Click here to load reader

Unidad 4 Motores Trifasicos

  • View
    46

  • Download
    11

Embed Size (px)

DESCRIPTION

ESIME ticoman profa de sistemas electricos en aeronaves

Text of Unidad 4 Motores Trifasicos

  • MOTORES TRIFASICOS DE INDUCCION

  • CAMPO MAGNETICO GIRATORIO Un principio bsico del funcionamiento de las mquinas de corriente alterna, consiste en que si un sistema trifsico de corrientes, todas de igual magnitud y desfasadas 120, fluye en un embobinado trifsico se producir un campo magntico giratorio de magnitud constante. Un embobinado trifsico consta de tres embobinados separados que se hallan espaciados 120 grados elctricos

  • Un estator vacio con tres bobinas cada una a 120 de las otras cada devanado produce solo un polo norte y un polo sur magnticos, es un devanado de dos polos.

  • En la figura 1 se muestra que el campo magntico giratorio en este estator puede representarse como un polo norte, de aqu es de donde el flujo sale del estator y un polo sur, donde el flujo entra al estator. La velocidad mecnica de rotacin del campo magntico en revoluciones por segundo es igual a la frecuencia elctrica en hertz.

    fe=fm dos poloswe=wm dos polos

  • Qu ocurrira en un estator si se repitiera este modelo dos veces dentro del mismo?. Este tipo de estator aparece en la figura 2. All, el modelo de embobinados:a-c' -b-a' -c-b' -a-c' -b-a' -c-b' Que es precisamente el modelo del estator anterior repetido dos veces.

  • Cuando se aplica un sistema trifsico de corriente a este estator, en el embobinado del estator se producen dos polos norte y dos polos sur, como se observa en la figura.En este embobinado, un polo se mueve slo medio camino alrededor de la superficie del estator en un ciclo elctrico.

  • Como un ciclo elctrico tiene 360 grados elctricos, y como el movimiento mecnico tiene 180 grados mecnicos, la relacin entre el ngulo elctrico e y el ngulo mecnico m en este estator es:e=2m cuatro polos

    Para el embobinado de cuatro polos, la frecuencia elctrica de la corriente es el doble de la frecuencia mecnica de rotacin:

    fe=2fm cuatro polos we=2wm cuatro polos

  • Si el nmero de polos magnticos en un estator de una mquina de ca P, entonces hay P/2 repeticiones de la secuencia de embobinado a-c' b-a'-c-b' alrededor de su superficie interior, y las cantidades elctrica y mecnica en el estator estn relacionadas por:e=P/2 mfe=P/2 fmwe=P/2 wmTeniendo en cuenta que fm =nm/60, es posible establecer la relacin entre la frecuencia elctrica expresada en hertz con la velocidad mecnica resultante de los campos magnticos expresada en revoluciones por minuto. Esta relacin es:fm= nmP 120

  • Momento de torsin inducido en un motor de induccin

  • S= [ n(sin) n(m)] / n(sin) X 100

  • CONCEPTO DE DESLIZAMIENTO DEL ROTOREl voltaje inducido en la barra del rotor de un motor de induccin depende de la velocidad del rotor en relacin con los campos magnticos.

    El comportamiento de un motor de induccin depende del voltaje y corriente del rotor. Existen dos trminos que se usan regularmente para definir el movimiento relativo del rotor y los campos magnticos.

    S= [ n(sin) n(m)] / n(sin)

  • FRECUENCIA ELECTRICA EN EL ROTOR

    Un motor trabaja induciendo voltajes y corrientes en el rotor de la mquina y por eso a veces se le llama Transformador giratorio. A modo de transformador : -El primario (estator) induce un voltaje en el secundario (rotor) pero a diferencia del transformador, la frecuencia secundaria no es necesariamente la misma que la frecuencia primaria. -Si el rotor no se pudiera mover entonces este y estator tendran la misma frecuencia.

    -Si el rotor gira a velocidad sincrnica, la frecuencia del rotor sera cero.

    Si n(m)=0 , fr = fe , s = 1

    Si n(m) = n(sin), fr = 0 , s = 0Para cualquier velocidad intemedia: S= [ n(sin) n(m)] / n(sin)Entonces :

    fr = s fe y si n(sin)= 120 fe/p

    Resulta:

    fr = p( n(sin) n(m)) / 120

  • CURVAS CARACTERISTICAS DE UN MOTOR DE INDUCCIN JAULAVELOCIDAD CONTRA PARVEL PAR

    .-A MEDIDA QUE EL PAR AUMENTA LA VELOCIDAD DEL ROTOR DISMINUYE.

    .-ESTO SE CUMPLE DENTRO DE LOS RANGOS DEL MOTOR , UNA CARGA MAYOR A LA NOMINAL PUEDE DETENER POR COMPLETO EL MOTOR.

    .-VELOCIDAD INVERSAMENTE PROPORCIONAL AL PAR

  • CURVAS CARACTERISTICAS DE UN MOTOR DE INDUCCIN JAULACORRIENTE CONTRA PAR

  • CURVAS CARACTERISTICAS DE UN MOTOR DE INDUCCIN JAULADESLIZAMIENTO CONTRA PARDESLIZAMIENTO- PAR

    -SI EL PAR AUMENTA EL DESLIZAMIENTO TAMBIEN (DIRECTAMENTE PROPORCIONAL

  • CURVAS CARACTERISTICAS DE UN MOTOR DE INDUCCIN JAULAFACTOR DE POTENCIA CONTRA PAR-SI EL PAR AUMENTA F.P. MEJORA

  • MOTOR DE INDUCCION DE MOTOR DEVANADOEn un sistema trifsico se genera un campo magntico giratorio mediante tres fases:

    -Cuando el motor se conecta a una fuente de alimentacin trifsica, la corriente pasa por los tres devanados del estator y establece un campo magntico giratorio.

    -La velocidad del campo magntico queda determinada por las fuentes de alimenticio trifsica y se le llama velocidad sincrona.n(s)= 120 f / p

    El rotor devanado de compone de un ncleo con tres devanados en lugar de la barras conductoras del rotor de jaula de ardilla, las corrientes se inducen de la misma forma que lo haran en barras en cortocircuito .La ventaja es que las terminales se pueden sacar a travs de los anillos colectores, de modo que la resistencia y por lo tanto la corriente que pasa por los devanados se puede controlar de forma eficaz.

  • El campo elctrico vertical induce un voltaje alterno en cada devanado del rotor, los devanados del rotor realizan la misma funcin que las barras en el jaula de ardilla .

    Cuando los devanados del estator son excitados por una corriente alterna hay un voltaje inducido en el devanado del rotor por accin del transformador.

    Ya que el devanado del rotor es un circuito cerrado el voltaje inducido producir grandes corrientes circulantes en los devanados.

    Para suministrar esta corriente de rotor, la corriente del estator debe aumentar por encima del nivel ordinario de la corriente de excitacin.

  • ROTOR DEVANADO TRIFASICO DE UN MOTOR DE INDUCCIN

  • Caractersticas de operacin

    .-Cuando el rotor esta parado o a baja velocidad, las corrientes del rotor y el par ser elevada al igual que la corriente del estator.-.A la velocidad sincrona las corrientes del rotor y el par sern cero y el estator solo llevara la corriente de excitacin..- Para cualquier velocidad del motor ,las corrientes y el par desarrollado tomaran valores entre ambos extremos.Las terminales de los devanados del rotor trifsico se llevan hasta 3 anillos colectores montados sobre el eje del rotor.Si las escobillas se conectan a travs de restatos se puede desarrollar un par de arranque mas elevado que el que se obtiene con un rotor de jaula.En el arranque la resistencia total de los restatos se intercala en los circuitos del rotor proporcionando as el par mximo de arranque.Este mtodo tiene dos ventajas : Incremento del par de arranque y disminucin de la corriente de arranque.

  • .-Conforme el motor se acerca a la velocidad normal de operacin la resistencia del restato se reduce gradualmente y queda fuera del circuito del rotor cuando se llega a plena velocidad..-La desventaja del motor de jaula es que no son posibles las conexiones externas al rotor ,as el control del motor deber ser efectuado enteramente en el estator.

    APLICACIONES : .-El motor del inducido con rotor devanado se emplea cuado se requiere un fuerte par de arranque y frecuentemente cuando se necesita regular al velocidad

    .-Las aplicaciones corrientes de este tipo de motor son las gras, ascensores, bombas, ferrocarriles , laminadoras.

  • FUERZA ELECTROMOTRIZ INDUCIDA EN EL ROTORFuerza electromotriz inducida en un costado de la espiraE=Blv sen qy en toda la espira E=2Blv sen qvelocidad tangencial se puede expresar en funcion de la velocidad angular y el radio.E=2Blrwr/s sen q

  • Como ya hemos visto la velocidad relativa se define como velocidad del rotor menos la velocidad de campo pero se dijo que es negativa -wr/s= wr - ws

    wr/s= wr - ws

  • Recordemos que el deslizamiento se puede representar en rad/s S =wr-ws/ wso

    S =wr/s/ ws

    por lo que wr/s= S ws

  • El angulo varia con el tiempo segun:q = wr/s ttambien se puede expresar como:q = S ws tsustituyendo en la formula (2lr representan el area A del plano de la espira): E=B A S ws sen S ws tmagnitud: E=B A S ws

  • Frecuencia:

    fr = Sfs

  • No obstante se puede establecer una simbologia similar a la del transformador, representando en el primario una fase del estator y en el secundario una espira de la jaula. Primario y secundario igual que en el transformador, tiene sus respectivas fuerzas electromotrices y corrientes.

  • Recordando que la fuerza electromotriz de rotor:E=B A S wsy para el rotor bloqueado

    Erb=B A wsse puede concluir

    Er = S Erb

  • Segun se puede observar. La fuerza electromotriz de rotor bloqueado es una constante que no depende del deslizamiento. Esto permite definir la relacion:

    a=Es/Erb

    a la que se llamara relacion de transformacion

  • Siguiendo la similitud de nomenclatura con los transformadores. Sustituyendo en la formula anterior se obtiene:

    Er= [S/a] Esque sera la primera ley que se apegue el simbolo de induccion del motor ideal.

  • Ir =aIs

    que sera la segunda ley

    La corriente de rotor es producida por la fuerza electromotriz del rotor. Variara en la medida que varie la fuerza electromotriz, que es la que depende del deslizamiento, o sea que la ley de corrientes en si, es independiente del deslizamiento.

  • Circuito equivalente del motor de induccinCon el paralelismo entre motores de induccin y transformadores