UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES

FACULTAD DE INGENIERÍA

ELECTROTECNIA GENERAL “A” (65.03)

CURSO 2

CAMPO ROTANTE

Campo Magnético Giratorio:

En la Universidad de Turin (Italia),Galileo Ferraris (1885) descubrio la generación de un campo giratorio a partir de un bobinado fijo en el espacio mediante el cual hacía girar un disco de cobre.

La Academia de Ciencias de Turín declaró: “un dispositivo basado en ese principio no podría tener ninguna aplicación industrial como motor”

El Ing. Nikola Tesla (Servio) (1853-1943) sin conocer lo hecho por Ferraris,construyó un motor a inducción, George Westinghouse contrató a Tesla y le compró la patente, construyendo en 1893 un motor de 300 CV.

Características básicas:

Si recordamos una de las propiedades de los sistemas trifásicos es la de generar campos magnéticos giratorios con bobinados fijos.

Colocando tres bobinas con sus ejes dispuestos a 120º entre sí, conectadas en estrella, y alimentándolas con un sistema trifásico, obtenemos un campo magnético giratorio.

o’ B

nS

p

S p

f . 60 (rpm)n

En este caso reemplazando: rpm 3.000 1

60.50 n

S

donde: nS velocidad sincrónica en rpm f frecuencia de red en Hz pp número de pares de polos

T

S

R

~

~

~

o

Si en el interior del campo magnético que generamos, se coloca un elemento conductor, se inducen en él fems(Faraday) que darán lugar a la aparición de corrientes.

Al tener corrientes dentro de un campo magnético, se producirán fuerzas sobre el conductor( F = I.L B) que tratarán de moverlo de modo de evitar la variación de

flujo (Lenz) (similar al concepto de inercia de los cuerpos).

El conductor que gira o “rotor” lo hará a una velocidad “n” muy próxima a la velocidad del campo giratorio “nS”, pero nunca alcanzará dicha velocidad.

Este “retraso” se produce porque allí reside el principio físico de funcionamiento del motor: para que las líneas de campo magnético corten al conductor del rotor, deben sobrepasarlo.

X

U

X

Final Fase R

Comienzo Fase R

V

Y

Comienzo Fase S

Final Fase S

W

Z

Comienzo Fase T

Final Fase T

Estator de una máquina asincrónica trifásica: vista en corte

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

Ir Is It

t = t0

90° 180°

t = t1t = t2 t = t3 t = t4

iR

iS

iT

iR

iT

iS

0° 270° 360°

t=t0 t = t1 t = t2 t = t3 t = t4

iR ( t ) = IM sen w t

iS ( t ) = IM sen ( w t – 120° )

iT( t ) = IM sen ( w t – 240° )

X

U

X

V

Y

W

Z

BS (t) BT (t)

B (t)

Tiempo t0

X

U

X

V

Y

W

Z

BS (t)

BT (t)

BR (t)

B (t)

Tiempo t1

X

U

X

V

Y

W

Z

BS (t) BT (t)

B (t)

Tiempo t2

X

U

X

V

Y

W

Z

BS (t)

BT (t)

BR (t)

B (t)

Tiempo t3

X

U

X

V

Y

W

Z

BS (t) BT (t)

B (t)

Tiempo t4=t0

iT( t ) = IM sen ( w t – 240° ) [ A ]

iR ( t ) = IM sen w t [ A ]

iS ( t ) = IM sen ( w t – 120° ) [ A ]

HS ( t ) = HM sen (wt – 120° ) 120° [ A. Vueltas / m ]

HT ( t ) = HM sen (wt – 240° ) 240° [ A. Vueltas / m ]

HR ( t ) = HM sen w t 0° [ A . Vueltas / m ]

BR ( t ) = BM sen wt 0° [ T ]

B S ( t ) = BM sen (wt – 120° ) 120° [ T ]

BT ( t ) = BM sen (wt – 240° ) 240° [ T ]

B total = BR + BS + BT B total ( t ) = ( 1.5 BM sen wt ) x + ( 1.5 BM cos wt ) y

B

IM

F

Cupla Motora

IM

B

F

F

B (giratorio)

S

IM

x IM

F

Bibliografía:Ing. Norberto A. Lemozy, Apunte Campo Magnético GiratorioIng. Alejandro E. de los Ríos, Presentación Campo RotanteIng. Salvador L. Barbieri, Explicación TP Nº 4 Cátedra Electrotecnia General A. Museo de Física de Milán (Italia): Campo Rotante (Galileo Ferraris)