UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN

FACULTAD DE PRODUCCION Y SERVICIOS

ESCUELA PROFESIONAL DE ING. MECANICA

LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS:

MOTORES ELECTRICOS

ALUMNO: Ventura Chayña , Yilmar

CUI: 20081413

Motor Eléctrico Trifásico Jaula de Ardilla

1. Motores eléctricosLos motores eléctricos son maquinas que transforman energía eléctrica en energía mecánica Según el tipo de corriente utilizada para su alimentación , se clasifican en:

Motores de corriente continua-De excitación independiente-De excitación serie -De excitación (shunt) o derivación-De excitación compuesta (compund)

Motores de corriente alterna-Motores síncronos-Motores asíncronos:

o Monofásicos De bobinado auxiliar De espira de cortocircuito Universal

o Trifásicos De rotor bobinado De rotor en cortocircuito (jaula de ardilla)

Todos los motores de corriente continua así como los síncronos de corriente alterna incluidos en la clasificación anterior tienen una utilización y unas aplicaciones muy especificas.

Los motores de corriente alterna asíncronos, tanto monofásicos como trifásicos , son los que tienen un aplicación mas generalizada gracias a su facilidad de utilización, poco mantenimiento y bajo coste de frabricacion.

La velocidad de sincronismo de los motores eléctricos de corriente alterna viene definida por la expresion:

n = 60 fp

n = numero de revoluciones por minuto

f = frecuencia de la red

p = numero de polos

Se da el nombre de motor asíncrono al motor de corriente alterna cuya parte móvil gira a una velocidad distinta a la de sincronismo.

A. Constitución del motor asíncrono de inducción

Como todas las maquinas eléctricas, un motor eléctrico está constituido por un circuito magnético y dos eléctricos, uno colocado en la parte fija (estátor) y otro en la parte móvil (rotor).

El circuito magnético está formado por chapas apiladas en forma de cilindro en el rotor en y en forma de anillo en el estator.

El cilindro se introduce en el interior del anillo y, para que pueda girar libremente, hay que dotarlo de un entrehierro constante.El anillo se dota de ranuras en su parte interior para colocar el bobinado inductor y se envuelve exteriormente por una pieza metálica con soporte llamada carcasa.El cilindro se adosa al eje del motor y puede estar ranurado en su superficie para colocar el bobinado inducido (motores de rotor bobinado) o bien se le incorporan conductores de gran sección soldados a anillos del mismo material en los extremos del cilindro (motores de rotor en cortocircuito) similar a una jaula de ardilla, de ahí que reciban el nombre de rotor de jaula de ardilla.El eje se apoya en unos rodamientos de acero para evitar rozamientos y se saca al exterior para transmitir el movimiento, y lleva acoplado un ventilador para refrigeración. Los extremos de los bobinados se sacan al exterior y se conectan a la placa de bordes.

B. Principio de funcionamiento

El funcionamiento del motor asíncrono de inducción se basa en la acción del flujo giratorio generado en el circuito estatorico sobre las corrientes inducidas por dicho flujo en el circuito del rotor. El flujo giratorio creado por el bobinado estatorico corta los conductores del rotor, por lo que se generan fuerzas electromotrices inducidas. Suponiendo cerrado el bobinado rotorico, es de entender que suis conductores serán recorridos por corrientes eléctricas. La acción mutua del flujo giratorio y las corrientes existentes en los conductores que arrastran al rotor haciéndolo girar (ley de Lenz).

La velocidad de rotación del rotor en los motores asíncronos de inducción es siempre inferior a la velocidad de sincronismo (velocidad del flujo giratorio). Para que se genere una fuerza electromotriz en los conductores del rotor ha de existir un movimiento relativo entre los conductores y el flujo giratorio. A la diferencia entre la velocidad del flujo giratorio y del rotor se le llama deslizamiento.

La velocidad de estos rotores, según el principio de funcionamiento y la frecuencia, tiene que ser una velocidad fija, algo menor que la de sincronismo. Gracias a los avances en la electrónica de potencia, actualmente se fabrican arrancadores estáticos que pueden regular la velocidad de estos motores actuando sobre la frecuencia de la alimentación del motor, es decir, convierten la frecuencia industrial de la red en una distinta que se aplica al motor. DE ahí que reciban en nombre de convertidores de frecuencia, pudiendo regular la velocidad, amortiguar el arranque e incluso frenarlo.

2. Motores asíncronos trifásicos.

Tipos y sistemas de arranque

A. Motores trifásicos

Son motores en los que el bobinado inductor colocado en el estator esta formado por tes bobinados independeintes desplazados 120° eléctricos entre si y alimentados por un sistema trifásico de corriente alterna. Los podemos encontrar de dos tipos:

Rotor en cortocircuito (jaula de ardilla) Rotor bobinado

Tensiones e intensidades en el estator de los motores trifásicos

Todo bobinado trifásico se puede conectar en estrella (todos los finales conectados en un punto común, alimentando el sistema por los otros extremos libre) o bien en triangulo (conectando el final de cada fase al principio de la fase siguiente, alimentando el sistema por los puntos de unión).

La conexión estrella o triangulo se realiza sobre la placa de bornes mediante puentes.

B. Motor de rotor en cortocircuito

El motor de rotor en cortocircuito es el de construcción más sencilla, de funcionamiento más seguro y de fabricación más económica. Su único inconveniente es el de absorber una elevada intensidad en el arranque a la tensión de funcionamiento.

En el momento del arranque este motor acoplado directamente a la red presenta un momento de rotación de 1.8 2 veces el de régimen, pero la intensidad absorbida en el arranque toma valores de 5 a 7 veces la nominal.

Conexionado en la placa de bornes del motor, los extremos del bobinado se disponen como muestra la figura.

Significado de la placa del motor

Placa del motorType KMT-2 220/380 V 1.5 KW 5.97/3.46 A

2 HP INS.CL B 60 Hz IP44 CONN Δ/Y 3410 RPM

Nos indica protección mecánica: IP44; el tipo de aislamiento: INS.CL B

El motor está diseñado para trabajar con la frecuencia de 60 Hz

Puede tener conexión tanto de estrella como de triangulo: CONN Δ/Y

Tensiones de trabajo: 220/380 V Intensidades de trabajo: 5.97/3.46 A RPM del rotor: 3410 RPM

MATERIALES DE AISLAMIENTO DE BOBINADOS

Introducción

Los materiales aislantes son definidos como materiales que ofrecen una gran resistencia al paso de la corriente, y por ese motivo, se utilizan para conservar su flujo a través de los conductores. Esto es evidente cuando tocamos una maquina que se encuentra en operación. No recibimos ninguna descarga eléctrica debido al aislamiento. La ruptura del aislamiento implica un cortocircuito entre espiras, causando flujos de corrientes en caminos indeseados. Esto también puede resultar en shocks eléctricos a humanos operando  la maquinaria y también daño a las maquinas.

Requerimientos de los materiales aislantes buenos involucran propiedades físicas, confiabilidad, costo, disponibilidad, adaptabilidad al uso en las maquinas, etc.. Aislamiento eléctrico y materiales dieléctricos incluyen varias formas de materiales que rodean y protegen a los conductores eléctricos y previenen flujos de corriente indeseados, perdidas. Las especificaciones eléctricas incluyen resistividad, rigidez dieléctrica y constante dieléctrica.

Propiedades Eléctricas:

Resistividad Eléctrica: Es la resistencia eléctrica (ohm-cm) al flujo de la corriente a través de el. Su valor debe ser muy alto. Resistividad es inverso de Conductividad.

Rigidez Dieléctrica: La rigidez dieléctrica es el máximo voltaje que el material puede soportar antes de que una ruptura ocurra. Este valor

especificado como kV/mm, debe ser muy alto, aun para películas muy pequeñas.

 

Clasificación de Materiales Aislantes

Se clasifican de acuerdo  a 2 formas: a) De acuerdo a substancia y materiales, b) De acuerdo a su temperatura

a) Clasificación de Materiales Aislantes de acuerdo a substancia y materiales:

            (i) Materiales Aislantes Sólidos (Inorgánicos y Orgánicos)

                Mica, madera, vidrio, porcelana, goma, algodón, seda, rayón, terileno, papel y celulosa, etc..

           (ii) Materiales Aislantes Líquidos

                Aceites minerales de hidrocarbonos refinados, aceite de linaza, varníces sintéticos y espirituosos.

           (iii) Materiales Aislantes Gaseosos

                  Aire seco, Dióxido de Carbono, Argón, Nitrógeno, etc..

b) Clasificación de Materiales Aislantes de acuerdo a su temperatura:

Los materiales aislantes son clasificados principalmente de acuerdo a su límite térmico. La performance de su aislamiento depende de su temperatura de operación. Mientras mas alta es la temperatura, mas alto será el rango de su degradación térmica, por lo tanto, mas baja será su vida útil, como se muestra en la Fig. 1.1. Si se espera una vida de aislamiento larga razonable, su temperatura de operación debe ser mantenida baja. Entonces es necesario determinar los limites de temperatura para el aislamiento, que asegurara operación segura a través de la duración de su expectativa de vida.

Entonces los materiales aislantes se agrupan en diferentes clases: Y, A, B, y C con temperaturas limite de 90ºc, 105ºc y 130ºc para las primeras tres clases y sin limite especificado para la clase C. Las clases Y y A cubren varios materiales orgánicos con y sin impregnación respectivamente. Mientras que las clases B y C cubren materiales inorgánicos, respectivamente con y sin aglutinante. Con el advenimiento de materiales nuevos, por ejemplo, los plásticos y las siliconas durante los años 50, se necesito organizar reorganizar la clasificación de los materiales aislantes. Esta clasificación se muestra en la Fig. 1.2. Esto llevo a la IEC (International Electrotechnical Commision) a producir nuevas categorías a saber:

 

Clase Y:     90º C Papel, algodón, seda, goma natural, Clorido de Polivinilo, sin impregnacion.

Clase A:   105º C Igual a la clase Y pero impregnado, mas nylon.

Clase E:   120º C Polietileno de teraftalato (fibra de terileno, film melinex) triacetato de celulosa

                              Enamel-acetato-polivinilo

Clase B:   130º C Mica, fibra de vidrio (Borosilicato de alumino libre de alcalinos), asbestos

                               bituminizados, baquelita, enamel de poliester.

Clase F:   155º C Como los de la clase B pero con alkyd y resinas basadas en epoxy, poliuretano.

Clase H:   180º C Como los de clase B con algutinante resinoso de siliconas, goma siliconada

                              poliamida aromatica (papel nomex y fibra), film de poliamida (enamel, varniz

                              y film) y enamel de estermida.

Clase C:  >180º C Como la clase B pero con aglutinantes inorgánicos apropiados (Teflon

                                  Mica, Mecanita, Vidrio, Ceramicos, Politetrafluoroetileno).

 

En esta clasificación los materiales no-impregnados, que absorben humedad de la clase Y no son generalmente usados para el aislamiento de motores eléctricos, ya que absorben humedad facilmente y su calidad se degrada rápidamente.  Los materiales de la clase C, son por lo general, quebradizos, asi que por lo general tampoco son aptos para motores. Los materials de las clases A y B han sido usados por largo tiempo para aislamiento. En épocas recientes se estan usando mas los aislamientos de la clase F y H.