REGULACIÓN DE VELOCIDAD DE MOTORES ASÍNCRONOS

Clasificación de los accionamientos para un motor asíncrono

CON ROTOR JAULA DE ARDILLA

La velocidad mecánica del rotor, se obtiene de la expresión para el deslizamiento

:

(1 )cn n s

Además, se tiene que la velocidad síncrona del campo es:

1

/ 2c

fn

p

De ambas expresiones se puede apreciar, que la velocidad de un motor puede ser regulada:

- Regulando la frecuencia de la red 1f

- Variando el número de polos del motor

- Variando el deslizamiento (variando la tensión de la red)

1. REGULACIÓN DE LA VELOCIDAD VARIANDO 1f :

Si se desprecia la caída de tensión en el circuito estatórico del motor, entonces la

tensión por fase del motor será:

.111 ƒ44,4 devfaseKNEV

Considerando que, al aumentar el flujo , aumenta la corriente magnetizante MI y

si el torque electromagnético permanece constante ( eT = const.)

22 cosIkTe

Entonces la corriente I2debe disminuir; sin embargo el aumento considerable de MI

puede originar que la corriente I1 se incremente y como consecuencia se calentara el

devanado primario (estatórico). En este caso se dice que el circuito magnético del

motor esta saturado.

Si el flujo disminuye entonces IM disminuye

MI

Sin embargo si eT = cte entonces I2 aumenta

2 eT cte I

Por lo tanto el devanado rotorico se sobrecarga, y bajo determinadas condiciones

también se sobrecarga el devanado estatórico. En este caso se dice que el motor no

esta plenamente utilizado, disminuye su capacidad de sobrecarga y aumenta I2.

En consecuencia es conveniente que = constante; sin embargo de acuerdo a las

características mecánicas de las cargas (TL), el flujo puede variar bajo determinadas

leyes de variación de tensión y frecuencia:

1

1

. para cargas con torque .ƒ L

Vconst T const

1

1

. para cargas con torque ƒ

rLn

V Kconst Tw

12

1

. para cargas con torque ƒ

r

L n

Vconst T K

Actualmente se utilizan los variadores o convertidores de frecuencia, que representan

módulos con elementos o dispositivos de estado sólido que pueden ser programados

para distintas funciones, dentro de un sistema de producción muy complejo

2. REGULACIÓN DE LA VELOCIDAD VARIANDO EL NUMERO DE POLOS (P):

CONDICIÓN V1 = constante.

Se puede utilizar varios devanados en el estator ubicados en ranuras comunes y

con diferentes números de polos. En este caso el motor no es plenamente utilizado

y su eficiencia es baja. , ya que parte de las ranuras no son aprovechadas.

Utilizando devanados especiales, que permiten obtener diferentes conexiones y

para cada uno de ellos diferentes números de polos.

Sistemas de conexión de motores asíncronos trifásicos de varias velocidades

Conexiones internas en triángulo y doble estrella del devanado de un motor Dahlander de 4 y2

polos

DEVANADO

DAHLANDER

IF’

IF’

IF’

IF’

IF’I

F’

T4

T6 T

5

T1

T3

T2

Conexiones para V1 = const.

P = const. T = var. cos .const .const

3 cos

3 ( 3 ') cos

3 cos

3 (2 ') cos

21.15 .

3

B

F

A

F

A

B

P V I

V I

P V I

V I

Pconst

P

Si la relación de polos es de 2 a 1 , se tendrá:

BA TTA

B515,0

1

2

CONEX. VELOC. ALIMENTACIÓN UNIR

BAJA T1, T2, T3 -

λ λ ALTA T4, T5, T6 T1, T2, T3

T

s

IF ’

T1

T2

T5

IF ’

IF’I

F’

T4

T6

T3

I F’

I F’

Conexiones para V1 = const.

T = const. P = var. cos .const .const

3 cos

3 ' cos

3 cos

3 (2 ') cos

B

F

A

F

P V I

V I

P V I

V I

2A

B

P

P

Si la relación de polos es de 2 a 1 , se tendrá:

2

1A B

BT T

A

CONEX. VELOC. ALIMENTACIÓN UNIR

λ BAJA T1, T2, T3 -

λ λ ALTA T6, T4, T5 T1, T2, T3

T

s

3. VARIACIÓN DE LA VELOCIDAD DISMINUYENDO LA TENSIÓN V:

La variación de la velocidad es posible en el rango de 0 < S < Smax. Si aumenta el

deslizamiento, entonces aumenta la perdida por el efecto Joule en el devanado

rotorico.

2 ePcu sP Eficiencia baja

También es aplicado en un motor de rotor devanado, adicionándole a este un reostato

y de esta manera ampliar el rango de variación de S, ya que:

2 2max

2 21 21 1 2

" "

'( ')

R RS

X XR X X

Actualmente se utilizan reguladores de tensión de estados sólidos.

Como el torque máximo no esta en función de '

2R entonces T

2 2

1 1 1 1max

2 21 2

1 1 1 2

( / 2) ( / 2)

2 '2 ( ')

p mV p mVT const

X XR R X X

Y el torque de operación si depende de '

2R

2

1 1max

221 1 2

( / 2) ( '/ )

'( ) ( ')

Lp mV R sT

RR X X

s

Por ejemplo para una carga del tipo ventilador o una bomba centrífuga, las

características de operación al variar la tensión será:

S1S2S3Smax

V =Vn

V = 0.85 Vn

V = 0.70 Vn

T

s

TL

1

2

3

1,2 y 3 puntos

de operación