motores de induccion-conceptos bsicos

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UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DEL TACHIRA DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRONICA

ANEXO N 2 MOTORES ASINCRONOS

Marino A. Perna C.

Anexo 2 Mquinas Asincrnicas CONTENIDO 1. MAQUINAS ELECTRICAS. GENERALIDADES. 1.1 Definiciones y clasificacin..... 1.2 Constitucin general de una mquina elctrica...... 1.3 Circuito magntico de las mquinas ...... 1.4 Nmero de polos de las mquinas....... 1.5 Eje de polo y lnea neutra... 1.6 Perdidas de potencia en las mquinas ... 3 3 3 4 5 5

2. ASPECTOS CONSTRUCTIVOS DE EL MOTOR DE INDUCCIN 2.1 Partes principales de las mquinas de Induccin.. 6 2.2 Estator....... 6 2.3 Maquina de Induccin (rotor bobinado)..... 7 2.4 Motor de induccin con rotor de Jaula de Ardilla......... 9 2.5 Motor de rotor de doble jaula .10 2.6 Clasificacin NEMA de los motores de induccin... 12 3. EL MOTOR DE INDUCCIN. FUNCIONAMIENTO 3.1 Generalidades....... 16 3.2 La mquina asincrnica funcionando como motor.. 17 3.3 El deslizamiento...... 18 3.4 El motor funcionando en vaco .. 19 3.5 El motor funcionando a media carga ... 20 3.6 El motor funcionando a plena carga...... 20 3.7 El motor funcionando mas all de plena carga .... 20 3.8 Analoga con los transformadores............ 20 4. CIRCUITO EQUIVALENTE DEL MOTOR DE INDUCCION 22 4.1 Prueba en vaco, sin carga a rotor libre .. .23 4.2 Prueba a rotor bloqueado.... 27 5. ARRANQUE DE LOS MOTORES DE INDUCCION. 5.1 Arranque directo .... 5.2 Arranque a tensin reducida por autotransformador . 5.3 Arranque agregando resistencia en serie al estator.. 5.4 Arranque estre1la-tringu1o ... 5.5 Arranque agregando resistencias al rotor ....... 5.6 Arrancadores electrnicos..... 28 30 30 31 32 33

Marino Alfonso Perna Castro-2-

mperna@unet.edu.ve

Anexo 2 Mquinas Asincrnicas 1. MQUINAS ELCTRICAS. GENERALIDADES 1.1- Definicin y clasificacin. Sistema de mecanismos capaz de producir, transformar o aprovechar la energa elctrica. Se clasifican en tres grandes grupos: Generadores: Son mquinas que transforman la energa mecnica en elctrica, como las dnamos ( cc ), y los alternadores ( c.a ). Motores: Transforman energa elctrica en mecnica, los hay de corriente continua, asncronos, sncronos, etc. Transformadores y convertidores: Son mquinas que conservan la forma de energa elctrica, pero transforman sus caractersticas. 1.2. Constitucin general de una mquina elctrica. Electromagntico. Mecnico. Desde el punto de vista electromagntico: Toda mquina elctrica est provista de un conjunto magntico y dos circuitos elctricos, uno de los circuitos, es el de excitacin, que al ser recorrido por una corriente elctrica produce amperios vueltas necesarios para crear el flujo que se establece en el conjunto magntico de la mquina. Desde el punto de vista mecnico: Mquinas rotativas: Estn provista de partes giratorias como la dnamo, los alternadores, motores, etc. Tienen una parte fija llamada estator y otra mvi1 llamada rotor, entre ambas partes hay un espacio de aire llamado entrehierro. Mquinas estticas: No disponen de partes mviles, como el transformador. 1.3 -Circuito magntico de las mquinas. Es heterogneo. Est constituido de varias partes perfectamente distinguibles, sea por estar formada por materiales frricos diferentes por estar sometidas a inducciones de distinto valor y el entrehierro. Siendo diferentes segn se trate de mquinas estticas o rotativas. Las mquinas estticas presentan un circuito magntico constituido por dos columnas y dos culatas. Rodeando a las columnas van dispuestos los dosMarino Alfonso Perna Castro-3-

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Anexo 2 Mquinas Asincrnicas circuitos elctricos el de AT y el de BT que se conectan a las redes de corriente alterna de AT y BT, motivo por el que en el circuito magntico, se establece un flujo de sentido alternativo y valor variable. En las rotativas la construccin de los circuitos magnticos est basada en electroimanes, a los que se les da el nombre de polos. Los polos pueden ser salientes o lisos. Polos salientes: Son ncleos de hierro unidos slidamente a la culata rodeados por bobinas que al ser recorridas por una corriente elctrica, originan un flujo que magnetiza la masa de hierro, creando en sus extremos los polos correspondientes. En estas mquinas se completa el circuito magntico con otra parte metlica llamada armadura que est provista de ranuras en las que va alojada el segundo circuito elctrico. Dentro de las mquinas de polos salientes se distinguen dos tipos: Aquellas en las cuales los polos salientes pertenecen a la parte fija o estatrica, siendo la forma tpica de las dnamos y de los motores de cc. Aquellas en las cuales los polos salientes pertenecen a la parte mvil, en las que giran los polos, la culata y el eje juntos formando una rueda polar, siendo la forma tpica de los alternadores y motores sncronos. Polos lisos: Construccin tpica de motores asncronos y turbo alternadores. En las mquinas de polos lisos en el conjunto magntico no existen partes salientes. En estas mquinas se forman zonas por las cuales sale el flujo desde la culata ( Polo Norte ) o entra en ella despus de recorrer la armadura ( polo Sur ).

Figura N 1. Mquinas; de polos salientes y de polos lisos o cilndricos 1.4 -Nmero de polos de las mquinas. En todo circuito magntico se distinguen polos Norte, zonas por donde salen las lneas de fuerza del flujo, y polos Sur, zonas por donde entran estas lneas de fuerza. Para la correcta distribucin de las lneas de fuerza es totalmente necesario, que los polos sean alternativamente de polaridad contraria, siendo

Marino Alfonso Perna Castro-4-

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Anexo 2 Mquinas Asincrnicas la mitad de ellos de polaridad Norte y la otra mitad Sur. La letra p designa el nmero de polos. Las mquinas se clasifican, de acuerdo con el nmero de polos que entran en ella, bipolares ( 2 polos) p=2, tetrapolares ( 4 polos) p=4. 1.5 -Eje de polo y lnea neutra. El eje de polo es un plano radial que pasa por el eje de simetra geomtrica del polo. Para conseguir una construccin correcta de las mquinas rotativas, es preciso que los ngulos geomtricos formados por los ejes de dos polos consecutivos sean iguales. Lnea neutra, resultan compensados en ella los efectos magnticos por quedar equidistante entre dos polos vecinos que son de nombre contrario. 1.6. Prdidas de potencia en las mquinas 1.6.1 -Generalidades. En toda mquina parte de la energa absorbida se convierte en calorfica, perdindose para el efecto til que se desea conseguir. Como consecuencia, la potencia til es siempre menor que la potencia absorbida. Esta energa absorbida pero no aprovechada en el efecto til, recibe el nombre de potencia perdida. 1.6.2 Clases de prdidas de potencia: Potencia perdida en el hierro del circuito magntico (Histresis, Foucault). Potencia perdida en los conductores que forman los circuitos elctricos. Prdidas mecnicas a causa de los rozamientos y ventilacin, en mquinas rotativas Para reducir la potencia perdida por histresis se emplean chapas magnticas sometidas a un adecuado proceso de recocido. Para reducir la prdida de potencia por corrientes parasitrias o de Foucault es conveniente que las partes del circuito magntico, recorridas por un flujo variable, estn constituidas por un cierto nmero de chapas de hierro de poco espesor (0,5mm en las mquinas rotativas y 0,35mm en los transformadores) convenientemente aisladas entre s por medio del propio xido de las chapas, papel o barniz aislante. Al efectuar el montaje del ncleo magntico, es imprescindible disponer de las chapas de manera que queden en planos paralelos a la direccin del flujo en planos perpendiculares al eje del rotor cuando se trate de mquinas rotativas.

Marino Alfonso Perna Castro-5-

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Anexo 2 Mquinas Asincrnicas 1.6.3 Prdidas en los circuitos elctricos. Materiales empleados. En la construccin de los circuitos elctricos de las mquinas, son casi exclusivamente empleados el cobre y el aluminio. El cobre es el conductor por excelencia, debe ser purificado por electrlisis, puede ser duro o recocido. El cobre duro se emplea en trabajos en los que es preciso que el conductor tenga cierta resistencia mecnica, el recocido se emplea en bobinados que han de sufrir cambios de forma, sea a mano o a mquina. El aluminio es de uso ms limitado en las mquinas elctricas por tener una resistividad ms elevada que la del cobre, queda bastante reducida la potencia til de la mquina. Pero es el material casi exclusivamente empleado en las jaulas del rotor de los pequeos motores asncronos de corriente alterna. 2. ASPECTOS CONSTRUCTIVOS DE LOS MOTORES ASINCRONOS 2.1. Partes principales de las mquinas de induccin En todo motor elctrico podemos distinguir dos partes principales: rotor y estator. El rotor est fijado a un eje e introducido dentro del estator mediante rodamientos, de forma que puede girar libremente. Una mquina de induccin est constituida por un estator y un rotor montado en cojinetes y separado del estator por un entrehierro. Electro-magnticamente el estator est formado por un ncleo ranurado, en el cual se alojan conductores, estos conductores se interconectan de cierta manera y constituye el devanado de armadura. En una mquina de induccin existen dos tipos de rotores: rotor liso rotor devanado Un rotor liso o jaula de ardilla de un motor de induccin consiste en una serie de barras conductoras colocadas dentro de unas ranuras hechas en la superficie del rotor con sus extremos puestos en cortocircuito por medio de anillos. El otro tipo de rotor es el de rotor devanado, que tiene un arrollamiento trifsico completo que es una imagen reflejada del devanado del estator, las tres fases del arrollamiento de este rotor usualmente se conectan en estrella y sus extremos se conectan a unos anillos rozantes montados en el eje, los devanados del rotor se pueden poner en cortocircuito a travs de un conjunto de escobillas que estn en contacto con los anillos rozantes, tambin se pueden inse