Motores de Induccion

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maquinas

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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

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