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Presentación de la unidad didáctica

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Presentación de la unidad didáctica

  1. 1. Presentación de la unidad didáctica:En esta unidad didáctica, destinada a alumnos de 2º de Bachillerato de TecnologíaIndustrial II, se pretenden mostrar de un modo interactivo los distintos elementos quecomponen este tipo de motores eléctricos, tal vez los más utilizados hoy en día por elser humano.Objetivos Entender el funcionamiento de los motores eléctricos de jaula de ardilla, así como sus propiedades principales. Relacionar su principio de funcionamiento con los principios fundamentales del magnetismo. Conocer los distintos tipos de conexiones que puede tener este tipo de motores. Saber en que modo puede controlarse su velocidad y que peculiaridades presenta en el arranque.Fuerza electromotrizCuando un conductor eléctrico de una determinada longitud L se movía dentro de uncampo magnético de inducción B, cortando consecuentemente las líneas de campo, segeneraba en dicho conductor una fuerza electromotriz ε. En efecto se obtenía como ε = B.L.v, donde B viene dado en Teslas, L en metros y V en metrospor segundo, dando como resultado ε en voltios.Partes de un motor de jaula de ardilla
  2. 2. Los motores de jaula de ardilla constan de dos partesfundamentales:El estátor, parte fija de la máquina, compuesta de unaserie de chapas magnéticas aisladas entre sí para evitarla corrientes de Foucault, con una serie de ranurasinteriores en las que se alojan los debanados de Estátor de un motor de jaula de ardilaexcitación, con un número de fases igual a las de lacorriente eléctrica a la que esté conectado el motor. El rotor, parte móvil de la máquina, constituida por unas barras de cobre o aluminio unidas en sus extremos por un disco de idéntico material. Es importante hacer notar que en este tipo de rotor no existen escobillas de conexión que permitan la conexión del rotor con el exterior, tal y como ocurre en el motor trifásico asíncrono de rotor bobinado. Rotor de motor de jaula de ardillaEn el momento del arranque estos motores poseen un par relativamente pequeño,mientras que la intensidad absorbida de la red el elevada.Campos magnéticos giratorios Caso de estudio La inducción magnética el estator del motor se desplaza de forma circular. Esavelocidad de giro nos da la velocidad de sincronismo del motor n1, que es funciónde la frecuencia f de la red eléctrica que alimenta el motor. La expresión que nos da elvalor de dicha velocidad de sincronismo es: Como expresión general se suele modificar dividiendo esta formula entre el númerode pares de polos p que tenga el estator, obteniendo: El campo magnético giratorio induce en el rotor fuerzas electromotrices, y debido aque las barras que constituyen la jaula de ardilla forman un circuito cerrado, se generancorrientes eléctricas que obligan al rotor a moverse en el sentido de giro del campomagnético del estator. La velocidad de giro del rotor n2 es algo menor a la velocidadde sincronismo n1(valores menores de un 5 % por lo general), dando lugar al conceptode deslizamiento s:
  3. 3. ¿Qué ocurriría si el rotor girara exactamente a la misma velocidad que el campomagnético del estator?Si ambas velocidades fuesen iguales no se inducirían fuerzas electromotrices en losdevanados del rotor, porque no habría variación temporal del flujo en las espiras delrotor, y no se induciría ningún tipo de corriente.Cálculo de las distintas pérdidas. La potencia absorbida o potencia de entrada en un motor asíncrono de jaula deardilla conectado a una línea de corriente trifásica viene dada por la expresión: P = √3 . VL . IL . cosφdonde VL es la tensión de línea, IL la intensidad e línea y cos φ el factor de potencia delmotor. Las pérdidas en los devanados del rotor y el estator vendrán dadas por la expresión: Pcu = m . If2. Rdonde m es el número de fases de la red que alimenta al motor, If la intensidad de fase yR el valor de la resistencia de dichos bobinados ode la jaula de ardilla. Además habrá que añadir las pérdidas en elhierro Pfe debidas a los efectos de histéresis y alas corrientes de Foucault y las pérdidasmecánicas Pmec originas por los rozamientos.Estos dos tipos de pérdidas son difíciles decuantificar en tanto que no corresponden a unaexpresión matemática concreta. Si restamos todas estas pérdidas de la potencia de entrada tendremos la potencia útilPu, que nos permite obtener el rendimiento de la máquina: = Pu / P

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