INSTITUTO TECNOLÓGICO

Del Istmo.

Motores de Inducción y Especiales

Integrantes del equipo:

- DOMINGUEZ ANOTA LUIS ALBERTO

- JIMENEZ SANTIAGO HEBER GEOVANNI

- OSCAR DAVID CARTAS OROZCO- ZARATE JIMENEZ JOSE DE JESUS

Asesor:

ING. DE LA CRUZ SANCHEZ EFRAIN

Tema: Motor de inducción

Sexto semestre, grupo: K

Especialidad:

Ingeniería eléctricaH.CD. Juchitán de Zaragoza, Oax. A 21 De Mayo Del 2015

AGRADECIMIENTOS

Principalmente queremos agradecer a DIOS todo poderoso por habernos brindado salud, sabiduría y fortaleza para poder sobre llevar las diferentes adversidades que se nos presentan en la vida y por permitir que todos los involucrados en este proyecto nos hubiéramos conocido y que juntos emprendiéramos el mismo camino, teniendo la certeza de que con confianza, honestidad y de esfuerzo mutuo para poder llevar a cabo este proyecto.

A nuestros familiares por poder brindarnos a cada uno de nosotros el apoyo incondicional en todo momento, por sus consejos, por sus motivaciones que gracias a esas palabras hoy somos personas con principios y valores.

Finalmente, gracias al instituto tecnológico de istmo por habernos abierto las puertas y convertirse en nuestro segundo hogar y brindarnos sus recursos

humanos y tecnológicos necesarios para prepararnos como profesionistas para el futuro anhelado y para el desarrollo de todas y cada una de las actividades que se

nos presenten en nuestro crecimiento personal e intelectual

[2]

CONTENIDO

Pág.

MOTOR DE INDUCCION

LISTA DE FIGURAS………..…………………………………………………………….......... 4

LISTA DE TABLAS………..……………………………………………………………............. 4

NOTACION……………..………………………………..……………………………............... 5

RESUMEN…….…………………………...……………..…………………………….............. 6

CAPITULO 1

INTRODUCCION……….……………………………………………………………................ 7

CAPITULO 2

2. PRUEBA DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO………………….

………………………………………………………............. 8

2.1. PRUEBA DE EFECTO DE DESLIZAMIENTO EN EL VOLTAJE Y

LA FRECUENCIA………..…………………………………………………………….............. 13

2.2. DATOS DE PLACA………………………………..……………………………............... 19

CAPITULO 3

3. CIRCUITO EQUIVALENTE DEL MOTOR DE

INDUCCIÓN……………………………………………………………………………………...21

3.1. CIRCUITO EQUIVALENTE DE ESTATOR……….………………………….………22

CONCLUSION……………………………………………………………………………….…..26

BIBLIOGRAFÍA…………………………………………………………………………………..27

[3]

LISTA DE FIGURAS

Pág.

Fig. 2.1 Esquema Para Efectuar La Prueba de Aislamiento de Corta

Duración………………………………………………………………………………................ 10

Fig. 2.2 Prueba de aislamiento en sitio a motores ………………………………................ 12

Fig. 2.3 Prueba de aislamiento de paso de voltaje………..……………..…………………. 13

Fig. 3.4 Circuito equivalente exacto en vacío de un motor de

inducción………………………………………………………………………………................17

Fig. 3.5 Circuito equivalente a rotor bloqueado de un motor de

inducción…………………………...……………………………………………………………..18

Fig. 3.6 Placa del motor Siemens Jaula de Ardilla….…………………………...

…………………………………………………………….. 20

Fig. 3.7 Placa de un Motor WEG…………...……………………………………………….… 21

Fig. 3.8 Modelo transformador de un motor de inducción con el rotor y el estator

conectados por un transformador ideal de relación de vueltas acff……..

…………………………...…………………………………………………………….. 23

Fig. 3.9 Curva de magnetización de un motor inducción comparado con la de un

transformador……………………...……………………………………………………………..

24

Fig. 3.10 Circuito equivalente……………………...………………………………………….. 25

Fig. 3.11 Circuito equivalente estator.…………………………………………………….….. 26

LISTA DE TABLAS

Pág.

Tabla: 1 Valores de tensión de prueba recomendados para pruebas de resistencia de

aislamiento……………………………………………………………………………................ 8

Tabla: 2 Condiciones del aislamiento con sus índices de polarización correspondientes.

……...………………………………..……………………………............... 11

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NOTACIÓN

C.C (CORRIENTE CONTINUA)

CA (CORRIENTE ALTERNA)

W (WATTS)

Cd (CIUDAD)

MHz (MEGA HERTZ)

UTP

Pf (PICO FARADIOS)

V (VOLTS)

KV (KILOVOLTS)

MW (MEGA WATTS)

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RESUMEN

El motor de inducción es el tipo más popular de los motores de ca debidos a su simplicidad y su facilidad de operación. El motor de inducción no tiene un circuito de campo separado; en cambio, depende de la acción transformadora para inducir voltajes y corrientes en su circuito de campo. De hecho, un motor de inducción es básicamente un transformador giratorio. Su circuito equivalente es similar al de un transformador, excepto en las variaciones de velocidad.

Un motor de inducción opera por lo regular cerca de la velocidad síncrona. Siempre debe haber cierto movimiento relativo para inducir un voltaje en el circuito de campo del motor de inducción. El voltaje inducido en el rotor por el movimiento relativo entre el campo magnético del estator y el rotor produce una corriente en el rotor que interactúa con el campo magnético del estator para producir el par inducido en el motor.

En un motor de inducción el deslizamiento o velocidad a la que se presenta el par máximo se puede controlar variando la resistencia del rotor. El valor del par máximo es independiente de la resistencia del rotor. Una alta resistencia del rotor disminuye la velocidad a la que se presenta el par máximo y por tanto incrementa el par de arranque del motor. Sin embargo, paga un precio por este par e arranque al tener una regulación de velocidad muy pobre en su intervalo normal de operación.

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CAPITULO 1 INTRODUCCION

El presente trabajo de investigación contiene datos, gráficos y tablas, obtenidos del libro “Máquinas eléctricas”, del autor Steven Chapman en su capítulo 7 de Motores de inducción y otras fuentes de consultas sobre el motor de inducción.

Además contiene especificaciones principales de pruebas de resistencia de aislamiento, de efecto de deslizamiento en el voltaje y la frecuencia que se realizaron para condiciones nominales, lo que permite obtener el perdido producto del hierro y del rozamiento para condiciones de funcionamiento normal en un motor de inducción. A su vez también se denotan los parámetros del circuito equivalente obtenidos a partir del ensayo en vacío. Tanto los resultados como los comportamientos de las variables cotejadas son analizadas, exponiendo de manera idónea las explicaciones pertinentes en cada punto de interés. Se agregó la información necesaria a fin de obtener de parte suya la óptica percepción de los parámetros y métodos desarrollados.

El trabajo recoge información fundamentada de libros que fueron debidamente tabuladas, analizadas y explicadas a través de gráficos y cálculos de los parámetros más trascendentes originados en las pruebas de los autores con la finalidad de comprensión.

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CAPITULO 2. PRUEBA DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO

Se pueden desarrollar tres tipos de pruebas básicas para probar el estado de la resistencia del aislamiento, cualquiera de estas ofrece buenos resultados respecto al estado de aislamiento del motor

Prueba de aislamiento de corta duración. (prueba de aislamiento spot). Prueba de índice de polarización. Prueba comparativa de paso de voltaje.

Prueba de aislamiento de corta duración.Esta prueba también conocida como “prueba de aislamiento spot”, es laPrueba de resistencia de aislamiento más simple, durante esta prueba el voltaje de salida del aparato probado se eleva hasta el valor deseado, y a un tiempo determinado se toma la lectura de resistencia de aislamiento. Los niveles de voltaje recomendados para esta prueba se muestran en la tabla.

La medición de la resistencia de aislamiento se efectúa con una fuente deAlimentación en corriente continua y con un voltaje de al menos 500 volts, por medio de un aparato denominado “Megohmetro”. Estos aparatos pueden ser de 500 volts, 1000 volts, o 1500 volts y con acoplamiento manual o motorizado.

Valores de niveles de tensión de prueba recomendados para pruebas de resistencia de aislamiento. (en mantenimiento de rutina para equipos hasta 4160 V o mayores)

Voltaje del equipo por probar(En C.A)

Voltaje de la prueba(En C.D)

Hasta 100 V

440 V A 550 V

2400 V

4160 V y Mayores.

100 V y 250 V

500 V y 1000 V

1000 V a 2000 V o Mayores.

1000 V a 5000 V o Mayores.

Tabla: 1 Valores de tensión de prueba recomendados para pruebas de resistencia de aislamiento.

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Para obtener el valor de la resistencia, es práctica común que la prueba de resistencia de aislamiento spot se desarrolle por un tiempo de 60 seg., porque en muchos casos la lectura de la resistencia de aislamiento se continúa elevando para un periodo de tiempo mayor. Si la prueba siempre se suspende a los 60 segundos, se establece un parámetro consistente para cada máquina.

La prueba spot se usa cuando se desea obtener una evaluación rápida de referencia de las condiciones de un motor, las lecturas se deben tomar:

Entre cada fase Del motor y tierra. Entre las tres fases unidas temporalmente contra tierra.

Si los valores de lectura están arriba de los valores mínimos aceptables, el motor se considera en condiciones de operación para un periodo de tiempo preseleccionado (por lo general de 6 meses a 1 año).

Para motores hasta 460 V de tensión nominal, el valor mínimo aceptable es de1 Megohmio. También se establece que no debe ser menor de 1 Megohmio del valor obtenido con la expresión:

El valor de resistencia de aislamiento deberá ser de alguna manera mayor, dependiendo de la historia del aislamiento; sin embargo, los valores aceptables pueden variar de acuerdo a otros factores, tales como: voltajes nominales de los motores y tipos de aislamiento, altura de operación sobre el nivel del mar, potencia nominal del motor y el medio ambiente en el lugar de la instalación.

Lo más importante con la prueba de aislamiento tipo spot es la tendencia de los valores comparativos de las lecturas de la prueba ano con ano. Estas lecturas proporcionan una excelente guía de las condiciones del motor.

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Figura: 2.1 Esquema Para Efectuar La Prueba de Aislamiento de Corta Duración

Se mide la resistenciaA cada fase a tierra

Determinación del índice de Polarización (IP).

La prueba de índice de polarización se puede usar para obtener una indicación inmediata de la condición del aislamiento del motor. Es importante observar que esta prueba no está afectada por la temperatura, debido a que se basa en relaciones cuyos valores no están afectados por variaciones de temperatura. Para desarrollar la prueba se toma una lectura de la prueba de resistencia de aislamiento a 1 minuto, y una segunda lectura después de 10 minutos.

El índice de polarización es el valor obtenido de dividir la segunda lectura entre la primera, es decir:

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Dónde:IP = Índice de polarización.R10 min. = Resistencia de aislamiento tomada después de 10 minutos.R1 min. = Resistencia de aislamiento a 1 minuto

El valor obtenido proporciona una indicación inmediata de la condición del aislamiento del motor. En la tabla 4.7 se dan algunos valores de relaciones y las correspondientes condiciones relacionadas para el aislamiento probado.En general un valor elevado de IP indica que el aislamiento se encuentra en buenas condiciones. Un valor de IP menor que la unidad (menor que 1) indica que se debe tomar una acción correctiva en forma inmediata.

Tabla: 2 Condiciones del aislamiento con sus índices de polarización correspondientes.

Frecuentemente, una lectura de valor bajo indica que el aislamiento está sucio o húmedo. La limpieza y/o secado generalmente restauran el IP a valores aceptables.Conviene tener en mente que los valores de IP sobre un mismo motor son relativos. Si por ejemplo, para un motor se obtuvieron valores bajos de IP durante un cierto número de años, que ni con la limpieza o secado se han logrado cambios en el IP, se debe suponer que esto es normal para este motor en particular.

PRUEBA DE AISLAMIENTO EN SITIO.

Una prueba de aislamiento en sitio es una prueba que verifica el aislamiento del motor sobre la vida del motor. Se hace cuando el motor esta en servicio alrededor de cada seis meses. Véase la figura siguiente que sintetiza la prueba.Para la aplicación de esta prueba se sigue el siguiente procedimiento:

1. Conectar un megger (Megohmetro) para medir la resistencia de cada terminal del devanado a tierra. Las lecturas se registran después de 60 segundos. En caso dado que no se obtenga la lectura mínima aceptable, se debe revisar y dar mantenimiento al motor. Se debe registrar el valor de la lectura mínima, ya que esta sirve de referencia.

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2. Se descargan los devanados del motor a través de una resistencia.

3. Se repiten los pasos anteriores cada 6 meses y se traza la gráfica.

Figura: 2.2Prueba de aislamiento en sitio a motores.

PRUEBA DE AISLAMIENTO DE PASO DE VOLTAJE.

Una prueba de aislamiento de paso de voltaje, es aquella que crea esfuerzo eléctrico en los aislamientos internos para revelar envejecimiento o dano que no se pueden encontrar durante otras pruebas de aislamiento del motor. La prueba de aislamiento de paso de voltaje se aplica solo despues de la prueba de aislamiento en sitio.

Para desarrollar se aplica el siguiente procedimiento:

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1. Se ajusta el megohmetro a 500 V y se conecta para medir la resistencia de cada terminal del devanado a tierra. Se toma la lectura de cada resistencia. Cada 60 segundos se debe registrar la lectura más baja.

2. Colocar las terminales del medidor sobre el devanado que tiene la lecturaMás baja.

3. Ajustar el megohmetro con incrementos de 500V, comenzando con 1000V y terminando con 5000 V. registrar las lecturas cada 60 segundos.

4. Descargar los devanados

Figura: 2.3 Prueba de aislamiento de paso de voltaje.

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2.1 PRUEBA DE EFECTO DE DESLIZAMIENTO EN EL VOLTAJE Y

LA FRECUENCIA

El deslizamiento de una máquina, se define como la velocidad relativa entre el campo magnético producido por las corrientes inyectadas en el estator y la velocidad mecánica del rotor, por unidad de la velocidad del campo:

Siendo s el porcentaje de deslizamiento para fines de cálculo. S es la velocidad sincrónica (120f/P) en rpm del campo magnético rotatorio producida por el estator; y Sr es la velocidad del rotor en rpm.

En general, a la velocidad del campo se le denomina velocidad sincrónica de la máquina, y el deslizamiento indica que tan cerca se encuentra la máquina de esta velocidad. Si el rotor de la máquina gira a una velocidad mayor que la sincrónica, el deslizamiento se hace negativo. Cuando se conocen todos los parámetros del modelo de una máquina de inducción y la fuente de alimentación, el deslizamiento determina el punto de operación. Por esta razón se utiliza esta variable para definir el estado de la máquina.

Al hacer pruebas de máquinas de corriente alterna, se necesita determinar el deslizamiento bajo distintas condiciones de carga, es esencial que el valor del deslizamiento obtenido sea ya que se tiene un modelo más exacto de la máquina. Por esta razón el deslizamiento casi nunca se determina midiendo la velocidad desde el rotor, porque un pequeño error de medición de la velocidad del rotor determinará un gran error en el valor del deslizamiento.

El deslizamiento medido deberá ser corregido a la temperatura del estator específica, para tener todos los datos a una sola referencia de temperatura:

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Voltaje y frecuencia

También son valores nominales o datos de placa. Se emplean como unidad de medida los voltios y los Hertz, respectivamente. El voltaje representa el valor de la tensión que debe recibir el motor según el diseño del fabricante; la frecuencia representa la frecuencia eléctrica de la fuente de alimentación del voltaje aplicado. Al seleccionar un motor, se debe tener claridad que, aunque la placa permite (para algunos motores) operar en cierto rango, p.e. 208 V- 230 V, la mejor condición para operación se obtiene al mayor voltaje, por lo tanto, debe obtenerse un motor que opere al mismo voltaje disponible en la red donde será alimentado el equipo. Si no se contempla este aspecto, es posible que al motor siempre exija las mismas capacidades de nominales, pero sin garantizarle las condiciones adecuadas. Esto significa que, se debe exigir mayor corriente para manejar la misma carga, o la velocidad de operación será menor que la esperada. El voltaje y la frecuencia se relacionan directamente con el flujo magnético de la máquina, como se observa en la siguiente ecuación:

Como se puede deducir de la ecuación anterior, el flujo magnético depende directamente del voltaje aplicado; si se reduce en el voltaje, se da una reducción en el flujo magnético o, por el contrario, pequeñas reducciones de la frecuencia (para voltaje constante) provocan aumentos de flujo magnético. Se aclara que, aunque pequeños cambios en el voltaje o la frecuencia pueden producir un flujo mayor que el nominal, y aunque el motor desarrolle mayor torque, también experimenta una mayor temperatura y, por ende, un deterioro prematuro del aislamiento de los devanados. Aunque la red de alimentación debe operar con la mayor estabilidad posible, la realidad presenta algunas diferencias. Debería considerarse un motor con factor de servicio (factor de sobrecarga) para solventar los posibles incrementos de flujo magnético que, aunque no dañan el motor a corto plazo, éste sí experimenta un deterioro prematuro, lo cual fomenta las fallas de estos equipos (bajo aislamiento puede provocar un corto interno de bobina, un corto a tierra, un corto a masa, etc.).

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Prueba en vacío sin carga o a rotor libre

Para esta prueba el eje se deja girar libremente es decir sin carga; o se impulsa con otro tipo de motor que permite llevar el rotor a la velocidad sincrónica. Es frecuente que bajo condiciones de vacío, el factor de potencia sea inferior al 50% lo cual se puede observar mediante la desviación a la izquierda de la aguja de uno de los vatímetros, si la conexión es correcta. Para tomar la lectura de dicho vatímetro será necesario invertir los bornes de corriente del aparato, siendo en consecuencia negativa. Es decir:

Wo = Wl ± W2

El signo ± indica que pueden presentarse los dos casos, es decir, que el factor de potencia en vacío sea mayor o menor de 0,5. Para un caso será la suma de la lectura de los vatímetros y para el otro la diferencia de las mismas. Por otra parte se mide la tensión y la corriente de donde se deduce que:

Wo = √3 VIo Cos φo (trifásica) y Cos φo = Wo / √3 Vio

En consecuencia se obtiene la magnitud de lo (medido) y su desfase (calculado) respecto a la tensión. Debe tenerse presente que al medir lo, dejando que gire libremente el rotor no se desprecian las pérdidas por rozamiento y resistencia del aire. En la práctica es frecuente realizar el ensayo con esta aproximación, pues los resultados finales se obtienen con el suficiente grado de exactitud. Además mediante este ensayo es posible determinar las pérdidas del hierro y mecánicas, ya que si la potencia de salida es cero toda la potencia de entrada cubrirá pérdidas. Luego:

PFe + Proce = Wo- 3 Io2Re

Con Re = Resistencia por fase del estator

PFe + P roce = Pérdidas rotatorias, se consideran fijas o constantes

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Aquí las pérdidas se cargan al estator. Debido a que el deslizamiento es mínimo: las corrientes del rotor, las pérdidas magnéticas en este y las pérdidas en el cobre del rotor se consideran como insignificantemente pequeñas. En este ensayo el motor se conecta a su tensión nominal, pero sin ninguna carga mecánica conectada al eje. En estas circunstancias la velocidad del motor es muy próxima a la de sincronismo y el deslizamiento es prácticamente nulo. El valor de la resistencia RL del circuito equivalente es infinito (o sea, circuito abierto) y el circuito equivalente para este ensayo es el de la figura:

Figura: 2.4Circuito equivalente exacto en vacío de un motor de inducción.

Para obtener de la manera más exacta posible los parámetros del circuito equivalente (rama en paralelo: Rp, Xm) se requiere separar de las pérdidas rotatorias las correspondientes al núcleo PFe , de las mecánicas, roce o resistencia del aire Proce. Luego la potencia absorbida por el circuito toda se transformaría en pérdidas y es:

Wo= (PFe+ Proce) + 3Io2Re

Donde 3IO2Re son las pérdidas del cobre del estator en condiciones de vacío y se pueden resultan pequeñas en comparación con las restantes obtenidas del ensayo debido a que la corriente en vacío de los motores de inducción tiende a no superar el 10 % de In (Esto es válido en motores grandes). En motores pequeños puede llegar a ser mayor, ya que en ellos el rendimiento no es muy importante. El circuito de la figura siguiente se desprende la circulación de una corriente por el rotor l roce esta corriente es la mínima necesaria para vencer las pérdidas por rozamiento y resistencia del aire, luego: calcular usando la resistencia medida del devanado estátorico por fase. Estas pérdidas

P roce = 3(I roce) 2 R roce

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Lo cual no resulta fácil de hallar, requiriéndose de otro ensayo (ensayo a velocidad de sincronismo) para poder separar las pérdidas del hierro, de las mecánicas o de roce. Sin embargo y de manera gráfica, usando el ensayo en vacío, podemos obtener la separación de estas pérdidas para cualquier tensión. Para el ensayo en vacío, se debe variar la tensión aplicada desde aproximadamente un 20% de la tensión nominal hasta un valor ligeramente superior al nominal y graficar Wo vs Vo2 de donde obtendremos una línea recta que permitirá obtener las Perdidas de roce a partir del corte con el eje.

Prueba a rotor bloqueado

Esta prueba se efectúa con el rotor del motor asegurado mecánicamente contra rotación. En estas condiciones, se aplica al motor una tensión alterna, reducida, aproximadamente hasta un 25% de la tensión nominal o hasta que circule una corriente del orden de la nominal, por el estator. Permite conocer las pérdidas del cobre y con ellas la impedancia equivalente del rotor y del estator.

Figura: 2.5 Circuito equivalente a rotor bloqueado de un motor de inducción.

Además, al ser la tensión aplicada menor que la nominal, la intensidad de magnetización es también mucho menor que en condiciones nominales, luego se puede suprimir la rama en paralelo en estas circunstancias. El circuito de la figura 20 es el monofásico equivalente. La potencia consumida corresponde a una fase. Esta potencia equivale aproximadamente, a las pérdidas, en el cobre en condiciones nominales. Esto será tan cierto cuando la Icc esté más próxima a la nominal. El siguiente desarrollo permite deducir de las mediciones realizadas los parámetros del circuito equivalente por fase (rama en serie), así como obtener las pérdidas totales del cobre del motor.

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2.2 DATOS DE PLACA

Mostraremos las características y datos técnicos de motores asincrónicos a continuación:

Motor Asíncrono 1

Este motor nos está indicando que se trata de un motor trifásico alterno. Para lo cual nos fijarnos en el 3 y el símbolo de corriente alterna.

Lo que si cada fabricante tiene su propia nomenclatura para identificar la clase o tipo de motor, que en este caso tenemos la nomenclatura 1PH7 que buscando en internet es un motor trifásico asíncrono de Jaula de Ardilla.

Posee también una nomenclatura IM B3 nos indica las características mecánicas correspondiente al modelo de este motor, nos referimos a la forma constructiva, es decir, medidas, tamaños. Cada fabricante tiene su propia nomenclatura.Además la nomenclatura IP 55 nos indica que tipo de protección mecánica tiene el modelo de motor. Hay que tener en cuenta varias cosas. Según lo investigado la nomenclatura está normalizada internacionalmente, lo que quiere decir que todos los fabricantes están sometidos a ella. También tenemos que observar que la nomenclatura dispone de 2 números, lo cual quiere decir que cada número significa una cosa diferente. Podemos decir que se trata de una nomenclatura numérica.

Figura: 2.6Placa del motor Siemens Jaula de Ardilla.

La placa nos explica que el motor puede estar alimentado con dos tensiones diferentes, la primera en conexión doble estrella para la tensión menor que es de 220v y para trabajar con mayor voltaje que en este caso 440v sería necesario una conexión en estrella. Este dato es importante porque nos dice que tipo de arranque está disponible en el motor.

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Tenemos también como otro dato las intensidades que consumirá el motor en los arranques a diferentes tensiones. En este caso disponemos de dos tensiones, así que tenemos dos intensidades. La primera de 1,9 A para el primer voltaje y la segunda de 0,95 A para el voltaje de 440v. El factor de potencia Cosf se refiere a la relación existente entre la potencia real y la potencia aparente que en este motor es de 0,81. Cuando mayor sea el factor de potencia, mayor será la potencia transformada, es decir, mejor beneficio dará el motor. La frecuencia nos indica que potencia tendremos que en este caso es de 60 Hz., tiene un peso total de 4,7 kg., Las revoluciones de este motor serán de 1590 por minuto. Tiene un torque en el eje de 2,9 Nm. Vale recalcar que la temperatura ambiente en la que el motor puede trabajar correctamente está entre -15 grados centígrados y 40 grados centígrados.

Motor Asíncrono 2

Este motor de la marca WEG hecho en Brazil que puede funcionar con dos voltajes el primero de 110 V y el segundo 220 V, estos motores son de fase simple que posee dos líneas L1 y L2.

La corriente con el primer voltaje es de 27.60 A, con la segunda tensión de 220 V la corriente es de 13.80 A.

Figura: 2.7 Placa de un Motor WEG.

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CAPITULO 3. CIRCUITO EQUIVALENTE

DEL MOTOR DE INDUCCIÓN

Un motor de inducción o asíncrono es un motor de CA en la que se induce corriente en el devanado del rotor por el campo magnético del devanado del estator, por inducción electromagnética. Por lo tanto no requieren los contactos eléctricos deslizantes, tales como un conmutador o los anillos de deslizamiento, que se necesitan para transferir la corriente de devanado del rotor en otros tipos de motor tal como el motor universal. Bobinados de rotor compuestos de bucles en cortocircuito de los conductores y se fabrican en dos tipos: el rotor bobinado y el rotor de jaula de ardilla.

Para operar, un motor de inducción depende de la inducción de voltajes y corrientes en su circuito rotor desde el circuito del estator (acción transformadora). Debido a que la inducción de voltajes y corrientes en el circuito del rotor de un motor de inducción es en esencia una operación de transformación, el circuito equivalente de un motor de inducción se produce de forma muy similar al circuito equivalente de un transformador. Un motor de inducción es llamado máquina de excitación única (a diferencia de la máquina sincrónica de excitación doble) puesto que la potencia es suministrada sólo al circuito del estator. Dado que un circuito de inducción no tiene circuito de campo independiente, su modelo no tendrá una fuente de voltaje interno como el voltaje interno generado E, en una máquina sincrónica.

Es posible deducir un circuito equivalente de un motor de inducción a partir del conocimiento de los trasformadores y de cuanto ya sabemos sobre la variación de la frecuencia del rotor con la velocidad en los motores de inducción. El modelo del motor de inducción será desarrollado comenzando por el modelo del transformador y decidiendo luego cómo tener en cuenta la frecuencia variable del rotor y otros efectos similares en los motores de inducción.

El modelo transformadorDe un motor de inducción

La figura 3.8 muestra un circuito equivalente transformador, por fase, el cual representa la operación de un motor de inducción. Como en cualquier transformador existente cierta resistencia y autoinductancia en los devanados primarios (del estator), las cuales deben ser representadas en el circuito

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equivalente de la máquina. La resistencia del estator se llamará R1 y la reactancia de dispersión será llamada X1. Estos dos componentes aparecen justo a la entrada en el modelo de la máquina.

Figura 3.8Modelo transformador de un motor de inducción con el rotor y el estator conectados por un transformador ideal de relación de vueltas acff.

Así mismo, como cualquier transformador con núcleo de hierro, el flujo en la máquina está relacionado con la integral del voltaje aplicando E1. La curva de la fuerza magnetomotriz contra el flujo (cuerva de magnetización) para esta máquina es comparada a la cuerva similar para un transformador de potencia, en la figura 2.2. Nótese que la pendiente de la curva fuerza magnetomotriz-flujo del motor de inducción es mucho menos pronunciada que la cuerva de un buen transformador. Esto se debe a la existencia de un entrehierro en el motor de inducción, el cual aumenta grandemente la reactancia del camino del flujo y reduce, por tanto, el acoplamiento entre los devanados primario y secundario. Una mayor reluctancia ocasionada por el entrehierro significa que se requiere más alta corriente de magnetización para obtener un nivel de flujo dado. Entonces, la reactancia de magnetización XM en el circuito equivalente tendrá mucho menor valor (o la susceptancia BM tendrá mucho mayor valor) que en un transformador normal.

El voltaje interno del estator E1 esta acoplado al secundario ER por un transformador ideal con relación efectiva de vueltas acff . La relación efectiva de vueltas acff es fácil de determinar en un motor de rotor devanado –es básicamente la relación entre los conductores por fase del estator y los conductores por fase del rotor, modificadas por la diferencia dadas por los factores de paso y distribución. En caso de un motor de jaula de ardilla, es un tanto difícil Ver con claridad acff

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debido a que no hay devanados distintos en este rotor. En todo caso, hay una relación efectiva de vueltas para el motor.

Figura 3.9Curva de magnetización de un motor inducción comparado con la de un transformador.

El voltaje ER producido en el rotor ocasiona a su vez un flujo de corriente en el circuito rotor cortocircuitado (o secundario) de la máquina.

Las impedancias primarias y la corriente de magnetización del motor de inducción son muy similares a las componentes correspondientes en el circuito equivalente del trasformador. Un circuito equivalente del motor de inducción diferente de un circuito equivalente del transformador en los efectos de variación de la frecuencia del rotor sobre el voltaje del rotor ER y en las impedancias del rotor RR y jXR.

Algunas diferencias entre el transformador y un motor:

La inducción en el transformador se produce por variación del flujo en el núcleo.

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La inducción en el motor se produce al ser barrido el arrollamiento (rotor) por un flujo constante que gira (estator).

En el motor existe, por ser una maquina giratoria, una distancia entre el estator y el rotor, que se llama entrehierro, que da lugar a una mayor reluctancia. Esta mayor reluctancia, comparada con un transformador, origina una mayor corriente de magnetización del orden al 30 al 40% de la corriente nominal IN.

Figura: 3.10Circuito equivalente.

Cuando el rotor del motor está bloqueado la frecuencia del primario (estator) es igual a la del secundario (rotor). La tensión en bornes de la bobina queda definida por la siguiente formula:

Cuando el motor comienza a girar o sea n 0 La frecuencia del rotor (secundario) se modifica respecto del primario (estator) y por lo tanto los valores de E2 y x2 por ser estos valores que dependen de la frecuencia.

El otro parámetro que varía al ponerse en marcha el motor es el resbalamiento S.

Por lo tanto los valores de la tensión inducida en el rotor (secundario) y la reactancia de dispersión del secundario se pueden expresar así:

E2=S.E2 ; X=S.X2.

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Para seguir el análisis del motor como transformador debemos considerar que los valores del secundario (rotor) deben de mantenerse iguales, para cuando n=0. Para ello realizamos el siguiente análisis:

Determinamos, aplicando la ley de Ohm, la corriente que circula por el rotor

Dividiendo numerador y denominador por S

El término se puede expresar de la siguiente forma:

=

El análisis anterior permite desarrollar el circuito de otra manera:

Figura: 3.11Circuito equivalente estator.

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CONCLUSIÓN.

Los motores de inducción de jaula de ardilla trifásicos son ampliamente utilizados en las unidades industriales, ya que son robustos, fiables y económicas. Motores de inducción monofásicos se utilizan ampliamente para cargas más pequeñas, tales como electrodomésticos como ventiladores. Aunque el motor de inducción simple es un dispositivo de velocidad fija, que cada vez se utilizan con sistemas de accionamiento de frecuencia variable, que permiten que la velocidad sea variada. Ofrecen especialmente importantes oportunidades de ahorro de energía para los motores de inducción existentes y potenciales en variable torque ventilador centrífugo, bomba y aplicaciones de carga del compresor. Y cabe destacar que los motores de inducción de jaula de ardilla son muy utilizados en aplicaciones de velocidad fija. A la hora de seleccionar un motor de inducción, pues repercuten en la instalación, la operación y el mantenimiento. Al menos se debe considerar la fuente de energía, el rango de la potencia, la velocidad, el ciclo de trabajo, el tipo de motor y encapsulado. Sin embargo, la mayoría de los ingenieros solo consideran tres aspectos, lo cual evidencia dos situaciones: desconocimiento técnico de las variables a incluir en una adecuada selección y el poco interés en el proceso de selección, especialmente si se relaciona con la prevención de las fallas. No es suficiente identificar los datos de placa y conocer su definición, además se debe ampliar cada detalle, así como conocer las repercusiones que representa cada aspecto técnico involucrado en la selección del motor.

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BIBLIOGRAFIA

[1] Libro “Máquinas eléctricas”, autor Steven Chapman, capítulo 7, tercera edición. UPS (Cuenca - Ecuador) Página 396.

[2] www.anser.com.ar/motoreselectricos1.htm.

[3] http://www.monografias.com/trabajos82/motores-asincronicos/motores-

asincronicos.shtml#ixzz3atz1Ts2v

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