MEDICIÓN DE AISLAMIENTO EN MAQUINAS DE INDUCCIÓN Y TRANSFORMADORES
Maquinas de Inducción Trifásicos
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MAQUINAS DE INDUCCIÓN TRIFÁSICOS Docente: Nicolas Diestra Sánchez
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Maquinas de Inducción Trifásicos
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MAQUINAS DE
INDUCCIÓN TRIFÁSICOS
Docente: Nicolas Diestra Sánchez
Componentes principales
Un motor de inducción
trifásico consta de dos
partes principales:
un estator estacionario
y un rotor giratorio. El
rotor está separado del
estator por un pequeño
entrehierro que va de
0.4 mm a 4 mm, según
la potencia del motor.
Componentes principales
El estator consta de un armazón de acero que soporta un
núcleo cilíndrico hueco compuesto de laminaciones
apiladas. Varias ranuras equidistantes entre sí, hechas
en la circunferencia interna de las laminaciones,
proporcionan el espacio para el devanado del estator.
Componentes principales
El rotor también se compone de laminaciones ranuradas.
Éstas están apiladas cuidadosamente para crear una
serie de ranuras para el devanado del rotor. Se
utilizan dos tipos de devanados de rotor:
1) devanados trifásicos convencionales hechos de
alambre aislado
2) devanados de jaula de ardilla.
El tipo de devanado da lugar a dos clases principales
de motores:
1) motores de inducción de jaula de ardilla
2) motores de inducción de rotor devanado.
Rotor Devanado
Tiene un devanado trifásico similar al del estator. El
devanado está distribuido uniformemente en las
ranuras y casi siempre está conectado en Y con 3
conductores. Las terminales están conectadas a tres
anillos colectores, los cuales giran junto con el rotor.
Los anillos colectores rotatorios y las escobillas
estacionarias asociadas permiten conectar resistores
externos en serie al devanado del rotor. Los resistores
externos se utilizan principalmente durante el periodo
de arranque; en condiciones de funcionamiento
normal, las tres escobillas están en cortocircuito.
Rotor jaula de Ardilla
Se compone de barras de cobre desnudo, un poco
más largas que el rotor, las cuales están insertadas
en las ranuras por uno de sus extremos.
Los extremos opuestos se sueldan a dos anillos de
cobre para que todas las barras estén en
cortocircuito entre sí. Toda la construcción (barras y
anillos extremos) se asemeja a una jaula de ardilla.
En motores pequeños y medianos, las barras y los
anillos extremos son de aluminio moldeado a
presión y forman un bloque integral.
Principio de operación
La operación de un motor de inducción trifásico está basada en la
aplicación de la ley de Faraday y la fuerza de Lorentz en un
conductor. El comportamiento es fácil de entender:
Considere una serie de conductores de longitud l, cuyos extremos
se ponen en cortocircuito mediante dos barras Ay B. Un imán
permanente colocado sobre esta escalera conductora se mueve
con rapidez hacia la derecha a una velocidad v, para que su
campo magnético B pase a través de los conductores.
Principio de operación
Entonces ocurre la siguiente secuencia de eventos:
1. Se induce un voltaje E = Blv en cada uno de los conductores
mientras el flujo pasa por ellos (ley de Faraday).
2. El voltaje inducido produce de inmediato una corriente I, la
cual fluye por el conductor debajo de la cara del polo, a
través de las barras extremas y regresa a través de los
demás conductores.
3. Como el conductor que transporta corriente queda en el
campo magnético del imán permanente, experimenta una
fuerza mecánica (fuerza de Lorentz).
4. La fuerza siempre actúa en una dirección para arrastrar el
conductor junto con el campo magnético.
Número de polos-velocidad
síncrona
Se descubrió que la velocidad del flujo rotatorio se
podía reducir incrementando el número de polos.
Para construir un estator de 4 polos, las bobinas se
distribuyen como se muestra en la siguiente figura.
Los cuatros grupos de fases A idénticos ahora
abarcan sólo 90° de la circunferencia del estator.
Los grupos se conectan en serie de modo que los
grupos adyacentes produzcan fuerzas
magnetomotrices que actúen en direcciones
opuestas.
Número de polos-velocidad
síncrona
Cuando una corriente Ia fluye en el devanado del
estator de la fase A, crea cuatro polos N-S alternos.
Número de polos-velocidad
síncrona
Los devanados de las
otras dos fases son
idénticos pero están
desplazados entre sí
(y respecto a la fase A)
por un ángulo
mecánico de 60°.
Cuando los devanados
conectados en Y se
conectan a una fuente
trifásica, se crea un
campo rotatorio de
cuatro polos.
Número de polos-velocidad
síncrona
Podemos incrementar
el número de polos
tanto como deseemos
siempre que existan
suficientes ranuras.
La figura muestra un
estator trifásico de 8
polos. Cada fase
consta de 8 grupos y
los grupos de todas las
fases producen un
campo rotatorio de 8
polos.
Número de polos-velocidad
síncrona
La velocidad del campo rotatorio depende de la
frecuencia de la fuente y del número de polos que
tenga el estator.
donde
ns : velocidad síncrona [r/min]
f : frecuencia de la fuente [Hz]
p : número de polos
La velocidad síncrona se incrementa con la
frecuencia y disminuye con el número de polos.
Deslizamiento y velocidad
de deslizamiento
El deslizamiento s de un motor de inducción es la diferencia
entre la velocidad síncrona y la velocidad del rotor, como un
porcentaje (o por unidad) de la velocidad síncrona. El
deslizamiento por unidad:
donde
s : deslizamiento
ns : velocidad síncrona [r/min]
n : velocidad del rotor [r/min]
El deslizamiento es prácticamente cero sin carga y es igual a
1 (o 100%) cuando el rotor está bloqueado.
Voltaje y frecuencia inducidos en
el rotor
El voltaje y la frecuencia inducidos en el rotor dependen del
deslizamiento:
donde
f2 : frecuencia de voltaje y corriente en el rotor [Hz]
f :frecuencia de la fuente conectada al estator [Hz]
s :deslizamiento
E2 :voltaje inducido en el rotor con deslizamiento s
Eoc :voltaje de circuito abierto en rotor cuando está en reposo
[V]
Características de los motores de
inducción de jaula de ardilla
Observe que la corriente y el par o momento de
torsión están expresados en valores por unidad. La
corriente base es la corriente a plena carga y todas
las demás corrientes se comparan con ella. Asimismo,
el par o momento de torsión base es el par o
momento de torsión a plena carga y todos los demás
pares o momentos de torsión se comparan con él.
Por último, la velocidad base es la velocidad
síncrona del motor. Las siguientes explicaciones
aclararán el significado de los valores dados en la
tabla.
Características de los motores de
inducción de jaula de ardilla
1. Motor sin carga.
Cuando el motor funciona sin carga, la corriente en el estator
queda entre 0.5 y 0.3 pu (de la corriente a plena carga). La
corriente sin carga es similar a la corriente de excitación de
un transformador.
Por lo tanto, consta de un componente magnetizante que
crea el flujo rotatorio Fm y un pequeño componente activo
que suple las pérdidas por fricción en los cojinetes y por
fricción del aire en el rotor más las pérdidas en el hierro del
estator. El flujo Fm enlaza tanto el estator como el rotor; por
consiguiente, es similar al flujo mutuo en un transformador
Características de los motores de
inducción de jaula de ardilla
Se requiere una potencia
reactiva considerable
para crear el campo
rotatorio, y para
mantenerlo dentro de
límites aceptables, el
entrehierro se hace tan
corto como lo permitan las
tolerancias mecánicas.
Por consiguiente, el factor de potencia sin carga es bajo;
varía entre 0.2 (o 20%) para máquinas pequeñas y 0.05
para máquinas grandes. La eficiencia es cero porque la
potencia de salida es cero.
Características de los motores de
inducción de jaula de ardilla
2. Motor sometido a carga
Cuando el motor está sometido a carga, la corriente
en el rotor produce una fmm que tiende a cambiar
el flujo mutuo Fm. Éste produce un flujo de
corriente opuesto en el estator.
Las fmm opuestas del rotor y el estator son muy
similares a las fmm del secundario y el primario de
un transformador. Como resultado, se crean los
flujos de dispersión Ff1 y Ff2, además del flujo
mutuo Fm
Características de los motores de
inducción de jaula de ardilla
La potencia reactiva total
requerida para producir
estos tres flujos es un poco
mayor que cuando el motor
funciona sin carga. Sin
embargo, la potencia
activa (kW) absorbida por
el motor se incrementa en
proporción casi directa a la
carga mecánica.
En consecuencia, el factor de potencia del motor mejora de manera
considerable conforme se incrementa la carga mecánica. A plena
carga va de 0.80 para máquinas pequeñas a 0.90 para máquinas
grandes.
Características de los motores de
inducción de jaula de ardilla
3. Características con el rotor bloqueado.
La corriente con el rotor bloqueado es 5 a 6 veces la corriente
a plena carga, lo que hace que las pérdidas I2R sean 25 a 36
veces mayores que lo normal. Por lo tanto, el rotor nunca
debe mantenerse bloqueado más que unos cuantos segundos.
Aunque la potencia mecánica en reposo es cero, el motor
desarrolla un fuerte momento de torsión. El factor de potencia
es bajo porque se requiere una considerable potencia reactiva
para producir el flujo de dispersión en los devanados del
rotor y el estator. Estos flujos de dispersión son mucho más
grandes que en un transformador porque los devanados del
estator y el rotor no están completamente acoplados.
Estimación de las corrientes
en un motor de inducción
La corriente a plena carga de un motor de inducción
trifásico se calcula :
donde
I : corriente a plena carga [A]
Ph : potencia de salida [hp]
E : voltaje de línea nominal (V)
600 : constante empírica
![Motores Trifásicos de Inducción Descripción ...sbmsuministros.com/images/logos/Catalogo_Elektrim_1[1].pdf · La siguiente tabla muestra los valores de nuestros motores de ... Tolerancias](https://static.fdocumento.com/doc/165x107/5a78d67e7f8b9a83238d2cf6/motores-trifsicos-de-induccin-descripcin-1pdfla-siguiente-tabla-muestra-los.jpg)
