Motores Trifasicos INTRODUCCION

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  • 7/29/2019 Motores Trifasicos INTRODUCCION

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    Conceptos bsicos sobre el uso de los

    motores de induccin trifsicos

    DiseoTipos de servicio

    SeleccinDimensionamiento

    MotorManagement

    TM

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    Prlogo

    Este manual tcnico sobre motores de induccin trifsicos es la primerapublicacin de una serie sobre control de motores que denominamosMotor Management.

    Gracias a esta informacin bsica, el usuario tendr a su disposicin unacreciente referencia de datos de funcionamiento y utilizacin necesariospara el diseo y la aplicacin. Se tratarn los siguientes temas: Arranque y funcionamento de motores Protecciones de motores y accionamientos

    Seleccin y funcionamento de controles Comunicaciones

    Hoy en da es posible encontrar motores elctricos en casi todos losprocesos de produccin. Es por esta razn que la explotacin ptima de suapicacin se est convirtiendo en una tarea cada vez ms importante de caraa la rentabilidad de sus operaciones. La serie Motor Management sobrecontrol de motores de Rockwell Automation le permitir: optimizar el uso de sus sistemas reducir los costes de mantenimiento

    aumentar el grado de dependencia

    Para nosotros es una satisfaccin poder ofrecerles, a travs de nuestraspublicaciones, soluciones econmicas y eficaces para sus aplicaciones.

    Copyright 1996 de Rockwell Automation AG, Aarau.

    Toda la informacin proporcionada en este manual es precisa segn nuestro conocimiento,

    declinando cualquier responsabilidad legal.

    i

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    Motores de induccin trifsicos

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    ndice

    1 Motores de induccin trifsicos 1.1

    1.1 Principios de funcionamento 1.11.1.1 Estator 1.11.1.2 Rotor 1.11.1.3 Deslizamiento 1.31.1.4 Dispacin 1.4

    1.2 Caractersticas del par de torsin 1.6

    1.2.1 Cracteristica principal 1.61.2.2 Diseo del motor 1.8

    1.3 Caractersticas de funcionamiento 1.10

    2 Tipos de servicio de motores elctricos 2.1

    2.1 Tipos de servicio primarios S1... S9 2.12.1.1 S1: Servicio continuo 2.22.1.2 S2: Servicio temporal 2.32.1.3 S3: Tipo de servicio peridico intermitente sin arranque 2.4

    2.1.4 S4: Servicio peridico intermitente con arranque 2.52.1.5 S5: Servicio peridico intermitente con arranque y frenado elctrico

    2.62.1.6 S6: Servicio peridico de funcionamiento continuo 2.72.1.7 S7: Servicio de funcionamiento continuo con arranque y frenado

    elctrico 2.82.1.8 S8: Servicio peridico de funcionamiento continuo con cambios de

    carga/velocidad relacionados 2.92.1.9 S9: Servicio con variaciones de carga y velocidad no peridicas 2.11

    2.2 Valores medios de potencia, par y corriente 2.122.3 Potencia del motor y tipos de servicio 2.142.3.1 Aumento de potencia comparado con S1 2.142.3.2 Valor nominal del lmite mecnico 2.152.3.3 Reduccin de potencia comparado con S1 2.15

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    Motores de induccin trifsicos

    3 Pares de carga caractersticos 3.1

    3.1 Pares de caraga en funcin de la velocidad 3.23.1.1 Par constante 3.23.1.2 Aumento del par en proporcin a la velocidad 3.33.1.3 Aumento del par con el cuadrado de la velocidad 3.53.1.4 Reduccin del par en proporcin inversa a la velocidad 3.5

    3.2 Pares de carga en funcin del ngulo 3.63.3 Pares de carga en funcin de la trayectoria 3.63.4 Pares de carga en funcin del tiempo 3.63.5 Par mnimo 3.6

    4 Seleccin y dimensionamiento del motorelctrico 4.1

    4.1 Capacidad del motor 4.2

    4.1.1 Datos de catlogo y parmetros de aplicacin 4.34.1.2 Determinacin del valor nominal unitario 4.44.1.3 Datos de catlogo 4.44.1.4 Condiciones de funcionamiento 4.44.1.5 Procedimiento para seleccionar motores 4.4

    4.2 Dimensionamento con el par de carga 4.74.3 Clculo con el par acelerador o el tiempo de aceleracin 4.8

    4.3.1 Par acelerador 4.84.3.2 Tiempo de aceleracin 4.8

    4.4 Clculo con la frecuencia de conmutacin 4.114.5 Seleccin a partir de los datos de catlogo 4.13

    5 Smbolos de las ecuaciones 4.14

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    1.1

    1 Motores de induccin trifsicos

    El motor de induccin trifsico, tambin llamado motor asncrono, es hoy da elmotor elctrico que ms se utiliza en las aplicaciones industriales, sobre todo elmotor con rotor de jaula de ardilla.

    1.1 Principios de funcionamiento

    La seccin del motor de induccin trifsico, tal como se muestra en la Figura1.2.2, se compone de un bastidor o estator fijo, un bobinado trifsico alimentadopor una red elctrica trifsica y un rotorgiratorio. No hay ninguna conexinelctrica entre el estator y el rotor. Las corrientes del rotor se inducen desde elestator a travs del entrehierro. Tanto el estator como el rotor estn fabricados de

    una lmina de ncleo altamente magnetizable que proporciona prdidas por cor-rientes de Foucault e histresis bajas.

    1.1.1 Estator

    El bobinado del estatorest formado por tres bobinados individuales que sesuperponen y estn decalados con un ngulo elctrico de 120. Cuando se conec-ta a la alimentacin, la corriente de entrada primero magnetiza el estator. Estacorriente de magnetizacin genera un campo rotativo que gira con la velocidadde sincronismo ns.

    Para el nmero de pares de polos ms pequeo 2p = 2 en un circuito de 50 Hz, lavelocidad sincrnica ms alta es ns = 3000/min

    -1. Las velocidades sincrnicas deun circuito de 50 Hz se indican en la Tabla 1.2.1.

    1.1.2 Rotor

    En los motores de induccin con rotor de jaula de ardilla, el rotor est formadopor un bloque laminar de ncleo de rotor cilndrico y ranurado provisto de barrasde aluminio unidas por delante con anillas para formar una jaula cerrada.El rotorde los motores de induccin trifsicos a veces se denomina rotor. Estenombre tiene su origen en la forma de ancla que tenan los rotores de losprimeros dispositivos elctricos. En un equipo elctrico, el bobinado del rotorest inducido por el campo magntico, mientras que en los motores trifsicos,este papel corresponde a los rotores.

    Motores de induccin trifsicos

    ns

    = velocidad de sincronismo/minutoVelocidad de sincronismo ns = 60 f = frecuencia s

    -1 (segundo)p = nmero de pares de polos

    (nmero de polos/2)

    fp

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    Tabla 1.2.1 Velocidades sincrnicas tpicas de un circuito de 50 Hz

    Las velocidades sincrnicas son un 20% ms altas en un circuito de 60 Hz

    Figura 1.2.2 Motor trifsico de jaula de ardilla de ultima generacin

    El motor de induccinparado acta como un transformador cortocircuitado en elsecundario. Por consiguiente, el bobinado del estatorcorresponde al bobinado

    principal y el bobinado del rotor(bobinado de jaula), al bobinado secundario.Dado que est en cortocircuito, la corriente interna del rotor depende de la ten-sin inducida y de su resistencia. La interaccin entre el flujo magntico y losconductores de corriente del rotorgenera unpar de torsin que se correspondecon la rotacin del campo rotativo. Las barras de la jaula est dispuestas de

    forma excntrica con respecto al eje de rotacin para impedir fluctuaciones en elpar de torsin (vase la Figura 1.3.1). Esto se denomina "inclinacin".

    Cuando est en vaco, el rotor casi alcanza la velocidad sincrnica del camporotativo, ya que el par de torsin antagonista es reducido (ninguna prdida sincarga). Si la rotacin fuera la de sincronismo, la tensin ya no se inducira, lacorriente dejara de fluir y ya no habra par de torsin.

    Motores de induccin trifsicos

    1.2

    Pares de polos 2p 2 4 6 8 10 12 16 24 32 48

    ns en rpm 3000 1500 1000 750 600 500 375 250 188 125

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    Motores de induccin trifsicos

    1.3

    Durante elfuncionamiento, la velocidad del rotor baja hasta la velocidad decarga n. La diferencia entre la velocidad sincrnica y la de carga se denomina

    deslizamiento s. Basado en este deslizamiento s, dependiente de la carga, la ten-sin inducida en el bobinado del rotor cambia y ste, a su vez, cambia la corri-ente del rotor y el par de torsin M. Al aumentar el deslizamiento, tambin lohacen la corriente del rotor y el par de torsin. Dado que el motor de induccintrifsico acta como un transformador, la corriente del rotor se transforma en laparte del estator (o secundario) y la corriente de alimentacin del estator cambiaesencialmente de la misma manera. Lapotencia elctrica del estator generadapor la corriente de alimentacin se convierte, a travs del entrehierro, en poten-cia mecnica en el rotor. Por ello, la corriente del estator consta de dos compo-nentes, la corriente de magnetizacin y la corriente de carga en s.

    a barras de jaula excntricas nicas

    b barras de jaula transpuestas dobles

    Figura 1.3.1 Tipos de bobinados de rotor de jaula de ardilla

    1.1.3 Deslizamiento

    La diferencia entre la velocidad sincrnica ns y la velocidad n de funcionamientode rgimen se denomina deslizamiento s y suele expresarse en porcentaje.Dependiendo del tamao de la mquina, durante el funcionamiento de rgimenesta diferencia es aproximadamente del 10-3%. El deslizamiento es una de las

    caractersticas ms importantes de una mquina de induccin.

    s = deslizamientoDeslizamiento s = ns = velocidad sincrnica

    n = velocidad del rotor

    ns - n

    ns

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    Figura 1.4.1 La tensin rotrica UR es proporcional al deslizamiento s. Una

    tens