motores asincronos-11 12

Introd. A la Electrónica de PotenciaIntrod. A la Electrónica de Potencia Curso 20011/12Curso 20011/12 Universitat de ValènciaUniversitat de València

De acuerdo a la fuente de tensión que alimente al motor, De acuerdo a la fuente de tensión que alimente al motor, podemos realizar la siguiente clasificación:podemos realizar la siguiente clasificación:

Motores de corriente directa (DC)Motores de corriente directa (DC)

Motores de corriente alterna (AC)Motores de corriente alterna (AC)::

• El Motor Asíncrono o de Inducción

• Motor Síncrono: Imanes Permanentes

Reluctancia variable


• poder regular continuamente la velocidad del eje.• un par de arranque elevado.

Es necesario aplicar corriente continua en el inducido (bobinado situado en el rotor) y en el inductor (bobinado o imán situado en el estator)

Motor de Corriente Directa (DC)Motor de Corriente Directa (DC) ResumenResumen

RotorRotor(circuito de armadura o inducido)(circuito de armadura o inducido)Constituye la parte móvil del motor, proporciona el par para mover a la carga.Está formado por : Eje, Núcleo y Devanado, Colector y Tapas

EstatorEstatorConstituye la parte fija de la máquina. Su función es suministrar el flujo magnético que será usado por el bobinado del rotor para realizar su movimiento giratorio.

Está formado por Armazón, Imán permanente, Escobillas y portaescobillas


Motor ACMotor AC Como ocurre en los motores DC, la corriente circula por la espira, genera un par en el bobinado. Dado que la corriente es alterna, el motor girará suavemente a la frecuencia de la forma senoidal, denominándose MOTOR ASÍNCRONOMOTOR ASÍNCRONO..

El más común es el Motor de Inducción, donde la corriente eléctrica es inducida en los bobinados del rotor, mas que alimentada directamente.

El campo magnético es producido por un electroimán accionado por el mismo voltaje de C.A. como en el rotor. Los bobinados que producen el campo magnético se llaman tradicionalmente los "bobinados de campo" mientras los bobinados y el rotor que gira se llaman la "armadura". En un motor de C.A. el campo magnético varia sinusoidalmente, tal y como la corriente varíe en el bobinado.


MOTOR ASÍNCRONO O DE INDUCCIÓNMOTOR ASÍNCRONO O DE INDUCCIÓN MOTOR ASÍNCRONO O DE INDUCCIÓNMOTOR ASÍNCRONO O DE INDUCCIÓN

• Alrededor del 65% de la energía eléctrica en EEUU es consumida por motores eléctricos.

• Considerando únicamente el sector industrial, alrededor del 75% es consumida por motores, siendo el 90% de ellos motores de inducción.


Son los más utilizados en la industria.

Estos motores tienen la peculiaridad de que no precisan de un campo magnético en el rotor alimentado con corriente continua como en los casos del motor de corriente directa o del motor síncrono.

Una fuente de corriente alterna (trifásica o monofásica)Una fuente de corriente alterna (trifásica o monofásica)alimenta al estator.alimenta al estator.

El estator está constituido por un núcleo en cuyo interior existen p

pares de arrollamientos colocados simétricamente en un ángulo de 120º. Son sometidos a una C.A. y los polos del estator

se trasladan continuamente creando un campo giratorio.

Motor Asíncrono o de Inducción:Motor Asíncrono o de Inducción:



Cuando las corrientes trifásicas son aplicadas a los bobinados, el campo magnético gira a una velocidad constante y hace que el rotor gire

Flujo giratorio generado



La densidad de flujo distribuida sinusoidalmente, generada por las corrientes del estator, realizan un barrido en los conductores del rotor y generan una tensión inducida en ellos.

El resultado es un conjunto de corrientes distribuidas sinusoidalmente en las barras cortocircuitadas del rotor.

Si miramos las barras del rotor desde arriba tenemos un campo magnético moviéndose respecto al rotor. Esto induce una corriente muy elevada en las barras del rotor, que apenas ofrecen resistencia, pues están cortocircuitadas por los anillos finales.El rotor desarrolla entonces sus propios polos magnéticos, que se ven, por turnos, arrastrados por el campo magnético giratorio del estator.

Corrientes y fuerzas inducidas en la jaula

Eje de giro B

I

F

Velocidad barras rotor en relación a B_estator


El campo magnético giratorio origina un flujo que induce corrientes en el rotor que interactúan con el campo magnético del estator. En cada conductor se produce una fuerza F=ilB que da lugar al par del motor.



Corrientes y fuerzas inducidas en la jaula

Eje de giroEje de giroB

I

F

Teorema Ferraris

Velocida d barras rotor en relació n a B

_es tator



El rotor intenta seguir en su movimiento al campo magnético B girando a velocidad w. La velocidad de giro w solo es igual aproximadamente ws cuando el motor está en vacío, es decir, sin carga en el eje (no realiza par). A medida que cargamos el motor, o sea, a medida que le exigimos más par en el eje, el motor disminuirá su velocidad girando entonces a una velocidad angular w<ws.

Por otra parte la velocidad angular ws depende de la frecuencia de la red que alimenta al motor y de la forma en que está bobinado el estator. Según como se realiza el mismo tendremos motores de 1par de polos, de 2, de 3, etc. Tenemos que:


• Aparece un campo magnético giratorio. Teorema de Ferraris.

7.2.2 Principio de Funcionamiento. Fundamentos teóricos.

)s/rad(T

p·2

1

1 = Velocidad de giro del campo estátorico.

(2· /p) = Distancia entre dos polos estátoricos consecutivos del mismo nombre y de la misma fase.

T = Tiempo que se tarda en recorrer la distancia idem anterior. Viene impuesto por la frecuencia de la red de alimentación.

p = Pares de polos.


• El devanado rotorico está inmerso en un campo magnético giratorio.

• Aparece un par motor en el rotor.

- El campo magnético giratorio ( B ) induce fems en el devanado del rotor.

- Éstas a su vez provocan la circulación de corrientes ( i ) en el devanado del rotor.

F = Fuerza que se produce en los conductores del rotor. Su sentido es el de seguir al campo magnético giratorio del estátor.

)BxL(·iF

i = Corriente que circula por los conductores del rotor.

B = Campo magnético giratorio creado por las bobinas del estátor.

7.2.2 Principio de Funcionamiento. Fundamentos teóricos.

L

i

Magnitud dirección y sentido de la fuerza que

se produce en los conductores del rotor.

Estator Inductor Rotor Inducido


)T(fnnn loads =−=∆¿Cual es la

velocidad del motor?

Torque

ns

1

0

ns

smax

TstTmax

s

s

s

s

ss n

nn

n

ns

ωωω

ωω∆∆ −=−===

Deslizamiento: diferencia entre la velocidad de sincronismo y la velocidad de giro

60

n2πω =n is in rev/minute,

and ω is in radians/second

min/12060

revp

f

pp

fns =⋅=

Velocidad mecánica

Velocidad del flujo en el entrehierro


min/revp

f120

pp

f60ns ==

La velocidad del motor para máxima carga es

min/)1(120)1( revsp

fsnn s =−⋅⋅=−⋅=

¿Cual es la velocidad del

motor?


De acuerdo a la forma de construcción del rotor, los motores asincrónicos se clasifican en:

► Motor Asincrónico tipo Jaula de Ardilla

► Motor Asincrónico de Rotor Bobinado



los motores asíncronos se clasifican de acuerdo a la forma de construcción del rotor.

Las bobinas del estator induce corriente alterna en el circuito eléctrico del rotor (de manera algo similar a un transformador) y el rotor es obligado a girar.

Este es el rotor que hace que el generador asíncrono sea diferente del generador síncrono. El rotor consta de un cierto número de barras de cobre o de aluminio, conectadas eléctricamente por anillos de aluminio finales

Rotor de jaula de ardilla

a

b

ci

i

i

Stator coil

Rotor coils

Rotor bobinadoEl motor de jaula de ardilla tiene el inconveniente de que la resistencia del conjunto es invariable, no son adecuados cuando se debe regular la velocidad durante la marcha



3 devanados en el estator desfasados 2π /(3P) siendo P nº pares de polos

El Nº de fases del rotor no tiene porqué ser el mismo que el del estator, sí será igual el número de polos. Los devanados del rotor están conectados a anillos colectores montados sobre el mismo eje

Los conductores del rotor están igualmente distribuidos por la periferia del rotor. Los extremos de estos conductores están cortocircuitados, no habiendo conexión con el exterior. La posición inclinada de las ranuras mejora el arranque y disminuye el ruido



► Motor Asincrónico tipo Jaula de Ardilla

Rotor de jaula simple



► Motor Asincrónico de Rotor Bobinado

CA

Rs r ⋅=

[ ]100⋅

−=

s

ssω

ωω

cteL

MpVA =⋅⋅⋅=

1

23ω

siendo



Si hacemos girar el rotor de forma manual a una velocidad superior a la velocidad síncrona del generador, en ese caso el rotor se mueve más rápidamente que el campo magnético giratorio del estator, lo que significa que, una vez más, el estator inducirá una gran corriente en el rotor. Cuanto más rápidamente hagamos girar el rotor, mayor será la potencia transferida al estator en forma de fuerza electromagnética, y posteriormente convertida en electricidad suministrada a la red eléctrica

Funcionamiento como generadorFuncionamiento como generador

Motor Asíncrono o de Inducción:Motor Asíncrono o de Inducción:www.windpower.org

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