Control de Velocidad en Motores de Induccion Monofasicos

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CONTROL DE VELOCIDAD EN MOTORES DE INDUCCION MONOFASICOS

La velocidad de los motores de induccin monofsicos se puede controlar de la misma manera que en los motores de induccin polifsicos. Para motores de rotor de jaula de ardilla estn disponibles las siguientes tcnicas:

Variacin de la frecuencia estatorica Cambio del nmero de polos Cambio del voltaje aplicado a los terminales Vt

En los diseos prcticos que se involucran motores de alto deslizamiento, La tcnica usual para controlar la velocidad es variar el voltaje en los terminales del motor. Para variar el voltaje aplicado a un motor puede emplearse una de estas tres formas:

Utilizar un autotransformador para ajustar continuamente el voltaje de lnea. Este es el mtodo ms costoso de control de la velocidad; se utiliza solo cuando se necesita un control de velocidad muy suave. Utilizar un circuito SCR o un TRIAC para reducir el voltaje rms aplicado al motor por control de fase ac. Esta tcnica corta la onda ac y aumenta tanto el ruido, as como la vibracin del motor. los circuitos de control de estado slido son mucho ms baratos que los autotransformadores, por ello son cada vez ms comunes. Insertar una resistencia en serie con el circuito del estator del motor. ste es el mtodo ms barato de control del voltaje, p ero tiene la desventaja de que se pierde considerable potencia en la resistencia y reduce la eficiencia de la conversin total de potencia.

Tambin se utiliza otra tcnica con los motores de muy alto deslizamiento, como los de polos sombreados. En lugar de emplear un autotransformador separado para variar el voltaje aplicado al estator del motor, el devanado estatorico en si mismo se puede usar como autotransformador.

La fig. muestra una representacin esquemtica de un devanado estatorico principal con cierto numero de tomas de derivacin a lo largo de el. Puesto que el devanado estatorico se halla envuelto alrededor de un ncleo de hierro, se comporta como un autotransformador.

Cuando se aplica el voltaje pleno de lnea V a travs del devanado principal, el motor de induccin opera normalmente. En cambio que el voltaje pleno de lnea se aplica a la toma numero 2,toma central del devanado. Entonces, se inducir un voltaje idntico en la mitad superior del devanado por accin del transformador y el voltaje total del devanado ser el doble del voltaje de lnea aplicado. El voltaje total aplicado al devanado se duplico efectivamente.

En consecuencia, cuanto menor sea la fraccin del devanado total a la cual se aplica tensin, mayor ser el voltaje total a travs del devanado completo y mayor la velocidad del motor para una carga dada.

Esta es la tcnica estndar utilizada para controlar la velocidad de motores monofsicos en muchas de las aplicaciones en ventiladores y sopladores. Tal control de velocidad tiene la ventaja de que es bastante barato puesto que las nicas componentes necesarias para ello son las tomas sobre el devanado principal del motor y un interruptor normal de mltiples posiciones. Tiene tambin la ventaja de que el efecto autotransformador no consume la potencia que consumira la resistencia en serie.

CIRCUITO MODELO DE UN MOTOR DE INDUCCION MONOFASICO El circuito modelo est basado en la teora del doble campo giratorio; de hecho un caso especial de esa teora se desarrollara un circuito equivalente del devanado principal de un motor de induccin monofsico cuando est operando solo. Para analizar un motor monofsico de dos devanados el principal y el auxiliar, es necesario conocer la tcnica de componentes simtricas

La mejor forma de comenzar el anlisis de un motor de induccin monofsica es considerar el motor con el rotor detenido. En ese momento, el motor parece un transformador monofsico cuyo circuito secundario esta en corto y, por tanto, su circuito equivalente es el del transformador. En la fig. 10-27 se muestra este circuito equivalente. Donde R1 y X1 son las resistencia y la reluctancia del devanado estatorico, Xm es la reactancia magnetizante y R2 y X2 son los valores de la resistencia y la reactancia del rotor, referidos al estator. Las perdidas en el ncleo de la maquina no se muestran y se agrupan con las perdidas mecnicas y las perdidas miscelneas como parte de las perdidas rotacionales del motor.

Es posible dividir el circuito equivalente del rotor en dos secciones, cada una de las cuales esta en correspondencia con los efectos de uno de los campos magnticos. En la fig. 10-27b se muestra el circuito equivalente del motor con los efectos de los campos magnticos directo e inverso separados.

Supngase que el rotor del motor comienza a girar con la ayuda de un devanado auxiliar y que este se desconecta despus que el motor adquiere velocidad, la resistencia efectiva del rotor de un motor de inducido depende de la cantidad de movimiento relativo entre el campo magntico del rotor y el del estator. Sin embargo en este motor hay dos campos magnticos y la cantidad de movimiento relativo difiere para cada uno de ellos.

Para el campo magntico directo, la diferencia en por unidad entre la velocidad del rotor y la velocidad del campo magntico es el deslizamiento s. La resistencia del rotor en la parte del circuito asociada al campo magntico directo es 0.5R2/s

El campo magntico directo rota a la velocidad nsinc y el campo magntico inverso rota a la velocidad nsinc. por tanto, la diferencia total de velocidad en por unidad(sobre la base de nsinc) entre los campos magnticos directo e inverso es 2. Puesto que el rotor esta girando a una velocidad s menor que el campo magntico directo, la diferencia total de velocidad en por unidad entre el rotor y el campo magntico inverso es 2-s. En consecuencia, la resistencia efectiva del rotor en la parte del circuito asociada al campo magntico inverso es 0.5R2/(2-s). La fig. muestra el circuito equivalente final del motor de induccin

GENERADORES MONOFSICOS

Si todas las bobinas de armadura se conectan en serie aditiva, el generador tiene una salida nica. La salida es sinusoidal y en cualquier instante es igual en amplitud a la suma de voltajes inducidos en cada una de las bobinas. Un generador con armadura devanada en esta forma es un generador de una fase o monofsico. Todas las bobinas conectadas en serie constituyen el devanado de armadura. En la prctica, muy pocos generadores de c-a son monofsicos, ya que puede obtenerse una mayor eficiencia conectando las bobinas de armadura mediante otro sistema.

OTROS TIPOS DE MOTORES Entre estos tenemos: Motor de reluctancia motor de histresis Motor paso a paso Motor dc sin escobillas

MOTOR DE RELUCTANCIA Un motor de reluctancia es aquel que depende del par de reluctancia para operar. El par de reluctancia es el par inducido en un objeto de hierro en presencia de un campo magntico externo, que obliga a que el objeto se alinee con dicho campo. Este par ocurre debido a que cuando el campo externo induce un campo magntico interno en el hierro del objeto.

Motores de histresisEs un motor que usa el fenmeno de la histresis para la produccin de un par mecnico. El rotor del motor es un cilindro de material magntico sin dientes, protuberancias ni devanados. El estator del motor puede ser monofsico o trifsico: pero si es monofsico, se debe usar un condensador permanente con un devanado auxiliar para suministrar un campo tan uniforme como sea posible, puesto que esto reduce la gran prdida del motor en gran escala. Cuando se le aplica una corriente trifsica o monofsica con el devanado auxiliar al estator del motor, aparece un campo magntico giratorio dentro de la maquina. Este campo magntico giratorio magnetiza el metal del rotor e induce polos dentro de l.

Se puede apreciar las caractersticas par-velocidad de un motor de histresis en la figura 2 puesto que la cantidad de la histresis dentro del rotor es particular est en funcin slo de la densidad de flujo en el estator y del material del que esta hecho, el par de histresis del motor es aproximadamente constante a cualquier velocidad entre cero y nsincronica. El par de corriente parasita es aproximadamente proporcional al desplazamiento del motor. Estos dos hechos juntos son los culpables de la forma de la caracterstica par- velocidad del motor de histresis.

Caractersticas par-velocidad de un motor de histresis.

Motor de histresis con polos sombreados

Motores paso a paso

Un motor de avance paso a paso es un tipo especial de motor sincrnico diseado para girar un numero especifico de grados por cada pulso elctrico recibido de su unidad de control. Estos motores son utilizados en muchos sistemas de control en los cuales regulan la posicin del eje u otra pieza de una mquina.

Ejemplo: Un motor de avance paso a paso trifsico, de imn permanente, requerido para una aplicacin particular, debe controlar la posicin de un eje a pasos de 7.5 grados y girar a velocidades de hasta 300r/min. Cuantos polos debe tener el motor? A qu velocidad deben ser recibidos los pulsos de control en la unidad de control del motor si debe operar a 300r/min?

Solucin: En un motor trifsico de avance paso a paso, cada pulso avanza la posicin del rotor en 60 grados elctricos. Este avance debe corresponder a 7.5 grados mecnicos

despejando P

Motores de corriente continua sin escobillas

Los motores de corriente continua sin escobillas tienen una armadura estacionaria y una estructura rotatoria del campo, exactamente en forma opuesta a como estn dispuestos esos elementos en los motores convencionales de corriente directa. Esta construccin aumenta la rapidez de disipacin del calor y reduce la inercia del rotor. Imanes permanentes suministran el flujo magntico para el campo. La corriente directa hacia la armadura se conmuta con transistores, en vez de las escobillas y las delgas del colector de los motores convencionales de corri