Motores eléctricos su clasificación

8/7/2019 Motores elctricos su clasificacin

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Motores elctricos su clasificacin

En este caso estaremos tratando sobre los motores de jaula de ardilla.

Estos motores provienen de los motores polifsicos de induccin. Suponiendo que

un motorde induccin comercial de jaula de ardilla se haga arrancar con el voltajenominal de las terminales de lnea de su estator desarrollar un par de arranqueque har que aumente la velocidad. Al aumentar la velocidad a partir del reposo(100% de deslizamiento) disminuye su deslizamiento y su par disminuye hasta quese desarrolla un par mximo. Esto hace que la velocidad aumente todava ms,reducindose en forma simultnea el deslizamiento y el par que desarrolla elmotor de induccin.

Los pares desarrollados al arranque y al valorde desplazamiento que produce elpar mximo, en ambos exceden el par de la carga, por lo tanto la velocidad delmotor aumentar hasta que el valor de desplazamiento sea tan pequeo que el

par que se desarrolla se reduzca a un valor igual al aplicado por la carga. El motorcontinuar trabajando a esa velocidad y el valor de equilibrio del desplazamiento,hasta que aumente o disminuya el par aplicado.

La caracterstica esencial que distingue a una mquina de induccin de los demsmotores elctricos es que las corrientes secundarias son creadas nicamente porinduccin.

Cuando se desarroll por primera vez el rotor de doble jaula de ardilla se creo talvariedad y adaptabilidad en el diseo de rotores para motores de induccin que hallevado a diversas caractersticas de curva deslizamiento - par. Al dar la proporcincorrecta al devanado de doble jaula de ardilla, los fabricantes han desarrolladonumerosas variaciones del diseo del rotor de vaciado o normal nico. Estasvariaciones tienen por consecuencia pares de arranque mayores o menores que eldiseo normal y tambin menores corrientes de arranque.

Para distinguir entre diversos tipos disponibles, la National ElctricalManufacturers Association (NEMA) ha desarrollado un sistema de identificacincon letras en la cual cada tipo de motor comercial de induccin de jaula de ardillase fabrica de acuerdo con determinada norma de diseo y se coloca endeterminada clase, identificada con una letra. Las propiedades de la construccinelctrica y mecnica el rotor, en las cinco clases NEMA de motores de induccinde jaula de ardilla, se resume en la siguiente tabla:

Tabla 1 caractersticas de los motores comerciales de induccin de jaula deardilla de acuerdo con la clasificacin en letras NEMA.

Clase

NEMA

Par dearranque

Corrientede

Regulacinde

Nombre de clase

Del motor
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(# de veces el

nominal)

Arranque Velocidad

(%)

A

B

C

D

F

1.5-1.75

1.4-1.6

2-2.5

2.5-3.0

1.25

5-7

4.5-5

3.5-5

3-8

2-4

2-4

3.5

4-5

5-8 , 8-13

mayor de 5

Normal

De propsito general

De doble jaula alto par

De alto par alta resistencia

De doble jaula, bajo par y bajacorriente de arranque.

*Los voltajes citados son para el voltaje nominal en el arranque.

MOTORES DE INDUCCION DE JAULA DE ARDILLA CLASE A

El motor clase A es un motor de jaula de ardilla normal o estndar fabricado parauso a velocidad constante. Tiene grandes reas de ranuras para una muy buenadisipacin de calor, y barras con ranuras ondas en el motor. Durante el periodo dearranque, la densidad de corriente es alta cerca de la superficie del rotor; duranteel periodo de la marcha, la densidad se distribuye con uniformidad. Esta diferenciaorigina algo de alta resistencia y baja reactancia de arranque, con lo cul se tieneun par de arranque entre 1.5 y 1.75 veces el nominal ( a plena carga). El par de

arranque es relativamente alto y la baja resistencia del rotor producen unaaceleracin bastante rpida hacia la velocidad nominal. Tiene la mejor regulacinde velocidad pero su corriente de arranque vara entre 5 y 7 veces la corrientenominal normal, hacindolo menos deseable para arranque con lnea, en especialen los tamaos grandes de corriente que sean indeseables.

Motores de induccin de jaula de ardilla clase B

A los motores de clase B a veces se les llama motores de propsito general; esmuy parecido al de la clase A debido al comportamiento de su deslizamiento-par.Las ranuras de su motor estn embebidas algo ms profundamente que el losmotores de clase A y esta mayor profundidad tiende a aumentar la reactancia dearranque y la marcha del rotor. Este aumento reduce un poco el par y la corrientede arranque.

Las corrientes de arranque varan entre 4 y 5 veces la corriente nominal en lostamaos mayores de 5 HP se sigue usando arranque a voltaje reducido. losmotores de clase B se prefieren sobre los de la clase A para tamaos mayores.
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Las aplicaciones tpicas comprenden las bombas centrfugas de impulsin, lasmquinasherramientas y los sopladores.

MOTORES DE INDUCCION DE JAULA DE ARDILLA CLASE C

Estos motores tienen un rotor de doble jaula de ardilla, el cual desarrolla un altopar de arranque y una menor corriente de arranque.

Debido a su alto par de arranque, acelera rpidamente, sin embargo cuando seemplea en grandes cargas, se limita la disipacin trmica del motor por que lamayor parte de la corriente se concentra en el devanado superior.

En condiciones de arranque frecuente, el rotor tiene tendencia a sobre calentarsese adecua mejor a grandes cargas repentinas pero de tipo de baja inercia.

Las aplicaciones de os motores de clase C se limitan a condiciones en las que es

difcil el arranque como en bombas y compresores de pistnMOTORES DEINDUCCION DE JAULA DE ARDILLA CLASE D

Los motores comerciales de induccin de jaula de ardilla clase D se conocentambin como de alto par y alta resistencia.

Las barras del rotor se fabrican en aleacin de alta resistencia y se colocan enranuras cercanas a la superficie o estn embebidas en ranuras de pequeodimetro. La relacin de resistencia a reactancia del rotor de arranque es mayorque en lo motores de las clases anteriores.

El motor est diseado para servicio pesado de arranque, encuentra su mayoraplicacin con cargas como cizallas o troqueles, que necesitan el alto par conaplicacin a carga repentina la regulacin de velocidad en esta clase de motoreses la peor.

MOTORES DE INDUCCIN DE JAULA DE ARDILLA DE CLASE F

Tambin conocidos como motores de doble jaula y bajo par. Estn diseadosprincipalmente como motores de baja corriente, porque necesita la menorcorriente de arranque de todas las clases. Tiene una alta resistencia del rotor tantoen su devanado de arranque como en el de marcha y tiende a aumentar laimpedancia de arranque y de marcha, y a reducir la corriente de marcha y dearranque.

El rotor de clase F se diseo para remplazar al motor de clase B. El motor de claseF produce pares de arranque aproximadamente 1.25 veces el par nominal y bajascorrientes de arranque de 2 a 4 veces la nominal. Los motores de esta clase sefabrican de la capacidad de 25 hp para servicio directo de la lnea. Debido a la
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resistencia del rotor relativamente alta de arranque y de marcha, estos motorestienen menos regulacin de voltaje de los de clase B, bajan capacidad desobrecarga y en general de baja eficiencia de funcionamiento. Sin embargo ,cuando se arrancan con grandes cargas, las bajas de corrientes de arranqueeliminan la necesidad de equipo para voltaje reducido, an en los tamaos

grandes.CLASIFICACIN DE LOS MOTORES DE INDUCCIN DE JAULA DE ARDILLADE ACUERDO CON EL ENFRIAMIENTO Y EL AMBIENTE DE TRABAJO.

Los motores comerciales de induccin de jaula de ardilla, y en general todos lomotores elctricos , se pueden clasificar tambin de acuerdo con el ambiente enque funcionan, s tambin como en los mtodos de enfriamiento.

La temperatura ambiente juega un papel importante en la capacidad y seleccindel tamao de armazn para una dnamo, parte importante del motivo es que la

temperatura ambiente influye en la elevacin permisible de temperatura por sobrelos 40 C normales. Por ejemplo una dnamo que trabaje a una temperaturaambiente de 75 C empleando aislamiento clase B tiene un aumento permisible detemperatura de tan solo 55 C. Si trabajara a su temperatura ambiente normal de40 C se podra permitir un aumento de temperatura de 90 C, sin daar suaislamiento.

Tambin se hizo notar que la hermeticidad de la mquina afecta a su capacidad.Una mquina con una armazn totalmente abierta con un ventilador interno en sueje, permite un fcil paso de aire succionado y arrojado. Esta caja origina unatemperatura final de trabajo en los devanados, menor en comparacin que la deuna mquina totalmente cerrada que evita el intercambio de aire con el exterior.

Esto da como resultado que existe una clasificacin de los motores por el tipo decarcaza.

TIPOS DE ENVOLVENTES O CARCAZAS.

La NEMA reconoce los siguientes:

1. carcaza a prueba de agua. Envolvente totalmente cerrada para impedir queentre agua aplicada en forma de un chorro o manguera, al recipiente deaceite y con medios de drenar agua al interior. El medio para esto ltimopuede ser una vlvula de retencin o un agujero machuelado en la partems inferior del armazn, para conectar un tipo de drenado.

2. carcaza a prueba de ignicin de polvos. Envolvente totalmente cerradadiseada y fabricada para evitar que entren cantidades de polvo quepuedan encender o afectardesempeo o capacidad.

3. carcaza a prueba de explosin. Envolvente totalmente cerrada diseada yconstruida para resistir una explosin de un determinado gas o vapor que
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pueda estar dentro de un motor, y tambin para evitar la ignicin dedeterminado gas o vapor que lo rodee, debido a chispas o llamaradas en suinterior.

4. carcaza totalmente cerrada envolvente que evita el intercambio de aireentre el interior y el exterior de ella pero que no es lo suficiente mente

cerrada para poderla considerar hermtica al aire.5. carcaza protegida al temporal. Envolvente abierta cuyos conductos deventilacin estn diseados para reducir al mnimo la entrada de lluvia onieve y partculas suspendidas en el aire, y el acceso de estas en las parteselctricas.

6. carcaza protegida. Envolvente abierta en la cual todas las aberturasconducen directamente a partes vivas o giratorias, exceptuando los ejeslisos del motor, tienen tamao limitado mediante el diseo de partesestructurales o parrillas coladeras o metal desplegado etc. Par< evitar elcontacto accidental con las parte vivas

7. Carcaza a prueba de salpicaduras. Envolvente abierta en la que lasaberturas de ventilacin estn fabricadas de tal modo que si caen partculasde slidos o gotas de lquidos a cualquier ngulo no mayor de 100 con lavertical no puedan entrar en forma directa o por choque de flujo por unasuperficie horizontal o inclinada hacia adentro.

8. Carcaza a prueba de goteo envolvente abierta en que las aberturas deventilacin se construye de tal modo que si caen partculas slidas o gotasde lquido a cualquier ngulo no mayor de 15 con la vertical no puedaentrar ya sea en forma directa o por choque y flujo por una superficiehorizontal o inclinada hacia adentro.

9. Carcaza abierta envolvente que tiene agujeros de ventilacin que permitenel flujo de aire externo de enfriamiento sobre y alrededor de los devanadosde la mquina.

El costo y el tamao de los motores totalmente cerrados es mayor que el de losmotores abiertos, de la misma potencia y ciclo de trabajo y elevacin sobre latemperatura ambiente.

SELECCIN DE VELOCIDADES NOMINALES DEMOTORES DE INDUCCIONDE JAULA DE ARDILLA O DE ROTOR DEVANADO.

Dado que el deslizamiento de la mayor parte de los motores comerciales deinduccin de jaula de ardilla, a la velocidad nominal en general de alrededor de un5% , no se pueden alcanzar velocidades mayores a 3600 r.p.m. A 60 Hz, lasvelocidades son muy mltiplos de los inversos del nmeros de polos en el estator:1800, 1200, 900, 720 r.p.m. Etc. En general, se prefieren los motores de altavelocidad a los de baja velocidad, de la misma potencia y voltaje, debido a que:

Son de tamao menor y en consecuencia de menor peso Tienen mayor par de arranque Tienen mayores eficiencias A la carga nominal, tienen mayores factores de potencia
http://www.monografias.com/trabajos7/coad/coad.shtml#costohttp://www.monografias.com/trabajos14/trmnpot/trmnpot.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos7/coad/coad.shtml#costohttp://www.monografias.com/trabajos14/trmnpot/trmnpot.shtml


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Son menos costosos.

Por estas razones se suele dotar de cajas de engranes o embrague a los motoresde induccin de jaula de ardilla para permitir velocidades de eje de cerca sobre3600 r.p.m. y por debajo de 200 r.p.m. En muchos usos o aplicaciones

comerciales particularmente en capacidades de menor potencia, la caja deengranes o de embrague va incorporada en la caja del motor, formando unidadintegral con este.

EFECTO DE LA VARIACIN DE VOLTAJE SOBRE LA VELOCIDAD DE UNMOTOR DE INDUCIDO DE JAULA DE ARDILLA O DE ROTOR DEVANADO.

Si solo hacemos variar el voltaje del estator no se produce una variacincorrespondiente en el deslizamiento y la velocidad. Entonces si los dems factorespermanecen constantes, el par del motor es directamente proporcional alcuadrado del voltaje. Esto significa que si se aumenta el voltaje en el estator , se

produce un aumento mucho mayor en el par y, correspondientemente, unareduccin en el desplazamiento, es decir el deslizamiento vara inversamente conel cuadrado del voltaje o en proporcin al inverso del par.

Para fines de clculo, podemos resumir la relacin entre par y voltaje de estatorcomo sigue:

En el cual el subndice "n" representa el nuevo valor

El subndice "o" representa el valor original.

El clculo del deslizamiento con un cambioen el voltaje del estator (y del rotor) esun tanto ms complejo, porque el deslizamiento vara tambin con la resistenciadel rotor, el voltaje del estator y/o el par. La relacin se puede resumir de lasiguiente forma: para la cual se ha definido previamente los smbolos y subndices.

A la siguiente figura se muestra el efecto de una reduccin en el voltaje del estatorsobre la curva caracterstica par- deslizante

De un motor de induccin de jaula de ardilla de propsito general. Al voltajenominal del estator Vs, el motor entrega el par niminal a un desplazamientoaproximado de 5 %, lo cual se ve en el punto a de la figura a una reduccin del 80% del voltaje del estator, suponiendo una carga convencional cuyo par vare con lavelocidad, disminuyen tanto el par como la velocidad,, con lo cual se tiene unaumento en el deslizamiento , como se muestra en el punto b. Una reduccinsemejante de voltaje produce tanto la reduccin en el par como aumento en eldesplazameinmto en el punto c. La extrapolacin de los puntos a, b, y c produce lalnea de carga que aparece punteada para mayores reducciones en el voltaje delestator.
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Por tanto si se tiene mayor calentamiento a la menor velocidad, as como unaeficiencia reducida, lo cul causa un rpido deterioro en el aislamiento del motor.Por tanto se acostumbra limitar la variacin de voltaje sobre el par, eldeslizamiento y la velocidad, empleando las ecuaciones 1 y 2

El siguiente ejemplo muestra que tanto resiste la velocidad de un motor comercialde induccin de jaula de ardilla a un cambio de voltaje en el estator. Como semuestra en la parte (d) de ese ejemplo, cuando se reduce 10 % el voltaje delestator, tan solo produce una disminucin de 1.23% en la velocidad!

Ejemplo 1

Un motor de jaula de ardilla trifsico , 10hp, cuatro polos, 220 V, produce un parde 30 lb pie a la velocidad nominal de 1710 r.p.m. calcular.

a. el desplazamiento y velocidad nuevos a un voltaje impreso en el estator

igual a 242 Vb. repetir parte (a) a 198 Vc. el cambio porcentual en el deslizamiento y velocidad debido a un cambio de

voltaje en la parte (a)d. el cambio porcentual en el deslizamiento y velocidad debido a un cambio de

voltaje en la parte (b)

solucin

MOTOR SINCRONO DE INDUCCIN

Este motor se cre debido a la demanda de un motor sncrono polifsico conarranque propio en tamaos menores, de menos de 50 HP. Que no necesitarnexcitacin del campo con CD y que poseen las caractersticas de velocidadconstante el motor. El rotor consiste de un devanado de jaula de ardilla,embobinado o vaciado, distribuido uniformemente en las ranuras que se muestranen la figura 1.

Cuando una corriente alterna polifsica se aplica a la armadura normal de unestator polifsico, el motor arranca como motor de induccin. Debido al rotor depolo saliente, que se muestra en la figura 2, el motor llega muy fcil a su sincronay desarrolla con rapidez el par mximo del motor sncrono de la mquina de polossalientes.

As el motor sncrono de induccin desarrolla el par de reluctancia, proporcional asen de2a y al cul se le llama a veces motor polifsico de reluctancia. Pero estees un nombre equivocado porque el motor sncrono de induccin trabaja con lascaractersticas combinadas de par del motor sncrono y de induccin, como se veen la figura 2. Cuando est diseado con devanados de rotor de alta resistencia,se pueden desarrollar pares de arranque bastante altos, hasta del 400 % del par a
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plena carga. Por otro lado, el empleo de devanados del rotor con alta resistenciaocasiona desplazamiento mayor, menor eficiencia y menor posibilidades entradaen sincronismo con carga mediante el par de reluctancia.

Como motor sncrono, trabaja a velocidad constante hasta un poco ms del 200%

de la plena carga. Si la carga aplicada es mayor que el 200% del par a plenacarga se baja a su caracterstica de induccin, en donde puede seguir trabajandocomo motor de induccin hasta casi el 700% del par a plena carga.

Debido a que el par crtico del motor sncrono es aproximadamente la terceraparte del correspondiente del de induccin, el armazn del estator de un motorsncrono de induccin es de tamao tres veces mayor que un motor ordinario deinduccin de la misma potencia. Adems, puesto que trabaja desde sin cargahasta plena carga como motor sncrono sin excitacin un mayor ngulo de parcompensa la falta de excitacin y el motor toma una alta corriente de retraso abajo factor de potencia. Esto tambin ocasiona baja eficiencia y necesita de mayor

tamao de armazn para disipar el calor.En motores de potencia relativamente baja, como el motor sncrono de induccin,los problemas creados por su mayor tamao y peso, baja eficiencia y corriente enretraso no tienen importancia en comparacin con las ventajas de velocidadconstante, robustez, falta de excitacin de CD, alto par de arranque , de marcha yde mantenimiento mnimo que caracterizan a estos motores.

Caractersticas de funcionamiento del motor de induccin.

Suponiendo que el motor de induccin comercial de jaula de ardilla se hagaarrancar con voltaje nominal en las terminales de lnea de su estator (arranque atravs de la lnea) desarrollar un par de arranque de acuerdo a la ecuacin 1 quehar que aumente su velocidad. Al aumentar su velocidad a partir del reposo(100% de deslizamiento), disminuye su deslizamiento y su par disminuye hasta elvalor en que se desarrolle el par mximo (Rr = sXIr) de acuerdo con la ecuacin 2. Esto hace que la velocidad aumente todava ms reducindose en formasimultnea el deslizamiento y el par que desarrolle el par de induccin.

Los pares desarrollados al arranque y al valor de deslizamiento que produce el parmximo ambos exceden al par aplicado a la carga. Por lo tanto la velocidad delmotor aumentar, hasta que el valor del deslizamiento sea tan pequeo que el parque se desarrolla se reduzca a un valor igual al par aplicado por la carga. Mientrastanto el motor continuar trabajando a esta velocidad y valor de equilibrio deldeslizamiento hasta que aumente o disminuya el par aplicado de acuerdo con laecuacin 1.

La siguiente grfica resume el funcionamiento de un motor polifsico de induccin.

Muestra la relacin entre los pares de arranque, mximo y nominal a plena cargaque desarrolla un motor de induccin, como funcin de la velocidad de este y del
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desplazamiento. Esta figura es representacin grfica de la corriente y el pardesarrollados en el rotor del motor como funciones de deslizamiento desde elinstante de arranque (punto a ) hasta la condicin de funcionamiento en estadoestable (en general entre marcha en vaco y marcha a plena carga puntos c y d )cuando los pares desarrollados y aplicado son iguales.

Ntese que a desplazamiento cero, el par desarrollado y la corriente del rotor, quese indica como lnea de puntos, son ambos cero porque no, se efecta accin delmotor de induccin a la velocidad sncrona. An sin carga, es necesario que elmotor de induccin tenga un pequeo deslizamiento, que en general es del 1%,para poder desarrollar el pequeo par que necesita para superar las friccionesmecnica y con el aire, y otras prdidas internas.

El motor de induccin es de velocidad constante entre el funcionamiento sin cargay a plena carga (puntos d y c en la figura) y tiene una curva caracterstica develocidad que se asemeja a la del motor derivacin.

Los motores asncronos o de induccin, por ser robustos y baratos, son losms extensamente empleados en la industria. En estos motores el campo gira avelocidad sncrona, como en las mquinas sncronas: ns = f / p.

Tericamente , para el motor girando en vaco y sin prdidas, el rotor tambintendra la velocidad sncrona . no obstante al ser aplicado un par externo al motor,su rotor disminuir su velocidad justamente en la proporcin necesaria para que lacorriente inducida por la diferencia de velocidad entre el campo giratorio (sncrono)y el rotor, pase a producir un par electromagntico igual y opuesto al par aplicadoexteriormente. El par electromagntico es proporcional al flujo producido por elcampo giratorio y a la corriente y al factor de potencia del rotor.

El par del motor electromagntico puede ser expresado por la relacin:

C = Pg / w s

Donde Pg es la potencia del campo que gira a una velocidad angular sncrona w sradianes por segundo. Por otro lado, si P es la potencia mecnica proporcionada atravs del eje que gira a una velocidad angular w radianes por segundo C = P / ws

Por lo tanto:

P = Pg * w /w s = (1 - s ) * Pg

O sea la potencia cedida por el eje es igual a la potencia disponible en el entrehierro de la mquina Pg (potencia de campo giratorio), menos al partecorrespondiente a las prdidas en el rotor s * Pg.
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En la siguiente figura se muestra el diagrama vectorial de los componentes decorrientes del motor asncrono. Para un ncleo de hierro ideal, con unapermeabilidad infinitamente grande y con prdidas nulas, la corriente absorbida envaco por el motor sera nula . en otras condiciones, para un motor en carga, losarrollamientos del primario (estator) y secundario (rotor), tendran exactamente la

misma f.m.m., o sea, el motor absorbera de la red una corriente equivalente a sucorriente rotrica (determinada por el par solicitado), referida al arrollamiento delestator, I'2.

Para el caso de ncleos ferromagnticos reales, la permeabilidad finita implicaruna cierta corriente de magnetizacin Im , y las prdidas en el hierro(transformadas en calor en el proceso) exigirn una componente activa decorriente Ip.

La composicin de estas corrientes produce la corriente I0 que el motor absorbeen vaco.

Ahora para una situacin de carga I'2, la corriente absorbida de la lnea es la sumavectorial. I1 = I2 + I0.

Aqu estn representadas las ff.ee.mm. E1 (f.e.m inducida en el estator ) y E'2(f.e.m. inducida en el rotor referida al estator). Ellas sirven de referncia para eldiagrama de corrientes, una vez que su vector debe estar adelantado 90elctricos con relacin al vector de la corriente de magnetizacin.

Alterndose la carga aplicada al motor, la componente de corriente del rotor I'2vara, pues es proporcional al par. I0 permanece constante, pues est vinculada ala magnetizacin del motor. El lugar geomtrico de la punta del vector querepresenta I1, corriente absorbida por el primario, es una circunferencia, tal comose ve en la figura de abajo:

En la medida que el motor es cargado por un par aplicado a su eje, el punto P semueve sobre la circunferencia. En cada punto el desplazamiento es mayor,aproximadamente al valor s= 1, que corresponde a la condicin del rotorbloqueado (punto Pb). En este punto la corriente absorbida por el estator es O'Pby la correspondiente corriente del rotor es Opb. La semirecta Opb es por reglageneral, denominada "recta de las potencias". El segmento PG, igual a I1 cos f esproporcional a la potencia por fase UI1 cos f absorbida de la lnea. El segmentoDG, igual a I0 cos f es proporcional a las prdidas en vaco del motor. El segmentoED representa las prdidas de joule; consecuentemente PE, el segmentocomprendido entre la circunferencia y la recta de potencias, es proporcional a lapotencia transmitida al eje, la potencia mecnica.

El punto Pb, toda potencia absorbida por el motor, con excepcin de prdida en elhierro, esta siendo convertida en calor a travs de las prdidas de joule en loscircuitos del estator y del rotor, segmentos PbC. Dividiendose este segmento en el
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punto M , de forma que MC es proporcional a las prdidas de Joule en el estator,mientras que PbM ser proporcional a las perdidas en el rotor.

Al trazar una recta tangente a la circunferencia, paralela a la recta de laspotencias, se determina el segmento JK proporcional a la mxima potencia que el

motor puede proporcionar. De manera semejante, el segmento LN representa elmximo par que el eje puede aplicar a la carga. Estos dos mximos ocurren adiferentes velocidades.

La grfica anterior y la siguiente son una ayuda para la comprensin de cmovaran las caractersticas del motor. Tambien se muestra el comportamiento de lacorriente del facttor de potencia del par y de la potencia excedida al eje en funcinde la velocidad del motor, deducudas a partir del diagrama del circuito.

Caractersticas de funcionamiento normal del motor de induccin en marcha( desde vaco hasta plena carga).

Las caractersticas de funcionamiento normal del motor se tiene en la grfica enlos puntos d a c . enseguida vemos el comportamiento del rotor de un motor deinduccin de jaula de ardilla a una velocidad sin carga, ligeramente menor que lavelocidad sncrona cuando se aplica una carga que va en aumento.

Caso sin carga y vaco:

Sin carga, el deslizamiento es muy pequeo y la frecuencia, reactancia del rotor, yla FEM inducida en ste son muy pequeas. Por lo tanto la corriente en el rotor esmuy pequea y solo la suficiente para producir el par sin carga y por lo tanto lacorriente en el estator es la suma fasorial de su corriente de excitacin Ie y uncomponente de carga primario Io inducido en el rotor por accin del transformador.

La figura 3 muestra la suma fasorial de esas corrientes sin carga , en la que lacorriente de excitacin en el primario del estator a circuito abierto es Ie, es decir lasuma fasorial de un componente Ih de histresis o de potencia, y un componenteIm, de magnetizacin necesario para producir el flujo rotatorio en el estator. Loscomponentes de potencia Ih e Io estn en fase con Egp. El factor de potencia sincargar se representa mediante q , el ngulo entre Isc y Egp. As, Isc cosq es lasuma de Io e Ih, des decir, la pequea corriente del estator Io producida por lacorriente del rotor y por un componente primario de prdida de Iha, debido a lahistresis y corrientes parsitas en el hierro del estator y del rotor. Se nota que si qes grande, el factor de potencia es extremadamente pequea y est en retraso.

Caso de media carga

Al aplicar la carga mecnica al rotor, la velocidad disminuye un poco. La pequeadisminucin de velocidad causa un aumento en el deslizamiento y en la frecuenciay reactancia del rotor, y en la FEM inducida en ste.


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El aumento en la corriente inducida (secundaria) en el rotor se refleja com unaumento de corriente primaria en el estator, Isr, que aparece en la figura, estecomponente de la corriente primaria del estator Isr, produce potencia como Io yest en fase con el voltaje inducido por el primario Egp. La suma fasorial de lacorriente sin carga Isc y el componente de carga Isr,produce una corriente Is,en el

estator a un ngulo de factor de potencia mejorado q s con ello, la corriente en elestator ha aumentado desde Isc hasta Is y el ngulo de factor de potencia hadisminuido desde q sc hasta q s y ambos factores tienden a producir ms potenciade las barras de distribucin(Egp,Is cos q s).

Condicin de plena carga

El motor de induccin de jaula de ardilla girar un valor de deslizamiento queproporciona un equilibrio entre el par desarrollado y el par aplicado. De tal manera,conforme se aplica ms carga, el deslizamiento aumenta porque el par aplicadoexcede al par desarrollado. Cuando se aplica el valor nominalal eje del motor de

induccin, el componente de la corriente del estator primario en fase que toma elmotor de induccin es grande en comparacin con la corriente sin carga casi decuadratura, como en la grfica 3 y el ngulo del factor de potencia es bastantepequeo. El factor de ptencia a plena carga vara entre 0.8 en motores pequeos(1 HP) y 0.9 o 0.95 , en los grandes motores de induccin (150 HP y superiores).

Ms all de plena carga

Si se observa en las grficas de la figura 3 se supondr que el factor de potenciase aproxima a la unidad a mayores aumentos en la carga pero esto no es asporque:

Con mayor carga y deslizamiento , la frecuencia del rotor contina aumentando yel aumento en la reactancia del rotor produce una disminucin en el factor depotencia.

Considerando al motor de induccin como si fueran un transformador, se puededecir que el secundario del transformador tiene una carga en retraso, lo cual haceque el factor de potencia del primario se retrase por lo tanto cuando las cargas sonmayores que la plena carga, el factor de potencia se aproxima a un mximo, paradisminuir despus rpidamente.

En la siguiente grfica se resumen los comportamientos del motor desde sin cargahasta ms all de plena carga.

Se observa que despus de la falla o punto crtico (par mximo) la corriente delnea aumenta, pero el par disminuye debido a que la rapidez de disminucin delfactor de potencia es mayor que la rapidez del aumento de corriente.
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A cargas livianas, las prdidas fijas relativamente grandes en proporcin con lasalida pequea, producen una eficiencia baja.

Con cargas grandes, las prdidas variables relativamente grandes ms lasprdidas fijas producen de nuevo baja eficiencia, no obstante la salida es alta. La

eficiencia mxima se da en cargas moderadas, en las cuales las prdidas fijas yvariables son iguales y la potencia es aproximadamente igual al valor nominal.

Obsrvese que el par mximo se presenta bastante ms all del doble de lapotencia nominal, en donde el deslizamiento crtico o de falla es aquella frecuenciadel rotor a la cual la reactancia variable del rotor es igual a la resistencia de este.

Deslizamiento

La prdida de velocidad angular del motor (necesaria para que sea producido unpar electromagntico), expresada por unidad de velocidad sncrona, se llama

deslizamiento.Donde s= deslizamiento (prdida de velocidad angular del rotor)

n= velocidad del rotor

w = velocidad angular del rotor.

Medicin del deslizamiento de acuerdo con varios mtodos.

Al probar los motores de induccin y determinar el deslizamiento a diversas

condiciones de carga, es escencial que el valor de deslizamiento que se obtengasea exacto.

Por ejemplo si la velocidad a plena carga es de 1700 rpm. Si se mide su velocidaddel rotor con un tacmetro con error de 2%, la indicacin puede ser de 1740 35rpm. O sea puede ser tan alta como 1775 rpm o tan baja como 1705 rpm. Un errorpequeo de 2% se conservara en todas las ecuaciones , por este motivoraramente se mide la velocidad del motor per se, y en lugar de ello se trata demedir directamente el deslizamiento, (diferencia entre velocidad sncrona y la delrotor) es compara la velocidad del motor de induccin con la de un pequeo motorsncrono empleando un contador electromecnico. El motor sncrono que seemplee debe tener el mismo nmero de polos que el motor de induccin.

Arranque del motor de induccin.

En la mayor parte de las zonas si se cuenta con un motor pequeo de induccinde jaula de ardilla de unos cuantos caballos de fuerza se pueden poner en marchadirectamente desde la lnea con una cada de voltaje que es de poca importanciaen la fuente de voltaje, y con un retardo pequeo o sin retardo para acelerarse a
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su velocidad nominal. Igualmente, los motores grandes de induccin de jaula deardilla hasta de varios miles de HP, se pueden arrancar conectndolosdirectamente a la lnea sin daos ni cambios indeseados de voltaje, siempre quelas tomas de voltaje tengan una capacidad bastante alta.

Aunque hay algunas excepciones entre las diversas clasificaciones de motorescomerciales de induccin de jaula de ardilla, que necesitan normalmente seisveces el valor de su corriente nominal para arrancar cuando se aplica el voltajenominal a su estator . en el instante de arranque la corriente del rotor estdeterminada por la impedancia de rotor bloqueado Rr + jXlr. As, el voltaje delestator se reduce a la mitad de su valor nominal, la corriente de arranque sereducira en esa proporcin, es decir a unas tres veces la corriente nominal. Perola ecuacin: Ts = Kt' Vp2 indica que si el voltaje de lnea en el estator se reduce ala mitad de su valor, el par se reduce a la cuarta parte de su valor original. Por lotanto se ha alcanzado la reduccin deseable en la corriente de lnea al motor alcosto de una reduccin indeseable y a un mayor par de arranque. Si el motor searranca bajo carga grande, esto tiene cierta importancia y hay la probabilidad deque el motor pueda arrancar con dificultad o no arranque. Por otro lado si el motorse arranca sin carga, la reduccin en el par puede no ser importante para algunoscasos, y es ventajosa la reduccin de la corriente.

Las fluctuaciones frecuentes de voltaje pueden tambin afectar al equipoelectrnico y a la iluminacin al grado de que se necesite algn mtodo alternopara arrancar el motor de induccin, para limitar la corriente de arranque. Si laslneas que alimentan al motor de induccin de jaula de ardilla, tienen impedanciasdiferentes; los voltajes del estator pueden desbalancearse, desbalanceandoseveramente las corrientes en las lneas y originando que el equipo de proteccindeje al descubierto al motor. De hecho un desbaleance de 1 o 2 % en los voltajesde la lnea del estator pueden originar un desbalance del 20 % en las corrientes delnea, presentando calentamiento localizado del motor y fallas del devanado

Arranque a voltaje reducido con autotransformador

Se pueden poner en marcha los motores trifsicos comerciales de induccin dejaula de ardilla a voltaje reducido empleando un autotransformador trifsico nicoo compensador, o bien con tres autotransformadores monofsicos, como semuestra en la figura:

Las salidas del transformador varan del 50 al 80% del voltaje nominal. Si el motorno puede acelerar la carga a voltaje mnimo, se puede probar con salidas demayor voltaje hasta que se obtenga el par adecuado y deseado de arranque; elinterruptor de tres polos doble tiro se lleva a la posicin de arranque y se deja ahhasta que el motor ha acelerado la carga casi hasta la velocidad nominal. Acontinuacin se pasa rpidamente a la posicin de marcha, en la cual quedaconectado el motor en la lnea directamente.
http://www.monografias.com/trabajos54/resumen-estadistica/resumen-estadistica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/ilum/ilum.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/metods/metods.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos54/resumen-estadistica/resumen-estadistica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/ilum/ilum.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/metods/metods.shtml


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El arrancador compensador solo se utiliza durante el periodo de arranque y sucapacidad de corriente se basa en ese trabajo intermitente, y por lo tanto es algomenor que la de un transformador de capacidad equivalente que podra emplearsepara suministrar un motor de induccin en forma continua desde una fuente demayor voltaje.

El auto transformador funciona de dos maneras:

1. Para reducir la corriente de arranque del motor mediante una reduccin devoltaje.

2. Reduciendo la corriente de arranque mediante la relacin de vuelta deltransformador bajo la cual la corriente de lnea es menor que la delsecundario del motor. Dado que la relacin de vueltas representa tambinla relacin de voltaje, por lo tanto se reduce la corriente de arranque de lalnea, por consiguiente en proporcin al cuadrado de la relacin de vueltas.

Ya que el interruptor se usa solo en forma intermitente, se tiene un ahorro(eliminacin de un transformador) si se usan dos transformadores en delta abierta.Este arreglo produce un ligero desbalanceo de corriente en la toma central (L2) deun 10 a 15% de la corriente de arranque, pero este desbalanceo no es excesivo yno afecta materialmente al funcionamiento del motor.

Arranque a voltaje reducido con resistor o reactor primarios.

Si se introduce un resistor en serie con cada una de las conexciones del estator oprimarias de la lnea, la gran corriente de arranque produce una reduccininmediata de voltaje aplicado a las terminales del estator, pro la corriente de lnease reduce solo en proporcin a la reduccin del voltaje de lnea.el siguienteesquema muestra un circuito con ese fin. Enseguida se muestra la curvadesplazamiento - par del motor a plena carga. Empleando una resistencia oreactancia en el primario la reduccin en el voltaje estator aumenta debido a lareduccin en el voltaje del estator al momento de arrancar se produce la reduccinen el par de arranque que se indica. Si este voltaje y la corriente en el primariofueran constantes, la curva del par motor seguira la lnea de puntos que apareceen la figura. sin embargo a medida que acelera el motor, el voltaje a travs delestator aumenta debido a la reduccin en la corriente de lnea y el par aumenta deacuerdo con el cuadrado el aumento del voltaje.

El arranque a voltaje reducido mediante una resistencia en serie con el estatormejora el factor de potencia al arranque, pero se producen prdidas algo mayores;y el par mximo no es tan grande para la misma impedancia en serie con un factorequivalente.

Arranque en estrella - delta

La mayor parte de los motores polifsicos se devanan con sus estatoresconectados en delta. Existen fabricantes que ofrecen motores de induccin con el
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principio y el final de cada debanado de fase en forma saliente, con fines deconexin externa. En el caso de motores trifsicos se pueden conectar a la lneaya se a en estrella o en delta cuando se conectan en estrella, el voltaje que seimprime al devanado es 1/ 3, ( 57.8%) del voltaje de lnea.

Por tanto mediante la conmutacin como la que se muestra en la figura:Es posible arrancar un motor con poco ms de la mitad de su voltaje nominal y acontinuacin hacerlo trabajar en delta, con el voltaje nominal de lnea y faseaplicados. como el par varia de acuerdo con el cuadrado del voltaje impreso alestator la reduccin del voltaje cuando se conecta en estrella produciraproximadamente la tercera parte del par de arranque a pleno voltaje.

La conmutacin de estrella a delta se debe hacer tan rpidamente como seaposible para eliminar grandes corrientes transitorias debidas a la prdidamomentnea de potencia. Por este motivo, se emplean interruptores de tres polos

doble tiro con tensin de resorte y accin instantnea, en lugar de interruptores decuchillas.

Arranque con parte del devanado

Frecuentemente se disean los motores polifsicos comerciales de induccin de jaula de ardilla con devanados parciales, es decir, dos devanados de faseidnticos, cada uno de los cuales produce el mismo nmero de polos y el mismocampo magntico giratorio. la ventaja de esos devanados es que se puedenconectar en serie para sistemas de alto voltaje o en paralelo con sistemas demenor voltaje en la siguiente figura, la corriente de arranque que resulta es un65% de la normal de arranque, con los devanados en paralelo, y el par dearranque es aproximadamente el 45 % del par normal de arranque. Por lo tanto, elmotor se pone en marcha con la mitad de sus devanados y conectando enestrella; cuando el motor llega a determinada velocidad, el segundo devanado seconecta en paralelo.

Debido a que se tiene una baja pronunciada en la curva de par - deslizamientodurante el arranque con devanado parcial se haga cuando el motor de arranquebajo condiciones de carga ligera o sin carga, como el en caso de ventiladores,sopladores o taladros de banco.

Arranque del motor de induccin de rotor devanado.

El par de arranque de estos motores se puede ajustar mediante una resistenciaexterna al rotor para dar pares de arranque que puedan llegar hasta el par mximodel motor. Como limita la corriente en el circuito del rotor y como da un mayorfactor de potencia y par en el instante de arrancar, se reduce considerablemente lacorriente de lnea del estator.
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Caracterstica par motor - velocidad de cargas mecnicas.

Para un sistema dotado de movimientode rotacin P = C * w

Donde :

P es la potencia desarrollada

C es el par del motor desarrollado

w es la velocidad angular del movimiento ( en el sistema MKSI, P en W, C en N*my w en rad/seg.)

matemticamente existen varias combinaciones de C y w de modo que den elmismo valor de P; fsicamente sin embargo, una carga mecnica especfica asociaa un nico par (C, w ) a la carga de la potencia P. La curva en C, en funcin de w

muestra tal dependencia, y es una caracterstica fundamental para el proceso deseleccin del motor adecuado al accionamiento, con vistas a un funcionamientoestable, econmico y satisfactorio.

En funcin de sus caractersticas par - velocidad, se pueden dividir las cargasmecnicas en seis grandes grupos:

1. Par constante, prcticamente independiente de la rotacin, ejemplos gras,cabrestantes, guindastes, transportadores de correas bajo cargasconstantes.

2. Par que vara linealmente con la rotacin. Ejemplos molinos de rodillos,

bombas de pistn, cepillos y sierras para madera.3. Par que vara con el cuadrado de la velocidad de rotacin ( variacinparablica) ventiladores, mezcladoras, centrifugadoras, bombascentrfugas, bombas de vaco, compresores.

4. Par que vara inversamente con la rotacin, resultando potencia constante.Ejemplos mquinas - herramientas.

5. Par que vara de forma no uniforme con la rotacin, no siendosuficientemente exactas las aproximaciones por funciones matemticas.Ejemplo: horno rotativo de altas prestaciones

6. Cargas que no solicitan pares (volantes). El propsito del volante es liberarla mayor parte de la energa cintica en l almacenada para los picos dedemanda de energa por parte de la mquina accionada. El motoraccionado debe por tanto dejar de actuar, esto es dejar de transferir,energa en condiciones de altos pares, pero teniendo la misinde restauraral volante su velocidad original, lo cual se lleva a cabo entre los picos decarga. Las prensas de perforacin no de estampado profundo, nohidrulicas constituyen ejemplos de cargas que utilizan volantes segn esteprincipio.
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Los casos presentados constituyen aproximaciones a los casos reales.

Caracterstica par - velocidad de motores elctricos.

Es la curva que muestra la dependencia entre el par desarrollado por un motor

elctrico y su velocidad angular; en general, el comportamiento de esta curvacaracterstica de los motores es distinto del de las cargas, pues los motoreselctricos tienden a presentar un decrecimiento del par motor para velocidadescrecientes.

R = n0 - n / n

Donde n0 = W0 / 2p , es la rotacin del motor elctrico en vaco.

N = W / 2p , es la velocidad del motor accionando la carga.

La regulacin de velocidad es un parmetro para la caracterizacin de losdiferentes tipos de motores, en funcin de los valores aumidos (por regulacin develocidad) para cada velocidad.los motores asncronos son motores cuyo pardisminuye en la medida en que la velocidad aumenta, a partir de una ciertavelocidad.

En la siguiente figura observamos la curva par -velocidad para motores deinduccin de rotor en jaula.

Aceleracin de la carga

La ecuacin que rige la aceleracin de una inercia J bajo la accin de un par C es:C = J d w / dt La determinacin del tiempo t para que una inercia J sea aceleradadesde la velocidad w 1 hasta la velocidad w 2, bajo la accin de un par C puedeser hecha por:

Admitindose que C es constante en el intervalo (0 t) o lo que es equivalente enel intervalo: (w 1 w 2).

En le sistema MKS:

J en kg * m2 t en sC en N * m w en rad/s

Donde C es el par de aceleracin numricamente, el par del motor menos todoslos pares resistenes, es decir todos los de friccin del motor y el de la mquinaaccionada y el generado por el funcionamiento de la propia mquina accionada y J
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es la suma de todas las inercias involucradas, es decir del rotor del motor, de lamquina accionada y del (de los ) acoplamiento(s)

Mtodos de refrigeracin

La clasificacin simplificada prescribe que el mtodo de refrigeracin sercodificado por las letras IC seguida de dos guarismos. El primero para identificar ala posicin del circuito de refrigeracin y el segundo el modo de suministro deenerga para circulacin del medio refrigerante.

La clasificacin simplificada est relacionada con la utilizacin del aire como fluidorefrigerante. En la clasificacin completa, las letras IC van seguidas de otra letraque indica el medio refrigerante (A: aire, N : nitrgeno, C: dixido de carbono, W:agua y U: aceite) seguridad de dos guarismos.

La utilizacin de motores en ambientes limpios. Exentos de polvo, humedad aire,

aceite, etc, lleva a la seleccin de motores abiertos, con grado de proteccin IP 13,IP 23, etc., permitiendo IC==, IC01, etc.,

En el caso de motores destinados a reas clasificadas del tipo con ventilacincanalizada o presurizados se debe a la necesidad de alimentar la refrigeracin delmotor con aire exento de contaminacin con sustancias inflamables.

Solo en el caso de motores de altas prestaciones es econmicamente viable lautilizacin de intercambiadores de calor incorporados ; sean del tipo aire- aire oaire agua .

La utilizacin de intercambiadores de calor aire - aire incorporados debe tener encuenta las condiciones ambientales; la presencia excesiva de polvo,principalmente si adems existe humedad, puede ocacionar la obstruccin de lostubos y la necesidad de haceroperaciones de limpieza con frecuencia.

La utilizacin de intercambiadores de calor aire agua exige la utilizacin de aguacon control de contenido de slidos acidez y temperatura de entrada a intervalosregulares para evitar incrustaciones corrosin que adems de disminuir laeficiencia del intercambio de calor en la superficie de los tubos, puede tambinproducir la penetracin del agua hasta las partes activadas del motor en el caso deperforacin de los tubos.

Analoga con los transformadores

El anlisis de los transformadores para el estudio de la condicin de su mximorendimiento es extremadamente til para la comprensin de una condicinsemejante para motores . en estos ltimos las prdidas intrnsecas son las quehay en el cobre y en el hierro, siendo las prdidas por rozamiento y ventilacinnormalmente de un orden mucho menor. Es obvio que en los transformadores, las
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prdidas mecnicas no existen. De esta forma si analizamos el comportamiento deun transformador, estaremos procediendo a un anlisis simplificado, peroconsistente de las prdidas intrnsecas en un motor.

En la ecuacin vlida para transformador Ptotales = P cobre + P hierro se debe

recordar que mientras la primera parte depende de la corriente y, por tanto de lapotencia , la segunda depende la la densidad de flujo y, por tanto de la tensin. Alhacer una extensin a un motor conectado a lnea, girando en vaco, se puedesuponer que este poseer casi la totalidad de sus prdidas en el hierro, pues lanica corriente que circular en los arrollamientos ser la corriente demagnetizacin; naturalmente las prdidas de rozamiento y ventilacin, en el casodel motor estarn tambin presentes. El factor de potencia en esta condicin sermuy bajo. A medida que se aumente la carga solicitada al motor, crecern lasprdidas en el cobre; sin embargo la tasa de crecimiento de las prdidas totalesser inferior a la tasa de crecimiento de la potencia mecnica transmitida a lacarga o sea, habr un aumento de rendimiento que llegar a un mximo ydespus decrecer, a medida que las prdidas en el cobre se vayan haciendo mselevadas que en el hierro.

Retomando el anlisis del transformador, y considerando, para la determinacinque sigue, que el transformador opera a su fraccin "x" de su potencia nominal, lasprdidas totales sern:

Ptotales = PFe 2 + X * PCu

Lo que es consecuencia de las consideraciones hechas con respecto a losparmetros que afectan cada una de las partes componentes de las prdidastotales. Siendo Pnom. La potencia nominal, el rendimiento de una fraccin de lacarga ser:

h x = xP / xP + PFe + X * PCu

si se desea saber cual debe ser la distribucin entre las prdidas en el cobre y enel hierro para que un transformador, funcionando a x % de su potencia nominal,presente el mximo rendimiento, se hace:

dh x / dx = 0

por consiguiente

P(Px + PFe + X2 * PCu) - Px * ( P + 2 * x * P Cu) = 0

De donde

PFe= X2 * PCu


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Se pueden sacar algunas conclusiones relevantes de este resultado y de lasconsideraciones hechas anteriormente.

La condicin de mximo rendimiento de un transformador se da cuando lasprdidas en el hierro son iguales a las prdidas en el cobre; si esto se comprueba

en la potencia nominal, el transformador presentar una curva de rendimientoascendente a medida que la potencia que se le solicita se aproxime a la nominal.

En el caso de motores se ve aproximadamente el mismo comportamiento si lasprdidas mecnicas son pequeas

Para los motores proyectados con una determinada potencia nominal en elrgimen continuo y seleccionados para regmenes intermitentes, o continuos concarga intermitente, de acuerdo con los criterios descritos, se espera unrendimiento y un factor de potencia vistos por la red de alimentacin inferiores alos nominales del motor as seleccionado. Naturalmente es posible , si se informa

al fabricante de los parmetros que caracterizan el accionamiento, proyectar unmotor que atienda a la condicin de mximo rendimiento en rgimen intermitente ocontinuo con carga intermitente.

Al superdimensionar la potencia de un motor para un determinado accionamiento,se debe tener en cuenta que esto implica el detrimento del rendimiento y del factorde potencia, ya que los motores suelen proyectarse para alcanzar los mximosvalores de h y cos f con la carga nominal.

El uso de un transformador como modelo para analizar el comportamiento de unmotor es una simplificacin que afecta la calidad de los valores obtenidos. Laprdida de precisin se compensa en gran parte por la simplicidad y los conceptosbsicos no solo se preservan si no que tambin se acentan.

Motores de induccin polifsicos( caractersticas generales)

El estudio del motor asncrono resulta ms cmodo si se identifica la mquina conun circuito esttico equivalente cuyo comportamiento es asimilable al del motor ensus variadas condiciones de servicio.

Un paso previo para poder llevar a cabo este tratamiento es el de referir lasconstantes del rotor al primero estableciendo as un solo circuito analgico.

Supongamos que:

E1 La f.e.m. por fase del estator

M1 El nmero de fases del mismo.

M2 El nmero de fases del rotor
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E2 La f.e.m. de una fase rotrica en proceso y a un circuito secundario abierto,con la tensin U1 aplicada al primario

Z1 Z2 El nmero total de conductores activos de uno y otro.

x 1 x los coeficientes de bobinado aplicablesv1 v2 los nmeros de vas en paralelo que forma cada uno de los dos devanados.

a. Si representamos por E1 la f.e.m. por fase primaria inducida, como E2, porel flujo rotatorio del entrehierro f y, con el rotor parado, a la mismafrecuencia f1, tendremos

Con el motor en marcha tendremos undeslizamiento s; la frecuencia f1, para el primario pasa a ser f2 = sf1 para elsecundario y la f.e.m. por fase rotorica desciende hasta (sE2)a la vez que lareactancia por fase que al motor parado vala X2, se reduce ahora en lamisma proporcin pasando a ser (sX2).

b. F.e.m.

La corriente por fase con el rotor en marcha valdr:

El factor de potencia delcircuito secundario vendr determinado por:

La intensidad I2 y el desfase Y 2en estecaso exactamente coincidirn con los de un circuito esttico, en el cual bajo

la f.e.m. a la frecuencia f1 se introdujese la reactancia X2 incrementando almismo tiempo la resistencia hasta R2 / s.

Por lo tanto la intensidad en el circuito de la siguiente figura ser :
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Y su desfase Y respecto a E2, tal que :

La situacin con el secundario cerrado y en reposo eshomologable a la de un transformador esttico de campo giratorio.

La corriente primaria neutralizante, por fase, I1-2 deber compensar, por laf.m.m. e 2 creada por la corriente de fase rotrica I2 sobre el conjuntoperifrico del entre hierro.

I1-2 / v1 es la citadacorriente del estator por conductor o por va, as como I2 / v2, la del rotorlos Z1 conductores primarios vienen afectados en su efectividad por ladistribucin y posible acortamiento del paso de bobinas, a travs delcoeficiente x 1 y anlogamente ocurre para Z2 corregido por x 2.


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c. Intensidades de corriente y desfases


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La transformaciones energticas de la transformacin primario- secundario.

La potencia electromagntica aparente del sisstema vendr dada por:

La potencia aparente entrminos del secundario se corresponde con la f.e.m. a circuito abierto E2 yla corriente I2 del rotor en la carga.

d. Potenciase. reduccin del rotor al reposo

si imaginamos ahora el rotor frenado hasta el reposo , lo que confiere a susdevanados la frecuencia f2 = f1, pero aadiendo al mismo tiempo cada una de lasfases de resistencia ideal Rc tal que, en serie con R2 pase a sumar en el circuito.

R2/s = R2 + Rc [W /FASE]

ESTO DA PARA :

Rc = R2 ( 1/s -1 ) [W /FASE]

Las condiciones elctricas de consumo y dems caractersticas se mantiene comopara el motor en marcha salvo que en las prdidas por efecto joule en estaresistencia aadida Rc, representa la potencia mecnica del motor

En servicio con el desplazamiento s, incluidas las prdidas de esa naturaleza.

Las prdidas por efecto Joule pCu2 = m2 R2 I22 [W]

Y no habrn sido alteradas por estos cambios quedando as las prdidas restantespara Rc en Pc = Pem pCu2

Lo que iguala evidentemente a la potencia mecnica Pm de la mquina incluidalas prdidas en los cojinetes y por ventilacin como adicionales a la potencia til Pa la salida del eje.

Por tanto Pc = m2 Rc I22= Pm [W]
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Reduccin del secundario al primario

Para la reduccin del secundario se bloquea el primario, como se hace en elestudio de los transformadores. Ello equivale a sustituir idealmente el rotor delmotor por otro cuyo comportamiento en servicio fuera idntico al del motor original

pero con el mismo nmero de fases que en el estator, m`2=m1, la misma f.e.m.por fase, E2 = E1, la misma corriente por fase I2 = I1-2 e igual a la frecuencia f2= f1

Las modificaciones para tal logro son:

Debiendo ser E2 = E1 habra que fijar el devanado del rotor quedando como

E2/E2 = E1/E2= x 1/x 2 *Z1/Z2 * m2 /m1 * v2/ v1

Paralelamente , la relacin entre la intensidad I2 =I1-2 en cada una de las nuavasm2 =m1 fases secundarias y la primitiva I2 por fase original m2 pasar a ser

I2/I2 = I1-2 /I2 = x 2/x 1 * Z2/Z1 v1/ v2.

Se cumple entonces la condicin esencial

Pem = m1 E2 I2 = m2 E2 I2 = Pem. [VA]

La potencia aparente del secundario permanece invariable.


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Para continuar con la identidad de los dos circuitos habra de mantener iguales lasprdidas por efecto Joule en ambos casos.

Pcu2 = m2 R2I22 = R2 I22

Circuito equivalente

Reducido el secundario en reposo al primario, ambos bajo la misma frecuencia, f2= f1, nmero de fases,m2 = m1 f.e.m. por fase, E2 = E1, y corriente de

transferencia I2 = I1-2, motor puede equiparse a un circuito esttico equivalentecomo si se tratase de un transformador.

Los motores de este tipo se caracteriza por los siguientes valores rotricos:

Nmero de ranuras n2

Conductores por ranura Zn = 1
http://www.monografias.com/trabajos14/cambcult/cambcult.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/cambcult/cambcult.shtml


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Nmero total de conductores Z2=n2

Nmero de fases igual al de ranuras por polos

m2 = Z2/2p

nmero de conductores por fases Z2f, igual al nmero de conductores por vaZ2/v2 = Z2/p dividido por el nmero de fases m2 = Z2/ 2p

donde

r b = resistividad del material de las barras en W m2/m

sb = seccin de una barra en m2

Lb = longuitud equivalente barra- anillos, es decir,

Lb = Ib + D [m]

Siendo

Ib = longitud de una barra medida desde los centros de su unin con los aros, enmetros.

D = suplemento de longitud por barra debido a los segmentos de anillos entrebarras. A su vez

D = Da/p D /D b r a/r b = Da/2p2 sb/sa r b/r a Z2 /p [m]

siendo

Da = dimetro medio de los aros en m

D a = densidad de corriente en los anillos en A/m2

D b = densidad de corriente en las barras en A/m2


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r a = resistividad del material de los aros en W m2/m

sa = seccin de un anillo en m2

la magnitud de este suplemento D lb se deriva de la relacin existente entre las

intensidades en los aros Ia y en las barras Ib que viene a ser justamente

Ia/Ib = Z2 / 2 pp

Motores eléctricos su clasificación

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