Descargar como PDF, PPTX
![7.14. Circuito equivalente de
7.14. Circuito equivalente de
la máquina asíncrona I
la máquina asíncrona I
}
}
[ ] 1
1
1 E
I
jX
R
U S
s +
⋅
+
= [ ] 1
1
1 E
I
jX
R
U S
s +
⋅
+
=
Xs Rs
U1 E1
I1
Xs Rs
U1 E1
I1
CIRCUITO EQUIVALENTE
CIRCUITO EQUIVALENTE
DEL ESTATOR PARA
DEL ESTATOR PARA
CUALQUIER VELOCIDAD
CUALQUIER VELOCIDAD
DE GIRO
DE GIRO
ALIMENTADO A f1
frecuencia de red
ALIMENTADO A f
ALIMENTADO A f1
1
frecuencia de red
frecuencia de red
Reactancia
Reactancia
dispersión
dispersión
estator
estator
Resistencia
Resistencia
estator
estator
Reactancia
Reactancia
magnetizante
magnetizante
estator
estator
EQUIVALENTE
EQUIVALENTE
POR FASE
POR FASE
CIRCUITO EQUIVALENTE
CIRCUITO EQUIVALENTE
ROTOR CON LA
ROTOR CON LA
MÁQUINA BLOQUEADA
MÁQUINA BLOQUEADA
ALIMENTADO A f1
frecuencia de red
ALIMENTADO A f
ALIMENTADO A f1
1
frecuencia de red
frecuencia de red
XR RR
E2
IRbloq
XR RR
E2
IRbloq
Reactancia
Reactancia
dispersión
dispersión
rotor
rotor
Resistencia
Resistencia
rotor
rotor
Reactancia
Reactancia
magnetizante
magnetizante
rotor
rotor
}
}EQUIVALENTE
EQUIVALENTE
POR FASE
POR FASE
CON ROTOR BLO-
QUEADO:
frotor=festator
CON ROTOR BLO
CON ROTOR BLO-
-
QUEADO:
QUEADO:
f
frotor
rotor=
=f
festator
estator
[ ] bloq
R
R
R I
jX
R
E ⋅
+
=
2
[ ] bloq
R
R
R I
jX
R
E ⋅
+
=
2](https://image.slidesharecdn.com/tema7maquinaasincronauniovi-230228174155-88413a79/85/Tema7-maquina-asincrona-UNIOVi-pdf-38-320.jpg)
![7.14. Circuito equivalente de
7.14. Circuito equivalente de
la máquina asíncrona III
la máquina asíncrona III
[ ] s
R
R
R I
S
jX
R
E
S ⋅
⋅
+
=
⋅ 2
[ ] s
R
R
R I
S
jX
R
E
S ⋅
⋅
+
=
⋅ 2
R
R
R
R
Rs
jX
S
R
E
jX
R
E
S
I
+
=
+
⋅
= 2
2
R
R
R
R
Rs
jX
S
R
E
jX
R
E
S
I
+
=
+
⋅
= 2
2
Se puede obtener la misma corriente en
el mismo circuito alimentado a f1 con sólo
cambiar RR por RR/S
Se puede obtener la misma corriente en
Se puede obtener la misma corriente en
el mismo circuito alimentado a
el mismo circuito alimentado a f
f1
1 con sólo
con sólo
cambiar R
cambiar RR
R por R
por RR
R/S
/S
ES POSIBLE OBTENER EL CIRCUITO
EQUIVALENTE DE LA MÁQUINA
ASÍNCRONA TRABAJANDO SÓLO CON LA
FRECUENCIA DEL ESTATOR. BASTA
SIMULAR EL EFECTO DEL GIRO CON LA
RESISTENCIA RR/S
ES POSIBLE OBTENER EL CIRCUITO
ES POSIBLE OBTENER EL CIRCUITO
EQUIVALENTE DE LA MÁQUINA
EQUIVALENTE DE LA MÁQUINA
ASÍNCRONA TRABAJANDO SÓLO CON LA
ASÍNCRONA TRABAJANDO SÓLO CON LA
FRECUENCIA DEL ESTATOR. BASTA
FRECUENCIA DEL ESTATOR. BASTA
SIMULAR EL EFECTO DEL GIRO CON LA
SIMULAR EL EFECTO DEL GIRO CON LA
RESISTENCIA
RESISTENCIA R
RR
R/S
/S
CIRCUITO EQ. ROTOR A
CIRCUITO EQ. ROTOR A
DESLIZAMIENTO S
DESLIZAMIENTO S
S*XR RR
S*E2
IR
S*XR RR
S*E2
IR Reactancia
Reactancia
dispersión
dispersión
rotor
rotor
Resistencia
Resistencia
rotor
rotor
ALIMENTADO
A: f2=S*f1
ALIMENTADO
ALIMENTADO
A:
A: f
f2
2=S*f
=S*f1
1
ALIMENTADO
A: f1
ALIMENTADO
ALIMENTADO
A:
A: f
f1
1
XR
E2
IR
S
RR
XR
E2
IR
S
RR](https://image.slidesharecdn.com/tema7maquinaasincronauniovi-230228174155-88413a79/85/Tema7-maquina-asincrona-UNIOVi-pdf-40-320.jpg)
![7.15. Cálculo de las pérdidas
7.15. Cálculo de las pérdidas
en la máquina asíncrona II
en la máquina asíncrona II
[ ] g
g
g
rot
cu
g
mi P
S
P
S
P
P
P
P ⋅
−
=
⋅
−
=
−
= 1
[ ] g
g
g
rot
cu
g
mi P
S
P
S
P
P
P
P ⋅
−
=
⋅
−
=
−
= 1
OTRA FORMA DE CALCULAR
OTRA FORMA DE CALCULAR-
-
LA A PARTIR DEL DESLIZA
LA A PARTIR DEL DESLIZA-
-
MIENTO
MIENTO
es
rotacional
y
mecánicas
Pérdidas
P
P mi
U −
−
−
−
=
=
=
= es
rotacional
y
mecánicas
Pérdidas
P
P mi
U −
−
−
−
=
=
=
=
PAR INTERNO: EL PAR TOTAL
PAR INTERNO: EL PAR TOTAL
DESARROLLADO INTERNA
DESARROLLADO INTERNA-
-
MENTE POR LA MÁQUINA
MENTE POR LA MÁQUINA
Velocidad angular
Velocidad angular
de giro del rotor
de giro del rotor
[
[
[
[ ]
]
]
]
S
g
g
mi
i
P
P
S
P
T
Ω
Ω
Ω
Ω
=
=
=
=
Ω
Ω
Ω
Ω
⋅
⋅
⋅
⋅
−
−
−
−
=
=
=
=
Ω
Ω
Ω
Ω
=
=
=
=
1
[
[
[
[ ]
]
]
]
S
g
g
mi
i
P
P
S
P
T
Ω
Ω
Ω
Ω
=
=
=
=
Ω
Ω
Ω
Ω
⋅
⋅
⋅
⋅
−
−
−
−
=
=
=
=
Ω
Ω
Ω
Ω
=
=
=
=
1
Velocidad angular
Velocidad angular
de sincronismo
de sincronismo
PAR ÚTIL
PAR ÚTIL: EL PAR QUE ES
: EL PAR QUE ES
CAPAZ DE DESARROLLAR EL
CAPAZ DE DESARROLLAR EL
MOTOR EN EL EJE
MOTOR EN EL EJE
Ω
Ω
Ω
Ω
=
=
=
= U
U
P
T
Ω
Ω
Ω
Ω
=
=
=
= U
U
P
T](https://image.slidesharecdn.com/tema7maquinaasincronauniovi-230228174155-88413a79/85/Tema7-maquina-asincrona-UNIOVi-pdf-48-320.jpg)
![jXs Rs jXR’
IR’
S
'
RR
jXµ
µ
µ
µ
A
B
U1
I1
+
jXs Rs jXR’
IR’
S
'
RR
jXµ
µ
µ
µ
A
B
U1
I1
+
7.16. Cálculo del par de una
7.16. Cálculo del par de una
máquina asíncrona I
máquina asíncrona I
CALCULANDO EL
EQUIVALENTE
THEVENIN
ENTRE A y B
CALCULANDO EL
CALCULANDO EL
EQUIVALENTE
EQUIVALENTE
THEVENIN
THEVENIN
ENTRE
ENTRE A y B
A y B
Se puede
despreciar Rfe
Se puede
Se puede
despreciar
despreciar R
Rfe
fe
jXth Rth jXR’
IR’
S
'
RR
A
B
Vth
I1
+
jXth Rth jXR’
IR’
S
'
RR
A
B
Vth
I1
+ [
[
[
[ ]
]
]
]
µ
µ
µ
µ
µ
µ
µ
µ
+
+
+
+
+
+
+
+
⋅
⋅
⋅
⋅
=
=
=
=
X
X
j
R
jX
U
V
S
S
th
1
[
[
[
[ ]
]
]
]
µ
µ
µ
µ
µ
µ
µ
µ
+
+
+
+
+
+
+
+
⋅
⋅
⋅
⋅
=
=
=
=
X
X
j
R
jX
U
V
S
S
th
1
[
[
[
[ ]
]
]
]
[
[
[
[ ]
]
]
]
µ
µ
µ
µ
µ
µ
µ
µ
+
+
+
+
+
+
+
+
⋅
⋅
⋅
⋅
+
+
+
+
=
=
=
=
X
X
j
R
jX
jX
R
Z
S
S
S
S
th
[
[
[
[ ]
]
]
]
[
[
[
[ ]
]
]
]
µ
µ
µ
µ
µ
µ
µ
µ
+
+
+
+
+
+
+
+
⋅
⋅
⋅
⋅
+
+
+
+
=
=
=
=
X
X
j
R
jX
jX
R
Z
S
S
S
S
th](https://image.slidesharecdn.com/tema7maquinaasincronauniovi-230228174155-88413a79/85/Tema7-maquina-asincrona-UNIOVi-pdf-49-320.jpg)
![7.16. Cálculo del par de una
7.16. Cálculo del par de una
máquina asíncrona II
máquina asíncrona II
[
[
[
[ ]
]
]
]2
2
'
X
X
S
'
R
R
V
'
I
R
th
R
th
th
R
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
=
=
=
=
[
[
[
[ ]
]
]
]2
2
'
X
X
S
'
R
R
V
'
I
R
th
R
th
th
R
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
=
=
=
=
jXth Rth jXR’
IR’
S
'
RR
A
B
Vth
I1
+
jXth Rth jXR’
IR’
S
'
RR
A
B
Vth
I1
+
[
[
[
[ ]
]
]
]
'
X
X
j
S
'
R
R
V
'
I
R
th
R
th
th
R
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
=
=
=
=
[
[
[
[ ]
]
]
]
'
X
X
j
S
'
R
R
V
'
I
R
th
R
th
th
R
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
=
=
=
=
[
[
[
[ ]
]
]
]2
2
2
2
3
3
'
X
X
S
'
R
R
S
'
R
V
'
I
S
'
R
P
R
th
R
th
R
th
R
R
g
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
=
=
=
=
⋅
⋅
⋅
⋅
=
=
=
=
[
[
[
[ ]
]
]
]2
2
2
2
3
3
'
X
X
S
'
R
R
S
'
R
V
'
I
S
'
R
P
R
th
R
th
R
th
R
R
g
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
=
=
=
=
⋅
⋅
⋅
⋅
=
=
=
=
)
S
(
f
Ti =
=
=
= )
S
(
f
Ti =
=
=
=
[
[
[
[ ]
]
]
]2
2
2
3
'
X
X
S
'
R
R
S
'
R
V
P
T
R
th
R
th
R
th
S
S
g
i
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
Ω
Ω
Ω
Ω
=
=
=
=
Ω
Ω
Ω
Ω
=
=
=
=
[
[
[
[ ]
]
]
]2
2
2
3
'
X
X
S
'
R
R
S
'
R
V
P
T
R
th
R
th
R
th
S
S
g
i
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
Ω
Ω
Ω
Ω
=
=
=
=
Ω
Ω
Ω
Ω
=
=
=
=](https://image.slidesharecdn.com/tema7maquinaasincronauniovi-230228174155-88413a79/85/Tema7-maquina-asincrona-UNIOVi-pdf-50-320.jpg)
![7.18. Par máximo de un motor
7.18. Par máximo de un motor
de inducción I
de inducción I
jXth Rth jXR’
IR’
S
'
RR
A
B
Vth
I1
+
jXth Rth jXR’
IR’
S
'
RR
A
B
Vth
I1
+
El par será
máximo cuando
Pg sea máxima,
es decir cuando
se transfiera a
RR’/S la máxima
potencia
El par será
El par será
máximo cuando
máximo cuando
P
Pg
g sea máxima,
sea máxima,
es decir cuando
es decir cuando
se transfiera a
se transfiera a
R
RR
R’/S
’/S la máxima
la máxima
potencia
potencia
[
[
[
[ ]
]
]
]2
2
'
X
X
R
S
'
R
R
th
th
R
+
+
+
+
+
+
+
+
=
=
=
= [
[
[
[ ]
]
]
]2
2
'
X
X
R
S
'
R
R
th
th
R
+
+
+
+
+
+
+
+
=
=
=
=
TEOREMA
TRANSFERENCIA
MÁX. POT
TEOREMA
TEOREMA
TRANSFERENCIA
TRANSFERENCIA
MÁX. POT
MÁX. POT
[
[
[
[ ]
]
]
]2
2
'
X
X
R
'
R
S
R
th
th
R
TMAX
+
+
+
+
+
+
+
+
=
=
=
=
[
[
[
[ ]
]
]
]2
2
'
X
X
R
'
R
S
R
th
th
R
TMAX
+
+
+
+
+
+
+
+
=
=
=
=
[
[
[
[ ]
]
]
]
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
⋅
⋅
⋅
⋅
Ω
Ω
Ω
Ω
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
=
=
=
=
2
2
2
2
3
'
X
X
R
R
V
T
R
th
th
th
S
th
max
[
[
[
[ ]
]
]
]
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
⋅
⋅
⋅
⋅
Ω
Ω
Ω
Ω
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
=
=
=
=
2
2
2
2
3
'
X
X
R
R
V
T
R
th
th
th
S
th
max](https://image.slidesharecdn.com/tema7maquinaasincronauniovi-230228174155-88413a79/85/Tema7-maquina-asincrona-UNIOVi-pdf-55-320.jpg)
![7.18. Par máximo de un motor
7.18. Par máximo de un motor
de inducción II
de inducción II
Resistencia
Resistencia rotórica
rotórica creciente
creciente
S
STMAX1
TMAX1
S
STMAX2
TMAX2
S
STMAX3
TMAX3
Par
Par
S
S
[
[
[
[ ]
]
]
]2
2
'
X
X
R
'
R
S
R
th
th
R
TMAX
+
+
+
+
+
+
+
+
=
=
=
=
[
[
[
[ ]
]
]
]2
2
'
X
X
R
'
R
S
R
th
th
R
TMAX
+
+
+
+
+
+
+
+
=
=
=
=
EL deslizamiento al
que se produce el par
máximo SÍ
DEPENDE DE RR’
EL deslizamiento al
EL deslizamiento al
que se produce el par
que se produce el par
máximo
máximo SÍ
SÍ
DEPENDE DE R
DEPENDE DE RR
R’
’
Esta propiedad se usa para el arran-
que mediante inserción de resisten-
cias en máquinas de rotor bobinado
Esta propiedad se usa para el
Esta propiedad se usa para el arran
arran-
-
que mediante inserción de resisten
que mediante inserción de resisten-
-
cias
cias en máquinas de rotor bobinado
en máquinas de rotor bobinado
El par máximo NO
depende de la
resistencia
rotórica RR’
El par máximo NO
El par máximo NO
depende de la
depende de la
resistencia
resistencia
rotórica
rotórica R
RR
R’
’
[
[
[
[ ]
]
]
]
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
⋅
⋅
⋅
⋅
Ω
Ω
Ω
Ω
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
=
=
=
=
2
2
2
2
3
'
X
X
R
R
V
T
R
th
th
th
S
th
max
[
[
[
[ ]
]
]
]
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
⋅
⋅
⋅
⋅
Ω
Ω
Ω
Ω
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
=
=
=
=
2
2
2
2
3
'
X
X
R
R
V
T
R
th
th
th
S
th
max](https://image.slidesharecdn.com/tema7maquinaasincronauniovi-230228174155-88413a79/85/Tema7-maquina-asincrona-UNIOVi-pdf-56-320.jpg)
![7.20. Ensayo de rotor
7.20. Ensayo de rotor
bloqueado II
bloqueado II
Xs Rs
I1n
XR’ RR’
Xs Rs
I1n
XR’ RR’
3
cc
U
3
cc
U
Se puede despreciar
la rama paralelo
Se puede despreciar
Se puede despreciar
la rama paralelo
la rama paralelo
Z
Zcc
cc
rot
cu
est
cu
cc P
P
W
W
P +
+
+
+
=
=
=
=
+
+
+
+
=
=
=
= 2
1 rot
cu
est
cu
cc P
P
W
W
P +
+
+
+
=
=
=
=
+
+
+
+
=
=
=
= 2
1
n
cc
cc
I
U
Z
1
3
=
=
=
=
n
cc
cc
I
U
Z
1
3
=
=
=
= 2
1
3 n
cc
cc
I
P
R
⋅
⋅
⋅
⋅
=
=
=
= 2
1
3 n
cc
cc
I
P
R
⋅
⋅
⋅
⋅
=
=
=
=
CÁLCULO PARÁMETROS
CIRCUITO EQUIVALENTE
CÁLCULO PARÁMETROS
CÁLCULO PARÁMETROS
CIRCUITO EQUIVALENTE
CIRCUITO EQUIVALENTE
[
[
[
[ ]
]
]
]
'
X
X
,
'
X R
S
R +
+
+
+
⋅
⋅
⋅
⋅
=
=
=
= 6
0 [
[
[
[ ]
]
]
]
'
X
X
,
'
X R
S
R +
+
+
+
⋅
⋅
⋅
⋅
=
=
=
= 6
0
[
[
[
[ ]
]
]
]
'
X
X
,
'
X R
S
R +
+
+
+
⋅
⋅
⋅
⋅
=
=
=
= 7
0 [
[
[
[ ]
]
]
]
'
X
X
,
'
X R
S
R +
+
+
+
⋅
⋅
⋅
⋅
=
=
=
= 7
0
'
X
X R
S =
=
=
= '
X
X R
S =
=
=
=
[
[
[
[ ]
]
]
]
'
X
X
,
X R
S
S +
+
+
+
⋅
⋅
⋅
⋅
=
=
=
= 4
0 [
[
[
[ ]
]
]
]
'
X
X
,
X R
S
S +
+
+
+
⋅
⋅
⋅
⋅
=
=
=
= 4
0
[
[
[
[ ]
]
]
]
'
X
X
,
X R
S
S +
+
+
+
⋅
⋅
⋅
⋅
=
=
=
= 3
0 [
[
[
[ ]
]
]
]
'
X
X
,
X R
S
S +
+
+
+
⋅
⋅
⋅
⋅
=
=
=
= 3
0
'
X
X R
S =
=
=
= '
X
X R
S =
=
=
=
XS y XR’
X
XS
S y
y X
XR
R’
’ Regla empírica según tipo de motor
Regla empírica según tipo de motor
Regla empírica según tipo de motor
MOTOR CLASE A:
MOTOR CLASE A:
MOTOR CLASE A:
MOTOR CLASE B:
MOTOR CLASE B:
MOTOR CLASE B:
MOTOR CLASE C:
MOTOR CLASE C:
MOTOR CLASE C:
MOTOR CLASE D:
MOTOR CLASE D:
MOTOR CLASE D:
RS Se obtiene por medición directa
sobre los devanados del estator
R
RS
S Se obtiene por medición directa
Se obtiene por medición directa
sobre los devanados del estator
sobre los devanados del estator](https://image.slidesharecdn.com/tema7maquinaasincronauniovi-230228174155-88413a79/85/Tema7-maquina-asincrona-UNIOVi-pdf-59-320.jpg)
![7.22. Control de las características
7.22. Control de las características
mecánicas de los motores de inducción
mecánicas de los motores de inducción
mediante el diseño del rotor I
mediante el diseño del rotor I
Resistencia
Resistencia rotórica
rotórica creciente
creciente
S
STMAX1
TMAX1
S
STMAX2
TMAX2
S
STMAX3
TMAX3
Par
Par
S
S
EL RENDIMIENTO DEL MOTOR
ES BAJO
EL RENDIMIENTO DEL MOTOR
EL RENDIMIENTO DEL MOTOR
ES BAJO
ES BAJO
Si la resistencia rotórica es elevada
el par de arranque del motor
también lo es
Si la resistencia
Si la resistencia rotórica
rotórica es elevada
es elevada
el par de arranque del motor
el par de arranque del motor
también lo es
también lo es
Si la resistencia rotórica es elevada
el par máximo del motor aparece
con deslizamiento elevado
Si la resistencia
Si la resistencia rotórica
rotórica es elevada
es elevada
el par máximo del motor aparece
el par máximo del motor aparece
con deslizamiento elevado
con deslizamiento elevado
[
[
[
[ ]
]
]
] g
mi P
S
P ⋅
⋅
⋅
⋅
−
−
−
−
=
=
=
= 1
[
[
[
[ ]
]
]
] g
mi P
S
P ⋅
⋅
⋅
⋅
−
−
−
−
=
=
=
= 1
Si el deslizamiento es elevado la
potencia mecánica interna es baja
Si el deslizamiento es elevado la
Si el deslizamiento es elevado la
potencia mecánica interna es baja
potencia mecánica interna es baja](https://image.slidesharecdn.com/tema7maquinaasincronauniovi-230228174155-88413a79/85/Tema7-maquina-asincrona-UNIOVi-pdf-68-320.jpg)
![7.25. El arranque de los
7.25. El arranque de los
motores asíncronos III
motores asíncronos III
[
[
[
[ ]
]
]
]2
2
'
X
X
S
'
R
R
V
'
I
R
th
R
th
th
R
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
=
=
=
=
[
[
[
[ ]
]
]
]2
2
'
X
X
S
'
R
R
V
'
I
R
th
R
th
th
R
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
=
=
=
=
[ ] [ ]2
2
'
X
X
'
R
R
V
'
I
R
th
R
th
th
arranque
R
+
+
+
=
[ ] [ ]2
2
'
X
X
'
R
R
V
'
I
R
th
R
th
th
arranque
R
+
+
+
=
PAR DE ARRANQUE
PAR DE ARRANQUE
Par de un motor asíncrono.
En el arranque S=0
Par de un motor asíncrono.
Par de un motor asíncrono.
En el arranque
En el arranque S=0
S=0
Corriente rotórica.
En el arranque S=0
Corriente
Corriente rotórica
rotórica.
.
En el arranque
En el arranque S=0
S=0
[
[
[
[ ]
]
]
]2
2
2
3
'
X
X
S
'
R
R
S
'
R
V
P
T
R
th
R
th
R
th
S
S
g
i
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
Ω
Ω
Ω
Ω
=
=
=
=
Ω
Ω
Ω
Ω
=
=
=
=
[
[
[
[ ]
]
]
]2
2
2
3
'
X
X
S
'
R
R
S
'
R
V
P
T
R
th
R
th
R
th
S
S
g
i
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
Ω
Ω
Ω
Ω
=
=
=
=
Ω
Ω
Ω
Ω
=
=
=
=
[
[
[
[ ]
]
]
] [
[
[
[ ]
]
]
]2
2
2
3
'
X
X
'
R
R
'
R
V
P
T
R
th
R
th
R
th
S
S
g
Arranque
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
Ω
Ω
Ω
Ω
=
=
=
=
Ω
Ω
Ω
Ω
=
=
=
=
[
[
[
[ ]
]
]
] [
[
[
[ ]
]
]
]2
2
2
3
'
X
X
'
R
R
'
R
V
P
T
R
th
R
th
R
th
S
S
g
Arranque
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
Ω
Ω
Ω
Ω
=
=
=
=
Ω
Ω
Ω
Ω
=
=
=
=
2
3
Arranque
R
R
S
Arranque '
I
'
R
T ⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
Ω
Ω
Ω
Ω
=
=
=
=
2
3
Arranque
R
R
S
Arranque '
I
'
R
T ⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
Ω
Ω
Ω
Ω
=
=
=
=](https://image.slidesharecdn.com/tema7maquinaasincronauniovi-230228174155-88413a79/85/Tema7-maquina-asincrona-UNIOVi-pdf-81-320.jpg)
![7.27. Cálculo de tiempos de
7.27. Cálculo de tiempos de
arranque y frenado
arranque y frenado
∫ ⋅
= dm
r
J 2
∫ ⋅
= dm
r
J 2 2
m
Kg ⋅
2
m
Kg ⋅
Momento de inercia de un
Momento de inercia de un
cuerpo de masa
cuerpo de masa m
m respecto a
respecto a
un eje.
un eje. r
r es la distancia al eje
es la distancia al eje
[ ]dt
d
J
J
T
T arg
c
mot
R
ω
ω
ω
ω
+
=
− [ ]dt
d
J
J
T
T arg
c
mot
R
ω
ω
ω
ω
+
=
−
Ecuación de la dinámica de rotación:
Ecuación de la dinámica de rotación:
T
T es el par motor,
es el par motor, T
TR
R el par
el par
resistente
resistente J
Jmot
mot el momento de
el momento de
inercia del motor,
inercia del motor, J
Jcarg
carg el de la carga
el de la carga
y
y ω
ω
ω
ω
ω
ω
ω
ω la pulsaci
la pulsació
ón de giro
n de giro
ω
ω
ω
ω
ω
ω
ω
ω
d
T
T
J
J
t
nominal
R
arg
c
mot
arranque ⋅
−
+
= ∫
0
ω
ω
ω
ω
ω
ω
ω
ω
d
T
T
J
J
t
nominal
R
arg
c
mot
arranque ⋅
−
+
= ∫
0
Integrando la
Integrando la
ecuación se obtiene
ecuación se obtiene
el tiempo de
el tiempo de
arranque
arranque
[ ]
ω
ω
ω
ω
ω
ω
ω
ω
d
T
T
T
J
J
t
nominal
freno
R
arg
c
mot
frenado ⋅
+
−
+
= ∫
0
[ ]
ω
ω
ω
ω
ω
ω
ω
ω
d
T
T
T
J
J
t
nominal
freno
R
arg
c
mot
frenado ⋅
+
−
+
= ∫
0 T
TR
R+
+ T
Tfreno
freno es el par
es el par
resistente total si se
resistente total si se
incluye un
incluye un
procedimiento
procedimiento
adicional de frenado
adicional de frenado](https://image.slidesharecdn.com/tema7maquinaasincronauniovi-230228174155-88413a79/85/Tema7-maquina-asincrona-UNIOVi-pdf-93-320.jpg)
Tema7 maquina asincrona UNIOVi.pdf
- 1. Tema VII: Lamáquina asíncrona Tema VII: La máquina asíncrona Universidad de Oviedo Universidad de Oviedo Dpto. de Ingeniería Eléctrica, Electrónica de Computadores y Sistemas Dpto. de Ingeniería Eléctrica, Electrónica de Computadores y Sistemas
- 2. 7.1. Aspectos constructivos: generalidades 7.1.Aspectos constructivos: 7.1. Aspectos constructivos: generalidades generalidades CIRCUITOS MAGNÉTICOS CIRCUITOS CIRCUITOS MAGNÉTICOS MAGNÉTICOS Conjunto de chapas de Fe aleado con Si aisladas y apiladas Conjunto de chapas de Conjunto de chapas de Fe aleado con Si Fe aleado con Si aisladas aisladas y apiladas y apiladas ROTOR ROTOR ROTOR Conjunto de espiras en cortocircuito Conjunto de Conjunto de espiras en espiras en cortocircuito cortocircuito De jaula de ardilla De jaula de De jaula de ardilla ardilla Bobinado Bobinado Bobinado { { De Al fundido De Al De Al fundido fundido De barras soldadas De barras De barras soldadas soldadas { { ESTATOR ESTATOR ESTATOR Devanado trifásico distribuido en ranuras a 120º Devanado Devanado trifásico trifásico distribuido en distribuido en ranuras a 120º ranuras a 120º Aleatorio: de hilo esmaltado Aleatorio: de hilo Aleatorio: de hilo esmaltado esmaltado Preformado Preformado Preformado { {
- 3. Barras Anillo Barras Anillo Rotorde aluminio Rotor de aluminio Fundido Fundido Rotor de anillos Rotor de anillos Soldados Soldados 7.2. Aspectos constructivos: rotor II 7.2. Aspectos constructivos: 7.2. Aspectos constructivos: rotor II rotor II Anillos Anillos Fotograf Fotografí ías realizadas en los talleres as realizadas en los talleres de ABB de ABB Service Service - - Gij Gijó ón n
- 4. 7.2. Rotor III 7.2.Rotor III 7.2. Rotor III Chapa magnética Chapa magnética Barra de cobre Barra de cobre Plato final rotor Plato final rotor Fijación Fijación chapa magnética chapa magnética Anillo de Anillo de cortocircuito cortocircuito Despiece de un rotor de jaula con barras de cobre soldadas Despiece de un rotor Despiece de un rotor de jaula con barras de jaula con barras de cobre soldadas de cobre soldadas Cat Catá álogos comerciales logos comerciales
- 5. 7.2.1 Rotor bobinado: anillosrozantes 7.2.1 Rotor bobinado: 7.2.1 Rotor bobinado: anillos anillos rozantes rozantes Escobillas Escobillas Anillos Anillos rozantes rozantes Anillos rozantes El rotor se cierra en El rotor se cierra en cortocircuito desde el cortocircuito desde el exterior a través de exterior a través de unas escobillas y unas escobillas y anillos anillos rozantes rozantes L. Serrano: Fundamentos de L. Serrano: Fundamentos de m má áquinas el quinas elé éctricas rotativas ctricas rotativas L. Serrano: Fundamentos de L. Serrano: Fundamentos de m má áquinas el quinas elé éctricas rotativas ctricas rotativas
- 6. DEVANADO DE HILO DEVANADODE HILO Tensión<600V Tensión<600V 7.3. Aspectos constructivos: 7.3. Aspectos constructivos: estator estator DEVANADO PREFORMADO DEVANADO PREFORMADO Tensión>2300v Tensión>2300v Evitar contacto entre conductores a distinta tensión Evitar contacto entre Evitar contacto entre conductores a distinta conductores a distinta tensión tensión Los materiales empleados en los aislamientos son generalmente orgánicos Los materiales empleados en los Los materiales empleados en los aislamientos son generalmente aislamientos son generalmente orgánicos orgánicos Fotograf Fotografí ías realizadas en los talleres as realizadas en los talleres de ABB de ABB Service Service - - Gij Gijó ón n Fotograf Fotografí ías realizadas en los talleres as realizadas en los talleres de ABB de ABB Service Service - - Gij Gijó ón n
- 7. 7.3.1. Diferencias entre 7.3.1.Diferencias entre devanados de hilo y devanados devanados de hilo y devanados preformados preformados Forma constructiva de los devanados Forma constructiva Forma constructiva de los devanados de los devanados Devanados de Hilo Devanados de Hilo Devanados de Hilo Devanados de pletina Devanados de pletina Devanados de pletina Baja tensión < 2kV Baja tensión < 2kV Baja tensión < 2kV Potencia < 600CV Potencia < 600CV Potencia < 600CV Devanado “aleatorio” dentro de la ranura Devanado “ Devanado “aleatorio” aleatorio” dentro de la ranura dentro de la ranura Pletinas de cobre aisladas Pletinas de cobre aisladas Pletinas de cobre aisladas Alta tensión y potencia Alta tensión y potencia Alta tensión y potencia Colocación de bobinas “ordenada” Colocación de bobinas Colocación de bobinas “ordenada” “ordenada”
- 8. 7.3.2. Elementos delaislamiento 7.3.2. Elementos del aislamiento estatórico en motores con estatórico en motores con devanados preformados I devanados preformados I Habitualmente se colocan Habitualmente se colocan dos bobinas por ranura. dos bobinas por ranura. El aislamiento entre con El aislamiento entre con- - ductores ductores elementales es elementales es distinto del aislamiento distinto del aislamiento frente a masa frente a masa Cada espira puede estar Cada espira puede estar constituida por varios constituida por varios conductores elementales conductores elementales Bobinas del estator Aislamiento Núcleo del estator Espira Bobina superior Bobina inferior Cuña Conductor elemental
- 9. ● MURO AISLANTE:elemento de mayor espesor que separa al conjunto de la bobina del exterior. Debe estar dimensionado para soportar la tensión correspondiente al nivel de aislamiento de la máquina. ● AISLAMIENTO ENTRE ESPIRAS Y ENTRE CONDUCTORES ELEMENTALES: las espiras pueden estar formadas conductores individuales para reducir las pérdidas. Es necesario que exista aislamiento entre ellas y entre conductores. ● CINTAS Y RECUBRIMIENTOS DE PROTECCIÓN: se utilizan cintas y recubrimientos protectores para proteger las bobinas en las zonas de ranura. ● ● MURO AISLANTE MURO AISLANTE: : elemento de mayor espesor que separa al elemento de mayor espesor que separa al conjunto de la bobina del exterior. Debe estar dimensionado conjunto de la bobina del exterior. Debe estar dimensionado para soportar la tensión correspondiente al nivel de aislamiento para soportar la tensión correspondiente al nivel de aislamiento de la máquina. de la máquina. ● ● AISLAMIENTO ENTRE ESPIRAS Y ENTRE CONDUCTORES AISLAMIENTO ENTRE ESPIRAS Y ENTRE CONDUCTORES ELEMENTALES ELEMENTALES: : las espiras pueden estar formadas conductores las espiras pueden estar formadas conductores individuales para reducir las pérdidas. Es necesario que exista individuales para reducir las pérdidas. Es necesario que exista aislamiento entre ellas y entre conductores. aislamiento entre ellas y entre conductores. ● ● CINTAS Y RECUBRIMIENTOS DE PROTECCIÓN CINTAS Y RECUBRIMIENTOS DE PROTECCIÓN: : se utilizan se utilizan cintas y recubrimientos protectores para proteger las bobinas cintas y recubrimientos protectores para proteger las bobinas en las zonas de ranura. en las zonas de ranura. 7.3.2. Elementos del aislamiento 7.3.2. Elementos del aislamiento estatórico en motores con estatórico en motores con devanados preformados II devanados preformados II
- 10. Zona de ranura Zonade ranura Cabeza de bobina Cabeza de bobina Aislamiento entre conductores Sección de la bobina 7.3.2. Elementos del aislamiento 7.3.2. Elementos del aislamiento estatórico en motores con estatórico en motores con devanados preformados III devanados preformados III Fotograf Fotografí ías realizadas en los talleres as realizadas en los talleres de ABB de ABB Service Service - - Gij Gijó ón n
- 11. ● El númerode espiras de una bobina varía entre 2 y 12. ● El número de conductores elementales varía entre 2 y 6. ● Las tensiones soportadas por los conductores elementales son muy bajas. ● Los conductores elementales se aíslan por separado, posteriormente se agrupan en el número necesario para formar una espira. Se pliegan para conformar cada espira y finalmente se aplica a la espira el aislamiento correspondiente. ● Las principales solicitaciones que aparecen sobre este tipo de devanado son de tipo térmico y mecánico (durante el conformado de las espiras). ● ● El número de espiras de una bobina varía entre 2 y 12. El número de espiras de una bobina varía entre 2 y 12. ● ● El número de conductores elementales varía entre 2 y 6. El número de conductores elementales varía entre 2 y 6. ● ● Las tensiones soportadas por los conductores elementales Las tensiones soportadas por los conductores elementales son muy bajas. son muy bajas. ● ● Los conductores elementales se aíslan por separado, Los conductores elementales se aíslan por separado, posteriormente se agrupan en el número necesario para posteriormente se agrupan en el número necesario para formar una espira. Se pliegan para conformar cada espira formar una espira. Se pliegan para conformar cada espira y finalmente se aplica a la espira el aislamiento y finalmente se aplica a la espira el aislamiento correspondiente. correspondiente. ● ● Las principales solicitaciones que aparecen sobre este tipo Las principales solicitaciones que aparecen sobre este tipo de devanado son de tipo térmico y mecánico (durante el de devanado son de tipo térmico y mecánico (durante el conformado de las espiras). conformado de las espiras). 7.3.2.1. Aislamiento entre espiras 7.3.2.1. Aislamiento entre espiras y conductores y conductores
- 12. Soporta Tª hasta 220ºC SoportaTª Soporta Tª hasta 220ºC hasta 220ºC Poliimida (Kapton) o Poliimida (Kapton) o Poliamida en forma Poliamida en forma de película de película Poliimida (Kapton) o Poliimida (Kapton) o Poliamida en forma Poliamida en forma de película de película + + Fibra de vidrio con Fibra de vidrio con poliéster ( poliéster (Daglas Daglas) ) Motores de Motores de hasta 4kV hasta 4kV Motores de más de 4kV 7.3.2.2. Materiales aislantes para 7.3.2.2. Materiales aislantes para los conductores elementales los conductores elementales Hasta los años Hasta los años 40 barnices 40 barnices Fibras de amianto Fibras de amianto Desarrollo de materiales Desarrollo de materiales sintéticos sintéticos Uso de barnices solos y combinados Uso de barnices solos y combinados
- 13. 7.3.2.3. Materiales aislantespara 7.3.2.3. Materiales aislantes para el muro aislante el muro aislante { { { { { { { { Necesario utilizar Necesario utilizar material soporte o material soporte o aglomerante aglomerante La mica en polvo o escamas se aglutina con un material aglomerante Material de Material de base =Mica base =Mica Muy buenas propiedades Muy buenas propiedades dieléctricas y térmicas dieléctricas y térmicas Silicato de alumnio Silicato de alumnio Malas propiedades mecánicas Malas propiedades mecánicas También se puede depositar sobre un material soporte impregnando el conjunto con aglomerante Muchos compuestos Muchos compuestos Cat Catá álogos logos comerciales comerciales
- 14. 7.3.2.4. Aglomerantes y 7.3.2.4.Aglomerantes y materiales soporte I materiales soporte I AGLOMERANTES TERMOESTABLES A partir de los años 50 A partir de los años 50 Poliéster Resinas epoxy Nuevos soportes: Nuevos soportes: Fibra de vidrio Fibra de vidrio Poliéster Poliéster Elevadas Temperaturas Elevadas Elevadas Temperaturas Temperaturas COMPORTAMIENTO COMPORTAMIENTO TÉRMOPLÁSTICO TÉRMOPLÁSTICO Tª Máxima 110ºC CLASE B Tª Máxima 110ºC Tª Máxima 110ºC CLASE B CLASE B { { { { { { { {Material aglomerante = compuesto asfáltico Material soporte = papel Material soporte = papel fibras de algodón, etc fibras de algodón, etc. Hasta los años 60 Hasta los años 60
- 15. 7.3.2.4. Aglomerantes y 7.3.2.4.Aglomerantes y materiales soporte II materiales soporte II Fotograf Fotografí ías realizadas en los talleres as realizadas en los talleres de ABB de ABB Service Service - - Gij Gijó ón n
- 16. Recubrimiento de reparto Recubrimientoconductor en la zona de ranura 7.3.2.5. Recubrimientos de 7.3.2.5. Recubrimientos de protección protección Recubrimientos de protección Recubrimientos de protección Bobina con el recubri- miento externo dañado Bobina con el recubri- miento externo dañado Fotograf Fotografí ías realizadas en los talleres as realizadas en los talleres de ABB de ABB Service Service - - Gij Gijó ón n
- 17. 7.4. Procesos defabricación 7.4. Procesos de fabricación actuales I actuales I PROCESO RICO EN RESINA ● La mica en forma de láminas se deposita sobre un material impregnado con una resina epoxy que polimeriza a alta temperatura (cinta preimpregnada). ● Se recubre la bobina con este material. ● Se introduce en un molde al que se le aplica presión y calor: la temperatura y la presión logran una impregnación homogénea en toda la bobina. ● El proceso final de polimerización de la resina termoestable se consigue sometiendo el motor a elevadas temperaturas en un horno. PROCESO RICO EN RESINA PROCESO RICO EN RESINA ● ● La mica en forma de láminas se deposita sobre un La mica en forma de láminas se deposita sobre un material impregnado con una resina epoxy que polimeriza material impregnado con una resina epoxy que polimeriza a alta temperatura a alta temperatura (cinta (cinta preimpregnada preimpregnada) ). . ● ● Se recubre la bobina con este material. Se recubre la bobina con este material. ● ● Se introduce en un molde al que se le aplica presión y Se introduce en un molde al que se le aplica presión y calor: la temperatura y la presión logran una impregnación calor: la temperatura y la presión logran una impregnación homogénea en toda la bobina. homogénea en toda la bobina. ● ● El proceso final de polimerización de la resina El proceso final de polimerización de la resina termoestable se consigue sometiendo el motor a elevadas termoestable se consigue sometiendo el motor a elevadas temperaturas en un horno. temperaturas en un horno.
- 18. 7.4. Procesos defabricación 7.4. Procesos de fabricación actuales II actuales II PROCESO VPI EN BOBINAS (“Vacuumm Pressure Impregnation”) ● Inicialmente sólo se aplica la cantidad de resina termoestable imprescindible para aglomerar la mica (cinta porosa). ● El resto del aglomerante se introduce después de haber creado el vacío dentro del tanque en el que se encuentra la bobina. ● El vacío y posteriormente un gas a presión consiguen que la resina termoestable impregne por completo a la bobina. ● Una vez impregnadas las bobinas se extraen y se les aplica presión para ajustar su forma y tamaño. El curado se realiza a alta temperatura sobre el motor completo. PROCESO VPI EN BOBINAS PROCESO VPI EN BOBINAS (“ (“Vacuumm Pressure Impregnation Vacuumm Pressure Impregnation”) ”) ● ● Inicialmente sólo se aplica la cantidad de resina termoestable Inicialmente sólo se aplica la cantidad de resina termoestable imprescindible para aglomerar la mica imprescindible para aglomerar la mica (cinta porosa) (cinta porosa). . ● ● El resto del aglomerante se introduce después de haber El resto del aglomerante se introduce después de haber creado el vacío dentro del tanque en el que se encuentra la creado el vacío dentro del tanque en el que se encuentra la bobina. bobina. ● ● El vacío y posteriormente un gas a presión consiguen que la El vacío y posteriormente un gas a presión consiguen que la resina termoestable impregne por completo a la bobina. resina termoestable impregne por completo a la bobina. ● ● Una vez impregnadas las bobinas se extraen y se les aplica Una vez impregnadas las bobinas se extraen y se les aplica presión para ajustar su forma y tamaño. El curado se realiza presión para ajustar su forma y tamaño. El curado se realiza a alta temperatura sobre el motor completo. a alta temperatura sobre el motor completo.
- 19. PROCESO VPI GLOBAL ●Las bobinas se montan en las ranuras antes de haber realizado el proceso de curado de la resina epoxy. ● Como material soporte se utilizan cintas porosas con bajo contenido en resina epoxy. ● Una vez colocadas todas las bobinas en sus alojamientos y realizadas las conexiones se introduce el estator en un tanque. ● A continuación, se hace el vacío con lo que el tanque se inunda de resina epoxy. El estator se pasa a otro tanque donde se aplica gas a alta presión y temperatura para producir la polimerización de la resina. PROCESO VPI GLOBAL PROCESO VPI GLOBAL ● ● Las bobinas se montan en las ranuras antes de haber Las bobinas se montan en las ranuras antes de haber realizado el proceso de curado de la resina epoxy. realizado el proceso de curado de la resina epoxy. ● ● Como material soporte se utilizan cintas porosas con bajo Como material soporte se utilizan cintas porosas con bajo contenido en resina epoxy. contenido en resina epoxy. ● ● Una vez colocadas todas las bobinas en sus alojamientos y Una vez colocadas todas las bobinas en sus alojamientos y realizadas las conexiones se introduce el estator en un realizadas las conexiones se introduce el estator en un tanque. tanque. ● ● A continuación, se hace el vacío con lo que el tanque se A continuación, se hace el vacío con lo que el tanque se inunda de resina epoxy. El estator se pasa a otro tanque inunda de resina epoxy. El estator se pasa a otro tanque donde se aplica gas a alta presión y temperatura para donde se aplica gas a alta presión y temperatura para producir la polimerización de la resina. producir la polimerización de la resina. 7.4. Procesos de fabricación 7.4. Procesos de fabricación actuales III actuales III
- 20. Procesos VPI Procesos VPI Precalentarel conjunto y hacer vacío en el tanque Precalentar el conjunto y Precalentar el conjunto y hacer vacío en el tanque hacer vacío en el tanque Esperar tiempo de impreg- nación y eliminar vacío Esperar tiempo de Esperar tiempo de impreg impreg- - nación y eliminar vacío nación y eliminar vacío Transferir resina al tanque y hacer curado en horno Transferir resina al tanque Transferir resina al tanque y hacer curado en horno y hacer curado en horno Proceso VPI Proceso VPI de de VonRoll VonRoll- -Isola Isola Transferir resina impreg- nación debido al vacío Transferir resina Transferir resina impreg impreg- - nación debido al vacío nación debido al vacío Cat Catá álogos comerciales logos comerciales
- 21. Motor de 25kW,200V para el Motor de 25kW, 200V para el accionamiento de una bomba. accionamiento de una bomba. Fabricado en Pittsburg por Fabricado en Pittsburg por Westinghouse Westinghouse en 1900 en en 1900 en funcionamiento hasta 1978 funcionamiento hasta 1978 Motor de inducción de 1000 Motor de inducción de 1000 kW kW, 4 , 4 kV kV y 3600 RPM para el y 3600 RPM para el accionamiento de un accionamiento de un compresor. Fabricado por compresor. Fabricado por Westinghouse Westinghouse en la actualidad en la actualidad 7.5. Aspecto físico de los 7.5. Aspecto físico de los mo mo- - tores tores asíncronos asíncronos Cat Catá álogos comerciales logos comerciales Cat Catá álogos comerciales logos comerciales
- 22. 7.5. Aspecto físicoII: motores de BT 7.5. Aspecto físico II: motores de BT Cat Catá álogos comerciales logos comerciales
- 23. 7.6. Aspecto físicoIII: 7.6. Aspecto físico III: formas constructivas formas constructivas normalizadas normalizadas Cat Catá álogos comerciales logos comerciales
- 24. V1 W1 W2 U2V2 U1 U2 V1 V2 W1 W2 U1 U2 V1 V2 W1 W2 Pletina de cobre Devanados del motor U1 V1 W1 W2 U2 V2 Caja de conexiones Conexión en estrella Conexión en triángulo U1 V1 W1 W2 U2 V2 U1 U2 V1 V2 W1 W2 U1 U2 V1 V2 W1 W2 Pletina de cobre Devanados del motor U1 V1 W1 W2 U2 V2 Caja de conexiones Conexión en estrella Conexión en triángulo U1 7.7. Conexión de los devanados 7.7. Conexión de los devanados Cajas de terminales Cajas de terminales Cat Catá álogos comerciales logos comerciales
- 25. Cabezas de Cabezas de bobina bobina Refuerzos Refuerzos carcasa carcasa Fijación Fijación cojinetes cojinetes Refuerzosrotor Refuerzos rotor Núcleo Núcleo magnético rotor magnético rotor Núcleo Núcleo magnético magnético estator estator 7.8. Despiece de un motor de MT 7.8. Despiece de un motor de MT Cat Catá álogos comerciales logos comerciales
- 26. 7.9. Despiece deun motor de BT Cat Catá álogos comerciales logos comerciales
- 27. 7.10. Principio de 7.10.Principio de funcionamiento I funcionamiento I EL ESTATOR DE UN MOTOR ASÍNCRONO ESTÁ FORMADO POR ASÍNCRONO ESTÁ FORMADO POR 3 DEVANADOS SEPARADOS EN EL 3 DEVANADOS SEPARADOS EN EL ESPACIO 120º. En la figura se ESPACIO 120º. En la figura se representa sólo una espira de representa sólo una espira de cada uno de los devanados (RR’, cada uno de los devanados (RR’, SS’, TT’) SS’, TT’) S R R’ S’ T T’ Estator Origen de ángulos Rotor S R R’ S’ T T’ Estator Origen de ángulos Rotor LOS 3 DEVANADOS ESTÁN LOS 3 DEVANADOS ESTÁN ALIMENTADOS MEDIANTE UN ALIMENTADOS MEDIANTE UN SISTEMA TRIFÁSICO DE SISTEMA TRIFÁSICO DE TENSIONES. POR TANTO, LAS TENSIONES. POR TANTO, LAS CORRIENTES QUE CIRCULAN POR CORRIENTES QUE CIRCULAN POR LAS ESPIRAS SON SENOIDALES Y LAS ESPIRAS SON SENOIDALES Y ESTÁN DESFASADAS 120º ESTÁN DESFASADAS 120º ) t ( Cos I I max R ⋅ ⋅ = 1 ϖ ϖ ϖ ϖ ) t ( Cos I I max R ⋅ ⋅ = 1 ϖ ϖ ϖ ϖ ) º t ( Cos I I max S 120 1 − ⋅ ⋅ = ϖ ϖ ϖ ϖ ) º t ( Cos I I max S 120 1 − ⋅ ⋅ = ϖ ϖ ϖ ϖ ) º t ( Cos I I max T 120 1 + ⋅ ⋅ = ϖ ϖ ϖ ϖ ) º t ( Cos I I max T 120 1 + ⋅ ⋅ = ϖ ϖ ϖ ϖ
- 28. 7.10. Principio de 7.10.Principio de funcionamiento II funcionamiento II F Rotor Estator α α α α Sucesivas posiciones del campo Campo giratorio Avance del campo Rotor t P f ⋅ ⋅ π π π π 2 S N NS El campo magnético resultante de las tres corrientes de fase es El campo magnético resultante de las tres corrientes de fase es un un campo que gira en el espacio a campo que gira en el espacio a 60*f/P 60*f/P RPM RPM. Donde . Donde P P es el es el núme núme- - ro ro de pares de polos del estator (depende de la forma de conexión de pares de polos del estator (depende de la forma de conexión de las bobinas que lo forman) y de las bobinas que lo forman) y f f la frecuencia de alimentación. la frecuencia de alimentación. P f NS ⋅ = 60 Velocidad de Velocidad de sincronismo sincronismo
- 29. 7.10. Principio de 7.10.Principio de funcio funcio- - namiento namiento III: simulación III: simulación T=0.340 s T=0.352 s T=0.370 s
- 30. 7.10. Principio de 7.10.Principio de funcio funcio- - namiento namiento III: simulación III: simulación MOTOR DE 2 PARES DE POLOS MOTOR DE 2 MOTOR DE 2 PARES PARES DE POLOS DE POLOS T=1 S T=1,015 S
- 31. Motor Motor asíncrono asíncrono Estator Estator Rotor Rotor Devanado trifásico a120º alimentado Devanado trifásico a 120º alimentado con sistema trifásico de tensiones con sistema trifásico de tensiones Espiras en cortocircuito Espiras en cortocircuito Sistema Sistema Trifásico Trifásico Devanado trifásico Devanado trifásico a 120º a 120º Campo giratorio 60f/P Campo giratorio 60f/P FEM inducida FEM inducida por el campo por el campo giratorio en las giratorio en las espiras del rotor espiras del rotor Espiras en corto Espiras en corto sometidas a tensión sometidas a tensión Circulación de Circulación de corriente por las corriente por las espiras del rotor espiras del rotor Ley de Ley de Biot Biot y y Savart Savart Fuerza sobre las Fuerza sobre las espiras del rotor espiras del rotor Par sobre Par sobre el rotor el rotor Giro de la Giro de la Máquina Máquina 7.10. Principio de 7.10. Principio de funcionamiento IV funcionamiento IV
- 32. EL MOTOR ASÍNCRONOSIEMPRE GIRA A VELOCIDAD EL MOTOR ASÍNCRONO SIEMPRE GIRA A VELOCIDAD INFERIOR A LA VELOCIDAD DE SINCRONISMO: EN CASO INFERIOR A LA VELOCIDAD DE SINCRONISMO: EN CASO CONTRARIO CONTRARIO NO SE INDUCIRÍA FUERZA ELECTROMOTRIZ EN NO SE INDUCIRÍA FUERZA ELECTROMOTRIZ EN EL ROTOR DE LA MÁQUINA EL ROTOR DE LA MÁQUINA Y, POR TANTO, NO HABRÍA PAR Y, POR TANTO, NO HABRÍA PAR MOTOR MOTOR 7.10. Principio de 7.10. Principio de funcionamiento V funcionamiento V CUANDO TRABAJA EN VACÍO GIRA MUY PRÓXIMO A LA CUANDO TRABAJA EN VACÍO GIRA MUY PRÓXIMO A LA VELOCIDAD DE SINCRONISMO. EN ESE CASO, EL ÚNICO PAR VELOCIDAD DE SINCRONISMO. EN ESE CASO, EL ÚNICO PAR MOTOR DESARROLLADO POR LA MÁQUINA ES MOTOR DESARROLLADO POR LA MÁQUINA ES EL NECESARIO EL NECESARIO PARA COMPENSAR LAS PÉRDIDAS PARA COMPENSAR LAS PÉRDIDAS
- 33. 7.11. Ventajas delos motores 7.11. Ventajas de los motores de inducción de inducción ● ● La única alimentación eléctrica que reciben se hace a través de La única alimentación eléctrica que reciben se hace a través de la línea trifásica que alimenta al devanado estatórico. la línea trifásica que alimenta al devanado estatórico. NO HAY NO HAY ESCOBILLAS O ELEMENTOS ROZANTES ESCOBILLAS O ELEMENTOS ROZANTES. . ● ● El rotor de jaula es muy robusto ya que no incluye sistema El rotor de jaula es muy robusto ya que no incluye sistema aislante. aislante. ● ● Tienen par de arranque. Tienen par de arranque. ● ● No tienen problemas de estabilidad ante variaciones bruscas de No tienen problemas de estabilidad ante variaciones bruscas de la carga. la carga. VENTAJAS DE LOS MOTORES ASÍNCRONOS VENTAJAS DE LOS MOTORES ASÍNCRONOS VENTAJAS DE LOS MOTORES ASÍNCRONOS Aumento del Aumento del par de carga par de carga Reducción de la Reducción de la velocidad de giro velocidad de giro Mayor Mayor FEM FEM Mayor corriente Mayor corriente rotor rotor Mayor Mayor par motor par motor Estabilidad Estabilidad
- 34. 7.11. Inconvenientes delos 7.11. Inconvenientes de los motores de inducción motores de inducción ● ● La corriente de arranque es mucho mayor que la corriente de La corriente de arranque es mucho mayor que la corriente de funcionamiento nominal. Entre 3 y 6 veces mayor. En mucho funcionamiento nominal. Entre 3 y 6 veces mayor. En mucho casos es necesario disponer procedimientos especiales de casos es necesario disponer procedimientos especiales de limitación de la corriente de arranque. limitación de la corriente de arranque. ● ● La variación de su velocidad implica la variación de la La variación de su velocidad implica la variación de la frecuen frecuen- - cia cia de la alimentación: es necesario disponer de un convertidor de la alimentación: es necesario disponer de un convertidor electrónico que convierta la tensión de red en una tensión de electrónico que convierta la tensión de red en una tensión de frecuencia variable. frecuencia variable. INCONVENIENTES DE LOS MOTORES ASÍNCRONOS INCONVENIENTES DE LOS MOTORES ASÍNCRONOS INCONVENIENTES DE LOS MOTORES ASÍNCRONOS EQUIPO EQUIPO RECTIFICADOR RECTIFICADOR TRIFÁSICO TRIFÁSICO EQUIPO EQUIPO INVERSOR INVERSOR TRIFÁSICO TRIFÁSICO SISTEMA SISTEMA DE DE FILTRADO FILTRADO 3 FASES 3 FASES 50 50 Hz Hz 3 FASES 3 FASES f VARIABLE f VARIABLE BUS DE BUS DE CC CC ONDA ESCALONADA ONDA ESCALONADA DE f VARIABLE DE f VARIABLE
- 35. 7.12. Deslizamiento enlas 7.12. Deslizamiento en las máquinas asíncronas máquinas asíncronas 100 ⋅ − = S m S (%) S ω ω ω ω ω ω ω ω ω ω ω ω 100 ⋅ − = S m S (%) S ω ω ω ω ω ω ω ω ω ω ω ω S S S m S m N ) S ( N ) N N N ( N ⋅ − = ⋅ − − = 1 1 S S S m S m N ) S ( N ) N N N ( N ⋅ − = ⋅ − − = 1 1 S m ) S ( ω ω ω ω ω ω ω ω ⋅ − = 1 S m ) S ( ω ω ω ω ω ω ω ω ⋅ − = 1 Velocidad Velocidad mecánica mecánica del rotor del rotor m S des N N N − = m S des N N N − = P f NS ⋅ = 60 P f NS ⋅ = 60 Velocidad de Velocidad de deslizamiento deslizamiento 100 100 ⋅ − = ⋅ = S m S S des N N N N N (%) S 100 100 ⋅ − = ⋅ = S m S S des N N N N N (%) S Deslizamiento Deslizamiento S=0 Velocidad de sincronismo S=0 Velocidad de sincronismo S=1 Rotor parado S=1 Rotor parado { { LOS MOTORES DE INDUCCIÓN TRABAJAN SIEMPRE CON VALORES MUY BAJOS DE S: S<5% LOS MOTORES DE INDUCCIÓN LOS MOTORES DE INDUCCIÓN TRABAJAN SIEMPRE CON VALORES TRABAJAN SIEMPRE CON VALORES MUY BAJOS DE S: S<5% MUY BAJOS DE S: S<5%
- 36. 7.13. Frecuencia enel rotor de 7.13. Frecuencia en el rotor de las máquinas asíncronas I las máquinas asíncronas I Frecuencia Frecuencia FEM inducida FEM inducida en el rotor en el rotor En el límite: En el límite: S S→ → → → → → → →1; 1; N Nm m→ → → → → → → → 0 0 En el límite: En el límite: S S→ → → → → → → →0; 0; N Nm m→ → → → → → → → N Ns s f frotor rotor → → → → → → → → f festator estator f frotor rotor→ → → → → → → →0 0 Aumento frecuencia Aumento frecuencia inducida rotor inducida rotor Disminución frecuencia Disminución frecuencia inducida rotor inducida rotor > velocidad relativa > velocidad relativa campo respecto rotor campo respecto rotor < velocidad relativa < velocidad relativa campo respecto rotor campo respecto rotor Aumento Aumento velocidad giro velocidad giro Reducción Reducción velocidad giro velocidad giro La misma que la velocidad La misma que la velocidad relativa del campo respecto relativa del campo respecto al rotor (S) al rotor (S)
- 37. 7.13. Frecuencia enel rotor de 7.13. Frecuencia en el rotor de las máquinas asíncronas II las máquinas asíncronas II GIRO EN GIRO EN VACÍO: VACÍO: N Nm m≅ ≅ ≅ ≅ ≅ ≅ ≅ ≅ N NS S f frotor rotor→ → → → → → → →0 0 ROTOR ROTOR BLOQUEADO: BLOQUEADO: N Nm m=0 =0 f frotor rotor→ → → → → → → → f festator estator } } estator rotor f S f ⋅ = estator rotor f S f ⋅ = Para cualquier Para cualquier velocidad entre 0 y N velocidad entre 0 y NS S P f N estator S ⋅ = 60 P f N estator S ⋅ = 60 estator S S rotor f N Nm N f ⋅ − = estator S S rotor f N Nm N f ⋅ − = 60 Nm N P f S rotor − ⋅ = 60 Nm N P f S rotor − ⋅ =
- 38. 7.14. Circuito equivalentede 7.14. Circuito equivalente de la máquina asíncrona I la máquina asíncrona I } } [ ] 1 1 1 E I jX R U S s + ⋅ + = [ ] 1 1 1 E I jX R U S s + ⋅ + = Xs Rs U1 E1 I1 Xs Rs U1 E1 I1 CIRCUITO EQUIVALENTE CIRCUITO EQUIVALENTE DEL ESTATOR PARA DEL ESTATOR PARA CUALQUIER VELOCIDAD CUALQUIER VELOCIDAD DE GIRO DE GIRO ALIMENTADO A f1 frecuencia de red ALIMENTADO A f ALIMENTADO A f1 1 frecuencia de red frecuencia de red Reactancia Reactancia dispersión dispersión estator estator Resistencia Resistencia estator estator Reactancia Reactancia magnetizante magnetizante estator estator EQUIVALENTE EQUIVALENTE POR FASE POR FASE CIRCUITO EQUIVALENTE CIRCUITO EQUIVALENTE ROTOR CON LA ROTOR CON LA MÁQUINA BLOQUEADA MÁQUINA BLOQUEADA ALIMENTADO A f1 frecuencia de red ALIMENTADO A f ALIMENTADO A f1 1 frecuencia de red frecuencia de red XR RR E2 IRbloq XR RR E2 IRbloq Reactancia Reactancia dispersión dispersión rotor rotor Resistencia Resistencia rotor rotor Reactancia Reactancia magnetizante magnetizante rotor rotor } }EQUIVALENTE EQUIVALENTE POR FASE POR FASE CON ROTOR BLO- QUEADO: frotor=festator CON ROTOR BLO CON ROTOR BLO- - QUEADO: QUEADO: f frotor rotor= =f festator estator [ ] bloq R R R I jX R E ⋅ + = 2 [ ] bloq R R R I jX R E ⋅ + = 2
- 39. LA FEM INDUCIDA ENEL ROTOR ES PROPORCIONAL A LA VELOCIDAD DEL CAMPO RESPECTO AL ROTOR (S) LA FEM INDUCIDA LA FEM INDUCIDA EN EL ROTOR ES EN EL ROTOR ES PROPORCIONAL A PROPORCIONAL A LA VELOCIDAD DEL LA VELOCIDAD DEL CAMPO RESPECTO CAMPO RESPECTO AL ROTOR (S) AL ROTOR (S) 7.14. Circuito equivalente de 7.14. Circuito equivalente de la máquina asíncrona II la máquina asíncrona II Con el rotor bloqueado se induce E2 Con el rotor Con el rotor bloqueado se bloqueado se induce induce E E2 2 En vacío se induce 0 En vacío se En vacío se induce induce 0 0 A una velocidad en- tre 0 y NS, es decir a un des- lizamiento S A una A una velocidad en velocidad en- - tre tre 0 y N 0 y NS, S, es es decir a un des decir a un des- - lizamiento lizamiento S S SE INDUCE: S*E2 SE SE INDUCE: INDUCE: S*E S*E2 2 La FEM inducida en el rotor para una velocidad cualquiera N (corres- pondiente a un deslizamiento S) La FEM inducida en el rotor para una La FEM inducida en el rotor para una velocidad cualquiera N (corres velocidad cualquiera N (corres- - pondiente pondiente a un deslizamiento S a un deslizamiento S) ) S*E S*E2 2 S*XR RR S*E2 IR S*XR RR S*E2 IR Reactancia Reactancia dispersión dispersión rotor rotor Resistencia Resistencia rotor rotor ALIMENTADO A: f2=S*f1 ALIMENTADO ALIMENTADO A: A: f f2 2=S*f =S*f1 1 Circuito equivalente para el Circuito equivalente para el rotor con deslizamiento S rotor con deslizamiento S LA RESISTENCIA ROTÓRICA RR NO VARÍA CON LA FRECUENCIA Y, POR TANTO, TAMPOCO CON S LA RESISTENCIA ROTÓRICA LA RESISTENCIA ROTÓRICA R RR R NO VARÍA NO VARÍA CON LA CON LA FRECUENCIA FRECUENCIA Y, POR TANTO, Y, POR TANTO, TAMPOCO TAMPOCO CON CON S S LA REACTANCIA XR VARÍA CON S: CUANDO EL DESLIZAMIENTO ES S, XR PASA SER S*XR LA REACTANCIA LA REACTANCIA X XR R VARÍA CON S: VARÍA CON S: CUANDO EL DESLIZAMIENTO ES CUANDO EL DESLIZAMIENTO ES S S, , X XR R PASA SER PASA SER S*X S*XR R
- 40. 7.14. Circuito equivalentede 7.14. Circuito equivalente de la máquina asíncrona III la máquina asíncrona III [ ] s R R R I S jX R E S ⋅ ⋅ + = ⋅ 2 [ ] s R R R I S jX R E S ⋅ ⋅ + = ⋅ 2 R R R R Rs jX S R E jX R E S I + = + ⋅ = 2 2 R R R R Rs jX S R E jX R E S I + = + ⋅ = 2 2 Se puede obtener la misma corriente en el mismo circuito alimentado a f1 con sólo cambiar RR por RR/S Se puede obtener la misma corriente en Se puede obtener la misma corriente en el mismo circuito alimentado a el mismo circuito alimentado a f f1 1 con sólo con sólo cambiar R cambiar RR R por R por RR R/S /S ES POSIBLE OBTENER EL CIRCUITO EQUIVALENTE DE LA MÁQUINA ASÍNCRONA TRABAJANDO SÓLO CON LA FRECUENCIA DEL ESTATOR. BASTA SIMULAR EL EFECTO DEL GIRO CON LA RESISTENCIA RR/S ES POSIBLE OBTENER EL CIRCUITO ES POSIBLE OBTENER EL CIRCUITO EQUIVALENTE DE LA MÁQUINA EQUIVALENTE DE LA MÁQUINA ASÍNCRONA TRABAJANDO SÓLO CON LA ASÍNCRONA TRABAJANDO SÓLO CON LA FRECUENCIA DEL ESTATOR. BASTA FRECUENCIA DEL ESTATOR. BASTA SIMULAR EL EFECTO DEL GIRO CON LA SIMULAR EL EFECTO DEL GIRO CON LA RESISTENCIA RESISTENCIA R RR R/S /S CIRCUITO EQ. ROTOR A CIRCUITO EQ. ROTOR A DESLIZAMIENTO S DESLIZAMIENTO S S*XR RR S*E2 IR S*XR RR S*E2 IR Reactancia Reactancia dispersión dispersión rotor rotor Resistencia Resistencia rotor rotor ALIMENTADO A: f2=S*f1 ALIMENTADO ALIMENTADO A: A: f f2 2=S*f =S*f1 1 ALIMENTADO A: f1 ALIMENTADO ALIMENTADO A: A: f f1 1 XR E2 IR S RR XR E2 IR S RR
- 41. 7.14. Circuito equivalentede 7.14. Circuito equivalente de la máquina asíncrona IV la máquina asíncrona IV PARA OBTENER EL CIRCUITO EQUIVALENTE COMPLETO SE UNIRÁN LOS CIRCUITOS EQUIVALENTES DE ROTOR Y ESTATOR PARA OBTENER EL CIRCUITO EQUIVALENTE COMPLETO SE UNIRÁN PARA OBTENER EL CIRCUITO EQUIVALENTE COMPLETO SE UNIRÁN LOS CIRCUITOS EQUIVALENTES DE ROTOR Y ESTATOR LOS CIRCUITOS EQUIVALENTES DE ROTOR Y ESTATOR SE PLANTEARÁ QUE LA MÁQUINA ASÍNCRONA ES “EQUIVALENTE” A UN TRANSFORMADOR (Estator=Primario, Rotor=Secundario Relación Transf.=rt) SE PLANTEARÁ QUE LA MÁQUINA ASÍNCRONA ES SE PLANTEARÁ QUE LA MÁQUINA ASÍNCRONA ES “EQUIVALENTE” “EQUIVALENTE” A A UN TRANSFORMADOR (Estator=Primario, Rotor=Secundario Relación UN TRANSFORMADOR (Estator=Primario, Rotor=Secundario Relación Transf.= Transf.=r rt t) ) SE REDUCIRÁ EL SECUNDARIO (Rotor) AL PRIMARIO (Estator) SE REDUCIRÁ EL SECUNDARIO (Rotor) AL PRIMARIO (Estator) SE REDUCIRÁ EL SECUNDARIO (Rotor) AL PRIMARIO (Estator) Xs Rs U1 E1 I1 XR’ E2’ IR’ S ' RR 1 2 2 E r E ' E t = ⋅ = Xs Rs U1 E1 I1 XR’ E2’ IR’ S ' RR 1 2 2 E r E ' E t = ⋅ =
- 42. Xs Rs U1 E1 I1 XR’ E2’ IR’ S ' RR 1 2 2E r E ' E t = ⋅ = Xs Rs U1 E1 I1 XR’ E2’ IR’ S ' RR 1 2 2 E r E ' E t = ⋅ = 7.14. Circuito equivalente de 7.14. Circuito equivalente de la máquina asíncrona V la máquina asíncrona V COMO E1=E2’ SE PUEDEN UNIR EN CORTOCIRCUITO COMO COMO E E1 1=E =E2 2’ ’ SE PUEDEN SE PUEDEN UNIR EN CORTOCIRCUITO UNIR EN CORTOCIRCUITO
- 43. 7.14. Circuito equivalentede 7.14. Circuito equivalente de la máquina asíncrona VI la máquina asíncrona VI I0 ϕ ϕ ϕ ϕ0 Iµ µ µ µ Ife I0 ϕ ϕ ϕ ϕ0 Iµ µ µ µ Ife Componente magnetizante Componente Componente magnetizante magnetizante Componente de pérdidas Componente Componente de pérdidas de pérdidas Xµ µ µ µ Xµ µ µ µ Iµ µ µ µ Iµ µ µ µ Rfe Rfe Ife Ife I0 I0 Xs Rs U1 I1 XR’ IR’ S ' RR 1 2 2 E r E ' E t = ⋅ = Xs Rs U1 I1 XR’ IR’ S ' RR 1 2 2 E r E ' E t = ⋅ =
- 44. 7.14. Circuito equivalentede 7.14. Circuito equivalente de la máquina asíncrona VII la máquina asíncrona VII − ⋅ + = S S ' R ' R S ' R R R R 1 − ⋅ + = S S ' R ' R S ' R R R R 1 LA RESISTENCIA VARIABLE SE PUEDE DIVIDIR EN DOS COMPONENTES LA RESISTENCIA LA RESISTENCIA VARIABLE SE PUEDE VARIABLE SE PUEDE DIVIDIR EN DOS DIVIDIR EN DOS COMPONENTES COMPONENTES Xs Rs U1 I1 XR’ IR’ S ' RR Xµ µ µ µ Rfe Ife Iµ µ µ µ I0 Xs Rs U1 I1 XR’ IR’ S ' RR Xµ µ µ µ Rfe Ife Iµ µ µ µ I0
- 45. 7.14. Circuito equivalentede 7.14. Circuito equivalente de la máquina asíncrona VIII la máquina asíncrona VIII Tensión Tensión de fase de fase (Estator (Estator) ) Resistencia Resistencia cobre rotor cobre rotor Reactancia Reactancia dispersión dispersión rotor rotor Resistencia Resistencia potencia potencia mecánica mecánica entregada entregada Resistencia Resistencia cobre estator cobre estator Reactancia Reactancia dispersión dispersión estator estator Reactancia Reactancia magnetizante magnetizante Resistencia Resistencia pérdidas hierro pérdidas hierro Corriente Corriente de vacío de vacío El circuito equivalente se plantea El circuito equivalente se plantea por fase y con conexión en estrella por fase y con conexión en estrella Todos los elementos del circuito con ‘ Todos los elementos del circuito con ‘ están referidos al estator están referidos al estator Xs Rs U1 I1 XR’ IR’ Xµ µ µ µ Rfe Ife Iµ µ µ µ I0 RR’ − ⋅ S S ' RR 1 Xs Rs U1 I1 XR’ IR’ Xµ µ µ µ Rfe Ife Iµ µ µ µ I0 RR’ − ⋅ S S ' RR 1
- 46. 7.14. Circuito equivalentede 7.14. Circuito equivalente de la máquina asíncrona IX la máquina asíncrona IX Con la carga nominal (S bajo) el circuito el factor de potencia a la entrada es alta (0,8 aprox) Con la carga nominal (S bajo) el circuito el factor de potencia Con la carga nominal (S bajo) el circuito el factor de potencia a la a la entrada es alta (0,8 entrada es alta (0,8 aprox aprox) ) En vacío (S=0) la rama del rotor queda en circuito abierto: el circuito es principalmente inductivo fdp 0,1 - 0,2 aprox En vacío (S=0) la rama del rotor queda en circuito abierto: el En vacío (S=0) la rama del rotor queda en circuito abierto: el circuito es principalmente inductivo circuito es principalmente inductivo fdp fdp 0,1 0,1 - - 0,2 0,2 aprox aprox Potencia entregada Potencia entregada Potencia entregada En un motor asíncrono la corriente de vacío no es despreciable En un motor asíncrono la corriente de vacío no es despreciable En un motor asíncrono la corriente de vacío no es despreciable Xs Rs U1 I1 XR’ IR’ Xµ µ µ µ Rfe Ife Iµ µ µ µ I0 RR’ − ⋅ S S ' RR 1 Xs Rs U1 I1 XR’ IR’ Xµ µ µ µ Rfe Ife Iµ µ µ µ I0 RR’ − ⋅ S S ' RR 1 (T. DE FASE) (T. DE FASE) Cosϕ ϕ ϕ ϕ Cos Cosϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ
- 47. 7.15. Cálculo delas pérdidas 7.15. Cálculo de las pérdidas en la máquina asíncrona I en la máquina asíncrona I 2 3 ' I S ' R P R R g ⋅ ⋅ = 2 3 ' I S ' R P R R g ⋅ ⋅ = 2 1 3 ' I S S ' R P P P R R rot cu g mi ⋅ − ⋅ ⋅ = − = 2 1 3 ' I S S ' R P P P R R rot cu g mi ⋅ − ⋅ ⋅ = − = ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = = = = = = = = Cos Cos I I 3V 3V P P 1 1 1 1 1 1 POTENCIA ABSORBIDA DE LA RED ELÉCTRICA POTENCIA ABSORBIDA DE LA RED ELÉCTRICA 2 1 3 I R P S est Cu ⋅ ⋅ = 2 1 3 I R P S est Cu ⋅ ⋅ = PÉRDIDAS EN LOS CONDUCTORES DEL ESTATOR (Cu) PÉRDIDAS EN LOS CONDUCTORES DEL ESTATOR (Cu) fe fe R E P 2 1 3 ⋅ = fe fe R E P 2 1 3 ⋅ = PÉRDIDAS EN EL HIERRO. SUELEN CONSIDERARSE CON PÉRDIDAS EN EL HIERRO. SUELEN CONSIDERARSE CON- - CENTRADAS EN EL ESTATOR. EN EL ROTOR LA f ES MUY CENTRADAS EN EL ESTATOR. EN EL ROTOR LA f ES MUY BAJA BAJA fe est Cu g P P P P − − = 1 fe est Cu g P P P P − − = 1 POTENCIA QUE ATRAVIESA EL ENTREHIERRO DE POTENCIA QUE ATRAVIESA EL ENTREHIERRO DE LA MÁQUINA LA MÁQUINA 2 3 ' I ' R P R R Rot Cu ⋅ ⋅ = 2 3 ' I ' R P R R Rot Cu ⋅ ⋅ = PÉRDIDAS EN LOS CONDUCTORES DEL ROTOR (Cu) PÉRDIDAS EN LOS CONDUCTORES DEL ROTOR (Cu) La potencia que atraviesa el entrehierro es la que disipa en la resistencia total de la rama del rotor (RR’/S) La potencia que atraviesa el La potencia que atraviesa el entrehierro es la que disipa entrehierro es la que disipa en la resistencia total de la en la resistencia total de la rama del rotor rama del rotor (R (RR R’/S) ’/S) POTENCIA MECÁNICA INTER POTENCIA MECÁNICA INTER- - NA: ATRAVIESA EL ENTREHIE NA: ATRAVIESA EL ENTREHIE- - RRO Y PRODUCE TRABAJO RRO Y PRODUCE TRABAJO Se disipa en la Se disipa en la resis resis- - tencia tencia variable variable
- 48. 7.15. Cálculo delas pérdidas 7.15. Cálculo de las pérdidas en la máquina asíncrona II en la máquina asíncrona II [ ] g g g rot cu g mi P S P S P P P P ⋅ − = ⋅ − = − = 1 [ ] g g g rot cu g mi P S P S P P P P ⋅ − = ⋅ − = − = 1 OTRA FORMA DE CALCULAR OTRA FORMA DE CALCULAR- - LA A PARTIR DEL DESLIZA LA A PARTIR DEL DESLIZA- - MIENTO MIENTO es rotacional y mecánicas Pérdidas P P mi U − − − − = = = = es rotacional y mecánicas Pérdidas P P mi U − − − − = = = = PAR INTERNO: EL PAR TOTAL PAR INTERNO: EL PAR TOTAL DESARROLLADO INTERNA DESARROLLADO INTERNA- - MENTE POR LA MÁQUINA MENTE POR LA MÁQUINA Velocidad angular Velocidad angular de giro del rotor de giro del rotor [ [ [ [ ] ] ] ] S g g mi i P P S P T Ω Ω Ω Ω = = = = Ω Ω Ω Ω ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ − − − − = = = = Ω Ω Ω Ω = = = = 1 [ [ [ [ ] ] ] ] S g g mi i P P S P T Ω Ω Ω Ω = = = = Ω Ω Ω Ω ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ − − − − = = = = Ω Ω Ω Ω = = = = 1 Velocidad angular Velocidad angular de sincronismo de sincronismo PAR ÚTIL PAR ÚTIL: EL PAR QUE ES : EL PAR QUE ES CAPAZ DE DESARROLLAR EL CAPAZ DE DESARROLLAR EL MOTOR EN EL EJE MOTOR EN EL EJE Ω Ω Ω Ω = = = = U U P T Ω Ω Ω Ω = = = = U U P T
- 49. jXs Rs jXR’ IR’ S ' RR jXµ µ µ µ A B U1 I1 + jXsRs jXR’ IR’ S ' RR jXµ µ µ µ A B U1 I1 + 7.16. Cálculo del par de una 7.16. Cálculo del par de una máquina asíncrona I máquina asíncrona I CALCULANDO EL EQUIVALENTE THEVENIN ENTRE A y B CALCULANDO EL CALCULANDO EL EQUIVALENTE EQUIVALENTE THEVENIN THEVENIN ENTRE ENTRE A y B A y B Se puede despreciar Rfe Se puede Se puede despreciar despreciar R Rfe fe jXth Rth jXR’ IR’ S ' RR A B Vth I1 + jXth Rth jXR’ IR’ S ' RR A B Vth I1 + [ [ [ [ ] ] ] ] µ µ µ µ µ µ µ µ + + + + + + + + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = = = = X X j R jX U V S S th 1 [ [ [ [ ] ] ] ] µ µ µ µ µ µ µ µ + + + + + + + + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = = = = X X j R jX U V S S th 1 [ [ [ [ ] ] ] ] [ [ [ [ ] ] ] ] µ µ µ µ µ µ µ µ + + + + + + + + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ + + + + = = = = X X j R jX jX R Z S S S S th [ [ [ [ ] ] ] ] [ [ [ [ ] ] ] ] µ µ µ µ µ µ µ µ + + + + + + + + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ + + + + = = = = X X j R jX jX R Z S S S S th
- 50. 7.16. Cálculo delpar de una 7.16. Cálculo del par de una máquina asíncrona II máquina asíncrona II [ [ [ [ ] ] ] ]2 2 ' X X S ' R R V ' I R th R th th R + + + + + + + + + + + + = = = = [ [ [ [ ] ] ] ]2 2 ' X X S ' R R V ' I R th R th th R + + + + + + + + + + + + = = = = jXth Rth jXR’ IR’ S ' RR A B Vth I1 + jXth Rth jXR’ IR’ S ' RR A B Vth I1 + [ [ [ [ ] ] ] ] ' X X j S ' R R V ' I R th R th th R + + + + + + + + + + + + = = = = [ [ [ [ ] ] ] ] ' X X j S ' R R V ' I R th R th th R + + + + + + + + + + + + = = = = [ [ [ [ ] ] ] ]2 2 2 2 3 3 ' X X S ' R R S ' R V ' I S ' R P R th R th R th R R g + + + + + + + + + + + + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = = = = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = = = = [ [ [ [ ] ] ] ]2 2 2 2 3 3 ' X X S ' R R S ' R V ' I S ' R P R th R th R th R R g + + + + + + + + + + + + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = = = = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = = = = ) S ( f Ti = = = = ) S ( f Ti = = = = [ [ [ [ ] ] ] ]2 2 2 3 ' X X S ' R R S ' R V P T R th R th R th S S g i + + + + + + + + + + + + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ Ω Ω Ω Ω = = = = Ω Ω Ω Ω = = = = [ [ [ [ ] ] ] ]2 2 2 3 ' X X S ' R R S ' R V P T R th R th R th S S g i + + + + + + + + + + + + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ Ω Ω Ω Ω = = = = Ω Ω Ω Ω = = = =
- 51. 7. 17. Curvasde respuesta 7. 17. Curvas de respuesta mecánica par mecánica par - - velocidad I velocidad I 1 Deslizamiento S Par Par de Arranque Par máximo Par Nominal 0 Velocidad de sincronismo Motor Generador Freno 1 Deslizamiento S Par Par de Arranque Par máximo Par Nominal 0 Velocidad de sincronismo Motor Generador Freno S>1 S>1 S>1 0<S<1 0<S<1 0<S<1 S<0 S<0 S<0 Zona de funcionamiento estable como motor Zona de funcionamiento estable Zona de funcionamiento estable como motor como motor ) S ( f Ti = = = = ) S ( f Ti = = = = 2 2 1 − − − − − − − − = = = = , T T nom arr 2 2 1 − − − − − − − − = = = = , T T nom arr 7 2 8 1 , , T T nom max − − − − − − − − = = = = 7 2 8 1 , , T T nom max − − − − − − − − = = = =
- 52. 7. 17. Curvasde respuesta 7. 17. Curvas de respuesta mecánica par mecánica par - - velocidad II velocidad II La característica mecánica de los motores de inducción es prácticamente lineal entre vacío y plena carga La característica mecánica de los motores de inducción es La característica mecánica de los motores de inducción es prácticamente lineal entre vacío y plena carga prácticamente lineal entre vacío y plena carga El par máximo suele ser de 2 a 3 veces el nominal El par máximo suele ser de 2 a 3 veces el nominal El par máximo suele ser de 2 a 3 veces el nominal El par de arranque tiene que ser superior al nominal para permitir que el motor se ponga en marcha El par de arranque tiene que ser superior al nominal para El par de arranque tiene que ser superior al nominal para permitir que el motor se ponga en marcha permitir que el motor se ponga en marcha Para un determinado deslizamiento el par varía con el cuadrado de la tensión Para un determinado deslizamiento el par varía con el Para un determinado deslizamiento el par varía con el cuadrado de la tensión cuadrado de la tensión
- 53. 7.17. Curvas derespuesta 7.17. Curvas de respuesta mecánica par mecánica par - - velocidad III velocidad III Banda de dispersión Banda de Banda de dispersión dispersión Cat Catá álogos comerciales logos comerciales
- 54. 7.17. Curvas derespuesta 7.17. Curvas de respuesta mecánica par mecánica par - - velocidad IV velocidad IV Cat Catá álogos comerciales logos comerciales
- 55. 7.18. Par máximode un motor 7.18. Par máximo de un motor de inducción I de inducción I jXth Rth jXR’ IR’ S ' RR A B Vth I1 + jXth Rth jXR’ IR’ S ' RR A B Vth I1 + El par será máximo cuando Pg sea máxima, es decir cuando se transfiera a RR’/S la máxima potencia El par será El par será máximo cuando máximo cuando P Pg g sea máxima, sea máxima, es decir cuando es decir cuando se transfiera a se transfiera a R RR R’/S ’/S la máxima la máxima potencia potencia [ [ [ [ ] ] ] ]2 2 ' X X R S ' R R th th R + + + + + + + + = = = = [ [ [ [ ] ] ] ]2 2 ' X X R S ' R R th th R + + + + + + + + = = = = TEOREMA TRANSFERENCIA MÁX. POT TEOREMA TEOREMA TRANSFERENCIA TRANSFERENCIA MÁX. POT MÁX. POT [ [ [ [ ] ] ] ]2 2 ' X X R ' R S R th th R TMAX + + + + + + + + = = = = [ [ [ [ ] ] ] ]2 2 ' X X R ' R S R th th R TMAX + + + + + + + + = = = = [ [ [ [ ] ] ] ] + + + + + + + + + + + + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ Ω Ω Ω Ω ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = = = = 2 2 2 2 3 ' X X R R V T R th th th S th max [ [ [ [ ] ] ] ] + + + + + + + + + + + + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ Ω Ω Ω Ω ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = = = = 2 2 2 2 3 ' X X R R V T R th th th S th max
- 56. 7.18. Par máximode un motor 7.18. Par máximo de un motor de inducción II de inducción II Resistencia Resistencia rotórica rotórica creciente creciente S STMAX1 TMAX1 S STMAX2 TMAX2 S STMAX3 TMAX3 Par Par S S [ [ [ [ ] ] ] ]2 2 ' X X R ' R S R th th R TMAX + + + + + + + + = = = = [ [ [ [ ] ] ] ]2 2 ' X X R ' R S R th th R TMAX + + + + + + + + = = = = EL deslizamiento al que se produce el par máximo SÍ DEPENDE DE RR’ EL deslizamiento al EL deslizamiento al que se produce el par que se produce el par máximo máximo SÍ SÍ DEPENDE DE R DEPENDE DE RR R’ ’ Esta propiedad se usa para el arran- que mediante inserción de resisten- cias en máquinas de rotor bobinado Esta propiedad se usa para el Esta propiedad se usa para el arran arran- - que mediante inserción de resisten que mediante inserción de resisten- - cias cias en máquinas de rotor bobinado en máquinas de rotor bobinado El par máximo NO depende de la resistencia rotórica RR’ El par máximo NO El par máximo NO depende de la depende de la resistencia resistencia rotórica rotórica R RR R’ ’ [ [ [ [ ] ] ] ] + + + + + + + + + + + + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ Ω Ω Ω Ω ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = = = = 2 2 2 2 3 ' X X R R V T R th th th S th max [ [ [ [ ] ] ] ] + + + + + + + + + + + + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ Ω Ω Ω Ω ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = = = = 2 2 2 2 3 ' X X R R V T R th th th S th max
- 57. 7.19. Ensayo derotor libre 7.19. Ensayo de rotor libre ∞ ∞ ∞ ∞ → → → → → → → → S S - 1 ' R : 0 S Si R ∞ ∞ ∞ ∞ → → → → → → → → S S - 1 ' R : 0 S Si R Xs Rs U1 I0 XR’ Xµ µ µ µ Rfe Ife Iµ µ µ µ RR’ Xs Rs U1 I0 XR’ Xµ µ µ µ Rfe Ife Iµ µ µ µ RR’ En vacío S En vacío S≈ ≈ ≈ ≈ ≈ ≈ ≈ ≈0: 0: Al no circular corriente por RR’ puede considerarse que en este ensayo las pérdidas en el Cu son sólo las del estator Al no circular corriente por R Al no circular corriente por RR R’ puede considerarse que en ’ puede considerarse que en este ensayo las pérdidas en el Cu son sólo las del estator este ensayo las pérdidas en el Cu son sólo las del estator 0 0 3 I V Z Línea = = = = 0 0 3 I V Z Línea = = = = 2 0 0 0 3 I P R ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = = = = µ µ µ µ + + + + ≅ ≅ ≅ ≅ − − − − = = = = X X R Z X s 2 0 2 0 0 µ µ µ µ + + + + ≅ ≅ ≅ ≅ − − − − = = = = X X R Z X s 2 0 2 0 0 { { { { { { { { I0(t) I0(t) Motor girando sin carga Motor girando sin carga Motor girando sin carga Condiciones ensayo: Condiciones ensayo: Condiciones ensayo: W1 W1 W2 W2 A U1(t) U1(t) + + + + + + V y f nominales V y f nominales V y f nominales Z Z0 0 Impedancia por fase del motor Impedancia Impedancia por fase del por fase del motor motor 0 0 0 jX R Z + + + + = = = = 0 0 0 jX R Z + + + + = = = = fe mec est cu P P P W W P + + + + + + + + = = = = + + + + = = = = 2 1 0 fe mec est cu P P P W W P + + + + + + + + = = = = + + + + = = = = 2 1 0
- 58. 7.20. Ensayo derotor 7.20. Ensayo de rotor bloqueado I bloqueado I I1n(t) I1n(t) Rotor bloqueado Rotor bloqueado Rotor bloqueado Condiciones ensayo: Condiciones ensayo: Condiciones ensayo: W1 W1 W2 W2 A Ucc(t) Ucc(t) + + + + + + V reducida e I nominal V reducida e I nominal V reducida e I nominal V El ensayo se realiza subiendo gradualmente la tensión de ali- mentación hasta que la corrien- te circulante sea la nominal El ensayo se realiza subiendo El ensayo se realiza subiendo gradualmente la tensión de gradualmente la tensión de ali ali- - mentación mentación hasta que la hasta que la corrien corrien- - te circulante sea la nominal te circulante sea la nominal 3 cc U 3 cc U Xs Rs I1n XR’ RR’ Xs Rs I1n XR’ RR’ Se puede despreciar la rama paralelo Se puede despreciar Se puede despreciar la rama paralelo la rama paralelo Tensión de ensayo muy reducida Tensión de ensayo Tensión de ensayo muy reducida muy reducida Corriente por Xµ µ µ µ despreciable Corriente por X Corriente por Xµ µ µ µ µ µ µ µ despreciable despreciable Muy pocas pérdidas Fe Muy pocas Muy pocas pérdidas Fe pérdidas Fe Rfe despreciable R Rfe fe despreciable despreciable Z Zcc cc cc cc cc jX R Z + + + + = = = = cc cc cc jX R Z + + + + = = = = ' R R R R s cc + + + + = = = = ' R R R R s cc + + + + = = = = ' X X X R s cc + + + + = = = = ' X X X R s cc + + + + = = = = Se elimina rama paralelo Se elimina Se elimina rama paralelo rama paralelo
- 59. 7.20. Ensayo derotor 7.20. Ensayo de rotor bloqueado II bloqueado II Xs Rs I1n XR’ RR’ Xs Rs I1n XR’ RR’ 3 cc U 3 cc U Se puede despreciar la rama paralelo Se puede despreciar Se puede despreciar la rama paralelo la rama paralelo Z Zcc cc rot cu est cu cc P P W W P + + + + = = = = + + + + = = = = 2 1 rot cu est cu cc P P W W P + + + + = = = = + + + + = = = = 2 1 n cc cc I U Z 1 3 = = = = n cc cc I U Z 1 3 = = = = 2 1 3 n cc cc I P R ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = = = = 2 1 3 n cc cc I P R ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = = = = CÁLCULO PARÁMETROS CIRCUITO EQUIVALENTE CÁLCULO PARÁMETROS CÁLCULO PARÁMETROS CIRCUITO EQUIVALENTE CIRCUITO EQUIVALENTE [ [ [ [ ] ] ] ] ' X X , ' X R S R + + + + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = = = = 6 0 [ [ [ [ ] ] ] ] ' X X , ' X R S R + + + + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = = = = 6 0 [ [ [ [ ] ] ] ] ' X X , ' X R S R + + + + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = = = = 7 0 [ [ [ [ ] ] ] ] ' X X , ' X R S R + + + + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = = = = 7 0 ' X X R S = = = = ' X X R S = = = = [ [ [ [ ] ] ] ] ' X X , X R S S + + + + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = = = = 4 0 [ [ [ [ ] ] ] ] ' X X , X R S S + + + + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = = = = 4 0 [ [ [ [ ] ] ] ] ' X X , X R S S + + + + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = = = = 3 0 [ [ [ [ ] ] ] ] ' X X , X R S S + + + + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = = = = 3 0 ' X X R S = = = = ' X X R S = = = = XS y XR’ X XS S y y X XR R’ ’ Regla empírica según tipo de motor Regla empírica según tipo de motor Regla empírica según tipo de motor MOTOR CLASE A: MOTOR CLASE A: MOTOR CLASE A: MOTOR CLASE B: MOTOR CLASE B: MOTOR CLASE B: MOTOR CLASE C: MOTOR CLASE C: MOTOR CLASE C: MOTOR CLASE D: MOTOR CLASE D: MOTOR CLASE D: RS Se obtiene por medición directa sobre los devanados del estator R RS S Se obtiene por medición directa Se obtiene por medición directa sobre los devanados del estator sobre los devanados del estator
- 60. CÁLCULO PARÁMETROS CIRCUITO EQUIVALENTE CÁLCULO PARÁMETROS CÁLCULOPARÁMETROS CIRCUITO CIRCUITO EQUIVALENTE EQUIVALENTE 7.20. Ensayo de rotor 7.20. Ensayo de rotor bloqueado III bloqueado III S X X X − − − − = = = = µ µ µ µ 0 S X X X − − − − = = = = µ µ µ µ 0 Xµ µ µ µ X Xµ µ µ µ µ µ µ µ Después de aplicar la Regla empírica anterior para obtener las reactancias de rotor y estator se aplica el resultado del ensayo de vacío Después de aplicar la Regla empírica Después de aplicar la Regla empírica anterior para obtener las reactancias anterior para obtener las reactancias de rotor y estator se aplica el de rotor y estator se aplica el resultado del ensayo de vacío resultado del ensayo de vacío R RR R’ ’ Se obtiene restando a RCC (Ensayo de rotor bloqueado) el valor de RS (medición directa) Se obtiene restando a R Se obtiene restando a RCC CC (Ensayo de (Ensayo de rotor bloqueado) el valor de R rotor bloqueado) el valor de RS S (medición directa) (medición directa) S cc R R R ' R − − − − = = = = S cc R R R ' R − − − − = = = =
- 61. Corriente absorbida enfunción de la velocidad 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 945 950 955 960 965 970 975 980 985 990 995 1000 RPM Corriente A Corriente absorbida en función de la velocidad 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 945 950 955 960 965 970 975 980 985 990 995 1000 RPM Corriente A 7.21. Características funcionales 7.21. Características funcionales de los motores asíncronos I de los motores asíncronos I Fabricante: EMOD Potencia: 7,5 kW Tensión: 380 V Corriente: 17 A Velocidad : 946 RPM Polos: 6 Fabricante: EMOD Fabricante: EMOD Potencia: 7,5 Potencia: 7,5 kW kW Tensión: 380 V Tensión: 380 V Corriente: 17 A Corriente: 17 A Velocidad : 946 RPM Velocidad : 946 RPM Polos: 6 Polos: 6 Velocidad de sincronismo Velocidad de Velocidad de sincronismo sincronismo Corriente de vacío Corriente Corriente de vacío de vacío Corriente nominal Corriente Corriente nominal nominal
- 62. Potencia eléctrica absorbidaen función de la velocidad 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 945 950 955 960 965 970 975 980 985 990 995 1000 RPM Potencia W Potencia eléctrica absorbida en función de la velocidad 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 945 950 955 960 965 970 975 980 985 990 995 1000 RPM Potencia W Fabricante: EMOD Potencia: 7,5 kW Tensión: 380 V Corriente: 17 A Velocidad : 946 RPM Polos: 6 Fabricante: EMOD Fabricante: EMOD Potencia: 7,5 Potencia: 7,5 kW kW Tensión: 380 V Tensión: 380 V Corriente: 17 A Corriente: 17 A Velocidad : 946 RPM Velocidad : 946 RPM Polos: 6 Polos: 6 7.21. Características funcionales 7.21. Características funcionales de los motores asíncronos II de los motores asíncronos II Velocidad de sincronismo Velocidad de Velocidad de sincronismo sincronismo Potencia eléctrica consumida plena carga Potencia eléctrica Potencia eléctrica consumida plena carga consumida plena carga
- 63. Rendimiento en funciónde la velocidad 0,000 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500 0,600 0,700 0,800 0,900 945 950 955 960 965 970 975 980 985 990 995 1000 RPM Rendimiento % Rendimiento en función de la velocidad 0,000 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500 0,600 0,700 0,800 0,900 945 950 955 960 965 970 975 980 985 990 995 1000 RPM Rendimiento % Fabricante: EMOD Potencia: 7,5 kW Tensión: 380 V Corriente: 17 A Velocidad : 946 RPM Polos: 6 Fabricante: EMOD Fabricante: EMOD Potencia: 7,5 Potencia: 7,5 kW kW Tensión: 380 V Tensión: 380 V Corriente: 17 A Corriente: 17 A Velocidad : 946 RPM Velocidad : 946 RPM Polos: 6 Polos: 6 7.21. Características funcionales 7.21. Características funcionales de los motores asíncronos III de los motores asíncronos III Velocidad de sincronismo Velocidad de Velocidad de sincronismo sincronismo Rendimiento en vacío Rendimiento Rendimiento en vacío en vacío Rendimiento a plena carga Rendimiento Rendimiento a plena carga a plena carga
- 64. Factor de potenciaen función de la velocidad 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 945 950 955 960 965 970 975 980 985 990 995 1000 RPM Factor de potencia Factor de potencia en función de la velocidad 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 945 950 955 960 965 970 975 980 985 990 995 1000 RPM Factor de potencia Fabricante: EMOD Potencia: 7,5 kW Tensión: 380 V Corriente: 17 A Velocidad : 946 RPM Polos: 6 Fabricante: EMOD Fabricante: EMOD Potencia: 7,5 Potencia: 7,5 kW kW Tensión: 380 V Tensión: 380 V Corriente: 17 A Corriente: 17 A Velocidad : 946 RPM Velocidad : 946 RPM Polos: 6 Polos: 6 7.21. Características funcionales 7.21. Características funcionales de los motores asíncronos IV de los motores asíncronos IV Velocidad de sincronismo Velocidad de Velocidad de sincronismo sincronismo fdp en vacío fdp fdp en en vacío vacío fdp a plena carga fdp fdp a plena a plena carga carga
- 65. Característica mecánica enzona estable 0 10 20 30 40 50 60 70 80 945 950 955 960 965 970 975 980 985 990 995 1000 RPM Par (Nm) Característica mecánica en zona estable 0 10 20 30 40 50 60 70 80 945 950 955 960 965 970 975 980 985 990 995 1000 RPM Par (Nm) Fabricante: EMOD Potencia: 7,5 kW Tensión: 380 V Corriente: 17 A Velocidad : 946 RPM Polos: 6 Fabricante: EMOD Fabricante: EMOD Potencia: 7,5 Potencia: 7,5 kW kW Tensión: 380 V Tensión: 380 V Corriente: 17 A Corriente: 17 A Velocidad : 946 RPM Velocidad : 946 RPM Polos: 6 Polos: 6 7.21. Características funcionales 7.21. Características funcionales de los motores asíncronos V de los motores asíncronos V Velocidad de sincronismo Velocidad de Velocidad de sincronismo sincronismo
- 66. 7.21. Características 7.21. Características funcionalesde los motores funcionales de los motores asíncronos VI asíncronos VI VELOCIDADES DE GIRO TÍPICAS VELOCIDADES DE GIRO TÍPICAS Fuente: ABB Fuente: ABB – – “ “Guide for selecting Guide for selecting a motor” a motor” NÚMERO DE POLOS VELOCIDAD SINCRONISMO (RPM) VELOCIDAD TÍPICA PLENA CARGA 2 3000 2900 4 1500 1440 6 1000 960 8 750 720 10 600 580 12 500 480 16 375 360
- 67. Evolución de latemperatura de los devanados desde el arranque hasta el régimen permanente térmico Evolución de la temperatura de los devanados desde el Evolución de la temperatura de los devanados desde el arranque hasta el régimen permanente térmico arranque hasta el régimen permanente térmico 7.21. Características funcionales 7.21. Características funcionales de los motores asíncronos VII de los motores asíncronos VII Fabricante: EMOD Potencia: 7,5 kW Tensión: 380 V Corriente: 17 A Velocidad : 946 RPM Polos: 6 Fabricante: EMOD Fabricante: EMOD Potencia: 7,5 Potencia: 7,5 kW kW Tensión: 380 V Tensión: 380 V Corriente: 17 A Corriente: 17 A Velocidad : 946 RPM Velocidad : 946 RPM Polos: 6 Polos: 6 Tª 114 ºC: Motor Clase F: Tª max= 155 ºC Tª 114 ºC: Tª 114 ºC: Motor Clase F: Motor Clase F: Tª Tª max max= 155 ºC = 155 ºC
- 68. 7.22. Control delas características 7.22. Control de las características mecánicas de los motores de inducción mecánicas de los motores de inducción mediante el diseño del rotor I mediante el diseño del rotor I Resistencia Resistencia rotórica rotórica creciente creciente S STMAX1 TMAX1 S STMAX2 TMAX2 S STMAX3 TMAX3 Par Par S S EL RENDIMIENTO DEL MOTOR ES BAJO EL RENDIMIENTO DEL MOTOR EL RENDIMIENTO DEL MOTOR ES BAJO ES BAJO Si la resistencia rotórica es elevada el par de arranque del motor también lo es Si la resistencia Si la resistencia rotórica rotórica es elevada es elevada el par de arranque del motor el par de arranque del motor también lo es también lo es Si la resistencia rotórica es elevada el par máximo del motor aparece con deslizamiento elevado Si la resistencia Si la resistencia rotórica rotórica es elevada es elevada el par máximo del motor aparece el par máximo del motor aparece con deslizamiento elevado con deslizamiento elevado [ [ [ [ ] ] ] ] g mi P S P ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ − − − − = = = = 1 [ [ [ [ ] ] ] ] g mi P S P ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ − − − − = = = = 1 Si el deslizamiento es elevado la potencia mecánica interna es baja Si el deslizamiento es elevado la Si el deslizamiento es elevado la potencia mecánica interna es baja potencia mecánica interna es baja
- 69. 7.22. Control delas características 7.22. Control de las características mecánicas de los motores de inducción mecánicas de los motores de inducción mediante el diseño del rotor II mediante el diseño del rotor II Motor con RR’ elevada Motor con Motor con R RR R’ elevada ’ elevada Motor con RR’ baja Motor con Motor con R RR R’ baja ’ baja Buen par de arranque Buen par de arranque Buen par de arranque Bajo rendimiento Bajo rendimiento Bajo rendimiento { { { { { { { { Bajo par de arranque Bajo par de arranque Bajo par de arranque Buen rendimiento Buen rendimiento Buen rendimiento { { { { { { { { } } } } } } } }SOLUCIÓN SOLUCIÓN SOLUCIÓN MOTOR DE ROTOR BOBINADO: VARIACIÓN DE LA RESISTENCIA ROTÓRICA MOTOR DE ROTOR MOTOR DE ROTOR BOBINADO: VARIACIÓN BOBINADO: VARIACIÓN DE LA RESISTENCIA DE LA RESISTENCIA ROTÓRICA ROTÓRICA DISEÑO DE UN ROTOR CON CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS VARIABLES SEGÚN LA VELOCIDAD DE GIRO DISEÑO DE UN ROTOR DISEÑO DE UN ROTOR CON CARACTERÍSTICAS CON CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS VARIABLES ELÉCTRICAS VARIABLES SEGÚN LA VELOCIDAD DE SEGÚN LA VELOCIDAD DE GIRO GIRO
- 70. Barras de pequeña Barrasde pequeña sección sección Alta resistencia, baja reactancia de dispersión Alta resistencia, Alta resistencia, baja reactancia baja reactancia de dispersión de dispersión Barras de ranura Barras de ranura profunda profunda Resistencia baja elevada reactancia de dispersión Resistencia baja Resistencia baja elevada elevada reactancia de reactancia de dispersión dispersión Doble jaula Doble jaula Combina las propiedades de las dos anteriores Combina las Combina las propiedades de propiedades de las dos las dos anteriores anteriores } } } } } } } } Pueden usarse Pueden usarse dos tipos de dos tipos de material con material con diferente diferente resistividad resistividad 7.22. Control de las características 7.22. Control de las características mecánicas de los motores de inducción mecánicas de los motores de inducción mediante el diseño del rotor II mediante el diseño del rotor II La sección y geometría de las barras rotóricas determina sus propiedades eléctricas y la forma de variación de éstas con la velocidad de giro de la máquina La sección y geometría de las barras La sección y geometría de las barras rotóricas rotóricas determina sus determina sus propiedades eléctricas y la forma de variación de éstas con la propiedades eléctricas y la forma de variación de éstas con la velocidad de giro de la máquina velocidad de giro de la máquina A menor sección mayor RR’ A menor A menor sección sección mayor R mayor RR R’ ’
- 71. 7.22. Control delas características 7.22. Control de las características mecánicas de los motores de inducción mecánicas de los motores de inducción mediante el diseño del rotor III mediante el diseño del rotor III Ranura estatórica Ranura Ranura estatórica estatórica Circuito equivalente de una Circuito equivalente de una barra barra rotórica rotórica Resistencia Resistencia Reactancia Reactancia dispersión dispersión La reactancia de dispersión aumenta con la profundidad = que el flujo de dispersión La reactancia de dispersión La reactancia de dispersión aumenta con la profundidad = aumenta con la profundidad = que el flujo de dispersión que el flujo de dispersión Flujo de dispersión: se concentra hacia el interior Flujo de dispersión: Flujo de dispersión: se concentra hacia se concentra hacia el interior el interior
- 72. frotor ELEVADA f frotor rotor ELEVADA ELEVADA ARRANQUE ARRANQUE ARRANQUE S VALORES ELEVADOS S SVALORES VALORES ELEVADOS ELEVADOS Reducción sección útil: aumento RR’ Reducción Reducción sección útil: sección útil: aumento R aumento RR R’ ’ Aumento del par de arranque Aumento del Aumento del par de par de arranque arranque Efecto de la reactancia de dispersión (2π π π πfrotor*Ldispersión) MUY ACUSADO Efecto de la reactancia Efecto de la reactancia de dispersión de dispersión ( (2 2π π π π π π π πf frotor rotor* *L Ldispersi dispersió ón n) ) MUY ACUSADO MUY ACUSADO La corriente circula sólo por la parte más externa de la barra La corriente circula La corriente circula sólo por la parte más sólo por la parte más externa de la barra externa de la barra CONDICIONES NOMINALES CONDICIONES CONDICIONES NOMINALES NOMINALES S VALORES BAJ0S S S VALORES VALORES BAJ0S BAJ0S frotor BAJA f frotor rotor BAJA BAJA Mejora del rendimiento Mejora del Mejora del rendimiento rendimiento Aumento sección util: Reducción RR’ y Par Aumento Aumento sección sección util util: : Reducción R Reducción RR R’ ’ y Par y Par La corriente circula por toda la sección de la barra La corriente circula La corriente circula por toda la sección por toda la sección de la barra de la barra Efecto de la reactancia de dispersión (2π π π πfrotor*Ldispersión) MUY POCO ACUSADO Efecto de la reactancia Efecto de la reactancia de dispersión de dispersión ( (2 2π π π π π π π πf frotor rotor* *L Ldispersi dispersió ón n) ) MUY POCO ACUSADO MUY POCO ACUSADO
- 73. DURANTE EL ARRANQUE DURANTEEL ARRANQUE CIRCULA UN 41,93% DE CIRCULA UN 41,93% DE LA CORRIENTE POR LA LA CORRIENTE POR LA ZONA ROJA DE LA BARRA ZONA ROJA DE LA BARRA DURANTE EL FUNCIONA DURANTE EL FUNCIONA- - MIENTO EN CONDICIO MIENTO EN CONDICIO- - NES NOMINALES CIRCU NES NOMINALES CIRCU- - LA UN 24,35% DE LA LA UN 24,35% DE LA CORRIENTE POR LA ZONA CORRIENTE POR LA ZONA ROJA DE LA BARRA ROJA DE LA BARRA 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 41.93% 60.69% Nº barra A Itotal Isup Iinf 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 41.93% 60.69% Nº barra A Itotal Isup Iinf 0 100 200 300 400 500 600 700 800 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 Itotal Isup Iinf 75.65% 24.35% Nº barra A 0 100 200 300 400 500 600 700 800 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 Itotal Isup Iinf 75.65% 24.35% Nº barra A Simulación del efecto real Simulación del efecto real MOTOR SIMULADO Fabricante: SIEMENS Potencia: 11 kW Tensión: 380 V Corriente: 22 A Velocidad : 1450 RPM Polos: 4 MOTOR SIMULADO MOTOR SIMULADO Fabricante: SIEMENS Fabricante: SIEMENS Potencia: 11 Potencia: 11 kW kW Tensión: 380 V Tensión: 380 V Corriente: 22 A Corriente: 22 A Velocidad : 1450 RPM Velocidad : 1450 RPM Polos: 4 Polos: 4
- 74. LÍNEAS DE CAMPODURANTE LÍNEAS DE CAMPO DURANTE EL ARRANQUE EL ARRANQUE LÍNEAS DE CAMPO EN FUNCIONA LÍNEAS DE CAMPO EN FUNCIONA- - MIENTO NOMINAL MIENTO NOMINAL Las líneas de campo se concentran en la superficie Las líneas de campo Las líneas de campo se concentran en la se concentran en la superficie superficie Simulación del campo real Simulación del campo real durante un arranque durante un arranque
- 75. 7.23. Clasificación delos motores 7.23. Clasificación de los motores según el tipo de rotor: Normas según el tipo de rotor: Normas NEMA I NEMA I Clase B Clase B Clase B Clase A Clase A Clase A Clase C Clase C Clase C Clase D Clase D Clase D T/ T/Tnom Tnom S S 1,5 1,5 2 2 2,5 2,5 3 3 ● ● Par de arranque bajo Par de arranque bajo ● ● Par nominal con S<5% Par nominal con S<5% ● ● Corriente arranque elevada 5 Corriente arranque elevada 5 – – 8 In 8 In ● ● Rendimiento alto Rendimiento alto ● ● Uso en bombas, ventiladores, Uso en bombas, ventiladores, máquina herramienta, etc, máquina herramienta, etc, hasta 5,5 hasta 5,5 kW kW ● ● Para potencias > 5,5 Para potencias > 5,5 kW kW se se usan sistemas de arranque usan sistemas de arranque para limitar la corriente para limitar la corriente MOTOR CLASE A MOTOR CLASE A
- 76. ● ● Par arranquesimilar clase A Par arranque similar clase A ● ● Corriente arranque 25% < Corriente arranque 25% < clase A clase A ● ● Par nominal con S<5% Par nominal con S<5% ● ● Rendimiento Alto Rendimiento Alto ● ● Aplicaciones similares al clase Aplicaciones similares al clase A pero con < I arranque A pero con < I arranque ● ● Son LOS MÁS UTILIZADOS Son LOS MÁS UTILIZADOS MOTOR CLASE B MOTOR CLASE B ● ● Par arranque elevado (2 veces Par arranque elevado (2 veces Tnom Tnom aprox.) aprox.) ● ● Corriente de arranque baja Corriente de arranque baja ● ● Par nominal con S<5% Par nominal con S<5% ● ● Rendimiento Alto Rendimiento Alto ● ● Aplicaciones que requieren Aplicaciones que requieren alto par de arranque alto par de arranque ● ● Tmax Tmax < clase A < clase A MOTOR CLASE C (Doble jaula) MOTOR CLASE C (Doble jaula) ● ● Par arranque muy elevado (> 3 Par arranque muy elevado (> 3 Tnom Tnom) ) ● ● Corriente de arranque baja Corriente de arranque baja ● ● Par nominal con S elevado (7 Par nominal con S elevado (7 – –17%) 17%) ● ● Rendimiento bajo Rendimiento bajo ● ● Aplicación en accionamientos intermitentes Aplicación en accionamientos intermitentes que requieren acelerar muy rápido que requieren acelerar muy rápido MOTOR CLASE D MOTOR CLASE D 7.23. Clasificación de los motores 7.23. Clasificación de los motores según el tipo de rotor: Normas NEMA II según el tipo de rotor: Normas NEMA II
- 77. 7.24. Características mecánicas 7.24.Características mecánicas de las cargas más habituales de de las cargas más habituales de los motores de inducción los motores de inducción ● ● Bombas centrífugas Bombas centrífugas ● ● Compresores centrífugos Compresores centrífugos ● ● Ventiladores y soplantes Ventiladores y soplantes ● ● Centrifugadoras Centrifugadoras T TR R=K*N =K*N2 2 ● ● Prensas Prensas ● ● Máquinas herramientas Máquinas herramientas T TR R=K*N =K*N ● ● Máquinas elevación Máquinas elevación ● ● Cintas transportadoras Cintas transportadoras ● ● Machacadoras y trituradoras Machacadoras y trituradoras ● ● Compresores y bombas de Compresores y bombas de pistones pistones T TR R=K =K ● ● Bobinadoras Bobinadoras ● ● Máquinas fabricación chapa Máquinas fabricación chapa T TR R=K/N =K/N TR=K TR=K/N TR=K*N TR=K*N2 N TR TR=K TR=K/N TR=K*N TR=K*N2 N TR
- 78. 7.25. El arranquede los 7.25. El arranque de los motores asíncronos I motores asíncronos I
- 79. Arranque en Arranque en vacío vacío Arranquea Arranque a plena carga plena carga Corriente máxima Corriente máxima Corriente máxima Corriente máxima Corriente máxima Corriente máxima Corriente de vacío tras alcanzar velocidad máxima Corriente de vacío Corriente de vacío tras alcanzar tras alcanzar velocidad máxima velocidad máxima Corriente nominal tras alcanzar velocidad máxima Corriente nominal Corriente nominal tras alcanzar tras alcanzar velocidad máxima velocidad máxima Duración del arranque Duración del arranque LA CORRIENTE MÁXIMA NO DE- PENDE DE LA CARGA LA CORRIENTE LA CORRIENTE MÁXIMA NO DE MÁXIMA NO DE- - PENDE DE LA CARGA PENDE DE LA CARGA Fabricante: EMOD Potencia: 7,5 kW Tensión: 380 V Corriente: 17 A Velocidad : 946 RPM Polos: 6 Fabricante: EMOD Fabricante: EMOD Potencia: 7,5 Potencia: 7,5 kW kW Tensión: 380 V Tensión: 380 V Corriente: 17 A Corriente: 17 A Velocidad : 946 RPM Velocidad : 946 RPM Polos: 6 Polos: 6
- 80. 7.25. El arranquede los 7.25. El arranque de los motores asíncronos II motores asíncronos II El reglamento de BT establece límites para la corriente de arranque de los motores asíncronas. Por este motivo, es necesario disponer procedimientos específicos para el arranque El reglamento de BT establece límites para la corriente de El reglamento de BT establece límites para la corriente de arranque de los motores asíncronas. Por este motivo, es arranque de los motores asíncronas. Por este motivo, es necesario disponer procedimientos específicos para el arranque necesario disponer procedimientos específicos para el arranque Sólo válido en motores pequeños o Sólo válido en motores pequeños o en las centrales eléctricas en las centrales eléctricas Sólo válido en motores de rotor Sólo válido en motores de rotor bobinado y anillos bobinado y anillos rozantes rozantes El método más barato y utilizado El método más barato y utilizado Reducción de la tensión durante Reducción de la tensión durante el arranque mediante el arranque mediante autotrafo autotrafo Gobierno del motor durante el Gobierno del motor durante el arranque por equipo electrónico arranque por equipo electrónico Métodos de arranque Métodos de Métodos de arranque arranque Arranque directo de la red Arranque directo de la red Arranque directo de la red Arranque mediante inserción de resistencias en el rotor Arranque mediante inserción Arranque mediante inserción de resistencias en el rotor de resistencias en el rotor Arranque estrella – triángulo Arranque estrella Arranque estrella – – triángulo triángulo Arranque con autotransformador Arranque con Arranque con autotransformador autotransformador Arranque con arrancadores estáticos Arranque con arrancadores Arranque con arrancadores estáticos estáticos { { { { { { { {
- 81. 7.25. El arranquede los 7.25. El arranque de los motores asíncronos III motores asíncronos III [ [ [ [ ] ] ] ]2 2 ' X X S ' R R V ' I R th R th th R + + + + + + + + + + + + = = = = [ [ [ [ ] ] ] ]2 2 ' X X S ' R R V ' I R th R th th R + + + + + + + + + + + + = = = = [ ] [ ]2 2 ' X X ' R R V ' I R th R th th arranque R + + + = [ ] [ ]2 2 ' X X ' R R V ' I R th R th th arranque R + + + = PAR DE ARRANQUE PAR DE ARRANQUE Par de un motor asíncrono. En el arranque S=0 Par de un motor asíncrono. Par de un motor asíncrono. En el arranque En el arranque S=0 S=0 Corriente rotórica. En el arranque S=0 Corriente Corriente rotórica rotórica. . En el arranque En el arranque S=0 S=0 [ [ [ [ ] ] ] ]2 2 2 3 ' X X S ' R R S ' R V P T R th R th R th S S g i + + + + + + + + + + + + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ Ω Ω Ω Ω = = = = Ω Ω Ω Ω = = = = [ [ [ [ ] ] ] ]2 2 2 3 ' X X S ' R R S ' R V P T R th R th R th S S g i + + + + + + + + + + + + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ Ω Ω Ω Ω = = = = Ω Ω Ω Ω = = = = [ [ [ [ ] ] ] ] [ [ [ [ ] ] ] ]2 2 2 3 ' X X ' R R ' R V P T R th R th R th S S g Arranque + + + + + + + + + + + + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ Ω Ω Ω Ω = = = = Ω Ω Ω Ω = = = = [ [ [ [ ] ] ] ] [ [ [ [ ] ] ] ]2 2 2 3 ' X X ' R R ' R V P T R th R th R th S S g Arranque + + + + + + + + + + + + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ Ω Ω Ω Ω = = = = Ω Ω Ω Ω = = = = 2 3 Arranque R R S Arranque ' I ' R T ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ Ω Ω Ω Ω = = = = 2 3 Arranque R R S Arranque ' I ' R T ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ Ω Ω Ω Ω = = = =
- 82. 7.25. El arranquede los motores 7.25. El arranque de los motores asíncronos V: arranque por inserción asíncronos V: arranque por inserción de resistencias de resistencias rotóricas rotóricas Resistencia rotórica creciente Resistencia Resistencia rotórica rotórica creciente creciente RR’1 R RR R’ ’1 1 Par Par Par S S S RR’2 R RR R’ ’2 2 RR’3 R RR R’ ’3 3 Para el arranque de la máquina se introducen resistencias entre los anillos rozantes que se van eliminando conforme aumenta la velocidad de giro Para el arranque Para el arranque de la máquina se de la máquina se introducen introducen resistencias entre resistencias entre los anillos los anillos rozantes rozantes que se que se van eliminando van eliminando conforme conforme aumenta la aumenta la velocidad de giro velocidad de giro Sólo vale para los motores de rotor bobinado y anillos rozantes Sólo vale para los motores de rotor bobinado y Sólo vale para los motores de rotor bobinado y anillos anillos rozantes rozantes
- 83. 7.25. El arranquede los motores 7.25. El arranque de los motores asíncronos VI: arranque mediante asíncronos VI: arranque mediante autotrafo autotrafo C3 M C2 C1 R S T C3 M C2 C1 R S T Para el arranque de la máquina se introduce un autotransformador reductor (rt>1) Para el arranque de la máquina se Para el arranque de la máquina se introduce un introduce un autotransformador autotransformador reductor ( reductor (rt rt>1) >1) Inicialmente C1 y C2 están cerrados: el motor arranca con la tensión reducida Inicialmente C1 y C2 están cerrados: el Inicialmente C1 y C2 están cerrados: el motor arranca con la tensión reducida motor arranca con la tensión reducida En las proximidades de plena carga C2 se abre: el motor soporta una tensión ligeramente inferior a la red debido a las caídas de tensión en el devanado del autotrafo En las proximidades de plena carga C2 se En las proximidades de plena carga C2 se abre: el motor soporta una tensión abre: el motor soporta una tensión ligeramente inferior a la red debido a las ligeramente inferior a la red debido a las caídas de tensión en el devanado del caídas de tensión en el devanado del autotrafo autotrafo Se cierra C3: el motor soporta toda la tensión de la red Se cierra C3: el motor soporta toda la Se cierra C3: el motor soporta toda la tensión de la red tensión de la red
- 84. C3 M C1 R S T C3 M C1 R S T M C2 C1 R S T M C2 C1 R S T M C2 C1 R S T M C2 C1 R S T Fases del arranquecon Fases del arranque con autotransformador autotransformador Ligera Ligera caída de caída de tensión tensión
- 85. 7.25. El arranquede los motores 7.25. El arranque de los motores asíncronos VII: arranque estrella asíncronos VII: arranque estrella - - triángulo triángulo Xs Rs Iarr XR’ RR’ 3 línea V Xs Rs Iarr XR’ RR’ 3 línea V Se desprecia la rama en paralelo Se desprecia Se desprecia la rama en la rama en paralelo paralelo S=1 S=1 Circuito equivalente del motor Circuito equivalente del motor durante el arranque durante el arranque Zcc Iarr 3 línea V Zcc Iarr 3 línea V CC línea arranque Z V I 3 = CC línea arranque Z V I 3 = El arranque estrella El arranque estrella - - triángulo consiste en conectar los devanados del triángulo consiste en conectar los devanados del motor en estrella para arrancar la máquina conmutando a conexión motor en estrella para arrancar la máquina conmutando a conexión en en triángulo una vez que la máquina ha elevado su velocidad triángulo una vez que la máquina ha elevado su velocidad El motor conectado en estrella consume menos corriente y entrega El motor conectado en estrella consume menos corriente y entrega menos par. De este modo, se limita la corriente de arranque. menos par. De este modo, se limita la corriente de arranque.
- 86. 7.25. El arranquede los motores 7.25. El arranque de los motores asíncronos VII: arranque estrella asíncronos VII: arranque estrella - - triángulo triángulo R S T Zcc Zcc Zcc 3 línea V Iarr-estrella Vlínea R S T Zcc Zcc Zcc 3 línea V Iarr-estrella Vlínea R S T Zcc Zcc Zcc 3 triángulo arr I − Iarr-triángulo Vlínea R S T Zcc Zcc Zcc 3 triángulo arr I − Iarr-triángulo Vlínea CC línea estrella arr Z V I 3 = − CC línea estrella arr Z V I 3 = − CC línea triángulo arr Z V I 3 = − CC línea triángulo arr Z V I 3 = − 3 triángulo arr estrella arr I I − − = 3 triángulo arr estrella arr I I − − =
- 87. Esta relación esválida para las dos conexiones. La Esta relación es válida para las dos conexiones. La corriente que aparece en ella es la que circula por corriente que aparece en ella es la que circula por Z Zcc cc estrella arr triángulo arr T T − − = 3 estrella arr triángulo arr T T − − = 3 R S T Zcc Zcc Zcc 3 línea V Iarr-estrella Vlínea R S T Zcc Zcc Zcc 3 línea V Iarr-estrella Vlínea R S T Zcc Zcc Zcc 3 triángulo arr I − Iarr-triángulo Vlínea R S T Zcc Zcc Zcc 3 triángulo arr I − Iarr-triángulo Vlínea 3 triángulo arr estrella arr I I − − = 3 triángulo arr estrella arr I I − − = 2 3 Arranque R R S Arranque ' I ' R T ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ Ω Ω Ω Ω = = = = 2 3 Arranque R R S Arranque ' I ' R T ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ Ω Ω Ω Ω = = = = 2 3 estrella Arr R R S estrella Arr ' I ' R T − − − − − − − − ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ Ω Ω Ω Ω = = = = 2 3 estrella Arr R R S estrella Arr ' I ' R T − − − − − − − − ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ Ω Ω Ω Ω = = = = 2 3 3 ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ Ω Ω Ω Ω = = = = − − − − − − − − triángulo Arr R R S triángulo Arr ' I ' R T 2 3 3 ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ Ω Ω Ω Ω = = = = − − − − − − − − triángulo Arr R R S triángulo Arr ' I ' R T
- 88. Arrancadores estáticos conmicroprocesador de Arrancadores estáticos con microprocesador de potencias hasta 2500 potencias hasta 2500 kW kW 7200V 7200V Arrancador 90 kW 690V Arrancador 90 Arrancador 90 kW kW 690V 690V Arrancador 4 Arrancador 4 kW kW Arrancador para Arrancador para aplicaciones aplicaciones navales y militares navales y militares Arrancadores Arrancadores estáticos estáticos Cat Catá álogos comerciales logos comerciales Cat Catá álogos comerciales logos comerciales
- 89. 7.26. El frenadoeléctrico de 7.26. El frenado eléctrico de los motores asíncronos I los motores asíncronos I Existen aplicaciones en las que es necesario poder aplicar un pa Existen aplicaciones en las que es necesario poder aplicar un par de r de frenado al motor que permita detenerlo rápidamente: ascensores, frenado al motor que permita detenerlo rápidamente: ascensores, grúas, cintas transportadoras, tracción eléctrica, etc. En este grúas, cintas transportadoras, tracción eléctrica, etc. En este caso, caso, las propiedades eléctricas de la máquina se utilizan para lograr las propiedades eléctricas de la máquina se utilizan para lograr el el frenado. frenado. FRENADO REGENERATIVO O POR FRENADO REGENERATIVO O POR RECUPERACIÓN DE ENERGÍA RECUPERACIÓN DE ENERGÍA FRENADO POR CONTRACORRIENTE O FRENADO POR CONTRACORRIENTE O CONTRAMARCHA CONTRAMARCHA FRENADO DINÁMICO (Por inyección FRENADO DINÁMICO (Por inyección de CC) de CC) TIPOS DE FRENADO TIPOS DE FRENADO ELÉCTRICO ELÉCTRICO { { { { { { { {
- 90. Par resistente Par resistente Parresistente Velocidad (RPM) Velocidad (RPM) Velocidad (RPM) Par Par Par Curva de Curva de funcionamiento funcionamiento con con 2P 2P polos polos Curva de Curva de funcionamiento funcionamiento con con P P polos polos N NsP sP N Ns2P s2P FRENADO FRENADO REGENERATIVO REGENERATIVO 7.26. El frenado eléctrico de 7.26. El frenado eléctrico de los motores asíncronos II los motores asíncronos II Zona de Zona de funcionamiento funcionamiento como freno como freno Para frenar se modifican las conexiones del estator pasando de Para frenar se modifican las conexiones del estator pasando de P P polos a polos a 2P 2P polos. El frenado se consigue polos. El frenado se consigue al convertirse el motor en generador al convertirse el motor en generador. La energía . La energía generada se disipa en resistencias o se devuelve a la red generada se disipa en resistencias o se devuelve a la red P f N P s ⋅ = 60 2 P f N P s ⋅ = 60 2 P s P s N P f P f N 2 2 60 2 2 60 = ⋅ = ⋅ = P s P s N P f P f N 2 2 60 2 2 60 = ⋅ = ⋅ =
- 91. 7.26. El frenadoeléctrico de 7.26. El frenado eléctrico de los motores asíncronos III los motores asíncronos III M M R R S S T T M M R R S S T T Funcionamiento Funcionamiento normal: giro en un normal: giro en un sentido sentido Frenado a Frenado a contracorriente contracorriente: : inver inver- - sión sión del sentido de giro del sentido de giro Par resistente Par resistente Par resistente Corriente Corriente Corriente Giro horario Giro Giro horario horario Giro anti- horario Giro Giro anti anti- - horario horario ZONA DE FRENO ZONA ZONA DE DE FRENO FRENO S>1 S>1 S>1 S S S S S N N N N N N N N S + = + = − − − = 1 S S S S S N N N N N N N N S + = + = − − − = 1 2 1 ≅ > S S 2 1 ≅ > S S ● ● Par de frenado bajo Par de frenado bajo ● ● Frenado en zona Frenado en zona inesta inesta- - ble ble de la curva Par de la curva Par- -S S ● ● Corriente durante el Corriente durante el fre fre- - nado muy alta nado muy alta ● ● Solicitación del rotor muy Solicitación del rotor muy elevada elevada ● ● Necesario construcción Necesario construcción especial especial LIMITACIONES LIMITACIONES
- 92. 7.26. El frenadoeléctrico de 7.26. El frenado eléctrico de los motores asíncronos IV los motores asíncronos IV El El FRENADO DINÁMICO FRENADO DINÁMICO consiste en dos acciones sobre el consiste en dos acciones sobre el funcionamiento del motor: eliminación de la alimentación en alte funcionamiento del motor: eliminación de la alimentación en alterna rna e inyección de CC por el estator. e inyección de CC por el estator. La inyección de CC provoca la aparición de un campo de eje fijo La inyección de CC provoca la aparición de un campo de eje fijo que que genera un par de frenado genera un par de frenado Equipo para el frenado de Equipo para el frenado de motores asíncronos por motores asíncronos por inyección de CC (Potencia inyección de CC (Potencia 315 315 kW kW) ) Cat Catá álogos comerciales logos comerciales Resistencias para frenado Resistencias para frenado reostático reostático de motores de motores Cat Catá álogos comerciales logos comerciales
- 93. 7.27. Cálculo detiempos de 7.27. Cálculo de tiempos de arranque y frenado arranque y frenado ∫ ⋅ = dm r J 2 ∫ ⋅ = dm r J 2 2 m Kg ⋅ 2 m Kg ⋅ Momento de inercia de un Momento de inercia de un cuerpo de masa cuerpo de masa m m respecto a respecto a un eje. un eje. r r es la distancia al eje es la distancia al eje [ ]dt d J J T T arg c mot R ω ω ω ω + = − [ ]dt d J J T T arg c mot R ω ω ω ω + = − Ecuación de la dinámica de rotación: Ecuación de la dinámica de rotación: T T es el par motor, es el par motor, T TR R el par el par resistente resistente J Jmot mot el momento de el momento de inercia del motor, inercia del motor, J Jcarg carg el de la carga el de la carga y y ω ω ω ω ω ω ω ω la pulsaci la pulsació ón de giro n de giro ω ω ω ω ω ω ω ω d T T J J t nominal R arg c mot arranque ⋅ − + = ∫ 0 ω ω ω ω ω ω ω ω d T T J J t nominal R arg c mot arranque ⋅ − + = ∫ 0 Integrando la Integrando la ecuación se obtiene ecuación se obtiene el tiempo de el tiempo de arranque arranque [ ] ω ω ω ω ω ω ω ω d T T T J J t nominal freno R arg c mot frenado ⋅ + − + = ∫ 0 [ ] ω ω ω ω ω ω ω ω d T T T J J t nominal freno R arg c mot frenado ⋅ + − + = ∫ 0 T TR R+ + T Tfreno freno es el par es el par resistente total si se resistente total si se incluye un incluye un procedimiento procedimiento adicional de frenado adicional de frenado
- 94. 7.28. La variaciónde 7.28. La variación de velocidad de los motores velocidad de los motores asíncronos I asíncronos I Variación de la Variación de la velocidad de giro de la velocidad de giro de la máquina máquina Variación de la Variación de la velocidad del campo velocidad del campo giratorio giratorio Variar P Variar P Variar f Variar f Cambio en la Cambio en la conexión del conexión del estator estator Variación Variación discreta de discreta de la velocidad la velocidad Sólo posible 2 o 3 Sólo posible 2 o 3 velocidades velocidades distintas distintas Motores con Motores con devanados devanados especiales especiales Equipo Equipo eléctrónico eléctrónico para para variar frecuencia variar frecuencia de red de red Control de Control de velocidad en velocidad en cualquier rango cualquier rango para cualquier para cualquier motor motor P f NS ⋅ = 60 P f NS ⋅ = 60
- 95. 7.28. La variaciónde velocidad de 7.28. La variación de velocidad de los motores asíncronos II: los motores asíncronos II: métodos particulares métodos particulares Resistencia rotórica creciente Resistencia Resistencia rotórica rotórica creciente creciente RR’1 R RR R’ ’1 1 Par Par Par S S S RR’2 R RR R’ ’2 2 RR’3 R RR R’ ’3 3 Variación de la Variación de la velocidad velocidad VARIACIÓN DE LA VELOCIDAD POR VARIACIÓN DE LA VELOCIDAD POR INSERCIÓN DE RESISTENCIAS INSERCIÓN DE RESISTENCIAS ROTÓRICAS EN MOTORES DE ROTOR ROTÓRICAS EN MOTORES DE ROTOR BOBINADO BOBINADO Variación de la velocidad Variación de la Variación de la velocidad velocidad 0,8Vn 0,8V 0,8Vn n Vn Vn Vn Reducción tensión Reducción tensión Reducción tensión Par Par Par S S S VARIACIÓN DE LA VELOCIDAD POR VARIACIÓN DE LA VELOCIDAD POR REDUCCIÓN DE LA TENSIÓN REDUCCIÓN DE LA TENSIÓN BAJO RANGO DE VARIACIÓN BAJO RANGO DE VARIACIÓN REDUCCIÓN DEL PAR MOTOR REDUCCIÓN DEL PAR MOTOR BAJO RANGO DE VARIACIÓN BAJO RANGO DE VARIACIÓN
- 96. 7.28. La variaciónde velocidad de 7.28. La variación de velocidad de los motores asíncronos III: los motores asíncronos III: Variación de la frecuencia Variación de la frecuencia fn f fn n Reducción frecuencia Reducción Reducción frecuencia frecuencia Par Par Par VARIACIÓN DE LA VELOCIDAD POR VARIACIÓN DE LA VELOCIDAD POR VARIACIÓN DE LA FRECUENCIA VARIACIÓN DE LA FRECUENCIA NS N NS S 0,75fn 0,75f 0,75fn n 0,75NS 0,75N 0,75NS S 0,5fn 0,5f 0,5fn n 0,5NS 0,5N 0,5NS S S S S P f NS ⋅ = 60 P f NS ⋅ = 60 VARIANDO DE FORMA CONTINUA LA FRECUENCIA SE PUEDE VARIAR DE FORMA CONTÍNUA LA VELOCIDAD VARIANDO DE FORMA CONTINUA VARIANDO DE FORMA CONTINUA LA FRECUENCIA SE PUEDE LA FRECUENCIA SE PUEDE VARIAR DE FORMA CONTÍNUA LA VARIAR DE FORMA CONTÍNUA LA VELOCIDAD VELOCIDAD Al reducir la frecuencia aumenta el flujo. Para evitar que la máquina se sature es necesario mantener la relación V/f constante: al disminuir f se aumenta V y viceversa Al reducir la frecuencia aumenta el Al reducir la frecuencia aumenta el flujo. Para evitar que la máquina se flujo. Para evitar que la máquina se sature es necesario mantener la sature es necesario mantener la relación relación V/f constante V/f constante: al : al disminuir f se aumenta V y viceversa disminuir f se aumenta V y viceversa
- 97. 7.28. La variaciónde velocidad de 7.28. La variación de velocidad de los motores asíncronos III: los motores asíncronos III: variación de la frecuencia variación de la frecuencia Rectificador Inversor Motor de Inducción Sistema eléctrico trifásico Filtro Rectificador Inversor Motor de Inducción Sistema eléctrico trifásico Filtro INVERSOR PWM INVERSOR PWM VR T4 T6 T2 T1 T3 T5 VS VT + + + Rmot Smot Tmot VR T4 T6 T2 T1 T3 T5 VS VT + + + Rmot Smot Tmot
- 98. VR T4 T6 T2 T1T3 T5 VS VT + + + Rmot Smot Tmot VR T4 T6 T2 T1 T3 T5 VS VT + + + Rmot Smot Tmot Funcionamiento del inversor I Funcionamiento del inversor I Tensión del rectificador sin filtro Tensión del rectificador sin filtro Tensión del rectificador con filtro Tensión del rectificador con filtro La tensión después del condensador es continua La tensión después del La tensión después del condensador es continua condensador es continua
- 99. Funcionamiento del inversorII Funcionamiento del inversor II El disparo de los IGBT’s se realiza utilizando una técnica conoc El disparo de los IGBT’s se realiza utilizando una técnica conocida ida como como PWM PWM ( (Pulse Pulse width modulation width modulation) ) que consiste en comparar una que consiste en comparar una señal (portadora) triangular con una señal (moduladora) señal (portadora) triangular con una señal (moduladora) senoidal senoidal De esta comparación se obtiene una señal similar a la De esta comparación se obtiene una señal similar a la senoidal senoidal pero escalonada para cada una de las fases del inversor pero escalonada para cada una de las fases del inversor Variando la amplitud y frecuencia de moduladora y portadora es Variando la amplitud y frecuencia de moduladora y portadora es posible obtener señales de distinta frecuencia y tensión a la posible obtener señales de distinta frecuencia y tensión a la salida del inversor salida del inversor Rmot Smot Tmot Bus de tensión contínua Rmot Smot Tmot Bus de tensión contínua El inversor haciendo El inversor haciendo conmutar los IGBT’s conmutar los IGBT’s “trocea” “trocea” la tensión continua con la que la tensión continua con la que es alimentado es alimentado
- 100. Funcionamiento del inversorIII Funcionamiento del inversor III 1 /f1 -1 0 1 0 1 /2 f1 A 1 /f1 -1 0 1 0 1 /2 f1 B Rmot Smot Tmot Bus de tensión contínua Rmot Smot Tmot Bus de tensión contínua 2 0 m S 0 2 0 m S 0 Señales modula- dora y portadora Señales modula Señales modula- - dora y portadora dora y portadora TENSIÓN DE TENSIÓN DE SALIDA EN SALIDA EN LA FASE R LA FASE R 1 1 2 2 Cuando triangular < senoidal dispara el 1 Cuando triangular < Cuando triangular < senoidal senoidal dispara el 1 dispara el 1
- 101. Inversor 55 Inversor 55kW kW 0 0 – – 400 400 Hz Hz para motor para motor asíncrono con control asíncrono con control vectorial vectorial Inversor 0,75 Inversor 0,75 kW kW 0 0 – – 120 120 Hz Hz para para control de máquina control de máquina herramienta herramienta Inversor 2,2kW Inversor 2,2kW 0 0 – – 400Hz de 400Hz de propósito general propósito general Convertidor para Convertidor para motor de CC motor de CC Variadores Variadores de de velocidad velocidad Cat Catá álogos comerciales logos comerciales
- 102. 7.29. Selección deun motor 7.29. Selección de un motor para una aplicación específica para una aplicación específica SELECCIONAR SELECCIONAR CARCASA Y NIVEL DE CARCASA Y NIVEL DE PROTECCIÓN (IP) PROTECCIÓN (IP) SELECCIÓNAR POTENCIA SELECCIÓNAR POTENCIA EN FUCIÓN DE LA EN FUCIÓN DE LA POTENCIA NECESARIA POTENCIA NECESARIA PARA ARRASTRA LA CARGA PARA ARRASTRA LA CARGA SELECCIONAR VELOCIDAD SELECCIONAR VELOCIDAD (P) EN FUNCIÓN (P) EN FUNCIÓN VELOCIDAD CARGA VELOCIDAD CARGA SELECCIONAR FORMA SELECCIONAR FORMA NORMALIZADA DE NORMALIZADA DE MONTAJE EN FUNCIÓN DE MONTAJE EN FUNCIÓN DE UBICACIÓN UBICACIÓN SELECCIONAR CLASE DE SELECCIONAR CLASE DE AISLAMIENTO EN FUNCIÓN AISLAMIENTO EN FUNCIÓN Tª ESPERADA Y AMBIENTE Tª ESPERADA Y AMBIENTE DE TRABAJO DE TRABAJO SELECCIONAR SELECCIONAR CARACTERÍSTICA CARACTERÍSTICA MECÁNICA EN FUNCIÓN MECÁNICA EN FUNCIÓN DE PAR DE ARRANQUE Y DE PAR DE ARRANQUE Y RESISTENTE DE LA CARGA RESISTENTE DE LA CARGA ABB ABB – – “ “Guide for selecting Guide for selecting a motor” a motor”
- 103. 7.30. La máquinaasíncrona 7.30. La máquina asíncrona como generador como generador La máquina asíncrona se La máquina asíncrona se puede utilizar como generador puede utilizar como generador Por encima de la velocidad Por encima de la velocidad de sincronismo el par se de sincronismo el par se vuelve resistente y entrega vuelve resistente y entrega energía eléctrica energía eléctrica Los generadores asíncronos se Los generadores asíncronos se utilizan en sistemas de utilizan en sistemas de generación donde la fuente generación donde la fuente primaria es muy variable: primaria es muy variable: energía eólica e energía eólica e hidraúlica hidraúlica La máquina asíncrona La máquina asíncrona convierte energía mecánica convierte energía mecánica en eléctrica siempre que en eléctrica siempre que trabaja por encima de la trabaja por encima de la velocidad de sincronismo. velocidad de sincronismo. NO ES NECESARIO QUE NO ES NECESARIO QUE GIRE A VELOCIDAD GIRE A VELOCIDAD CONSTANTE CONSTANTE En la actualidad existen máquinas En la actualidad existen máquinas con doble alimentación rotor con doble alimentación rotor – – estator para mejorar el rendimiento estator para mejorar el rendimiento en generación eólica e hidráulica en generación eólica e hidráulica