Motor de Induccion

Motor Asíncrono

Ing. Elvira Villegas

Generalidades

• Ley de Inducción de Faraday

“ El voltaje inducido en una espira o bobina de un conductor, es proporcional al índice de cambio de las líneas de fuerza que pasan a cambio de las líneas de fuerza que pasan a través de la bobina”

Generalidades

• Regla de la Mano Derecha de Fleming

Si el campo magnético se considera en un espacio estacionario, el conductor se considera en moviéndose en forma ortogonal a través del mismo.moviéndose en forma ortogonal a través del mismo.

Generalidades

• Ley de Lenz

“En todos los casos de inducción electromagnética, un voltaje inducido puede causar que circule una puede causar que circule una corriente en un circuito cerrado, de manera tal que la dirección del campo magnético producido por la corriente, se opondrá al cambio producido por la corriente”

Aspectos Constructivos del Motor de Inducción

• El motor de inducción recibe este nombre debido a que igual que el transformador opera bajo el principio de inducción electromagnética. También llamados Motores electromagnética. También llamados Motores Asíncronos.


• Como toda máquina eléctrica, los motores asíncronos constan de dos partes fundamentales:

a) El Estatora) El Estator

b) El Rotor


• El Estator: Es la parte fija del motor. Esta constituido por una carcasa en la que está fijada una corona de chapas de acero de calidad especial provistas de ranuras. Los calidad especial provistas de ranuras. Los bobinados de sección apropiados están distribuidos en estas últimas y forman un conjunto de devanados que contienen tantos circuitos como fases de la red de alimentación


• El Rotor: Es la parte móvil del motor. Está situado en el interior del estator y consiste en un apilamiento de chapas de acero que forman un cilindro solidario con el árbol del motor. Entre los tipos más utilizados motor. Entre los tipos más utilizados distinguimos:

Rotor de Jaula de Ardilla (Rotor en cortocircuito

Rotor Bobinado (Rotor de anillos)


• Rotor Jaula de Ardilla: El bobinado está constituido por barras que se vacían sobre el rotor destinado para este fin.


• Rotor Devanado: Esta formado por paquetes de láminas troqueladas, montadas sobre el eje. Las bobinas se devanan sobre ranuras y su arreglo dependen del número de polos


• Carcasa o Soporte: La carcasa recibe también el nombre de soporte, por ser el elemento que contiene el estator y los elementos auxiliares

• Auxiliares: Los auxiliares del motor de inducción son elementos necesarios para su funcionamiento de éste.elementos necesarios para su funcionamiento de éste.

Carcasa

Bornera

Eje

RefuerzosRefuerzoscarcasacarcasa

Núcleo magnético Núcleo magnético estatorestator

Cabezas deCabezas debobinabobina

Fijación cojinetesFijación cojinetesRefuerzos rotorRefuerzos rotor

Núcleo magnético Núcleo magnético rotorrotor


• Un detalle importante a considerar en los motores asíncronos trifásicos es la disposición de los terminales del devanado del estator en la llamada caja de bornes de la máquina. Los principios de lo arrollamientos se le designan con las letras (U, V, W) y los extremos finales (X, Y, Z) respectivamente.

DEVANADOS


• Un detalle importante a considerar en los motores asíncronos trifásicos es la disposición de los terminales del devanado del estator en la llamada caja de bornes de la máquina. Los principios de lo arrollamientos se le designan con las letras (U, V, W) y los extremos finales (X, Y, Z) respectivamente.V, W) y los extremos finales (X, Y, Z) respectivamente.


• Datos de Placa del Motor

Principio de Funcionamiento

• Supongamos que se tiene un imán moviéndose a lo largo de una escalera conductora. Este imán en su desplazamiento a velocidad v provoca una variación de flujo velocidad v provoca una variación de flujo sobre los recintos cerrados que forman los peldaños de la escalera.


• Esta variación de flujo genera una f.e.m. definida por la Ley de Faraday que a su vez hace que por dichos recintos circule una corriente. Esta corriente eléctrica provoca la corriente. Esta corriente eléctrica provoca la aparición de una fuerza sobre la escalera definida F = ILB que hace que la escalera se desplace en el mismo sentido que lo hace el imán

Principio de Funcionamiento• De igual manera cuando se hace girar

un imán en forma de U sobre un disco, cuando el imán gira, se crea un campo magnético y éste es recorrido por corrientes inducidas debidas a la rotación del campo magnético creado por el imán. por el imán.

• Dichas corrientes reaccionan sobre el campo dando un par motor suficiente para vencer el par resistente del disco. El disco es movido en sentido del campo giratorio a una velocidad ligeramente inferior a la de éste


• Si el disco girase a la misma velocidad del campo (Velocidad de Sincronismo), no habría corrientes inducidas y el par ejercido seria nulo.nulo.

• La velocidad del disco (o rotor) es inferior a la del campo giratorio y por eso este tipo de motor se llama asíncrono


El Campo magnético giratorio se obtiene con tres devanados desfasados 120º (acoplados en estrella o triángulo) y conectados a un sistema trifásico de C.A. Y recorridos por corrientes con el mismo desfasaje eléctricodesfasaje eléctrico

EL ESTATOR DE UN MOTOR ASÍNCRONO ASÍNCRONO ESTÁ FORMADO POR 3 DEVANADOS ESTÁ FORMADO POR 3 DEVANADOS

SEPARADOS EN EL ESPACIO 120º. En la SEPARADOS EN EL ESPACIO 120º. En la figura se representa sólo una espira de figura se representa sólo una espira de

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


LOS 3 DEVANADOS ESTÁN ALIMENTADOS LOS 3 DEVANADOS ESTÁN ALIMENTADOS MEDIANTE UN SISTEMA TRIFÁSICO DE MEDIANTE UN SISTEMA TRIFÁSICO DE

TENSIONES. POR TANTO, LAS CORRIENTES TENSIONES. POR TANTO, LAS CORRIENTES QUE CIRCULAN POR LAS ESPIRAS SON QUE CIRCULAN POR LAS ESPIRAS SON

SENOIDALES Y ESTÁN DESFASADAS 120ºSENOIDALES Y ESTÁN DESFASADAS 120º)t(CosII maxR ⋅⋅= 1ϖϖϖϖ

)ºt(CosII maxS 1201 −⋅⋅= ϖϖϖϖ

)ºt(CosII maxT 1201 +⋅⋅= ϖϖϖϖ

Principio Principio de funcionamiento de funcionamiento

F

Estator

Sucesivas posicionesdel campo Avance

del campo

tP

f ⋅⋅ ππππ2

SN

NS

P

fNS

⋅= 60 Velocidad deVelocidad desincronismosincronismo

Rotor

α

Campogiratorio

Rotor

SN

El campo magnético resultante de las tres corrientes de fase es un campo que gira El campo magnético resultante de las tres corrientes de fase es un campo que gira

en el espacio a en el espacio a 60*f/P60*f/P RPMRPM. Donde . Donde PP es el es el número número de pares de polos del estator de pares de polos del estator

(depende de la forma de conexión de las bobinas que lo forman) y (depende de la forma de conexión de las bobinas que lo forman) y ff la frecuencia de la frecuencia de alimentación.alimentación.

Principio Principio de de funcionamiento funcionamiento

MOTOR DE 2 MOTOR DE 2 PARES PARES

DE POLOSDE POLOS

MOTOR DE 2 MOTOR DE 2 PARES PARES

DE POLOSDE POLOS

T=1 S T=1,015 S

Motor Motor asíncronoasíncrono

EstatorEstator

RotorRotor

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

Espiras en cortocircuitoEspiras en cortocircuito

SistemaSistema Devanado trifásicoDevanado trifásicoCampo giratorio 60f/PCampo giratorio 60f/P


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

EL MOTOR ASÍNCRONO SIEMPRE GIRA A VELOCIDAD INFERIOR A LA EL MOTOR ASÍNCRONO SIEMPRE GIRA A VELOCIDAD INFERIOR A LA VELOCIDAD DE SINCRONISMO: EN CASO CONTRARIO VELOCIDAD DE SINCRONISMO: EN CASO CONTRARIO NO SE INDUCIRÍA NO SE INDUCIRÍA

FUERZA ELECTROMOTRIZ EN EL ROTOR DE LA MÁQUINAFUERZA ELECTROMOTRIZ EN EL ROTOR DE LA MÁQUINA Y, POR TANTO, NO Y, POR TANTO, NO


FUERZA ELECTROMOTRIZ EN EL ROTOR DE LA MÁQUINAFUERZA ELECTROMOTRIZ EN EL ROTOR DE LA MÁQUINA Y, POR TANTO, NO Y, POR TANTO, NO HABRÍA PAR MOTORHABRÍA PAR MOTOR

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

LA MÁQUINA ES LA MÁQUINA ES EL NECESARIO PARA COMPENSAR LAS PÉRDIDAS EL NECESARIO PARA COMPENSAR LAS PÉRDIDAS

Ventajas Ventajas de los motores de inducciónde los motores de inducción

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

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

VENTAJAS DE LOS MOTORES ASÍNCRONOSVENTAJAS DE LOS MOTORES ASÍNCRONOS

Tienen par de arranque.Tienen par de arranque.

No tienen problemas de estabilidad ante variaciones bruscas de la carga.No tienen problemas de estabilidad ante variaciones bruscas de la carga.

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

Inconvenientes Inconvenientes de los de los Motores Motores de de InducciónInducción

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

La variación de su velocidad implica la variación de la La variación de su velocidad implica la variación de la frecuencia frecuencia de la de la

INCONVENIENTES DE LOS MOTORES ASÍNCRONOSINCONVENIENTES DE LOS MOTORES ASÍNCRONOS

convierta la tensión de red en una tensión de frecuencia variable.convierta la tensión de red en una tensión de frecuencia variable.

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

EQUIPOEQUIPORECTIFICADORRECTIFICADOR

TRIFÁSICOTRIFÁSICO

EQUIPOEQUIPOINVERSORINVERSORTRIFÁSICOTRIFÁSICO

SISTEMASISTEMADEDE

FILTRADOFILTRADO

33 FASESFASES5050 HzHz

3 FASES3 FASESf VARIABLEf VARIABLE

BUS DEBUS DECCCC

ONDA ESCALONADAONDA ESCALONADADE f VARIABLEDE f VARIABLE

Conceptos Básicos

Deslizamiento

• La diferencia entre la velocidad síncrona NS y la velocidad efectiva de rotación N se define como deslizamiento S

Frecuencia y Voltaje en el Rotor

• Cuando el rotor comienza a girar y a tomar velocidad, el número de revoluciones por segundo que el flujo del estator que corta a los conductores del rotor como deslizamiento S conductores del rotor disminuye hasta quedar en un valor muy pequeño.

Deslizamiento Deslizamiento en en los Motores los Motores AsíncronasAsíncronas

Velocidad Velocidad mecánica mecánica del rotordel rotor

mSdes NNN −=

Velocidad de Velocidad de deslizamientodeslizamiento

100100 ⋅−=⋅=S

mS

S

des

N

NN

N

N(%)S

DeslizamientoDeslizamiento

100⋅−=S

mS(%)Sωωωω

ωωωωωωωωSS

S

mSm N)S(N)

N

NN(N ⋅−=⋅−−= 11

Sm )S( ωωωωωωωω ⋅−= 1

P

fNS

⋅= 60 SS NNS=0 Velocidad de sincronismoS=0 Velocidad de sincronismo

S=1 Rotor paradoS=1 Rotor parado

LOS MOTORES DE INDUCCIÓN TRABAJAN SIEMPRE CON VALORES MUY BAJOS DE S:

S<5%

Frecuencia Frecuencia en el rotor de en el rotor de los Motores los Motores Asíncronas Asíncronas

Frecuencia FEM Frecuencia FEM inducidainducida

en el rotoren el rotor

AumentoAumentoReducción Reducción

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

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

En el límite:En el límite:

SS→→1; N1; Nmm→→ 00

En el límite:En el límite:

SS→→0; N0; Nmm→→ NNssffrotorrotor →→ ffestatorestator

ffrotorrotor→→00

Aumento frecuencia Aumento frecuencia

inducida rotorinducida rotor

Disminución frecuencia Disminución frecuencia

inducida rotorinducida rotor

> velocidad relativa campo > velocidad relativa campo

respecto rotorrespecto rotor

< velocidad relativa campo < velocidad relativa campo

respecto rotorrespecto rotor

AumentoAumento

velocidad girovelocidad giro

Reducción Reducción

velocidad girovelocidad giro

Frecuencia Frecuencia en el rotor de en el rotor de los Motores los Motores Asíncronas Asíncronas

ROTOR ROTOR BLOQUEADO: BLOQUEADO:

NNmm=0=0rotorrotor estatorestatorffrotorrotor→→ ffestatorestator GIRO EN VACÍO: GIRO EN VACÍO:

NNmm≅≅ NNSSffrotorrotor→→00

Para cualquier velocidad Para cualquier velocidad entre 0 y Nentre 0 y NSS

P

fN estator

S⋅= 60

estatorS

Srotor f

N

NmNf ⋅−=

60NmN

Pf Srotor

−⋅=

Circuito Circuito equivalente equivalente del del Motor Asíncrona Motor Asíncrona

CIRCUITO EQUIVALENTECIRCUITO EQUIVALENTEDEL ESTATOR PARA DEL ESTATOR PARA

CUALQUIER VELOCIDADCUALQUIER VELOCIDAD

DE GIRODE GIRO

ALIMENTADO A fALIMENTADO A f

ReactanciaReactanciadispersióndispersiónestatorestator

ResistenciaResistenciaestatorestator

ReactanciaReactanciamagnetizantemagnetizante

EQUIVALENTEEQUIVALENTE

POR FASEPOR FASE

Xs Rs

V1 E1

I1

[ ] 111 EIjXRVSs +×+=

ALIMENTADO A fALIMENTADO A f11

frecuencia de redfrecuencia de red

magnetizantemagnetizanteestatorestator

CIRCUITO EQUIVALENTE ROTOR CIRCUITO EQUIVALENTE ROTOR CON LA MÁQUINA BLOQUEADACON LA MÁQUINA BLOQUEADA

ALIMENTADO A fALIMENTADO A f11

frecuencia de redfrecuencia de red

XR RR

E2

IRbloq

ReactanciaReactanciadispersióndispersiónrotorrotor

ResistenciaResistenciarotorrotor

ReactanciaReactanciamagnetizante magnetizante rotorrotor

EQUIVALENTEEQUIVALENTE

POR FASEPOR FASE

CON ROTOR BLOCON ROTOR BLO--QUEADO: QUEADO:

ffrotorrotor=f=festatorestator

CON ROTOR BLOCON ROTOR BLO--QUEADO: QUEADO:

ffrotorrotor=f=festatorestator

[ ] bloqRRR IjXRE ⋅+=2

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

PROPORCIONAL A LA PROPORCIONAL A LA VELOCIDAD DEL CAMPO VELOCIDAD DEL CAMPO RESPECTO AL ROTOR (S)RESPECTO AL ROTOR (S)

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

PROPORCIONAL A LA PROPORCIONAL A LA VELOCIDAD DEL CAMPO VELOCIDAD DEL CAMPO RESPECTO AL ROTOR (S)RESPECTO AL ROTOR (S)

Circuito Circuito equivalente equivalente del del Motor AsíncronoMotor Asíncrono

Con el rotor Con el rotor bloqueado se bloqueado se

induce induce EE22

Con el rotor Con el rotor bloqueado se bloqueado se

induce induce EE22

En vacío se induce En vacío se induce

00En vacío se induce En vacío se induce

00

A una velocidad A una velocidad entre entre 0 y N0 y NS, S, es es decir a un desdecir a un des--

lizamientolizamiento SS

A una velocidad A una velocidad entre entre 0 y N0 y NS, S, es es decir a un desdecir a un des--

lizamientolizamiento SS

SE SE INDUCE:INDUCE:

S*ES*E22

La FEM inducida en el rotor para una velocidad cualquiera N

(correspondiente a un deslizamiento S)

S*ES*E22

S*XR RR

S*E2

IR

S*XR RR

S*E2

IR ReactanciaReactanciadispersióndispersiónrotorrotor


ALIMENTADO ALIMENTADO

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

Circuito equivalente para el rotor

con deslizamiento S

LA RESISTENCIA ROTÓRICALA RESISTENCIA ROTÓRICA

RRRR NO VARÍANO VARÍA CON LA FRECUENCIACON LA FRECUENCIA

Y, POR TANTO, Y, POR TANTO, TAMPOCOTAMPOCO CON CON SS

LA RESISTENCIA ROTÓRICALA RESISTENCIA ROTÓRICA

RRRR NO VARÍANO VARÍA CON LA FRECUENCIACON LA FRECUENCIA

Y, POR TANTO, Y, POR TANTO, TAMPOCOTAMPOCO CON CON SS

LA REACTANCIA LA REACTANCIA XXRR VARÍA CON S:VARÍA CON S:

CUANDO EL DESLIZAMIENTO ES CUANDO EL DESLIZAMIENTO ES SS, , XXRR PASA PASA

SER SER S*XS*XRR

LA REACTANCIA LA REACTANCIA XXRR VARÍA CON S:VARÍA CON S:

CUANDO EL DESLIZAMIENTO ES CUANDO EL DESLIZAMIENTO ES SS, , XXRR PASA PASA

SER SER S*XS*XRR

Circuito Circuito equivalente equivalente del del Motor Asíncrono Motor Asíncrono

[ ] sRRR ISjXRES ⋅⋅+=⋅ 2

RRRR

Rs

jXS

R

E

jXR

ESI

+=

+⋅= 22

Se puede obtener la misma corriente en el mismo Se puede obtener la misma corriente en el mismo

CIRCUITO EQ. ROTOR A CIRCUITO EQ. ROTOR A

DESLIZAMIENTO SDESLIZAMIENTO S

Reactanciadispersiónrotor


S*XR RR

IR

Se puede obtener la misma corriente en el mismo

circuito alimentado a f1 con sólo cambiar RR

por RR/S

Se puede obtener la misma corriente en el mismo

circuito alimentado a f1 con sólo cambiar RR

por RR/S

ES POSIBLE OBTENER EL CIRCUITO EQUIVALENTE DE LA MÁQUINA ASÍNCRONA TRABAJANDO SÓLO

CON LA FRECUENCIA DEL ESTATOR. BASTA SIMULAR EL EFECTO DEL GIRO CON LA

RESISTENCIA RR/S

ES POSIBLE OBTENER EL CIRCUITO EQUIVALENTE DE LA MÁQUINA ASÍNCRONA TRABAJANDO SÓLO

CON LA FRECUENCIA DEL ESTATOR. BASTA SIMULAR EL EFECTO DEL GIRO CON LA

RESISTENCIA RR/S

rotor


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


A: A: ff11

XR

E2

IR

S

RR

S*E2


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

SE PLANTEARÁ QUE LA MÁQUINA ASÍNCRONA ES “EQUIVALENTE” A UN TRANSFORMADOR (Estator=Primario, Rotor=Secundario Relación Transf.=rt)

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

Xs Rs

V1 E1

I1

XR’

E2’

IR’

S

'RR

122 ErE'E t =×=


Xs Rs

I1

XR’IR’

S

'RR

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

UNIR EN CORTOCIRCUITOUNIR EN CORTOCIRCUITO

V1 E1 E2’

S

122 ErE'E t =×=


Xs Rs

V1

I1

XR’IR’

S

'RR

122 ErE'E t =×=

Componente Componente magnetizantemagnetizante

Componente de Componente de pérdidaspérdidas

Xµ

Iµ

Rfe

Ife

I0

V1 122 ErE'E t =×=

I0

ϕϕϕϕ0

Iµµµµ

Ife


Xs Rs

I1

XR’ IR’

S

'RRIfeIµµµµ

I0

−⋅+=S

S'R'R

S

'RRR

R 1 LA RESISTENCIA VARIABLE LA RESISTENCIA VARIABLE SE PUEDE DIVIDIR EN DOS SE PUEDE DIVIDIR EN DOS

COMPONENTESCOMPONENTES

V1

S

Xµµµµ Rfe

Resistencia Resistencia cobre rotorcobre rotor

Reactancia Reactancia dispersióndispersiónrotorrotor

Resistencia Resistencia potenciapotencia

Resistencia Resistencia cobre estator cobre estator

Reactancia Reactancia dispersióndispersiónestatorestator

CorrienteCorrientede vacíode vacío


Xs Rs XR’ IR’I0RR’

TensiónTensiónde fasede fase

(Estator(Estator))

potenciapotenciamecánicamecánicaentregadaentregada

ReactanciaReactanciamagnetizantemagnetizante

ResistenciaResistenciapérdidas hierropérdidas hierro

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

V1

I1

IR’

Xµµµµ Rfe

IfeIµµµµ

I0

−×

S

S'RR

1

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


Xs Rs

V1

I1

XR’ IR’

Xµµµµ Rfe

IfeIµµµµ

I0RR’

−×

S

S'RR

1

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

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

En vacío (S=0) la rama del rotor queda en circuito abierto: el circuito es En vacío (S=0) la rama del rotor queda en circuito abierto: el circuito es

principalmente inductivo fdp 0,1 principalmente inductivo fdp 0,1 -- 0,2 aprox0,2 aprox

En vacío (S=0) la rama del rotor queda en circuito abierto: el circuito es En vacío (S=0) la rama del rotor queda en circuito abierto: el circuito es

principalmente inductivo fdp 0,1 principalmente inductivo fdp 0,1 -- 0,2 aprox0,2 aprox

Potencia entregadaPotencia entregadaPotencia entregadaPotencia entregada

En un motor asíncrono la corriente de vacío no es despreciableEn un motor asíncrono la corriente de vacío no es despreciableEn un motor asíncrono la corriente de vacío no es despreciableEn un motor asíncrono la corriente de vacío no es despreciable

CosϕCosϕV1 Xµµµµ Rfe

S

Cálculo Cálculo de las pérdidas en de las pérdidas en el Motor el Motor AsíncronoAsíncrono

ϕ⋅⋅⋅⋅== CosI3VP11111

POTENCIA ABSORBIDA DE LA RED ELÉCTRICAPOTENCIA ABSORBIDA DE LA RED ELÉCTRICA

213 IRP SestCu ⋅⋅= PÉRDIDAS EN LOS CONDUCTORES DEL ESTATOR (Cu)PÉRDIDAS EN LOS CONDUCTORES DEL ESTATOR (Cu)

EP

213 ⋅=

PÉRDIDAS EN EL HIERRO. SUELEN CONSIDERARSE CONPÉRDIDAS EN EL HIERRO. SUELEN CONSIDERARSE CON--CENTRADAS EN EL CENTRADAS EN EL

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

23 'IS

'RP R

Rg ⋅⋅=

213 'I

S

S'RPPP RRrotcugmi ⋅

−⋅⋅=−=

fefe

R

EP 13 ⋅=

PÉRDIDAS EN EL HIERRO. SUELEN CONSIDERARSE CONPÉRDIDAS EN EL HIERRO. SUELEN CONSIDERARSE CON--CENTRADAS EN EL CENTRADAS EN EL ESTATOR. EN EL ROTOR LA f ES MUY BAJAESTATOR. EN EL ROTOR LA f ES MUY BAJA

feestCug PPPP −−= 1 POTENCIA QUE ATRAVIESA EL ENTREHIERRO DE LA MÁQUINAPOTENCIA QUE ATRAVIESA EL ENTREHIERRO DE LA MÁQUINA

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

resistencia total de la rama del rotor

(RR’/S)

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

resistencia total de la rama del rotor

(RR’/S)

POTENCIA MECÁNICA POTENCIA MECÁNICA INTERNAINTERNA: : ATRAVIESA EL ATRAVIESA EL ENTREHIERRO ENTREHIERRO Y Y PRODUCE TRABAJOPRODUCE TRABAJO

Se disipa en la resisSe disipa en la resis--tencia variabletencia variable

Pérdidas en el Motor AsíncronoPérdidas en el Motor Asíncrono

[ ] gggrotcugmi PSPSPPPP ⋅−=⋅−=−= 1OTRA FORMA DE OTRA FORMA DE CALCULARLA CALCULARLA A A PARTIR DEL DESLIZAPARTIR DEL DESLIZA--MIENTOMIENTO

PAR INTERNO: EL PAR TOTAL PAR INTERNO: EL PAR TOTAL DESARROLLADO INTERNADESARROLLADO INTERNA--MENTE MENTE

[[[[ ]]]] ggmi PPSPT ====

⋅⋅⋅⋅−−−−========

1


esrotacional y mecánicas PérdidasPP miU −−−−====

DESARROLLADO INTERNADESARROLLADO INTERNA--MENTE MENTE POR LA MÁQUINAPOR LA MÁQUINA

Velocidad angular de Velocidad angular de giro del rotorgiro del rotor

[[[[ ]]]]S

ggmii

PPSPT

ΩΩΩΩ====

ΩΩΩΩ⋅⋅⋅⋅−−−−

====ΩΩΩΩ

====1

Velocidad angular de Velocidad angular de sincronismosincronismo

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

ΩΩΩΩ==== U

UP

T

CALCULANDO EL CALCULANDO EL EQUIVALENTE EQUIVALENTE

THEVENIN ENTRETHEVENIN ENTRE A y A y BB

CALCULANDO EL CALCULANDO EL EQUIVALENTE EQUIVALENTE

THEVENIN ENTRETHEVENIN ENTRE A y A y BB

Se puede despreciar Se puede despreciar RRfefe

Se puede despreciar Se puede despreciar RRfefe


jXs Rs jXR’IR’

S

'RR

jXµµµµ

A

V1

I1

+

BBBBRRfefeRRfefe

[[[[ ]]]][[[[ ]]]]µµµµ

µµµµ

++++++++⋅⋅⋅⋅++++

====XXjR

jXjXRZ

SS

SSth

B

jXth Rth jXR’IR’

S

'RR

A

B

Vth

I1

+[[[[ ]]]]µµµµ

µµµµ

++++++++×

====XXjR

jXVV

SSth

1

[[[[ ]]]]'XXjS

'RR

V'I

RthR

th

thR

++++++++++++====


jX th Rth jXR’IR’

S

'RR

A

Vth

I1

+

[[[[ ]]]]2

'R

V'I th

R

====

)S(fTi ====

B[[[[ ]]]]2

2

'XXS

'RR Rth

Rth ++++++++

++++

[[[[ ]]]]22

2

23

3

'XXS

'RR

S

'RV

'IS

'RP

RthR

th

Rth

RR

g

++++++++

++++

××

====×====

[[[[ ]]]]22

2

3

'XXS

'RR

S'R

VPT

RthR

th

Rth

SS

gi

++++++++

++++

×

×

ΩΩΩΩ====

ΩΩΩΩ====

Curvas Curvas de respuesta mecánica par de respuesta mecánica par --velocidad velocidad

Curvas Curvas de respuesta mecánica par de respuesta mecánica par --velocidad velocidad

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

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

Para un determinado deslizamiento el par varía con el cuadrado de la Para un determinado deslizamiento el par varía con el cuadrado de la tensióntensión

Par Par máximo de un motor de inducción máximo de un motor de inducción

El par será máximo El par será máximo

cuando cuando PPgg sea sea máxima, es decir máxima, es decir

cuando se transfiera a cuando se transfiera a

RRRR’/S’/S la máxima la máxima

El par será máximo El par será máximo

cuando cuando PPgg sea sea máxima, es decir máxima, es decir

cuando se transfiera a cuando se transfiera a

RRRR’/S’/S la máxima la máxima

jX th Rth jXR’

IR’

S

'RR

A

Vth

I1

+

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

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

TEOREMA TEOREMA TRANSFERENCIA TRANSFERENCIA

MÁX. POTMÁX. POT

TEOREMA TEOREMA TRANSFERENCIA TRANSFERENCIA

MÁX. POTMÁX. POT

B

[[[[ ]]]]22'XXR

S

'RRthth

R ++++++++====

[[[[ ]]]]22 'XXR

'RS

Rthth

RTMAX

++++++++====

[[[[ ]]]]

++++++++++++×ΩΩΩΩ×

×====22

2

2

3

'XXRR

VT

RthththS

thmax

Par Par máximo de un motor de inducción máximo de un motor de inducción

Resistencia rotórica crecienteResistencia rotórica creciente[[[[ ]]]]22'XXR

'RS R

TMA X

++++++++====

El par máximo NO El par máximo NO depende de la depende de la

resistencia rotórica Rresistencia rotórica RRR’’[[[[ ]]]]

++++++++++++⋅⋅⋅⋅ΩΩΩΩ⋅⋅⋅⋅

⋅⋅⋅⋅====22

2

2

3

'XXRR

VT

RthththS

thmax

Resistencia rotórica crecienteResistencia rotórica creciente

SSTMAX1TMAX1SSTMAX2TMAX2SSTMAX3TMAX3

ParPar

SS

[[[[ ]]]]22'XXR Rthth ++++++++

EL deslizamiento al que se EL deslizamiento al que se

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

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

máquinas de rotor bobinadomáquinas de rotor bobinado

Ensayo Ensayo de rotor de rotor libre (Vacío)libre (Vacío)En vacío SEn vacío S≈≈0:0:

I0(t)I0(t)

Motor girando sin cargaMotor girando sin carga

Condiciones ensayo:Condiciones ensayo:Condiciones ensayo:Condiciones ensayo:

W1W1

W2W2

A

U1(t)U1(t)

++

++

V y f nominalesV y f nominales∞∞∞∞→→→→

→→→→S

S-1'R:0SSi R

Xs Rs

U1

I0

XR’

X R

IfeIµµµµ

RR’

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

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

00

3I

V

Z

Línea

====

20

00

3 I

PR

⋅⋅⋅⋅====

µµµµ++++≅≅≅≅−−−−==== XXRZX s2

02

00

W2W2

++

ZZ00

Impedancia Impedancia por fase del por fase del

motormotor

Impedancia Impedancia por fase del por fase del

motormotor000 jXRZ ++++==== 000 jXRZ ++++====

U1 Xµµµµ Rfe

femecestcu PPPWWP ++++++++====++++==== 210

Ensayo Ensayo de rotor bloqueado de rotor bloqueado (Cortocircuito)(Cortocircuito)

I1n(t)

Rotor bloqueadoRotor bloqueado

Condiciones ensayo:Condiciones ensayo:Condiciones ensayo:Condiciones ensayo:

W1W1 A

Ucc(t)++

V reducida e I nominalV reducida e I nominal

El ensayo se realiza subiendo El ensayo se realiza subiendo gradualmente la tensión de aligradualmente la tensión de ali--

mentación hasta que la corrienmentación hasta que la corrien--te te circulante sea la nominalcirculante sea la nominal

El ensayo se realiza subiendo El ensayo se realiza subiendo gradualmente la tensión de aligradualmente la tensión de ali--

mentación hasta que la corrienmentación hasta que la corrien--te te circulante sea la nominalcirculante sea la nominal

Xs Rs XR’ RR’W1W1

W2W2

A

++

++

V

3ccU

3ccU

Se puede despreciar la Se puede despreciar la rama paralelorama paralelo


Tensión de ensayoTensión de ensayomuy reducidamuy reducida

Tensión de ensayoTensión de ensayomuy reducidamuy reducida

Corriente por XCorriente por Xµµdespreciabledespreciable

Corriente por XCorriente por Xµµdespreciabledespreciable

Muy pocas Muy pocas pérdidas Fepérdidas FeMuy pocas Muy pocas pérdidas Fepérdidas Fe RRfe fe despreciabledespreciableRRfe fe despreciabledespreciable

ZZcccc

cccccc jXRZ ++++====

'RRR Rscc ++++====

'XXX Rscc ++++====Se eliminaSe elimina

rama paralelorama paraleloSe eliminaSe elimina

rama paralelorama paralelo

I1n

Ensayo Ensayo de rotor bloqueado de rotor bloqueado (Cortocircuito)(Cortocircuito)

Xs Rs

I1n

XR’ RR’


ZZcccc

n

cc

ccI

U

Z1

3==== 213 n

cccc

I

PR

⋅⋅⋅⋅====

rotcuestcucc PPWWP ++++====++++==== 21

3ccV

CÁLCULO PARÁMETROS CÁLCULO PARÁMETROS CIRCUITO EQUIVALENTECIRCUITO EQUIVALENTECÁLCULO PARÁMETROS CÁLCULO PARÁMETROS CIRCUITO EQUIVALENTECIRCUITO EQUIVALENTE

[[[[ ]]]]'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 motorRegla empírica según tipo de motorRegla empírica según tipo de motorRegla empírica según tipo de motor

MOTOR CLASE A:MOTOR CLASE A:MOTOR CLASE A:MOTOR CLASE A:

MOTOR CLASE B:MOTOR CLASE B:MOTOR CLASE B:MOTOR CLASE B:

MOTOR CLASE C:MOTOR CLASE C:MOTOR CLASE C:MOTOR CLASE C:

MOTOR CLASE D:MOTOR CLASE D:MOTOR CLASE D:MOTOR CLASE D:

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

devanados del estatordevanados del estator

Motor de Induccion

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Transcript of Motor de Induccion