Control de las características mecánicas de los motores de inducción mediante el diseño del...
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Control de las características Control de las características mecánicas de los motores de mecánicas de los motores de inducción mediante el diseño del inducción mediante el diseño del rotor III rotor III Ranura Ranura estatóri estatóri ca ca Circuito equivalente de Circuito equivalente de una barra rotórica una barra rotórica Resistencia Resistencia Reactancia Reactancia dispersión dispersión La reactancia de La reactancia de dispersión aumenta con la dispersión aumenta con la profundidad = que el flujo profundidad = que el flujo de dispersión de dispersión Flujo de Flujo de dispersión: se dispersión: se concentra hacia concentra hacia el interior el interior
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Control de las características Control de las características mecánicas de los motores de mecánicas de los motores de
inducción mediante el diseño del inducción mediante el diseño del rotor IIIrotor III
Ranura Ranura estatóricestatóric
aa
Ranura Ranura estatóricestatóric
aa Circuito equivalente de Circuito equivalente de una barra rotóricauna barra rotórica
ResistenciaResistencia Reactancia Reactancia dispersióndispersión
La reactancia de dispersión La reactancia de dispersión aumenta con la profundidad aumenta con la profundidad = que el flujo de dispersión= que el flujo de dispersión
La reactancia de dispersión La reactancia de dispersión aumenta con la profundidad aumenta con la profundidad = que el flujo de dispersión= que el flujo de dispersión
Flujo de Flujo de dispersión: se dispersión: se concentra hacia concentra hacia el interiorel interior
Flujo de Flujo de dispersión: se dispersión: se concentra hacia concentra hacia el interiorel interior
ffrotorrotor
ELEVADAELEVADA
ffrotorrotor
ELEVADAELEVADAARRANQUEARRANQUEARRANQUEARRANQUE SS
VALORES VALORES ELEVADOSELEVADOS
SS VALORES VALORES
ELEVADOSELEVADOS
Reducción Reducción sección útil: sección útil: aumento Raumento RRR’’
Reducción Reducción sección útil: sección útil: aumento Raumento RRR’’
Aumento Aumento del par de del par de arranquearranque
Aumento Aumento del par de del par de arranquearranque
Efecto de la Efecto de la reactancia de reactancia de
dispersión dispersión
((22ffrotorrotor*L*Ldispersióndispersión))
MUY ACUSADOMUY ACUSADO
Efecto de la Efecto de la reactancia de reactancia de
dispersión dispersión
((22ffrotorrotor*L*Ldispersióndispersión))
MUY ACUSADOMUY ACUSADO
La corriente circula La corriente circula sólo por la parte sólo por la parte
más externa de la más externa de la barrabarra
La corriente circula La corriente circula sólo por la parte sólo por la parte
más externa de la más externa de la barrabarra
CONDICIONECONDICIONES NOMINALESS NOMINALESCONDICIONECONDICIONES NOMINALESS NOMINALES
SS VALORES VALORES
BAJ0SBAJ0S
SS VALORES VALORES
BAJ0SBAJ0S
ffrotorrotor
BAJABAJA
ffrotorrotor
BAJABAJA
Mejora del Mejora del rendimientrendimient
oo
Mejora del Mejora del rendimientrendimient
oo
Aumento Aumento sección util: sección util: Reducción Reducción RRRR’ y Par’ y Par
Aumento Aumento sección util: sección util: Reducción Reducción RRRR’ y Par’ y Par
La corriente circula La corriente circula por toda la sección por toda la sección
de la barrade la barra
La corriente circula La corriente circula por toda la sección por toda la sección
de la barrade la barra
Efecto de la Efecto de la reactancia de reactancia de
dispersión dispersión
((22ffrotorrotor*L*Ldispersióndispersión))
MUY POCO MUY POCO ACUSADOACUSADO
Efecto de la Efecto de la reactancia de reactancia de
dispersión dispersión
((22ffrotorrotor*L*Ldispersióndispersión))
MUY POCO MUY POCO ACUSADOACUSADO
DURANTE EL DURANTE EL ARRANQUE CIRCULA ARRANQUE CIRCULA
UN 41,93% DE LA UN 41,93% DE LA CORRIENTE POR LA CORRIENTE POR LA ZONA ROJA DE LA ZONA ROJA DE LA
BARRABARRA
DURANTE EL DURANTE EL FUNCIONA-MIENTO EN FUNCIONA-MIENTO EN
CONDICIO-NES CONDICIO-NES NOMINALES CIRCU-LA NOMINALES CIRCU-LA
UN 24,35% DE LA UN 24,35% DE LA CORRIENTE POR LA CORRIENTE POR LA ZONA ROJA DE LA ZONA ROJA DE LA
BARRABARRA
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27
41.93%
60.69%
Nº barra
A
Itotal Isup Iinf
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27
41.93%
60.69%
Nº barra
A
Itotal Isup Iinf
0
100
200
300
400
500
600
700
800
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27
Itotal Isup Iinf
75.65%
24.35%
Nº barra
A
0
100
200
300
400
500
600
700
800
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27
Itotal Isup Iinf
75.65%
24.35%
Nº barra
A
Simulación del efecto realSimulación del efecto real
MOTOR SIMULADOMOTOR SIMULADO
Fabricante: Fabricante: SIEMENSSIEMENSPotencia: 11 kWPotencia: 11 kWTensión: 380 VTensión: 380 VCorriente: 22 ACorriente: 22 AVelocidad : 1450 Velocidad : 1450 RPMRPMPolos: 4Polos: 4
MOTOR SIMULADOMOTOR SIMULADO
Fabricante: Fabricante: SIEMENSSIEMENSPotencia: 11 kWPotencia: 11 kWTensión: 380 VTensión: 380 VCorriente: 22 ACorriente: 22 AVelocidad : 1450 Velocidad : 1450 RPMRPMPolos: 4Polos: 4
LÍNEAS DE CAMPO DURANTE LÍNEAS DE CAMPO DURANTE EL ARRANQUEEL ARRANQUE
LÍNEAS DE CAMPO EN FUNCIONA-LÍNEAS DE CAMPO EN FUNCIONA-MIENTO NOMINALMIENTO NOMINAL
Las líneas de campoLas líneas de campose concentran en lase concentran en la
superficiesuperficie
Las líneas de campoLas líneas de campose concentran en lase concentran en la
superficiesuperficie
Simulación del campo real Simulación del campo real durante un arranquedurante un arranque
Clasificación de los motores Clasificación de los motores según el tipo de rotor: Normas según el tipo de rotor: Normas
NEMA INEMA I
Clase BClase BClase BClase B
Clase AClase AClase AClase A
Clase CClase CClase CClase CClase DClase DClase DClase D
T/TnomT/Tnom
SS
1,51,5
22
2,52,5
33 Par de arranque bajoPar de arranque bajo Par nominal con S<5%Par nominal con S<5% Corriente arranque Corriente arranque
elevada 5 – 8 Inelevada 5 – 8 In Rendimiento altoRendimiento alto Uso en bombas, Uso en bombas,
ventiladores, máquina ventiladores, máquina herramienta, etc, hasta herramienta, etc, hasta 5,5 kW5,5 kW
Para potencias > 5,5 kW Para potencias > 5,5 kW se usan sistemas de se usan sistemas de arranque para limitar la arranque para limitar la corrientecorriente
MOTOR CLASE AMOTOR CLASE A
Par arranque similar clase Par arranque similar clase AA
Corriente arranque 25% < Corriente arranque 25% < clase Aclase A
Par nominal con S<5%Par nominal con S<5% Rendimiento AltoRendimiento Alto Aplicaciones similares al Aplicaciones similares al
clase A pero con < I clase A pero con < I arranquearranque
Son LOS MÁS UTILIZADOSSon LOS MÁS UTILIZADOS
MOTOR CLASE BMOTOR CLASE B Par arranque elevado (2 Par arranque elevado (2
veces Tnom aprox.)veces Tnom aprox.) Corriente de arranque bajaCorriente de arranque baja Par nominal con S<5%Par nominal con S<5% Rendimiento AltoRendimiento Alto Aplicaciones que requieren Aplicaciones que requieren
alto par de arranquealto par de arranque Tmax < clase ATmax < clase A
MOTOR CLASE C (Doble jaula)MOTOR CLASE C (Doble jaula)
Par arranque muy elevado (> 3 Tnom)Par arranque muy elevado (> 3 Tnom) Corriente de arranque bajaCorriente de arranque baja Par nominal con S elevado (7 –17%)Par nominal con S elevado (7 –17%) Rendimiento bajoRendimiento bajo Aplicación en accionamientos Aplicación en accionamientos
intermitentes que requieren acelerar intermitentes que requieren acelerar muy rápidomuy rápido
MOTOR CLASE DMOTOR CLASE D
Clasificación de los motores Clasificación de los motores según el tipo de rotor: Normas según el tipo de rotor: Normas
NEMA IINEMA II
Características mecánicas de Características mecánicas de las cargas más habituales de las cargas más habituales de
los motores de inducciónlos motores de inducción
Bombas centrífugasBombas centrífugas Compresores Compresores
centrífugoscentrífugos Ventiladores y Ventiladores y
soplantessoplantes CentrifugadorasCentrifugadoras
TTRR=K*N=K*N22
PrensasPrensas Máquinas Máquinas
herramientasherramientas
TTRR=K*N=K*N
Máquinas elevaciónMáquinas elevación Cintas transportadorasCintas transportadoras Machacadoras y Machacadoras y
trituradorastrituradoras Compresores y bombas Compresores y bombas
de pistonesde pistones
TTRR=K=K
BobinadorasBobinadoras Máquinas fabricación Máquinas fabricación
chapachapa
TTRR=K/N=K/NTR=K
TR=K/ N
TR=K*NTR=K*N2
N
TR
TR=K
TR=K/ N
TR=K*NTR=K*N2
N
TR
El arranque de los motores El arranque de los motores asíncronos Iasíncronos I
Arranque enArranque envacíovacío
Arranque aArranque aplena cargaplena carga
Corriente Corriente máximamáximaCorriente Corriente máximamáxima
Corriente Corriente máximamáximaCorriente Corriente máximamáxima
Corriente de Corriente de vacíovacío
tras alcanzar tras alcanzar velocidad velocidad máximamáxima
Corriente de Corriente de vacíovacío
tras alcanzar tras alcanzar velocidad velocidad máximamáxima
Corriente Corriente nominalnominal
tras alcanzar tras alcanzar velocidad velocidad máximamáxima
Corriente Corriente nominalnominal
tras alcanzar tras alcanzar velocidad velocidad máximamáxima
Duración del arranque
Duración del arranque
LA CORRIENTE LA CORRIENTE MÁXIMA NO DE-MÁXIMA NO DE-
PENDE DE LA PENDE DE LA CARGACARGA
LA CORRIENTE LA CORRIENTE MÁXIMA NO DE-MÁXIMA NO DE-
PENDE DE LA PENDE DE LA CARGACARGA
Fabricante: EMODFabricante: EMODPotencia: 7,5 kWPotencia: 7,5 kWTensión: 380 VTensión: 380 VCorriente: 17 ACorriente: 17 AVelocidad : 946 Velocidad : 946 RPMRPMPolos: 6Polos: 6
Fabricante: EMODFabricante: EMODPotencia: 7,5 kWPotencia: 7,5 kWTensión: 380 VTensión: 380 VCorriente: 17 ACorriente: 17 AVelocidad : 946 Velocidad : 946 RPMRPMPolos: 6Polos: 6
El arranque de los motores El arranque de los motores asíncronos IIasíncronos II
El reglamento de BT establece límites para la corriente de El reglamento de BT establece límites para la corriente de arranque de los motores asíncronas. Por este motivo, es arranque de los motores asíncronas. Por este motivo, es necesario disponer procedimientos específicos para el necesario disponer procedimientos específicos para el
arranquearranque
El reglamento de BT establece límites para la corriente de El reglamento de BT establece límites para la corriente de arranque de los motores asíncronas. Por este motivo, es arranque de los motores asíncronas. Por este motivo, es necesario disponer procedimientos específicos para el necesario disponer procedimientos específicos para el
arranquearranqueSólo válido en motores Sólo válido en motores pequeños o en las centrales pequeños o en las centrales eléctricaseléctricas
Sólo válido en motores de Sólo válido en motores de rotor bobinado y anillos rotor bobinado y anillos rozantesrozantes
El método más barato y El método más barato y utilizadoutilizado
Reducción de la tensión Reducción de la tensión durante el arranque durante el arranque mediante autotrafomediante autotrafo
Gobierno del motor durante Gobierno del motor durante el arranque por equipo el arranque por equipo electrónicoelectrónico
Métodos Métodos de de
arranquearranque
Métodos Métodos de de
arranquearranque
Arranque directo de la redArranque directo de la redArranque directo de la redArranque directo de la red
Arranque mediante Arranque mediante inserción de resistencias inserción de resistencias
en el rotoren el rotor
Arranque mediante Arranque mediante inserción de resistencias inserción de resistencias
en el rotoren el rotor
Arranque estrella – Arranque estrella – triángulotriángulo
Arranque estrella – Arranque estrella – triángulotriángulo
Arranque con Arranque con autotransformadorautotransformador
Arranque con Arranque con autotransformadorautotransformador
Arranque con Arranque con arrancadores estáticosarrancadores estáticos
Arranque con Arranque con arrancadores estáticosarrancadores estáticos
El arranque de los motores El arranque de los motores asíncronos IIIasíncronos III
22
'XXS
'RR
V'I
RthR
th
thR
22
'XXS
'RR
V'I
RthR
th
thR
22 'XX'RR
V'I
RthRth
tharranqueR
22 'XX'RR
V'I
RthRth
tharranqueR
PAR DE ARRANQUEPAR DE ARRANQUE
Par de un motor Par de un motor asíncrono. asíncrono.
En el arranque En el arranque S=0S=0
Par de un motor Par de un motor asíncrono. asíncrono.
En el arranque En el arranque S=0S=0
Corriente rotórica. Corriente rotórica.
En el arranque En el arranque S=0S=0
Corriente rotórica. Corriente rotórica.
En el arranque En el arranque S=0S=0
22
2
3
'XXS
'RR
S
'RVP
T
RthR
th
Rth
SS
gi
22
2
3
'XXS
'RR
S
'RVP
T
RthR
th
Rth
SS
gi
22
23
'XX'RR
'RVPT
RthRth
Rth
SS
gArranque
22
23
'XX'RR
'RVPT
RthRth
Rth
SS
gArranque
23ArranqueRR
SArranque 'I'RT
23
ArranqueRRS
Arranque 'I'RT
El arranque de los motores El arranque de los motores asíncronos V: arranque por asíncronos V: arranque por inserción de resistencias inserción de resistencias
rotóricasrotóricasResistencia rotórica Resistencia rotórica crecientecrecienteResistencia rotórica Resistencia rotórica crecientecreciente
RRRR’’11RRRR’’11
ParParParPar
SSSS
RRRR’’22RRRR’’22
RRRR’’33RRRR’’33
Para el Para el arranque de la arranque de la
máquina se máquina se introducen introducen resistencias resistencias
entre los anillos entre los anillos rozantes que se rozantes que se van eliminando van eliminando
conforme conforme aumenta la aumenta la
velocidad de velocidad de girogiro
Para el Para el arranque de la arranque de la
máquina se máquina se introducen introducen resistencias resistencias
entre los anillos entre los anillos rozantes que se rozantes que se van eliminando van eliminando
conforme conforme aumenta la aumenta la
velocidad de velocidad de girogiro
Sólo vale para los motores de rotor bobinado Sólo vale para los motores de rotor bobinado y anillos rozantesy anillos rozantes
Sólo vale para los motores de rotor bobinado Sólo vale para los motores de rotor bobinado y anillos rozantesy anillos rozantes
El arranque de los motores El arranque de los motores asíncronos VI: arranque asíncronos VI: arranque
mediante autotrafomediante autotrafo
C3
M
C2
C1
R
S
T
C3
M
C2
C1
R
S
TPara el arranque de la máquina Para el arranque de la máquina
se introduce un se introduce un autotransformador reductor autotransformador reductor
(rt>1) (rt>1)
Para el arranque de la máquina Para el arranque de la máquina se introduce un se introduce un
autotransformador reductor autotransformador reductor (rt>1) (rt>1)
Inicialmente C1 y C2 están cerrados: Inicialmente C1 y C2 están cerrados: el motor arranca con la tensión el motor arranca con la tensión
reducidareducida
Inicialmente C1 y C2 están cerrados: Inicialmente C1 y C2 están cerrados: el motor arranca con la tensión el motor arranca con la tensión
reducidareducida En las proximidades de plena carga En las proximidades de plena carga
C2 se abre: el motor soporta una C2 se abre: el motor soporta una tensión ligeramente inferior a la red tensión ligeramente inferior a la red debido a las caídas de tensión en el debido a las caídas de tensión en el
devanado del autotrafodevanado del autotrafo
En las proximidades de plena carga En las proximidades de plena carga C2 se abre: el motor soporta una C2 se abre: el motor soporta una
tensión ligeramente inferior a la red tensión ligeramente inferior a la red debido a las caídas de tensión en el debido a las caídas de tensión en el
devanado del autotrafodevanado del autotrafo
Se cierra C3: el motor soporta toda Se cierra C3: el motor soporta toda la tensión de la redla tensión de la red
Se cierra C3: el motor soporta toda Se cierra C3: el motor soporta toda la tensión de la redla tensión de la red
C3
M
C1
R
S
T
C3
M
C1
R
S
T
M
C2
C1
R
S
T
M
C2
C1
R
S
T
M
C2
C1
R
S
T
M
C2
C1
R
S
T
Fases del arranque con Fases del arranque con autotransformadorautotransformador
Ligera Ligera caída de caída de tensióntensión
El arranque de los motores El arranque de los motores asíncronos VII: arranque estrella asíncronos VII: arranque estrella
- triángulo- triánguloXs RsIarr
XR’ RR’
3líneaV
Xs RsIarrXR’ RR’
3líneaV Se Se
desprecia la desprecia la rama en rama en paraleloparalelo
Se Se desprecia la desprecia la
rama en rama en paraleloparalelo
S=1S=1
Circuito equivalente del motor Circuito equivalente del motor durante el arranquedurante el arranque
ZccIarr
3líneaV
ZccIarr
3líneaV
CC
línea
arranque Z
V
I 3CC
línea
arranque Z
V
I 3
El arranque estrella - triángulo consiste en conectar los El arranque estrella - triángulo consiste en conectar los devanados del motor en estrella para arrancar la máquina devanados del motor en estrella para arrancar la máquina
conmutando a conexión en triángulo una vez que la máquina conmutando a conexión en triángulo una vez que la máquina ha elevado su velocidad ha elevado su velocidad
El motor conectado en estrella consume menos corriente y El motor conectado en estrella consume menos corriente y entrega menos par. De este modo, se limita la corriente de entrega menos par. De este modo, se limita la corriente de
arranque. arranque.
El arranque de los motores El arranque de los motores asíncronos VII: arranque estrella asíncronos VII: arranque estrella
- triángulo- triánguloR
ST
Zcc
Zcc
Zcc
3líneaV
Iarr-estrella
Vlínea
R
ST
Zcc
Zcc
Zcc
3líneaV
Iarr-estrella
Vlínea
R
ST
Zcc
ZccZcc
3triánguloarrI Iarr-triángulo
Vlínea
R
ST
Zcc
ZccZcc
3triánguloarrI Iarr-triángulo
Vlínea
CC
línea
estrellaarr Z
V
I 3CC
línea
estrellaarr Z
V
I 3CC
líneatriánguloarr Z
VI 3
CC
líneatriánguloarr Z
VI 3
3triánguloarr
estrellaarr
II
3
triánguloarrestrellaarr
II
