MOTORESDEINDUCCIN
8Motortrifsicodeinduccin
8.1Campomagnticorotante
Mquinadedospolosmagnticos
Sitomamosunconjuntodechapasmagnticasquetienenlaformamostradaenlafigura8.01enlacualseharealizadounaseriederanuras(seisenestedibujo),ylasmismasseapilanconunelementoaislanteentreellas,formandouncilindrocuyoejeesperpendicularalplanodeldibujo,obtenemosloquesellamaelestatordeunamquinaelctricarotante.
Formadelachapamagntica
Chapasmagnticasapiladas
RanuraEje
Conductorformandoespira
Figura8.01Estatordeunamquinarotante
Tomemosahoraunparderanurasopuestasdiametralmentecomoserlasuperiorylainferior,yenellascoloquemosunabobinaquellamaremosu1u2,deNespiras(Eneldibujoseesquematizaunsoloconductoralosefectosdesimplificarelmismo).Lamismatieneunejemagnticoperpendicularalplanodelamismayqueenestecasosudireccineshorizontal,talcomosemuestraenlafigura8.02.Siahoraefectuamoselmismoprocedimientoconlabobinav1v2,vemosquesuejemagnticoformaunngulode120geomtricosconrespectoalaanterior,locualrepetimosconlatercerabobinaw1w2.Resumiendohemoscolocadotresbobinasidnticasconsuejemagnticodesplazadoen120geomtricos,siendoelcomienzodelasbobinaslasindicadasconelsubndice1.Siguiendoconelproceso,unamoslastresbobinasenunpuntocomn(u2=v2=w2),conloquelasmismasquedanconectadasendisposicinestrella,talcomosemuestraenlafigura8.02.Sialimentamoslastresbobinasmedianteunsistematrifsicodetensiones,porlasmismascircularncorrientesdeigualmduloperodesfasadaselctricamenteen120,talcomosemuestraenlafigura8.03.Lascorrientesquecirculandanorigenafuerzasmagnetomotricesencadaunadelasbobinas,cuyamagnituddependedelnmerodeespirasydelvalordelacorrienteinstantnea.Alosefectosdelosanlisisfsico,tomaremosparaelestudiodosinstantes,comoserlascorrientesparaunnguloelctricode90y150.
Ing.Juliolvarez12/09160
MOTORESDEINDUCCIN
Laconvencindesignosaadoptaresquelascorrientessonpositivassielbornedeentradaesu1,v1ow1(negativassisonsalientes),talcomosemuestraenlafigura8.04.Enelesquemadelamquinalascorrientesentrantesseesquematizanconunacruz(+)ylassalientesconunpunto()u1
u1
v2
Uninparaformarelcentrodeestrella
Conductorqueconformanunodelosladosdelabobina
w1
w2
Bobinau1u2v1Esquemadelachapamagnticau2
u2
Figura8.02Detalledelestatorybobinasdeunamquinarotante
i
iR
iS
iT
Imax
t
t=90iR=ImaxiS=-0,5ImaxiT=-0,5Imax
t=150iR=0,5ImaxiS=0,5ImaxiT=-Imax
Figura8.03Valoresinstantneosdelascorrientesenlosbobinados
Ing.Juliolvarez12/09161
MOTORESDEINDUCCIN
IRu1
Corrientesentrantespositivas
v1w1
IS
IT
u2=v2=w2
Figura8.04Convencindelossignosdelascorrientesenunamquinadedospolosmagnticos
Luegoparaelinstanteenelcualelnguloelctricoes90,lacorrienteiRespositiva(entraporu1)ylasotrasdossonnegativas(salenporv1yw1),locualseobservaenlasfiguras8.05y8.06.Lascorrientesenlasbobinasoriginanfuerzasmagnetomotricescuyasmagnitudesysentidossonlosindicadosenelesquemadelafigura8.06.,enlacualsehadibujadolaresultantedelasmismas.Vemosqueseobtieneuncampomagnticodedospolos.Enlafigura11.05sehandibujadolaslneasdecampomagnticoqueabrazancorrientesdeigualsentido,yquedeacuerdoaloindicadoelesquemacorrespondeaunsistemadedospolosmagnticos.Siefectuamoselmismoanlisis,peroparaelinstantede150,lossentidosdelascorrientesylasfuerzasmagnetomotricesresultantesseencuentrandibujadosenlasfiguras8.07.y8.08.Delaobservacindelosdostiemposestudiados,llegamosalaconclusinquelafuerzamagnetomotrizresultantesemantieneconstanteyquelamismahagiradounngulogeomtricode60anteunavancedelacorrientede60elctricos.|Delamismamanerasepuederealizarelestudioparaotrosngulos,llegandoaqueelcampomagnticoresultanteobtenido,alimentandounconjuntodebobinascuyoejemagnticoestdesplazado120geomtricos,pormediodeunconjuntodecorrientesdesfasadas120eneltiempo,esdemduloconstantequegiraarazndeunavueltaporcadacicloquecumplenlas
corrientes.
u1
t=90iR=Imax
v2Uninparaformar
w2
iS=-0,5ImaxiT=-0,5Imax
elcentrodeestrella
NSS
N
Conductorqueconformaunodelosladosdelabobina
Lneasdecampomagntico
v1
w1
Esquemadela
chapamagntica
u2Figura8.05Detalledelestatorybobinasdeunamquinarotantecondospolosmagnticosyconelsentidodelascorrientesparat=90
Ing.Juliolvarez12/09162
MOTORESDEINDUCCIN
Esquemadeconexionadodelasbobinasdelestator
u1
Sentidodelacorriente
w2
DiagramadelasfuerzasmagnetomotricesoriginadasporlascorrientesenlasbobinasFmmoriginada
v2
Fmmoriginadaenlabobinau1-u2NImax
Fmmresultante
enlabobinaw1-w21/2NImax
6060
Sentidode
3/2NImax
lacorriente
w1
v1
Sentidodelacorriente
Fmmoriginadaenlabobinav1-v21/2NImax
u2
Figura8.06Disposicindelasbobinasestatricasyfuerzasmagnetomotricesqueoriginanparaunnguloelctricode90
u1
t=150
Uninparaformar
iR=0,5Imax
elcentrodeestrella
v2
S
w2
iS=0,5ImaxiT=-Imax
Conductorqueconforma
Lneasdecampomagntico
N
S
unodelosladosdelabobina
w1
N
v1
Esquemadelachapamagntica
u2
Figura8.07Detalledelestatorybobinasdeunamquinarotantecondospolosmagnticosyconelsentidodelascorrientesparat=150Ing.Juliolvarez12/09163
MOTORESDEINDUCCIN
Esquemadeconexionado
u1
Sentidodelacorriente
Fmmresultante3/2NImax
delasbobinasdelestator
v2
w2
Fmmoriginadaenlabobinaw1-w2
Fmmoriginadaenlabobinav1-v21/2NImax
NImax6060Fmmoriginadaenlabobinau1-u2
Sentidodelacorriente
1/2NImax
w1
Sentidodelacorriente
Diagramadelasfuerzasmagnetomotricesoriginadasporlascorrientesenlasbobinas
u2Figura8.08Disposicindelasbobinasestatricasyfuerzasmagnetomotricesqueoriginanparaunnguloelctricode150
Mquinade4polosmagnticos
Tomamosunestatorsimilaralanterior,peroconunnmerodoblederanuras,deformatalquecadafaseesteconformadapormediodedosbobinasenserie,lascualestienensuejemagnticoenlamismadireccinyocupandosranurascadauna,talcomosemuestraenlafigura8.10.yesquemticamenteenla8.09.Sialimentamosconunsistematrifsicocomoenelcasoanterior,yanalizamoslosmismosinstantesdetiempo,llegamosaqueseobtienetambinuncampomagnticorotante,peroconformadoporcuatropolos,ylavelocidaddelmismoeslamitadqueenelcasoanterior,oseaqueporcadacicloquecumplenlascorrienteselcampogiramediavuelta.Estosepuedeobservarenlasfiguras8.10,8.11,8.12y8.13.Lavelocidaddelcamporotantesedenominavelocidadsincrnica,ysuvalorenrevolucionesporminutoestdadaporlasiguienteexpresin:
nS=
60fp
Enlacual:nS:velocidadsincrnica[r.p.m.]
f:frecuenciadelascorrientesestatricas[Hz]
p:paresdepolosmagnticosIR
u1
u3
Corrientesentrantespositivas
v1
IS
v3
u2=v2=w2
IT
w1
w3
Figura8.09ConvencindelossignosdelascorrientesmquinadecuatropolosIng.Juliolvarez12/09164
MOTORESDEINDUCCIN
u1
v2
w2
UninparaformarelcentrodeestrellaEsquemadelachapamagntica
w3
SN
v1
Conductorqueconformaunodelosladosdelabobina
u3
u2
Lneasdecampomagntico
v3
N
S
w1
t=90iR=Imax
iS=-0,5ImaxiT=-0,5Imaxv3
w3
u3
Figura8.10Detalledelestatorybobinasdeunamquinarotanteconcuatropolosmagnticosyconelsentidodelascorrientesparat=90
v2
u1
Sentidodelacorriente
w2
Sentidode
w3
lacorriente
v1
u2
v3
w3
Camposmagnticosresultantesoriginadosporlasbobinas
u3
v3
Sentidodelacorriente
w1
u3
Figura8.11Disposicindelasbobinasestatricasyfuerzasmagnetomotricesqueoriginanparaunnguloelctricode90Ing.Juliolvarez12/09165
MOTORESDEINDUCCIN
v2
u1
w2
Uninparaformar
Esquemade
elcentrodeestrella
S
lachapamagntica
v1
w3Conductorqueconformaunodelosladosdelabobina
N
u3
u2
N
Lneasdecampomagntico
v3
S
v3
w1
t=150iR=0,5ImaxiS=0,5ImaxiT=-Imax
w3
u3
Figura8.12Detalledelestatorybobinasdeunamquinarotanteconcuatropolosmagnticosyconelsentidodelascorrientesparat=150Sentidode
v2
u1
lacorriente
w2
Sentidode
w3
Camposmagnticosresultantesoriginados
lacorriente
v1
u3
u2
v3
porlasbobinas
Sentidodelacorriente
w3
u3
v3
w1
Figura8.13Disposicindelasbobinasestatricasyfuerzasmagnetomotricesqueoriginanparaunnguloelctricode150
Ing.Juliolvarez12/09166
MOTORESDEINDUCCIN
8.2Principiodefuncionamientodelmotortrifsicodeinduccin
Losmotoresdeinduccinasincrnicos,sonlosmsutilizadosdebidoasurobustez,sencillezconstructivaypocomantenimiento.Lautilizacindelosmismos,esaptaparaaquellosrequerimientosenloscualesnosedebamantenerunavelocidadconstante,yaqueestetipodemotores,disminuyeligeramentesuvelocidadconelaumentodelacargaensueje.Elestatordeunmotortrifsicodeinduccinestformadoporunconjuntodetresbobinas,lascualessonalimentadasporunsistematrifsicodecorrientes,locualdaorigenauncampomagnticogiratoriodemduloconstante,segnsehaestudiadoanteriormente.Estecampomagnticogiraalavelocidadquellamamosdesincronismo.Coloquemosdentrodelestatorunaespira,montadasobreuneje,cuyonicomovimientopermitidoeselderotacintalcomosemuestraenlafigura8.14.Enestasituacin,enlacualtenemosuncampomagnticodemdulo
