Tema7 maquina asincrona UNIOVi.pdf

Tema VII: La máquina
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

7.1. Aspectos constructivos:
generalidades
generalidades
generalidades
CIRCUITOS
MAGNÉTICOS
CIRCUITOS
CIRCUITOS
MAGNÉTICOS
MAGNÉTICOS
Conjunto de chapas de
Fe aleado con Si
aisladas y apiladas
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
{
{

Barras Anillo
Barras Anillo
Rotor de aluminio
Rotor de aluminio
Fundido
Fundido
Rotor de anillos
Rotor de anillos
Soldados
Soldados
rotor II
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

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
de jaula con barras
de jaula con barras
de cobre soldadas
de cobre soldadas
Cat
Catá
álogos comerciales
logos comerciales

7.2.1 Rotor bobinado:
anillos rozantes
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

DEVANADO DE HILO
DEVANADO DE HILO
Tensión<600V
Tensión<600V
estator
estator
DEVANADO PREFORMADO
DEVANADO PREFORMADO
Tensión>2300v
Tensión>2300v
Evitar contacto entre
conductores a distinta
tensión
tensión
tensión
Los materiales empleados en los
aislamientos son generalmente
orgánicos
orgánicos
orgánicos
Fotograf
Fotografí
de ABB
de ABB Service
Service -
- Gij
Gijó
ón
n
Fotograf
Fotografí
de ABB
de ABB Service
Service -
- Gij
Gijó
ón
n

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
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
Alta tensión y potencia
Colocación de bobinas
“ordenada”
“ordenada”
“ordenada”

7.3.2. Elementos del aislamiento
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

● 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
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
●
● CINTAS Y RECUBRIMIENTOS DE PROTECCIÓN
CINTAS Y RECUBRIMIENTOS DE PROTECCIÓN:
: se utilizan
se utilizan
devanados preformados II
devanados preformados II

Zona de ranura
Zona de ranura
Cabeza
de bobina
Cabeza
de bobina
Aislamiento entre
conductores
Sección de la bobina
devanados preformados III
devanados preformados III
Fotograf
Fotografí
de ABB
de ABB Service
Service -
- Gij
Gijó
ón
n

● El número de 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,
correspondiente.
correspondiente.
●
● Las principales solicitaciones que aparecen sobre este tipo
Las principales solicitaciones que aparecen sobre este tipo
7.3.2.1. Aislamiento entre espiras
7.3.2.1. Aislamiento entre espiras
y conductores
y conductores

Soporta Tª
hasta 220ºC
Soporta Tª
Soporta Tª
hasta 220ºC
hasta 220ºC
Poliimida (Kapton) o
Poliamida en forma
Poliamida en forma
de película
de película
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
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

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

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

materiales soporte II
materiales soporte II
Fotograf
Fotografí
de ABB
de ABB Service
Service -
- Gij
Gijó
ón
n

Recubrimiento de reparto
Recubrimiento conductor 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
de ABB
de ABB Service
Service -
- Gij
Gijó
ón
n

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.
●
● La mica en forma de láminas se deposita sobre un
La mica en forma de láminas se deposita sobre un
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
●
● El proceso final de polimerización de la resina
El proceso final de polimerización de la resina

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
bobina.
bobina.
●
● El vacío y posteriormente un gas a presión consiguen que la
El vacío y posteriormente un gas a presión consiguen que la
●
● Una vez impregnadas las bobinas se extraen y se les aplica
Una vez impregnadas las bobinas se extraen y se les aplica

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
●
● Como material soporte se utilizan cintas porosas con bajo
Como material soporte se utilizan cintas porosas con bajo
●
● Una vez colocadas todas las bobinas en sus alojamientos y
Una vez colocadas todas las bobinas en sus alojamientos y
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
actuales III
actuales III

Procesos VPI
Procesos VPI
Precalentar el conjunto y
hacer vacío en el tanque
Esperar tiempo de impreg-
nación y eliminar vacío
Esperar tiempo de
Esperar tiempo de impreg
impreg-
-
Transferir resina al tanque
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-
-
Cat
Catá
álogos comerciales
logos comerciales

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

7.5. Aspecto físico II: motores de BT
7.5. Aspecto físico II: motores de BT
Cat
Catá
álogos comerciales
logos comerciales

7.6. Aspecto físico III:
7.6. Aspecto físico III:
formas constructivas
formas constructivas
normalizadas
normalizadas
Cat
Catá
álogos comerciales
logos comerciales

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 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

Cabezas de
Cabezas de
bobina
bobina
Refuerzos
Refuerzos
carcasa
carcasa
Fijación
Fijación
cojinetes
cojinetes
Refuerzos rotor
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

7.9. Despiece de un
motor de BT
Cat
Catá
álogos comerciales
logos comerciales

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

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

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

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

Motor
Motor
asíncrono
asíncrono
Estator
Estator
Rotor
Rotor
Devanado trifásico a 120º 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

EL MOTOR ASÍNCRONO SIEMPRE 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

7.11. Ventajas de los 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
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

7.11. Inconvenientes de los
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
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

7.12. Deslizamiento en las
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%

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
< velocidad relativa
< velocidad relativa
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)

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
−
⋅
=

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
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
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

LA FEM INDUCIDA
EN EL 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)
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)
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
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

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
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
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

la máquina asíncrona IV
la máquina asíncrona IV
PARA OBTENER EL CIRCUITO EQUIVALENTE COMPLETO SE UNIRÁN
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
Transf.=
Transf.=r
rt
t)
)
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 =
⋅
=

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 =
⋅
=
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

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 =
⋅
=

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

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

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
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
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

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)
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

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

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
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

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
=
=
=
=

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
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
−
−
−
−
−
−
−
−
=
=
=
=

mecánica par
mecánica par -
- velocidad II
velocidad II
La característica mecánica de los motores de inducción es
prácticamente lineal entre vacío y plena carga
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
Para un determinado deslizamiento el par varía con el
cuadrado de la tensión

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

mecánica par
mecánica par -
- velocidad IV
velocidad IV
Cat
Catá
álogos comerciales
logos comerciales

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

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
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

7.19. Ensayo de rotor 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
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
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

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
El ensayo se realiza subiendo
gradualmente la tensión de ali-
mentación hasta que la corrien-
te circulante sea la nominal
gradualmente la tensión de
gradualmente la tensión de ali
ali-
-
mentación
mentación hasta que la
hasta que la corrien
corrien-
-
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

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
[
[
[
[ ]
]
]
]
'
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

CIRCUITO
EQUIVALENTE
CIRCUITO
CIRCUITO
EQUIVALENTE
EQUIVALENTE
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
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 −
−
−
−
=
=
=
=

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
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
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

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
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
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

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
%
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
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

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
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
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

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)
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
de los motores asíncronos V
de los motores asíncronos V
Velocidad de
sincronismo
Velocidad de
Velocidad de
sincronismo
sincronismo

7.21. Características
7.21. Características
funcionales de 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

Evolución de la temperatura de los devanados desde el
arranque hasta el régimen permanente térmico
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

7.22. Control de las características
mecánicas de los motores de inducción
mediante el diseño del rotor I
mediante el diseño del rotor I
Resistencia
rotórica creciente
creciente
S
STMAX1
TMAX1
S
STMAX2
TMAX2
S
STMAX3
TMAX3
Par
Par
S
S
EL RENDIMIENTO DEL MOTOR
ES BAJO
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
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
[
[
[
[ ]
]
]
] g
mi P
S
P ⋅
⋅
⋅
⋅
−
−
−
−
=
=
=
= 1
[
[
[
[ ]
]
]
] g
mi P
S
P ⋅
⋅
⋅
⋅
−
−
−
−
=
=
=
= 1
Si el deslizamiento es elevado la
potencia mecánica interna es baja

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
Bajo rendimiento
Bajo rendimiento
Bajo rendimiento
{
{
{
{
{
{
{
{
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
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
GIRO
GIRO

Barras de pequeña
Barras de 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
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
A menor
sección
mayor RR’
A menor
A menor
sección
sección
mayor R
mayor RR
R’
’

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
Flujo de dispersión:
se concentra hacia
el interior
se concentra hacia
se concentra hacia
el interior
el interior

frotor
ELEVADA
f
frotor
rotor
ELEVADA
ELEVADA
ARRANQUE
ARRANQUE
ARRANQUE S VALORES
ELEVADOS
S
S VALORES
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
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
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
por toda la sección
de la barra
de la barra
de la barra
de dispersión
(2π
π
π
πfrotor*Ldispersión)
MUY POCO ACUSADO
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

DURANTE EL ARRANQUE
DURANTE EL 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
Polos: 4
Polos: 4

LÍNEAS DE CAMPO DURANTE
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
se concentran en la
se concentran en la
superficie
superficie
Simulación del campo real
Simulación del campo real
durante un arranque
durante un arranque

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

●
● Par arranque similar clase A
Par arranque similar clase A
●
● Corriente arranque 25% <
Corriente arranque 25% <
clase A
clase A
●
●
● 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
●
●
● 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
según el tipo de rotor: Normas NEMA II
según el tipo de rotor: Normas NEMA II

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

7.25. El arranque de los
motores asíncronos I
motores asíncronos I

Arranque en
Arranque en
vacío
vacío
Arranque a
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

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
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 mediante inserción
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
estáticos
estáticos
{
{
{
{
{
{
{
{

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
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
=
=
=
=

7.25. El arranque de los motores
asíncronos V: arranque por inserción
asíncronos V: arranque por inserción
de resistencias
de resistencias rotóricas
rotóricas
creciente
Resistencia
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
anillos
anillos rozantes
rozantes

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)
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
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
autotrafo
autotrafo
Se cierra C3: el motor soporta toda la
tensión de la red
tensión de la red
tensión de la red

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 arranque con
Fases del arranque con
autotransformador
autotransformador
Ligera
Ligera
caída de
caída de
tensión
tensión

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.

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
−
− =

Esta relación es válida 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

Arrancadores estáticos con microprocesador 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

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
{
{
{
{
{
{
{
{

Par resistente
Par resistente
Par resistente
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
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
=
⋅
=
⋅
=

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

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

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

7.28. La variación de
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

7.28. La variación de velocidad de
los motores asíncronos II:
los motores asíncronos II:
métodos particulares
métodos particulares
creciente
Resistencia
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
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
REDUCCIÓN DE LA TENSIÓN
REDUCCIÓN DE LA TENSIÓN
BAJO RANGO DE VARIACIÓN
REDUCCIÓN DEL PAR MOTOR
REDUCCIÓN DEL PAR MOTOR

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 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
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
relación
relación V/f constante
V/f constante: al
: al

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

VR
T4 T6 T2
T1 T3 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

Funcionamiento del inversor II
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

Funcionamiento del inversor III
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

Inversor 55
Inversor 55 kW
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

7.29. Selección de un 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”

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