Motor con rotor devanado

Detalles de los devanados de un motor

Generador trifsico con tres devanados estatricos

CORRIENTE TRIFSICANATURALEZA Y APLICACIONESLa tensin trifsica , es esencialmente un sistema de tres tensiones alternas ,acopladas, ( se producen simultneamente las 3 en un generador), y desfasadas 120 entre si (o sea un tercio del Periodo).Estas tensiones se transportan por un sistema de 3 conductores (3 fases), o de cuatro (tres fases + un neutro). Por convencin las fases se denominan R , S, T, y N para el conductor neutro si existe.

Sistema de tres tensiones trifsicasEste sistema de produccin y transporte de energa , en forma trifsica, desde el generador a los receptores esta universalmente adoptado, debido a que presenta economa en el material de los conductores, para la misma potencia elctrica transmitida, y adems permite el funcionamiento de motores elctricos muy simples duraderos y econmicos, de campo rotatorio, como los motores asncronos de rotor en cortocircuito (motores de "jaula de ardilla"), que son los empleados en la mayora de las aplicaciones de baja y mediana potencia.Los receptores monofsicos, se conectan entre dos conductores del sistema de 3 o 4 conductores, y los motores y receptores trifsicos, a las 3 fases simultneamente.En el caso de un edificio de viviendas, por ejemplo, se reparten las cargas de cada planta entre las distintas fases, de forma que las 3 fases queden aproximadamente con la misma carga (sistema equilibrado)Los transformadores para la corriente trifsica son anlogos a los monobsicos, salvo que tienen 3 devanados primarios y 3 secundarios.GENERADORES Y CONEXIONES ESTRELLA Y TRIANGULOLos generadores constan esencialmente de tres devanados (fases) , o sea disponen de 6 bornes , dos por cada fase, y las bornas activas de salida se denominan U , V, W, y van conectados a los conductores activos R, S, T

Generador trifsico con tres devanados estatricos

conexiones de un alternador trifsicoSegn se observa en la figura, las conexiones del generador pueden efectuarse en estrella ( mayor tensin entre fases) , o en triangulo (menor tensin entre fases). Cuanto mayor es la tensin en los conductores activos, menor es la intensidad para igualdad de potencia transportada por la lnea, y menor por tanto la seccin necesaria de los conductores .

conexiones en estrella y en trianguloLas tensiones normalizadas para la distribucin a los usuarios finales para aplicaciones generales, son de 220V y 380V . (la tensin de 125 V est a extinguir) Ambas dos tensiones, se pueden transportar utilizando las 3 fases y el neutro, conectando el generador en estrella.Por composicin vectorial de las tensiones se observa que la tensin de fase380V = 31/2 x 220 V = 1,73 x 220VAnlogamente, por composicin vectorial puede demostrarse que la corriente que pasa por el conductor neutro si las cargas aplicadas a cada fase son iguales, es nula. De ah el inters en distribuir en lo posible las cargas por igual entre todas las fasesTENSIONES E INTENSIDADES EN LAS LINEAS Y EN LAS FASESEn general, es mas fcil medir las intensidades en las lneas que en las fases. Adems , es necesario saber la intensidad de lnea ya que sta es la que condiciona la seccin del conductor de la mismaCon carga simtrica en cada fase, se cumple1-CONEXIN DE RECEPTORES EN ESTRELLA

composicin vectorial de tensiones en conexin estrellaintensidad de fase =intensidad de lneatensin de fase =tensin de estrellaTensin de linea=1,73 x tensin de fase2-CONEXIN DE RECEPTORES EN TRIANGULO

composicin vectorial de tensiones e intensidades en conexin trianguloTensin de lnea = tensin de faseIntensidad de linea= 1,73 Intensidad de fasePOTENCIAS EN UN SISTEMA TRIFASICO EQUILIBRADOComo cada una de las 3 fases del devanado o resistencia del receptor est sometida a la tensin de fase Uf y circula una intensidad de fase If , la potencia total aparente es:S= 3x Uf . IfPero como es mas fcil medir los valores de lnea, generalmente se calcula la potencia en funcin de estos valores:Siendo U la tensin de lnea e I la intensidad de lnea;Potencia aparente (la que carga la lnea) S = 1,73 U x IPotencia activa (la til) P= 1,73 U x I x cos Potencia reactiva (intil) Q= 1,73 U x I x sen Siendo el ngulo de retraso de la intensidad respecto a la tensin, debido a las inductancias de los receptores. cos = XL/ Z (reactancia inductiva /impedancia).Partes de un motor trifsico

Motor trifsico de jaula de ardilla

Trifsicos Motor de Induccin.A tres fasesLa mayora de los motores trifsicos tienen una carga equilibrada, es decir, consumen lo mismo en las tres fases, ya estn conectados en estrella o en tringulo. Las tensiones en cada fase en este caso son iguales al resultado de dividir la tensin de lnea por raz de tres. Por ejemplo, si la tensin de lnea es 380V, entonces la tensin de cada fase es 220V.Vase tambin: Sistema trifsico

Rotor DevanadoEl rotor devanado o bobinado, como su nombre lo indica, lleva unas bobinas que se conectan a unos anillos deslizantes colocados en el eje; por medio de unas escobillas se conecta el rotor a unas resistencias que se pueden variar hasta poner el rotor en corto circuito al igual que el eje de jaula de ardilla.[editar] Monofsicos Motor universal Motor de Induccin Motor de fase partida Motor por reluctancia Motor de polos sombreados[editar] Trifsico Motor de rotor devanado. Motor asncrono Motor sncrono

Motores asincrnicos trifsicos Editar 10 14 Principio de funcionamiento del motor asincrnico trifsico a induccin(emiliano haro)

El motor asincrnico trifsico a induccin es un mecanismo al cual ingresa energa elctrica bajo la forma de un conjunto trifsico, que se convierte en energa mecnica bajo la forma de un movimiento giratorio de velocidad ligeramente variable con la carga aplicada al eje. Es una mquina ms simple que se ha inventado para este fin, habiendo alcanzado un alto grado de perfeccionamiento y normalizacin.

La velocidad del campo giratorio del estator, tambin denominada velocidad sincrnica se expresa:

f: frecuencia;p: pares de polosNs: velocidad sincrnicaP: cantidad de polos

Supongamos que en el espacio afectado por el campo rotante, colocamos un conductor rectangular cerrado sobre s mismo, o sea, elctricamente en cortocircuito y vinculado mecnicamente a un eje coincidente con el eje del estator. En la figura 1 hemos dibujado este conjunto y al campo rotante lo hemos representado por medio de algunas de sus lneas.

Figura 1. Espira en cortocircuito

Figura 1. Espira en cortocircuito

Dentro del rea encerrada por esta espira en corto circuito, el flujo magntico estar variando a causa de que el campo giratorio cambia constantemente de direccin. Esta variacin de flujo ocasiona una fuerza electromotriz inducida, y como la espira constituye un circuito cerrado, se forma una corriente. El sentido de esa corriente inducida se determina fcilmente recordando la regla de la mano derecha, teniendo en cuenta los sentidos relativos del movimiento. Por ejemplo, si tomamos el tramo AB de la espira y consideramos por el momento a la espira quieta, el campo tiene lneas que van de izquierda a derecha en el dibujo. Esto equivale a que, si el campo estuviese quieto, el conductor se movera respecto a l, de derecha a izquierda. Considerndolo as, y acordndonos de los sentidos, como el campo va de arriba hacia abajo, y el conductor de derecha a izquierda, la fuerza electromotriz inducida se produce de atrs hacia delante, hacia el observador. En el tramo inferior CD de la espira, como el sentido de movimiento relativo es opuesto, las cosas ocurren al revs. En los tramos AC y DB no hay fuerza electromotriz inducida, porque esos trozaos no cortan lneas de campo, y se mueven en un plano concordante con las lneas. Como el circuito es cerrado, las fuerzas electromotrices producidas en los dos lados activos se suman, y producen una corriente cuyo sentido se ha indicado en el dibujo con i, concordante con e. Si ahora pensamos que esos dos conductores, los AB y CD estn dentro de un campo magntico (el del campo rotante), debemos tener en cuenta la aparicin de sendas fuerzas , cuyo sentido se determina fcilmente con la ayuda de la regla de la mano izquierda. En la figura 1 se puede apreciar la aparicin de la cupla. Es importante mostrar que la cupla formada tiende a llevar la espira en la misma direccin de gira que el campo rotante. Vale decir, hay una tendencia de la espira a acompaar al campo, asunto que tiene perfecta explicacin desde el punto de vista fsico,. Al producirse una variacin del flujo dentro de la bobina, por inercia, la espira tiende a conservar su estado, es decir, a girar para evitar la variacin de flujo. Por el principio de accin y reaccin, la espira a tender a girar, tiende a conservar su configuracin de carcter electromagntica inicial. Este esquema, de la figura 1 sirve para comprender el principio de funcionamiento del motor asincrnico con rotor en corto circuito.

En la figura 2 se muestran los mismos efectos, con un rotor de construccin diferente.La espira del caso anterior ahora abierta y sus terminales llegan a dos anillos rozantes como lo de un alternador. Desde las escobillas parten conductores que vinculan a la espira con un resistor variable. Con esta espira ocurre exactamente lo mismo que en el caso de la espira en cortocircuito, salvo que por medio del resistor exterior al motor, es posible regular adecuadamente la corriente inducida y con ello, la cupla, modificando su comportamiento. Este esquema nos sirve para demostrar el principio funcionamiento del motor asincrnico con rotor bobinado.A los dos tipos de motor se los llama: motor con rotos Jaula de Ardilla al primero, y motor con anillos al otro..

Figura 2: Principio de funcionamiento del rotor bobinado

Resbalamiento (deslizamiento)

Para los dos ejemplos que terminamos de explicar- que corresponden a las dos formas constructivas de estos motores- es posible verificar que si el rotor llegase a girar con la misma velocidad que el campo rotante, es decir, si el rotor alcanzase la velocidad sincrnica NS, no habra variacin de flujo en la espira, no habra fuerza electromotriz inducida, no habra corriente, no habra fuerza mecnica y consecuentemente no habra cupla y movimiento. En esas supuestas condiciones, el rotor tendera a detenerse, disminuyendo su velocidad. Pero al hacerlo as, se producira una diferencia de velocidad entre el campo rotante y el rotor, lo que dara lugar a una fuerza electromotriz inducida y consecuentemente una cupla. Por lo tanto, la base de la existencia de la cupla motora es la diferencia de velocidad entre el campo rotante y el rotor, la que expresada en por ciento es:

NR: velocidad del rotor S: resbalamiento Ns: velocidad sincrnica

Ns>NR

En base a las anteriores se deducen las expresiones tiles:

Llamando velocidad relativa a la diferencia tenemos:

El resbalamiento puede tomar una gama de valores, conforme diversas exigencias de operacin de los motores. En los motores con rotor en corto circuito puede oscilar entre 1% y el 15% y en los de rotor bobinado, es variable, pudiendo en algunos casos llegar al 50%.Podemos observar que si el rotor alcanza la velocidad de sincronismo, el resbalamiento vale cero.En el otro extremo de la situacin, si el rotor est detenido, s=1

Concluimos afirmando que, para que exista cupla en estos motores, es menester que la velocidad del rotor sea inferior a la del sincronismo del campo rotante y por ello se los llama asincrnicos, en contraposicin a los sincrnicos.

Frecuencia del rotorPara cualquier valor de resbalamiento, la frecuencia del rotor es igual a la del estator, multiplicada por el resbalamiento, es decir:

fR: frecuencia del rotor en Hz S: resbalamiento expresado en forma decimal fs :frecuencia del estator

Caractersticas constructivas(emiliano haro)

El motor de jaula de ardilla consta de un rotor constituido por una serie de conductores metlicos (normalmente de aluminio) dispuestos paralelamente unos a otros, y cortocircuitados en sus extremos por unos anillos metlicos, esto es lo que forma la llamada jaula de ardilla por su similitud grfica con una jaula de ardilla. Esta 'jaula' se rellena de material, normalmente chapa apilada. De esta manera, se consigue un sistema n-fsico de conductores (siendo n el nmero de conductores) situado en el interior del campo magntico giratorio creado por el estator, con lo cual se tiene un sistema fsico muy eficaz, simple, y muy robusto (bsicamente, no requiere mantenimiento).

El motor de rotor bobinado tiene un rotor constituido, en vez de por una jaula, por una serie de conductores bobinados sobre l en una serie de ranuras situadas sobre su superficie. De esta forma se tiene un bobinado en el interior del campo magntico del esttor, del mismo nmero de polos (ha de ser construido con mucho cuidado), y en movimiento. Este rotor es mucho ms complicado de fabricar y mantener que el de jaula de ardilla, pero permite el acceso al mismo desde el exterior a travs de unos anillos que son los que cortocircuitan los bobinados. Esto tiene ventajas, como la posibilidad de utilizar un restato de arranque que permite modificar la velocidad y el par de arranque, as como el reducir la corriente de arranque.En cualquiera de los dos casos, el campo magntico giratorio producido por las bobinas inductoras del estator genera unas corrientes inducidas en el rotor, que son las que producen el movimiento.

Constitucin del motor asncrono:

Circuito magnticoLa parte fija del circuito magntico (estator) es un anillo cilndrico de chapa magntica ajustado a la carcasa que lo envuelve. La carcasa tiene una funcin puramente protectora. En la parte interior del estator van dispuestos unas ranuras donde se coloca el bobinado correspondiente.En el interior del estator va colocado el rotor, que es un cilindro de chapa magntica fijado al eje. En su periferia van dispuestas unas ranuras en las que se coloca el bobinado correspondiente.El entrehierro de estos motores es constante en toda su circunferencia y su valor debe ser el mnimo posible .

Circuitos elctricosLos dos circuitos elctricos van situados uno en las ranuras del estator (primario) y otro en las del rotor (secundario), que esta cortocircuitado.El rotor en cortocircuito puede estar formado por bobinas que se cortocircuitan en el exterior de la maquina directamente o mediante restatos; o bien, puede estar formado por barras de cobre colocadas en las ranuras, que han de ser cuidadosamente soldadas a dos anillos del mismo material, llamados anillos de cortocircuito. Este conjunto de barras y anillos forma el motor jaula de ardilla.

Jaula de Ardilla:Es sin duda el ms comn de todos los motores elctricos, por su sencillez y forma constructiva. Elimina el devanado en el rotor o inducido. Las planchas magnticas forman el ncleo del rotor, una vez ensambladas dejan unos espacios cilndricos que sustituyen a las ranuras de los rotores bobinados, por estas ranuras pasan unas barras de cobre (o aluminio) que sobresalen ligeramente del ncleo, estas barras o conductores estn unidos en ambos lados por unos anillos de cobre. Se denomina Jaula de Ardilla por la similitud que tiene con una jaula.En los motores de jaula de pequea potencia, las barras son reemplazadas por aluminio inyectado igual que los anillos de cierre, a los que se les agregan unas aletas que actan a su vez en forma de ventilador.Las ranuras o barras pueden tener diferentes formas y lo que se pretende con ello es mejorar el rendimiento del motor, especialmente reducir las corrientes elevada que producen los motores de jaula en el momento de arranque.Cuando el inducido est parado y conectamos el estator tienen la misma frecuencia que la que podemos medir en la lnea, por lo tanto, la autoinduccin en el rotor ser muy elevada, lo que motiva una reactancia inductiva que es mayor donde mayor es el campo. De la manipulacin de las ranuras y en consecuencia las barras dependern que las corrientes sean ms o menos elevadas, lo que en definitiva es el mayor problema de los motores de jaula.Si analizamos el siguiente cuadro, se podra pensar en un motor que abarca las dos alternativas. Este motor existe, es el motor asincrnico sincronizado, su construccin es muy parecida a la del motor asincrnico con el rotor bobinado con anillos rozantes, con la diferencia de que una de la tres fase est dividida en dos partes conectadas en paralelo.Cul es el inconveniente que presenta este motor por lo que slo es utilizado en grandes instalaciones?, Que para pasar de asncrono a sncrono, necesita una serie de equipos tales como: Resistencia para el arranque como motor asncrono, conmutador que desconecta esta resistencia y conecta la C.C. a los anillos rozantes cuando trabaja como sncrono.

Aplicaciones generales(emiliano haro)

El motor de induccin, en particular el de tipo de jaula de ardilla, es preferible al motor de corriente continua para trabajo con velocidad constante, porque el costo inicial es menor y la ausencia de conmutador reduce el mantenimiento. Tambin hay menos peligro de incendio en muchas industrias, como aserraderos, molinos de granos, fabricas textiles y fabricas de plvoras. El uso del motor de induccin en lugares como fbricas de cementos es ventajoso, pues, debido al polvo fino, es difcil el mantenimiento de los motores de corriente continua.Para trabajo de velocidad variable, como es gras, malacates, elevadores y para velocidades ajustables, las caractersticas del motor de corriente continua son superiores a las del motor de induccin. Incluso en este caso, puede convenir y ser deseable utilizar motores de induccin ya que sus caractersticas menos deseables quedan ms que compensadas por su sencillez y por el hecho de que la corriente alterna es ms accesible y para obtener corriente continua, suelen ser necesarios los convertidores. Cuando haya que alimentar alumbrados y motores con el mismo sistema de corriente alterna, se utiliza el sistema trifsico, de cuatro conductores de 208/120 V. Esto permite tener 208 V trifsico para los motores y 120 V de fase a neutro para las lmparas.La velocidad a plena carga, el aumento de temperatura, la eficiencia y el factor de potencia, as como el aumento mximo de torsin y la torsin al arranque, han sido desde hace mucho tiempo los parmetros de inters en la aplicacin y compra de motores. Otras consideraciones es el factor de servicio. El factor de servicio de un motor de corriente alterna es un multiplicador aplicable a la potencia nominal en caballos. Cuando se aplica en esa forma, el resultado es una carga permisible en caballos en las condiciones especificadas para el factor de servicio. Cuando se opera a la carga del factor de servicio, con un factor de servicio de 1,15 o mayor, el aumento permisible en la temperatura ocasionado por resistencia es el siguiente: aislamiento clase A, 70 C; clase B, 90 C; clase F, 115 C.Tambin se utilizan motores de jaula de ardilla con anillos extremos de alta resistencia, para producir un elevado momento de torsin al arranque (Motores clase D).Aplicaciones de los momentos de torsin constante. Las bombas de pistn, molinos, extrusores y batidoras pueden requerir un momento de torsin constante en toda su variedad de velocidad. Estas requieren un motor de induccin jaula de ardilla, diseo clase C o D que tienen un alto momento de torsin de arranque, para alcanzar su velocidad nominal. Cuando debe variarse la velocidad estando ya en movimiento el motor, puede usarse un motor de C.C de voltaje de armadura variable o un motor de induccin jaula de ardilla de frecuencia variable.Bombas centrfugas. El bajo WK2 y el bajo momento de torsin de arranque hacen que los motores jaula de ardilla diseo B de propsito general sean los preferidos para esta aplicacin. Cuando se requieren un flujo variable, el uso de una fuente de potencia de frecuencia variable para variar la velocidad del motor, ser favorable desde el punto de vista de la energa respecto al cambio de flujo por cierre de la vlvula de control con el fin de incrementar la carga.Ventiladores centrfugos. Un WK2 alto requiere un motor de caja de ardilla diseo C o D de alto momento de torsin de arranque para que el ventilador adquiera su velocidad de trabajo en un periodo razonable de tiempo.

Aplicaciones en barcos (Lucas Authier)

En los barcos, sobre todo los buques grandes como cargueros, gaseros, tanqueros, RoRo, y cruceros se utiliza el sistema de Azipod, o empujador azimutal para la propulsio y direccion de la embarcacion. Este sistema tiene varias variantes, pero la que mas nos interesa es aquella donde el motor esta dentro del Azipod.En este tipo de Azipod, el motor es asincronico trifasico, muchas veces conectado a un VVVF para poder variar su velocidad de giro, y por lo tanto variar la velocidad de la helice. Se utilizan motores asincronicos trifasicos conectados a un generador de turbina de gas o diesel por la capacidad de variar su velocidad y mantener una potencia constante. Ademas, los generadores al poder utilizarse dentro de su rango optimo, hacen que el conjunto sea mas eficiente.Otra ventaja que tienen los Azipods, es que situan al motor fuera del barco, y ademas evitan las complicaciones de grandes ejes, por lo tanto reducen las vibraciones que puedan haber dentro del barco. Y por estar ubicados en un flujo de agua mas limpio, son mas eficientes que los convencionales motores de linea de eje.

Conclusion: (emiliano haro)Los motores elctricos son de suma importancia en la actualidad, debido a las diferentes aplicaciones industriales a los que son sometidos, es por ellos, que se deben tomar en cuenta todas las fallas que se presentan para el correcto funcionamiento de los mismos.Un motor cuando comienza a sobre trabajar, es decir, que trabaja por encima de sus valores nominales, va disminuyendo su periodo de vida; esto nos lleva a concluir que si no se realiza un buen plan de mantenimiento el motor no durar mucho. Un plan de mantenimiento debe realizarse tomando en cuentas las fallas que estn ocurriendo en los motores.

Motor trifsico de jaula de ardilla