Universidad Politécnica Salesiana – Maquinas Eléctricas II

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                                           MOTORES ASÍNCRONOS
                                                     Pablo Zumba
                                                 pzumbap@est.ups.edu.ec

                                                    Ing. Omar Álvarez
                                                   oalvarez@ups.edu.ec



RESUMEN: Se presenta a continuación, el funcionamiento
y fotografías de motores asíncronos.


       1 INTRODUCCIÓN.

El motor de inducción es el tipo más popular de
los motores de CA debidos a su simplicidad y su facilidad de
operación. El motor de inducción no tiene un circuito de
campo        separado;     en cambio,      depende        de
la acción transformadora para inducir voltajes y corrientes
en su circuito de campo. De hecho, un motor de inducción
es básicamente un transformador giratorio. Su circuito
equivalente es similar al de un transformador, excepto en
las variaciones de velocidad.
                                                                Las curvas par-deslizamiento de la figura indican
   DESARROLLO.                                                  (hasta el punto de par máximo) que el par es
                                                                proporcional al deslizamiento, con lo que al disminuir
   Un motor de inducción opera por lo regular cerca de la       el deslizamiento disminuye el par. Cuando el
   velocidad síncrona, pero nunca exactamente a la              deslizamiento es cero a la velocidad de sincronismo,
   síncrona. Siempre debe haber cierto movimiento relativo
   para inducir un voltaje en el circuito de campo del motor    el par es cero. Esto podría significar que, si la
   de inducción.                                                máquina de inducción de AC se accionase a una
                                                                velocidad superior a la de sincronismo, o sea, a un
   El voltaje inducido en el rotor por el movimiento relativo   deslizamiento negativo, el par sería negativo (el motor
   entre el campo magnético del estator y el rotor produce      recibe en vez de suministrar potencia mecánica) y se
   una corriente en el rotor que interactúa con el campo
   magnético del estator para producir el par inducido en el    produce el funcionamiento como generador. La
   motor.                                                       transición entre el funcionamiento como motor y
                                                                funcionamiento como generador es función del
   En un motor de inducción el deslizamiento o velocidad a      deslizamiento.
   la que se presenta el par máximo se puede controlar
   variando la resistencia del rotor. El valor del par máximo      2 Tipos de Diseño de motores de
   es independiente de la resistencia del rotor. Una alta
   resistencia del rotor disminuye la velocidad a la que se
                                                                     Inducción
   presenta el par máximo y por tanto incrementa el par de
   arranque del motor. Sin embargo, paga un precio por          2.1 DISEÑO CLASE A.
   este par e arranque al tener una regulación de velocidad
   muy pobre en su intervalo normal de operación.               Es un motor de jaula de ardilla para usarse a
                                                                velocidad constante. Sus principales características
   En la siguiente grafica se muestra la curva característica   son:
   donde muestra a relación de motor cuando trabaja a
   plena carga y al momento de arranque del motor.                 Buena capacidad de disipación de calor.
                                                                   Alta resistencia y baja reactancia al arranque.
                                                                   El par máximo está entre 200% y 300% del par de
                                                                   plena carga y ocurre a un bajo deslizamiento.



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    Aceleración bastante rápida hacia la velocidad           2.4 DISEÑO CLASE D.
    nominal.
                                                             También conocidos como de alto par y alta
    Presenta la mejor regulación de velocidad, entre el      resistencia.
    2 y 4%.
                                                                Alto par de arranque (275% o más del nominal) y
    Desafortunadamente su corriente de arranque                 baja corriente de arranque.
    varía entre 5 y 7 veces la corriente nominal.
                                                                Alto deslizamiento a plena carga.
    Han sido reemplazados por los motores de diseño
                                                                La alta resistencia del rotor desplaza el par
    clase B en los últimos años.
                                                                máximo hacia una velocidad muy baja.
    Se utilizan en ventiladores,
                                                                Diseñado para servicio pesado de arranque, en
    sopladores, bombas, tornos, etc. 12
                                                                especial grandes volantes utilizados en
2.2 DISEÑO CLASE B.                                             troqueladoras o cortadoras.
Se les llama motores de propósito general y a este           También existen las clases E y F, llamados motores
tipo pertenecen la mayoría de los motores con rotor          de inducción de arranque suave, pero obsoletos hoy
de jaula de ardilla. A continuación se resumen sus           en día.
características:
    Par de arranque normal, baja corriente de
    arranque y bajo deslizamiento.
    Produce casi el mismo par de arranque que el
    diseño anterior.
    El par máximo es mayor o igual al 200% el par de
    carga nominal
    Deslizamiento bajo (menor del 5%).
    Se prefieren sobre los diseños de clase A por
    requerir poca corriente de arranque.

2.3 DISEÑO CLASE C.
Se utilizan para cargas con alto par de arranque
como bombas, compresores y transportadores.
    Alto par de arranque (entre 2 y 2.5 veces el
    nominal) con bajas corrientes de arranque (de 3.5           3 Descripción de placas de motores
    a 5 veces la nominal).                                        asíncronos y lugar de
    Son construidos con un rotor de doble jaula (más
                                                                  funcionamiento.
    costosos).
                                                                                  MOTOR 1
    Bajo deslizamiento (menos del 5%) a plena carga.
    Debido a su alto par de arranque, acelera
    rápidamente.
    Cuando se emplea con cargas pesadas, se limita
    la disipación térmica del motor, ya que la mayor
    parte de la corriente se concentra en el devanado
    superior.
    Tiende a sobrecalentarse con arranques
    frecuentes.




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Este motor es de un taladro de mesa que se lo utiliza
para aplicaciones industriales. Este motor pertenece
a un taller de mecánica artesanal que se encuentra
en la ciudad de cuenca en las calles Av.
Huaynacapac y Sangurima.
         Placa de Motor 1
Características       Valores
    de placa
 Alimentación       220V-440V
                      Trifásico
   Conexión             D -Y
  Frecuencia        50Hz-60Hz
   Potencia            5.5kW
   Corriente            2.2A
    nominal
     Marca         ABB Motores
  Velocidad            1725rpm-
                       1425rpm
     Serie
                          Pd76M66
                                                             Este motor es de una dentadora la cual sirve para
 Temperatura                                                 hacer engranes, esta máquina pertenece al taller de
  de trabajo     40grados                                    mecánica de la Universidad Politécnica Salesiana.
                                                             Este motor se encuentra operando con las siguientes
   Factor de                                                 características:
   potencia      0.75                                                  Placa de Motor 2
   Eficiencia                                                 Características       Valores
                 86.6%                                            de placa
Lugar de trabajo donde está operando:                          Alimentación       220V-380V
                                                                 Conexión         D triangulo
                                                                Frecuencia           60Hz
                                                                 Potencia            5.5kW
                                                                 Corriente           20.2A
                                                                  nominal
                                                                   Marca         ABB Motores
                                                                Velocidad            1730
                                                                   Serie
                                                                                        764957
                     MOTOR 2
                                                             Su velocidad es de 1730 rpm esto nos dice que su
                                                             deslizamiento es de 0.04 y su velocidad de
                                                             deslizamiento es de 70 r.p.m.

                                                             Lugar de funcionamiento:


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                                                               Velocidad                         1720rpm
                                                             Temperatura de                             40
                                                                trabajo                            grados

                                                             La corriente con el primer voltaje es de 27.60 A, con
                                                             la segunda tensión de 220 V la corriente es de 13.80
                                                             A.

                                                             Con una temperatura ambiente de 40 grados
                                                             centígrados para que el motor puede trabajar
                                                             correctamente, además que este motor tiene una
                                                             característica muy importante que es el enfriamiento
                                                             interno que posee.
                     MOTOR 3
                                                             Las conexiones para un voltaje bajo se aprecia en el
                                                             lado derecho de la placa donde debemos tener en
                                                             cuenta los respectivos puentes para las L1 y L2, para
                                                             un voltaje alto también se aprecia la forma de
                                                             conectar las dos líneas L1 y L2 para obtener un
                                                             voltaje de 220 V.

                                                             Tenemos también que este motor funciona con la
                                                             frecuencia de 60 Hz. Las revoluciones de este motor
                                                             serán de 1720 por minuto.




Este motor de la marca WEG hecho en Brazil que
puede funcionar con dos voltajes el primero de 110 V
y el segundo 220 V, estos motores son de fase
simple que posee dos líneas L1 y L2.


                                                                                 MOTOR 4
            Placa de Motor 3
    Características      Valores
        de placa
     Alimentación      110V-220V
       Conexión         D triangulo
      Frecuencia           60Hz
       Potencia           5.5kW
       Corriente          27.60A
        nominal
         Marca        ABB Motores

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                                                               Velocidad                             1755rpm
                                                             Temperatura de                                 40
                                                                 trabajo                               grados
                                                               Factor de
                                                                potencia                                 0.88
Este motor se encuentra en el laboratorio de
máquinas eléctricas dentro del taller de electricidad
de la Universidad Politécnica Salesiana, con el cual
realizamos las practicas en el laboratorio; el mismo
tiene las siguientes características:
            Placa de Motor 4
    Características de    Valores
          placa
      Alimentación      220V-380V
        Conexión             D-Y
       Frecuencia           50Hz
        Potencia           5.5kW
    Corriente nominal   Y 11.7A – D                             4 CONCLUSIONES.
                           20.2A                             Este trabajo fue importante realizarlo ya que se entendió
Con este motor podemos realizar la comprobación de           sobre el funcionamiento de los motores de inducción,
los datos de placa realizando las pruebas a vacio,           sus características, sus tipos, diseños que existen.
rotor parado y cuando está operando a plena carga.           También se pudo comprender que la diferencia entre el
                                                             motor a inducción y el motor síncrono es que en el motor
                           Motor 5                           a inducción el rotor no es un imán permanente sino que
                                                             es un electroimán. Tiene barras de conducción en todo
                                                             su largo, incrustadas en ranuras a distancias uniformes
                                                             alrededor de la periferia. Las barras están conectadas
                                                             con anillos (en cortocircuito como dicen los electricistas)
                                                             a cada extremidad del rotor. Están soldadas a las
                                                             extremidades de las barras.




            Placa de Motor 5
    Características      Valores
        de placa
     Alimentación      220V-420V
       Conexión           D-DD
      Frecuencia          60Hz
       Potencia           22kW
       Corriente         72A-36A
        nominal
         Marca           B180M4


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Motores asincronos

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    Universidad Politécnica Salesiana– Maquinas Eléctricas II . MOTORES ASÍNCRONOS Pablo Zumba pzumbap@est.ups.edu.ec Ing. Omar Álvarez oalvarez@ups.edu.ec RESUMEN: Se presenta a continuación, el funcionamiento y fotografías de motores asíncronos. 1 INTRODUCCIÓN. El motor de inducción es el tipo más popular de los motores de CA debidos a su simplicidad y su facilidad de operación. El motor de inducción no tiene un circuito de campo separado; en cambio, depende de la acción transformadora para inducir voltajes y corrientes en su circuito de campo. De hecho, un motor de inducción es básicamente un transformador giratorio. Su circuito equivalente es similar al de un transformador, excepto en las variaciones de velocidad. Las curvas par-deslizamiento de la figura indican DESARROLLO. (hasta el punto de par máximo) que el par es proporcional al deslizamiento, con lo que al disminuir Un motor de inducción opera por lo regular cerca de la el deslizamiento disminuye el par. Cuando el velocidad síncrona, pero nunca exactamente a la deslizamiento es cero a la velocidad de sincronismo, síncrona. Siempre debe haber cierto movimiento relativo para inducir un voltaje en el circuito de campo del motor el par es cero. Esto podría significar que, si la de inducción. máquina de inducción de AC se accionase a una velocidad superior a la de sincronismo, o sea, a un El voltaje inducido en el rotor por el movimiento relativo deslizamiento negativo, el par sería negativo (el motor entre el campo magnético del estator y el rotor produce recibe en vez de suministrar potencia mecánica) y se una corriente en el rotor que interactúa con el campo magnético del estator para producir el par inducido en el produce el funcionamiento como generador. La motor. transición entre el funcionamiento como motor y funcionamiento como generador es función del En un motor de inducción el deslizamiento o velocidad a deslizamiento. la que se presenta el par máximo se puede controlar variando la resistencia del rotor. El valor del par máximo 2 Tipos de Diseño de motores de es independiente de la resistencia del rotor. Una alta resistencia del rotor disminuye la velocidad a la que se Inducción presenta el par máximo y por tanto incrementa el par de arranque del motor. Sin embargo, paga un precio por 2.1 DISEÑO CLASE A. este par e arranque al tener una regulación de velocidad muy pobre en su intervalo normal de operación. Es un motor de jaula de ardilla para usarse a velocidad constante. Sus principales características En la siguiente grafica se muestra la curva característica son: donde muestra a relación de motor cuando trabaja a plena carga y al momento de arranque del motor. Buena capacidad de disipación de calor. Alta resistencia y baja reactancia al arranque. El par máximo está entre 200% y 300% del par de plena carga y ocurre a un bajo deslizamiento. 1
  • 2.
    Universidad Politécnica Salesiana– Maquinas Eléctricas II . Aceleración bastante rápida hacia la velocidad 2.4 DISEÑO CLASE D. nominal. También conocidos como de alto par y alta Presenta la mejor regulación de velocidad, entre el resistencia. 2 y 4%. Alto par de arranque (275% o más del nominal) y Desafortunadamente su corriente de arranque baja corriente de arranque. varía entre 5 y 7 veces la corriente nominal. Alto deslizamiento a plena carga. Han sido reemplazados por los motores de diseño La alta resistencia del rotor desplaza el par clase B en los últimos años. máximo hacia una velocidad muy baja. Se utilizan en ventiladores, Diseñado para servicio pesado de arranque, en sopladores, bombas, tornos, etc. 12 especial grandes volantes utilizados en 2.2 DISEÑO CLASE B. troqueladoras o cortadoras. Se les llama motores de propósito general y a este También existen las clases E y F, llamados motores tipo pertenecen la mayoría de los motores con rotor de inducción de arranque suave, pero obsoletos hoy de jaula de ardilla. A continuación se resumen sus en día. características: Par de arranque normal, baja corriente de arranque y bajo deslizamiento. Produce casi el mismo par de arranque que el diseño anterior. El par máximo es mayor o igual al 200% el par de carga nominal Deslizamiento bajo (menor del 5%). Se prefieren sobre los diseños de clase A por requerir poca corriente de arranque. 2.3 DISEÑO CLASE C. Se utilizan para cargas con alto par de arranque como bombas, compresores y transportadores. Alto par de arranque (entre 2 y 2.5 veces el nominal) con bajas corrientes de arranque (de 3.5 3 Descripción de placas de motores a 5 veces la nominal). asíncronos y lugar de Son construidos con un rotor de doble jaula (más funcionamiento. costosos). MOTOR 1 Bajo deslizamiento (menos del 5%) a plena carga. Debido a su alto par de arranque, acelera rápidamente. Cuando se emplea con cargas pesadas, se limita la disipación térmica del motor, ya que la mayor parte de la corriente se concentra en el devanado superior. Tiende a sobrecalentarse con arranques frecuentes. 2
  • 3.
    Universidad Politécnica Salesiana– Maquinas Eléctricas II . Este motor es de un taladro de mesa que se lo utiliza para aplicaciones industriales. Este motor pertenece a un taller de mecánica artesanal que se encuentra en la ciudad de cuenca en las calles Av. Huaynacapac y Sangurima. Placa de Motor 1 Características Valores de placa Alimentación 220V-440V Trifásico Conexión D -Y Frecuencia 50Hz-60Hz Potencia 5.5kW Corriente 2.2A nominal Marca ABB Motores Velocidad 1725rpm- 1425rpm Serie Pd76M66 Este motor es de una dentadora la cual sirve para Temperatura hacer engranes, esta máquina pertenece al taller de de trabajo 40grados mecánica de la Universidad Politécnica Salesiana. Este motor se encuentra operando con las siguientes Factor de características: potencia 0.75 Placa de Motor 2 Eficiencia Características Valores 86.6% de placa Lugar de trabajo donde está operando: Alimentación 220V-380V Conexión D triangulo Frecuencia 60Hz Potencia 5.5kW Corriente 20.2A nominal Marca ABB Motores Velocidad 1730 Serie 764957 MOTOR 2 Su velocidad es de 1730 rpm esto nos dice que su deslizamiento es de 0.04 y su velocidad de deslizamiento es de 70 r.p.m. Lugar de funcionamiento: 3
  • 4.
    Universidad Politécnica Salesiana– Maquinas Eléctricas II . Velocidad 1720rpm Temperatura de 40 trabajo grados La corriente con el primer voltaje es de 27.60 A, con la segunda tensión de 220 V la corriente es de 13.80 A. Con una temperatura ambiente de 40 grados centígrados para que el motor puede trabajar correctamente, además que este motor tiene una característica muy importante que es el enfriamiento interno que posee. MOTOR 3 Las conexiones para un voltaje bajo se aprecia en el lado derecho de la placa donde debemos tener en cuenta los respectivos puentes para las L1 y L2, para un voltaje alto también se aprecia la forma de conectar las dos líneas L1 y L2 para obtener un voltaje de 220 V. Tenemos también que este motor funciona con la frecuencia de 60 Hz. Las revoluciones de este motor serán de 1720 por minuto. Este motor de la marca WEG hecho en Brazil que puede funcionar con dos voltajes el primero de 110 V y el segundo 220 V, estos motores son de fase simple que posee dos líneas L1 y L2. MOTOR 4 Placa de Motor 3 Características Valores de placa Alimentación 110V-220V Conexión D triangulo Frecuencia 60Hz Potencia 5.5kW Corriente 27.60A nominal Marca ABB Motores 4
  • 5.
    Universidad Politécnica Salesiana– Maquinas Eléctricas II . Velocidad 1755rpm Temperatura de 40 trabajo grados Factor de potencia 0.88 Este motor se encuentra en el laboratorio de máquinas eléctricas dentro del taller de electricidad de la Universidad Politécnica Salesiana, con el cual realizamos las practicas en el laboratorio; el mismo tiene las siguientes características: Placa de Motor 4 Características de Valores placa Alimentación 220V-380V Conexión D-Y Frecuencia 50Hz Potencia 5.5kW Corriente nominal Y 11.7A – D 4 CONCLUSIONES. 20.2A Este trabajo fue importante realizarlo ya que se entendió Con este motor podemos realizar la comprobación de sobre el funcionamiento de los motores de inducción, los datos de placa realizando las pruebas a vacio, sus características, sus tipos, diseños que existen. rotor parado y cuando está operando a plena carga. También se pudo comprender que la diferencia entre el motor a inducción y el motor síncrono es que en el motor Motor 5 a inducción el rotor no es un imán permanente sino que es un electroimán. Tiene barras de conducción en todo su largo, incrustadas en ranuras a distancias uniformes alrededor de la periferia. Las barras están conectadas con anillos (en cortocircuito como dicen los electricistas) a cada extremidad del rotor. Están soldadas a las extremidades de las barras. Placa de Motor 5 Características Valores de placa Alimentación 220V-420V Conexión D-DD Frecuencia 60Hz Potencia 22kW Corriente 72A-36A nominal Marca B180M4 5