOCIDAD POR INSERCIÓN DE RESISTENCIAS INSERCIÓN DE RESISTENCIAS

ROTÓRICAS EN MOTORES DE ROTOR ROTÓRICAS EN MOTORES DE ROTOR BOBINADOBOBINADO

Variación de la Variación de la velocidadvelocidad

0,8V0,8Vnn

VnVn

Reducción Reducción tensióntensión

ParPar

SS

VARIACIÓN DE LA VELOCIDAD POR VARIACIÓN DE LA VELOCIDAD POR REDUCCIÓN DE LA TENSIÓNREDUCCIÓN DE LA TENSIÓN

BAJO RANGO DE VARIACIÓNBAJO RANGO DE VARIACIÓN

REDUCCIÓN DEL PAR MOTORREDUCCIÓN DEL PAR MOTORBAJO RANGO DE VARIACIÓNBAJO RANGO DE VARIACIÓN

7.32 La variación de velocidad de 7.32 La variación de velocidad de los motores asíncronos C.1: los motores asíncronos C.1: Variación de la frecuenciaVariación de la frecuencia

ffnn

Reducción Reducción frecuenciafrecuenciaParPar

VARIACIÓN DE LA VELOCIDAD POR VARIACIÓN DE LA VELOCIDAD POR VARIACIÓN DE LA FRECUENCIAVARIACIÓN DE LA FRECUENCIA

NNSS

0,75f0,75fnn

0,75N0,75NSS

0,5f0,5fnn

0,5N0,5NSS

SS

PfNS

60

VARIANDO DE FORMA VARIANDO DE FORMA CONTINUA LA FRECUENCIA SE CONTINUA LA FRECUENCIA SE

PUEDE VARIAR DE FORMA PUEDE VARIAR DE FORMA CONTÍNUA LA VELOCIDADCONTÍNUA LA VELOCIDAD

Al reducir la frecuencia aumenta Al reducir la frecuencia aumenta el flujo. Para evitar que la el flujo. Para evitar que la

máquina se sature es necesario máquina se sature es necesario mantener la relación mantener la relación V/f V/f

constanteconstante: al disminuir f se : al disminuir f se aumenta V y viceversaaumenta V y viceversa

7.32 La variación de velocidad de 7.32 La variación de velocidad de los motores asíncronos C.2: los motores asíncronos C.2:

variación de la frecuenciavariación de la frecuencia

Rectificador Inversor

Motor deInducción

Sistemaeléctricotrifásico Filtro

INVERSOR PWMINVERSOR PWM

VR

T4 T6 T2

T1 T3 T5

VS

VT

+

++

Rmot Smot Tmot

VR

T4 T6 T2

T1 T3 T5

VS

VT

+

++

Rmot Smot Tmot

Funcionamiento del inversor AFuncionamiento del inversor A

Tensión del rectificador sin filtroTensión del rectificador sin filtro Tensión del rectificador con filtroTensión del rectificador con filtro

La tensión después La tensión después del condensador es del condensador es

continuacontinua

Funcionamiento del inversor BFuncionamiento del inversor B

El disparo de los IGBT’s se realiza utilizando una técnica El disparo de los IGBT’s se realiza utilizando una técnica conocida como conocida como PWMPWM ( (Pulse width modulation) Pulse width modulation) que consiste que consiste en comparar una señal (portadora) triangular con una señal en comparar una señal (portadora) triangular con una señal

(moduladora) senoidal(moduladora) senoidalDe esta comparación se obtiene una señal similar a la De esta comparación se obtiene una señal similar a la

senoidal pero escalonada para cada una de las fases del senoidal pero escalonada para cada una de las fases del inversorinversor

Variando la amplitud y frecuencia de moduladora y Variando la amplitud y frecuencia de moduladora y portadora es posible obtener señales de distinta portadora es posible obtener señales de distinta

frecuencia y tensión a la salida del inversorfrecuencia y tensión a la salida del inversor

Rmot Smot Tmot

Bus detensióncontínua

El inversor haciendo El inversor haciendo conmutar los IGBT’s conmutar los IGBT’s “trocea” “trocea” la tensión la tensión

continua con la que es continua con la que es alimentadoalimentado

Funcionamiento del inversor CFuncionamiento del inversor C

1/f1

-1

0

1

0 1/2f1

A

1/f1

-1

0

1

0 1/2f1

B

Rmot Smot Tmot

Bus detensióncontínua

20 mS0

Señales Señales moduladora y moduladora y

portadoraportadora

TENSIÓN DE TENSIÓN DE SALIDA EN SALIDA EN LA FASE RLA FASE R

11

22

Cuando triangular Cuando triangular < senoidal dispara < senoidal dispara

el 1el 1

Inversor 55 kW Inversor 55 kW 0 – 400 Hz para 0 – 400 Hz para

motor asíncrono con motor asíncrono con control vectorialcontrol vectorial

Inversor 0,75 kW Inversor 0,75 kW 0 – 120 Hz para 0 – 120 Hz para

control de máquina control de máquina herramientaherramienta

Inversor 2,2kW Inversor 2,2kW 0 – 400Hz de 0 – 400Hz de

propósito propósito generalgeneral

Convertidor Convertidor para motor de para motor de

CCCC

VariadoresVariadoresde de

velocidadvelocidad


7.33 Selección de un motor para 7.33 Selección de un motor para una aplicación específicauna aplicación específicaSELECCIONAR SELECCIONAR

CARCASA Y NIVEL DE CARCASA Y NIVEL DE PROTECCIÓN (IP)PROTECCIÓN (IP)

SELECCIÓNAR POTENCIA SELECCIÓNAR POTENCIA EN FUNCIÓN DE LA EN FUNCIÓN DE LA

POTENCIA NECESARIA POTENCIA NECESARIA PARA ARRASTRA LA PARA ARRASTRA LA

CARGACARGASELECCIONAR SELECCIONAR

VELOCIDAD (P) EN VELOCIDAD (P) EN FUNCIÓN VELOCIDAD FUNCIÓN VELOCIDAD

CARGACARGA

SELECCIONAR FORMA SELECCIONAR FORMA NORMALIZADA DE NORMALIZADA DE

MONTAJE EN FUNCIÓN MONTAJE EN FUNCIÓN DE UBICACIÓNDE UBICACIÓN

SELECCIONAR CLASE DE SELECCIONAR CLASE DE AISLAMIENTO EN AISLAMIENTO EN

FUNCIÓN Tª ESPERADA Y FUNCIÓN Tª ESPERADA Y AMBIENTE DE TRABAJO AMBIENTE DE TRABAJO

SELECCIONAR SELECCIONAR CARACTERÍSTICA CARACTERÍSTICA

MECÁNICA EN FUNCIÓN MECÁNICA EN FUNCIÓN DE PAR DE ARRANQUE Y DE PAR DE ARRANQUE Y

RESISTENTE DE LA RESISTENTE DE LA CARGACARGA

ABB – ABB – “Guide for selecting a motor”“Guide for selecting a motor”

7.34 La máquina asíncrona 7.34 La máquina asíncrona como generadorcomo generador

La máquina asíncrona se La máquina asíncrona se puede utilizar como puede utilizar como

generadorgenerador

Por encima de la Por encima de la velocidad de sincronismo velocidad de sincronismo

el par se vuelve el par se vuelve resistente y entrega resistente y entrega

energía eléctricaenergía eléctricaLos generadores asíncronos Los generadores asíncronos se utilizan en sistemas de se utilizan en sistemas de

generación donde la fuente generación donde la fuente primaria es muy variable: primaria es muy variable: energía eólica e hidraúlicaenergía eólica e hidraúlica

La máquina asíncrona La máquina asíncrona convierte energía convierte energía

mecánica en eléctrica mecánica en eléctrica siempre que trabaja por siempre que trabaja por encima de la velocidad encima de la velocidad de sincronismo. NO ES de sincronismo. NO ES NECESARIO QUE GIRE A NECESARIO QUE GIRE A VELOCIDAD CONSTANTEVELOCIDAD CONSTANTEEn la actualidad existen En la actualidad existen

máquinas con doble máquinas con doble alimentación rotor – estator alimentación rotor – estator

para mejorar el rendimiento en para mejorar el rendimiento en generación eólica e hidráulicageneración eólica e hidráulica

Máquina Asincrónica (1)

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