Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
-
Upload
fabian-martinez-fuentes -
Category
Documents
-
view
233 -
download
0
Transcript of Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
1/103
Tema VII: La mquina
asncrona
Tema VII: La mquina
asncrona
Universidad de OviedoUnivers idad de Oviedo
Dpto . de Ingen iera Elctr ica,
Electrn ica de Computado res y
Sistemas
Dpto . de Ingen iera Elctr ica,
Electrn ica de Computado res y
Sistemas
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
2/103
7.1. Aspectos constructivos:generalidades
7.1. Aspectos constructivos:7.1. Aspectos constructivos:generalidadesgeneralidades
CIRCUITOSMAGNTICOS
CIRCUITOSCIRCUITOSMAGNTICOSMAGNTICOS
Conjunto de chapas de
Fe aleado con Siaisladas y apiladas
Conjunto de chapas deConjunto de chapas de
Fe aleado con SiFe aleado con Siaisladasaisladasy apiladasy apiladas
ROTOR
ROTORROTORConjunto deespiras en
cortocircuito
Conjunto deConjunto deespiras enespiras en
cortocircuitocortocircuito
De jaula deardilla
De jaula deDe jaula deardillaardilla
Bobinado
BobinadoBobinado{{De Al
fundido
De AlDe Alfundidofundido
De barrassoldadas
De barrasDe barrassoldadassoldadas{{
ESTATOR
ESTATORESTATORDevanadotrifsico
distribuido enranuras a 120
DevanadoDevanadotrifsicotrifsico
distribuido endistribuido enranuras a 120ranuras a 120
Aleatorio: de hiloesmaltado
Aleatorio: de hiloAleatorio: de hiloesmaltadoesmaltado
Preformado
PreformadoPreformado{{
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
3/103
Barras Anillo
Barras Anillo
Rotor de aluminioRotor de aluminioFundidoFundido
Rotor de anillosRotor de anillos
SoldadosSoldados
7.2. Aspectos constructivos:rotor II
7.2. Aspectos constructivos:7.2. Aspectos constructivos:rotor IIrotor II
AnillosAnillos
FotografFotografas realizadas en los talleresas realizadas en los talleresde ABBde ABB ServiceService -- GijGijnn
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
4/103
7.2. Rotor III7.2. Rotor III7.2. Rotor III
Chapa magnticaChapa magntica
Barra de cobreBarra de cobre
Plato final rotorPlato final rotor
FijacinFijacinchapa magnticachapa magntica
Anillo deAnillo decortocircuitocortocircuito
Despiece de un rotor
de jaula con barrasde cobre soldadas
Despiece de un rotorDespiece de un rotor
de jaula con barrasde jaula con barrasde cobre soldadasde cobre soldadas
CatCatlogos comercialeslogos comerciales
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
5/103
7.2.1 Rotor bobinado:
anillos rozantes
7.2.1 Rotor bobinado:7.2.1 Rotor bobinado:
anillosanillos rozantesrozantes
EscobillasEscobillas
AnillosAnillosrozantesrozantes
Anillosrozantes
El rotor se cierra enEl rotor se cierra encortocircuito desde elcortocircuito desde el
exterior a travs deexterior a travs deunas escobillas yunas escobillas yanillosanillos rozantesrozantes
L. Serrano: Fundamentos deL. Serrano: Fundamentos demmquinas elquinas elctricas rotativasctricas rotativas
L. Serrano: Fundamentos deL. Serrano: Fundamentos demmquinas elquinas elctricas rotativasctricas rotativas
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
6/103
DEVANADO DE HILODEVANADO DE HILOTensin2300v
Evitar contacto entreconductores a distinta
tensin
Evitar contacto entreEvitar contacto entreconductores a distintaconductores a distintatensintensin
Los materiales empleados en losaislamientos son generalmente
orgnicos
Los materiales empleados en losLos materiales empleados en losaislamientos son generalmenteaislamientos son generalmente
orgnicosorgnicos
FotografFotografas realizadas en los talleresas realizadas en los talleresde ABBde ABB ServiceService -- GijGijnn
FotografFotografas realizadas en los talleresas realizadas en los talleres
de ABBde ABB ServiceService -- GijGijnn
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
7/103
7.3.1. Diferencias entre7.3.1. Diferencias entre
devanados de hilo y devanadosdevanados de hilo y devanadospreformadospreformados
Forma constructiva
de los devanados
Forma constructivaForma constructiva
de los devanadosde los devanados
Devanados de HiloDevanados de HiloDevanados de Hilo
Devanados de pletinaDevanados de pletinaDevanados de pletina
Baja tensin < 2kVBaja tensin < 2kVBaja tensin < 2kV
Potencia < 600CVPotencia < 600CVPotencia < 600CV
Devanado aleatoriodentro de la ranura
Devanado Devanado aleatorioaleatoriodentro de la ranuradentro de la ranura
Pletinas de cobre aisladasPletinas de cobre aisladasPletinas de cobre aisladas
Alta tensin y potenciaAlta tensin y potenciaAlta tensin y potencia
Colocacin de bobinasordenada
Colocacin de bobinasColocacin de bobinasordenadaordenada
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
8/103
7.3.2. Elementos del aislamiento7.3.2. Elementos del aislamiento
estatrico en motores conestatrico en motores condevanados preformados Idevanados preformados I
Habitualmente se colocanHabitualmente se colocandos bobinas por ranura.dos bobinas por ranura.
El aislamiento entre conEl aislamiento entre con--ductoresductores elementales eselementales esdistinto del aislamientodistinto del aislamiento
frente a masafrente a masa
Cada espira puede estarCada espira puede estarconstituida por variosconstituida por variosconductores elementalesconductores elementales
Bobinas delestator
Aislamiento
Ncleo delestator
Espira
Bobinasuperior
Bobinainferior
Cua
Conductorelemental
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
9/103
MURO AISLANTE: elemento de mayor espesor que separa alconjunto de la bobina del exterior. Debe estar dimensionadopara soportar la tensin correspondiente al nivel de aislamiento
de la mquina. AISLAMIENTO ENTRE ESPIRAS Y ENTRE CONDUCTORES
ELEMENTALES: las espiras pueden estar formadas conductores
individuales para reducir las prdidas. Es necesario que existaaislamiento entre ellas y entre conductores.
CINTAS Y RECUBRIMIENTOS DE PROTECCIN: se utilizan
cintas y recubrimientos protectores para proteger las bobinasen las zonas de ranura.
MURO AISLANTEMURO AISLANTE:: elemento de mayor espesor que separa alelemento de mayor espesor que separa alconjunto de la bobina del exterior. Debe estar dimensionadoconjunto de la bobina del exterior. Debe estar dimensionadopara soportar la tensin correspondiente al nivel de aislamientopara soportar la tensin correspondiente al nivel de aislamientode la mquina.de la mquina.
AISLAMIENTO ENTRE ESPIRAS Y ENTRE CONDUCTORESAISLAMIENTO ENTRE ESPIRAS Y ENTRE CONDUCTORESELEMENTALESELEMENTALES:: las espiras pueden estar formadas conductoreslas espiras pueden estar formadas conductores
individuales para reducir las prdidas. Es necesario que existaindividuales para reducir las prdidas. Es necesario que existaaislamiento entre ellas y entre conductores.aislamiento entre ellas y entre conductores.
CINTAS Y RECUBRIMIENTOS DE PROTECCINCINTAS Y RECUBRIMIENTOS DE PROTECCIN:: se utilizanse utilizan
cintas y recubrimientos protectores para proteger las bobinascintas y recubrimientos protectores para proteger las bobinasen las zonas de ranura.en las zonas de ranura.
7.3.2. Elementos del aislamiento7.3.2. Elementos del aislamiento
estatrico en motores conestatrico en motores condevanados preformados IIdevanados preformados II
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
10/103
Zona de ranuraZona de ranuraCabezade bobinaCabezade bobina
Aislamiento entre
conductoresSeccin de la bobina
7.3.2. Elementos del aislamiento7.3.2. Elementos del aislamiento
estatrico en motores conestatrico en motores condevanados preformados IIIdevanados preformados III
FotografFotografas realizadas en los talleresas realizadas en los talleresde ABBde ABB ServiceService -- GijGijnn
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
11/103
El nmero de espiras de una bobina vara entre 2 y 12.
El nmero de conductores elementales vara entre 2 y 6. Las tensiones soportadas por los conductores elementales
son muy bajas.
Los conductores elementales se aslan por separado,posteriormente se agrupan en el nmero necesario paraformar una espira. Se pliegan para conformar cada espira
y finalmente se aplica a la espira el aislamientocorrespondiente.
Las principales solicitaciones que aparecen sobre este tipo
de devanado son de tipo trmico y mecnico (durante elconformado de las espiras).
El nmero de espiras de una bobina vara entre 2 y 12.El nmero de espiras de una bobina vara entre 2 y 12.
El nmero de conductores elementales vara entre 2 y 6.El nmero de conductores elementales vara entre 2 y 6.
Las tensiones soportadas por los conductores elementalesLas tensiones soportadas por los conductores elementalesson muy bajas.son muy bajas.
Los conductores elementales se aslan por separado,Los conductores elementales se aslan por separado,posteriormente se agrupan en el nmero necesario paraposteriormente se agrupan en el nmero necesario paraformar una espira. Se pliegan para conformar cada espiraformar una espira. Se pliegan para conformar cada espira
y finalmente se aplica a la espira el aislamientoy finalmente se aplica a la espira el aislamientocorrespondiente.correspondiente.
Las principales solicitaciones que aparecen sobre este tipoLas principales solicitaciones que aparecen sobre este tipo
de devanado son de tipo trmico y mecnico (durante elde devanado son de tipo trmico y mecnico (durante elconformado de las espiras).conformado de las espiras).
7.3.2.1. Aislamiento entre espiras7.3.2.1. Aislamiento entre espiras
y conductoresy conductores
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
12/103
Soporta T
hasta 220C
Soporta TSoporta T
hasta 220Chasta 220C Poliimida (Kapton) oPoliimida (Kapton) oPoliamida en formaPoliamida en forma
de pelculade pelcula
Poliimida (Kapton) oPoliimida (Kapton) oPoliamida en formaPoliamida en formade pelculade pelcula
++Fibra de vidrio conFibra de vidrio conpolister (polister (DaglasDaglas))
Motores deMotores dehasta 4kVhasta 4kV Motores dems de 4kV
7.3.2.2. Materiales aislantes para7.3.2.2. Materiales aislantes para
los conductores elementaleslos conductores elementalesHasta los aosHasta los aos
40 barnices40 barnicesFibras de amiantoFibras de amianto
Desarrollo de materialesDesarrollo de materialessintticossintticos
Uso de barnices solos y combinadosUso de barnices solos y combinados
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
13/103
7.3.2.3. Materiales aislantes para7.3.2.3. Materiales aislantes para
el muro aislanteel muro aislante
{{{{{{{{Necesario utilizarNecesario utilizarmaterial soporte omaterial soporte o
aglomeranteaglomerante
La mica en polvo oescamas se aglutina conun material aglomerante
Material deMaterial de
base =Micabase =Mica
Muy buenas propiedadesMuy buenas propiedadesdielctricas y trmicasdielctricas y trmicas
Silicato de alumnioSilicato de alumnio
Malas propiedades mecnicasMalas propiedades mecnicas
Tambin se puededepositar sobre unmaterial soporte
impregnando el conjuntocon aglomerante
MuchoscompuestosMuchoscompuestos
CatCatlogoslogos
comercialescomerciales
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
14/103
7.3.2.4. Aglomerantes y7.3.2.4. Aglomerantes y
materiales soporte Imateriales soporte I
AGLOMERANTESTERMOESTABLES
A partir de los aos 50A partir de los aos 50
PolisterResinas epoxy
Nuevos soportes:Nuevos soportes:Fibra de vidrioFibra de vidrio
PolisterPolisterElevadasTemperaturasElevadasElevadasTemperaturasTemperaturas
COMPORTAMIENTOCOMPORTAMIENTOTRMOPLSTICOTRMOPLSTICO
T Mxima 110CCLASE BT Mxima 110CT Mxima 110CCLASE BCLASE B
{{{{{{{{Material aglomerante =compuesto asfltico
Material soporte = papelMaterial soporte = papelfibras de algodn, etcfibras de algodn, etc.
Hasta los aos 60Hasta los aos 60
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
15/103
7.3.2.4. Aglomerantes y7.3.2.4. Aglomerantes y
materiales soporte IImateriales soporte IIFotografFotografas realizadas en los talleresas realizadas en los talleres
de ABBde ABB ServiceService -- GijGijnn
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
16/103
Recubrimiento de reparto
Recubrimiento conductor enla zona de ranura
7.3.2.5. Recubrimientos de7.3.2.5. Recubrimientos de
proteccinproteccin
Recubrimientos deproteccinRecubrimientos deproteccin
Bobina con el recubri-
miento externo daado
Bobina con el recubri-miento externo daado
FotografFotografas realizadas en los talleresas realizadas en los talleresde ABBde ABB ServiceService -- GijGijnn
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
17/103
7.4. Procesos de fabricacin7.4. Procesos de fabricacin
actuales Iactuales IPROCESO RICO EN RESINA La mica en forma de lminas se deposita sobre un
material impregnado con una resina epoxy que polimerizaa alta temperatura (cinta preimpregnada).
Se recubre la bobina con este material.
Se introduce en un molde al que se le aplica presin y
calor: la temperatura y la presin logran una impregnacinhomognea en toda la bobina.
El proceso final de polimerizacin de la resina
termoestable se consigue sometiendo el motor a elevadastemperaturas en un horno.
PROCESO RICO EN RESINAPROCESO RICO EN RESINA
La mica en forma de lminas se deposita sobre unLa mica en forma de lminas se deposita sobre unmaterial impregnado con una resina epoxy que polimerizamaterial impregnado con una resina epoxy que polimerizaa alta temperaturaa alta temperatura (cinta(cinta preimpregnadapreimpregnada))..
Se recubre la bobina con este material.Se recubre la bobina con este material.
Se introduce en un molde al que se le aplica presin ySe introduce en un molde al que se le aplica presin ycalor: la temperatura y la presin logran una impregnacincalor: la temperatura y la presin logran una impregnacinhomognea en toda la bobina.homognea en toda la bobina.
El proceso final de polimerizacin de la resinaEl proceso final de polimerizacin de la resina
termoestable se consigue sometiendo el motor a elevadastermoestable se consigue sometiendo el motor a elevadastemperaturas en un horno.temperaturas en un horno.
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
18/103
7.4. Procesos de fabricacin7.4. Procesos de fabricacin
actuales IIactuales IIPROCESO VPI EN BOBINAS (Vacuumm Pressure Impregnation)
Inicialmente slo se aplica la cantidad de resina termoestableimprescindible para aglomerar la mica (cinta porosa).
El resto del aglomerante se introduce despus de habercreado el vaco dentro del tanque en el que se encuentra labobina.
El vaco y posteriormente un gas a presin consiguen que laresina termoestable impregne por completo a la bobina.
Una vez impregnadas las bobinas se extraen y se les aplica
presin para ajustar su forma y tamao. El curado se realizaa alta temperatura sobre el motor completo.
PROCESO VPI EN BOBINASPROCESO VPI EN BOBINAS ((Vacuumm Pressure ImpregnationVacuumm Pressure Impregnation))
Inicialmente slo se aplica la cantidad de resina termoestableInicialmente slo se aplica la cantidad de resina termoestableimprescindible para aglomerar la micaimprescindible para aglomerar la mica (cinta porosa)(cinta porosa)..
El resto del aglomerante se introduce despus de haberEl resto del aglomerante se introduce despus de habercreado el vaco dentro del tanque en el que se encuentra lacreado el vaco dentro del tanque en el que se encuentra labobina.bobina.
El vaco y posteriormente un gas a presin consiguen que laEl vaco y posteriormente un gas a presin consiguen que laresina 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 aplicaUna vez impregnadas las bobinas se extraen y se les aplica
presin para ajustar su forma y tamao. El curado se realizapresin para ajustar su forma y tamao. El curado se realizaa alta temperatura sobre el motor completo.a alta temperatura sobre el motor completo.
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
19/103
PROCESO VPI GLOBAL
Las bobinas se montan en las ranuras antes de haberrealizado 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 continuacin, se hace el vaco con lo que el tanque se
inunda de resina epoxy. El estator se pasa a otro tanque
donde se aplica gas a alta presin y temperatura paraproducir la polimerizacin de la resina.
PROCESO VPI GLOBALPROCESO VPI GLOBAL
Las bobinas se montan en las ranuras antes de haberLas bobinas se montan en las ranuras antes de haberrealizado 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 bajoComo 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 yUna vez colocadas todas las bobinas en sus alojamientos y
realizadas las conexiones se introduce el estator en unrealizadas las conexiones se introduce el estator en un
tanque.tanque. A continuacin, se hace el vaco con lo que el tanque seA continuacin, se hace el vaco con lo que el tanque se
inunda de resina epoxy. El estator se pasa a otro tanqueinunda de resina epoxy. El estator se pasa a otro tanque
donde se aplica gas a alta presin y temperatura paradonde se aplica gas a alta presin y temperatura paraproducir la polimerizacin de la resina.producir la polimerizacin de la resina.
7.4. Procesos de fabricacin7.4. Procesos de fabricacin
actuales IIIactuales III
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
20/103
Procesos VPIProcesos VPI
Precalentar el conjunto yhacer vaco en el tanquePrecalentar el conjunto yPrecalentar el conjunto yhacer vaco en el tanquehacer vaco en el tanque
Esperar tiempo de impreg-nacin y eliminar vaco
Esperar tiempo deEsperar tiempo de impregimpreg--nacin y eliminar vaconacin y eliminar vaco
Transferir resina al tanquey hacer curado en horno
Transferir resina al tanqueTransferir resina al tanquey hacer curado en hornoy hacer curado en horno
Proceso VPIProceso VPIdedeVonRollVonRoll--IsolaIsola
Transferir resina impreg-nacin debido al vaco
Transferir resinaTransferir resina impregimpreg--nacin debido al vaconacin debido al vaco
CatCatlogos comercialeslogos comerciales
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
21/103
Motor de 25kW, 200V para elMotor de 25kW, 200V para elaccionamiento de una bomba.accionamiento de una bomba.Fabricado en Pittsburg porFabricado en Pittsburg porWestinghouseWestinghouse en 1900 enen 1900 en
funcionamiento hasta 1978funcionamiento hasta 1978
Motor de induccin de 1000Motor de induccin de 1000kWkW, 4, 4 kVkVy 3600 RPM para ely 3600 RPM para el
accionamiento de unaccionamiento de uncompresor. Fabricado porcompresor. Fabricado porWestinghouseWestinghouse en la actualidaden la actualidad
7.5. Aspecto fsico de los7.5. Aspecto fsico de los momo--
torestores asncronosasncronos CatCatlogos comercialeslogos comercialesCatCatlogos comercialeslogos comerciales
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
22/103
7.5. Aspecto fsico II: motores de BT7.5. Aspecto fsico II: motores de BT
CatCatlogos comercialeslogos comerciales
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
23/103
7.6. Aspecto fsico III:7.6. Aspecto fsico III:formas constructivasformas constructivas
normalizadasnormalizadas
CatCatlogos comercialeslogos comerciales
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
24/103
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 deconexiones
Conexin en
estrella
Conexin en
tringulo
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 deconexiones
Conexin en
estrella
Conexin en
tringulo
U1
7.7. Conexin de los devanados7.7. Conexin de los devanados
Cajas de terminalesCajas de terminalesCatCatlogos comercialeslogos comerciales
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
25/103
Cabezas deCabezas de
bobinabobina
RefuerzosRefuerzoscarcasacarcasa
FijacinFijacincojinetescojinetes
Refuerzos rotorRefuerzos rotor
NcleoNcleomagntico rotormagntico rotor
NcleoNcleo
magnticomagnticoestatorestator
7.8. Despiece de un motor de MT7.8. Despiece de un motor de MTCatCatlogos comercialeslogos comerciales
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
26/103
7.9. Despiece de un
motor de BT
CatCatlogos comercialeslogos comerciales
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
27/103
7.10. Principio de7.10. Principio de
funcionamiento Ifuncionamiento IEL ESTATOR DE UN MOTOR
ASNCRONO EST FORMADO PORASNCRONO EST FORMADO POR3 DEVANADOS SEPARADOS EN EL3 DEVANADOS SEPARADOS EN ELESPACIO 120. En la figura seESPACIO 120. En la figura serepresenta slo una espira derepresenta slo 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 dengulos
Rotor S
R
R
S
T
T
Estator
Origen de
ngulos
Rotor
LOS 3 DEVANADOS ESTNLOS 3 DEVANADOS ESTNALIMENTADOS MEDIANTE UNALIMENTADOS MEDIANTE UN
SISTEMA TRIFSICO DESISTEMA TRIFSICO DETENSIONES. POR TANTO, LASTENSIONES. POR TANTO, LAS
CORRIENTES QUE CIRCULAN PORCORRIENTES QUE CIRCULAN PORLAS ESPIRAS SON SENOIDALES YLAS ESPIRAS SON SENOIDALES Y
ESTN DESFASADAS 120ESTN DESFASADAS 120
)t(CosII maxR = 1 )t(CosII maxR = 1
)t(CosIImaxS
1201
= )t(CosIImaxS
1201
=
)t(CosII maxT 1201 += )t(CosII maxT 1201 +=
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
28/103
7.10. Principio de7.10. Principio de
funcionamiento IIfuncionamiento IIF
Rotor
Estator
Sucesivas posicionesdel campo
Campo
giratorio
Avancedel campo
Rotor
tP
f
2
SN
NS
El campo magntico resultante de las tres corrientes de fase esEl campo magntico resultante de las tres corrientes de fase es unun
campo que gira en el espacio acampo que gira en el espacio a 60*f/P60*f/P RPMRPM. Donde. Donde PP es eles el nmenme--roro de pares de polos del estator (depende de la forma de conexinde pares de polos del estator (depende de la forma de conexinde las bobinas que lo forman) yde las bobinas que lo forman) y ffla frecuencia de alimentacin.la frecuencia de alimentacin.
P
fNS
=
60 Velocidad deVelocidad desincronismosincronismo
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
29/103
7.10. Principio de7.10. Principio de funciofuncio--
namientonamiento III: simulacinIII: simulacin
T=0.340 s T=0.352 s T=0.370 s
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
30/103
7.10. Principio de7.10. Principio de funciofuncio--
namientonamiento III: simulacinIII: simulacinMOTOR DE 2
PARESDE POLOS
MOTOR DE 2MOTOR DE 2
PARESPARESDE POLOSDE POLOS
T=1 S T=1,015 S
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
31/103
MotorMotorasncronoasncrono
EstatorEstator
RotorRotor
Devanado trifsico a 120 alimentadoDevanado trifsico a 120 alimentadocon sistema trifsico de tensionescon sistema trifsico de tensiones
Espiras en cortocircuitoEspiras en cortocircuito
SistemaSistemaTrifsicoTrifsico
Devanado trifsicoDevanado trifsico
a 120a 120 Campo giratorio 60f/PCampo giratorio 60f/P
FEM inducidaFEM inducida
por el campopor el campogiratorio en lasgiratorio en lasespiras del rotorespiras del rotor
Espiras en cortoEspiras en cortosometidas a tensinsometidas a tensin
Circulacin deCirculacin de
corriente por lascorriente por lasespiras del rotorespiras del rotor
Ley deLey de BiotBiot
yy SavartSavartFuerza sobre lasFuerza sobre lasespiras del rotorespiras del rotor
Par sobrePar sobreel rotorel rotor
Giro de laGiro de laMquinaMquina
7.10. Principio de7.10. Principio de
funcionamiento IVfuncionamiento IV
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
32/103
EL MOTOR ASNCRONO SIEMPRE GIRA A VELOCIDADEL MOTOR ASNCRONO SIEMPRE GIRA A VELOCIDADINFERIOR A LA VELOCIDAD DE SINCRONISMO: EN CASOINFERIOR A LA VELOCIDAD DE SINCRONISMO: EN CASO
CONTRARIOCONTRARIO NO SE INDUCIRA FUERZA ELECTROMOTRIZ ENNO SE INDUCIRA FUERZA ELECTROMOTRIZ EN
EL ROTOR DE LA MQUINAEL ROTOR DE LA MQUINAY, POR TANTO, NO HABRA PARY, POR TANTO, NO HABRA PARMOTORMOTOR
7.10. Principio de7.10. Principio defuncionamiento Vfuncionamiento V
CUANDO TRABAJA EN VACO GIRA MUY PRXIMO A LACUANDO TRABAJA EN VACO GIRA MUY PRXIMO A LAVELOCIDAD DE SINCRONISMO. EN ESE CASO, EL NICO PARVELOCIDAD DE SINCRONISMO. EN ESE CASO, EL NICO PARMOTOR DESARROLLADO POR LA MQUINA ESMOTOR DESARROLLADO POR LA MQUINA ES EL NECESARIOEL NECESARIO
PARA COMPENSAR LAS PRDIDASPARA COMPENSAR LAS PRDIDAS
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
33/103
7.11. Ventajas de los motores7.11. Ventajas de los motores
de induccinde induccin La nica alimentacin elctrica que reciben se hace a travs deLa nica alimentacin elctrica que reciben se hace a travs dela lnea trifsica que alimenta al devanado estatrico.la lnea trifsica que alimenta al devanado estatrico. NO HAYNO HAY
ESCOBILLAS O ELEMENTOS ROZANTESESCOBILLAS O ELEMENTOS ROZANTES..
El rotor de jaula es muy robusto ya que no incluye sistemaEl 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 deNo tienen problemas de estabilidad ante variaciones bruscas dela carga.la carga.
VENTAJAS DE LOS MOTORES ASNCRONOSVENTAJAS DE LOS MOTORES ASNCRONOSVENTAJAS DE LOS MOTORES ASNCRONOS
Aumento delAumento delpar de cargapar de carga
Reduccin de laReduccin de lavelocidad de girovelocidad de giro
MayorMayorFEMFEM
Mayor corrienteMayor corrienterotorrotor
MayorMayorpar motorpar motor
EstabilidadEstabilidad
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
34/103
7.11. Inconvenientes de los7.11. Inconvenientes de los
motores de induccinmotores de induccin
La corriente de arranque es mucho mayor que la corriente deLa corriente de arranque es mucho mayor que la corriente defuncionamiento nominal. Entre 3 y 6 veces mayor. En muchofuncionamiento nominal. Entre 3 y 6 veces mayor. En muchocasos es necesario disponer procedimientos especiales decasos es necesario disponer procedimientos especiales delimitacin de la corriente de arranque.limitacin de la corriente de arranque.
La variacin de su velocidad implica la variacin de laLa variacin de su velocidad implica la variacin de la frecuenfrecuen--ciacia de la alimentacin: es necesario disponer de un convertidorde la alimentacin: es necesario disponer de un convertidorelectrnico que convierta la tensin de red en una tensin deelectrnico que convierta la tensin de red en una tensin defrecuencia variable.frecuencia variable.
INCONVENIENTES DE LOS MOTORES ASNCRONOSINCONVENIENTES DE LOS MOTORES ASNCRONOSINCONVENIENTES DE LOS MOTORES ASNCRONOS
EQUIPOEQUIPORECTIFICADORRECTIFICADOR
TRIFSICOTRIFSICO
EQUIPOEQUIPOINVERSORINVERSORTRIFSICOTRIFSICO
SISTEMASISTEMADEDE
FILTRADOFILTRADO
3 FASES3 FASES5050 HzHz
3 FASES3 FASESf VARIABLEf VARIABLE
BUS DEBUS DECCCC
ONDA ESCALONADAONDA ESCALONADADE f VARIABLEDE f VARIABLE
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
35/103
7.12. Deslizamiento en las7.12. Deslizamiento en lasmquinas asncronasmquinas asncronas
100
= SmS
(%)S
100
=
S
mS(%)S
SSS
mS
m N)S(N)N
NN
(N =
= 11 SSSmS
mN)S(N)
N
NN(N =
= 11
Sm )S( = 1 Sm )S( = 1
VelocidadVelocidadmecnicamecnicadel rotordel rotor
mSdes NNN = mSdes NNN =
PfNS = 60P fNS
= 60
Velocidad deVelocidad de
deslizamientodeslizamiento
100100
==S
mS
S
des
NNN
NN
(%)S 100100
==S
mS
S
des
NNN
NN
(%)S
DeslizamientoDeslizamiento
S=0 Velocidad de sincronismoS=0 Velocidad de sincronismoS=1 Rotor paradoS=1 Rotor parado{{
LOS MOTORES DE INDUCCINTRABAJAN SIEMPRE CON VALORES
MUY BAJOS DE S: S
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
36/103
7.13. Frecuencia en el rotor de7.13. Frecuencia en el rotor de
las mquinas asncronas Ilas mquinas asncronas IFrecuenciaFrecuencia
FEM inducidaFEM inducidaen el rotoren el rotor
En el lmite:En el lmite:SS1;1; NNmm 00
En el lmite:En el lmite:SS0;0; NNmm NNss
ffrotorrotor ffestatorestator ffrotorrotor00
Aumento frecuenciaAumento frecuenciainducida rotorinducida rotor
Disminucin frecuenciaDisminucin frecuenciainducida rotorinducida rotor
> velocidad relativa> velocidad relativacampo respecto rotorcampo respecto rotor
< velocidad relativa< velocidad relativacampo respecto rotorcampo respecto rotor
AumentoAumento
velocidad girovelocidad giro
ReduccinReduccin
velocidad girovelocidad giro
La misma que la velocidadLa misma que la velocidad
relativa del campo respectorelativa del campo respectoal rotor (S)al rotor (S)
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
37/103
7.13. Frecuencia en el rotor de7.13. Frecuencia en el rotor delas mquinas asncronas IIlas mquinas asncronas II
GIRO ENGIRO ENVACO:VACO:NNmm NNSS
ffrotorrotor00
ROTORROTORBLOQUEADO:BLOQUEADO:
NNmm=0=0ffrotorrotor ffestatorestator
estatorrotor fSf = estatorrotor fSf =
Para cualquierPara cualquiervelocidad entre 0 y Nvelocidad entre 0 y NSS
Pf
N estatorS
=60
PfN estatorS
=
60estator
S
Srotor fN
NmNf = estatorS
Srotor fN
NmNf =
60
NmNPf Srotor
= 60
NmNPf
Srotor
=
7 14 Ci it i l t d7 14 Ci ito e i le te de
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
38/103
7.14. Circuito equivalente de7.14. Circuito equivalente de
la mquina asncrona Ila mquina asncrona I
111 EIjXRU Ss ++= 111 EIjXRU Ss ++=
Xs Rs
U1 E1
I1
Xs Rs
U1 E1
I1
CIRCUITO EQUIVALENTECIRCUITO EQUIVALENTEDEL ESTATOR PARADEL ESTATOR PARA
CUALQUIER VELOCIDADCUALQUIER VELOCIDADDE GIRODE GIRO
ALIMENTADO A f1frecuencia de red
ALIMENTADO A fALIMENTADO A f11frecuencia de redfrecuencia de red
ReactanciaReactancia
dispersindispersinestatorestator
ResistenciaResistencia
estatorestator
ReactanciaReactanciamagnetizantemagnetizante
estatorestator
EQUIVALENTEEQUIVALENTEPOR FASEPOR FASE
CIRCUITO EQUIVALENTECIRCUITO EQUIVALENTE
ROTOR CON LAROTOR CON LAMQUINA BLOQUEADAMQUINA BLOQUEADA
ALIMENTADO A f1frecuencia de redALIMENTADO A fALIMENTADO A f11
frecuencia de redfrecuencia de red
XR RR
E2
IRbloq
XR RR
E2
IRbloqReactanciaReactanciadispersindispersinrotorrotor
ResistenciaResistenciarotorrotor
ReactanciaReactancia
magnetizantemagnetizanterotorrotor
EQUIVALENTEEQUIVALENTEPOR FASEPOR FASE
CON ROTOR BLO-QUEADO:
frotor=festator
CON ROTOR BLOCON ROTOR BLO--QUEADO:QUEADO:
ffrotorrotor==ffestatorestator
bloqRRR IjXRE +=2 bloqRRR IjXRE +=2
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
39/103
LA FEM INDUCIDAEN EL ROTOR ES
PROPORCIONAL ALA VELOCIDAD DELCAMPO RESPECTO
AL ROTOR (S)
LA FEM INDUCIDALA FEM INDUCIDAEN EL ROTOR ESEN EL ROTOR ES
PROPORCIONAL APROPORCIONAL ALA VELOCIDAD DELLA VELOCIDAD DELCAMPO RESPECTOCAMPO RESPECTO
AL ROTOR (S)AL ROTOR (S)
7.14. Circuito equivalente de7.14. Circuito equivalente de
la mquina asncrona IIla mquina asncrona IICon el rotor
bloqueado se
induce E2
Con el rotorCon el rotorbloqueado sebloqueado se
induceinduce EE22
En vaco seinduce 0
En vaco seEn vaco seinduceinduce 00
A una
velocidad en-tre 0 y NS, es
decir a un des-lizamiento S
A unaA una
velocidad envelocidad en--tretre 0 y N0 y NS,S, esesdecir a un desdecir a un des--
lizamientolizamiento SS
SEINDUCE:
S*E2
SESEINDUCE:INDUCE:
S*ES*E22
La FEM inducida en el rotor para unavelocidad cualquiera N (corres-pondiente a un deslizamiento S)
La FEM inducida en el rotor para unaLa FEM inducida en el rotor para unavelocidad cualquiera N (corresvelocidad cualquiera N (corres--pondientepondiente a un deslizamiento Sa un deslizamiento S))
S*ES*E22S*XR RR
S*E2
IR
S*XR RR
S*E2
IR ReactanciaReactanciadispersindispersinrotorrotor
ResistenciaResistenciarotorrotor
ALIMENTADOA: f2=S*f1
ALIMENTADOALIMENTADO
A:A: ff22=S*f=S*f11
Circuito equivalente para elCircuito equivalente para elrotor con deslizamiento Srotor con deslizamiento S
LA RESISTENCIA ROTRICA
RRNO VARA CON LAFRECUENCIAY, POR TANTO, TAMPOCO CON S
LA RESISTENCIA ROTRICALA RESISTENCIA ROTRICA
RRRR NO VARANO VARA CON LACON LAFRECUENCIAFRECUENCIAY, POR TANTO,Y, POR TANTO, TAMPOCOTAMPOCO CONCON SS
LA REACTANCIAXRVARA CON S:CUANDO EL DESLIZAMIENTO ES S,
XRPASA SER S*XR
LA REACTANCIALA REACTANCIAXXRRVARA CON S:VARA CON S:CUANDO EL DESLIZAMIENTO ESCUANDO EL DESLIZAMIENTO ES SS,,
XXRRPASA SERPASA SER S*XS*XRR
7 14 Ci it i l t d7 14 Ci it i l t d
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
40/103
7.14. Circuito equivalente de7.14. Circuito equivalente de
la mquina asncrona IIIla mquina asncrona IIIsRRR ISjXRES += 2 sRRR ISjXRES += 2
RRRR
RsjX
SR EjXR ESI +
=+=22
RRRR
RsjX
SR EjXR ESI +
=+=22
Se puede obtener la misma corriente en
el mismo circuito alimentado a f1 con slocambiar RRpor RR/S
Se puede obtener la misma corriente enSe puede obtener la misma corriente en
el mismo circuito alimentado ael mismo circuito alimentado a ff11 con slocon slocambiar Rcambiar RRR por Rpor RRR/S/S
ES POSIBLE OBTENER EL CIRCUITOEQUIVALENTE DE LA MQUINA
ASNCRONA TRABAJANDO SLO CON LAFRECUENCIA DEL ESTATOR. BASTA
SIMULAR EL EFECTO DEL GIRO CON LARESISTENCIA RR/S
ES POSIBLE OBTENER EL CIRCUITOES POSIBLE OBTENER EL CIRCUITOEQUIVALENTE DE LA MQUINAEQUIVALENTE DE LA MQUINA
ASNCRONA TRABAJANDO SLO CON LAASNCRONA TRABAJANDO SLO CON LAFRECUENCIA DEL ESTATOR. BASTAFRECUENCIA DEL ESTATOR. BASTA
SIMULAR EL EFECTO DEL GIRO CON LASIMULAR EL EFECTO DEL GIRO CON LARESISTENCIARESISTENCIA RRRR/S/S
CIRCUITO EQ. ROTOR ACIRCUITO EQ. ROTOR ADESLIZAMIENTO SDESLIZAMIENTO S
S*XR RR
S*E2
IR
S*XR RR
S*E2
IR ReactanciaReactanciadispersindispersinrotorrotor
ResistenciaResistenciarotorrotor
ALIMENTADOA: f2=S*f1
ALIMENTADOALIMENTADOA:A: ff22=S*f=S*f11
ALIMENTADOA: f1ALIMENTADOALIMENTADOA:A: ff11
XR
E2
IR
SRR
XR
E2
IR
SRR
i i i l d
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
41/103
7.14. Circuito equivalente de7.14. Circuito equivalente de
la mquina asncrona IVla mquina asncrona IVPARA OBTENER EL CIRCUITO EQUIVALENTE COMPLETO SE UNIRN
LOS CIRCUITOS EQUIVALENTES DE ROTOR Y ESTATORPARA OBTENER EL CIRCUITO EQUIVALENTE COMPLETO SE UNIRNPARA OBTENER EL CIRCUITO EQUIVALENTE COMPLETO SE UNIRN
LOS CIRCUITOS EQUIVALENTES DE ROTOR Y ESTATORLOS CIRCUITOS EQUIVALENTES DE ROTOR Y ESTATOR
SE PLANTEAR QUE LA MQUINA ASNCRONA ES EQUIVALENTEAUN TRANSFORMADOR (Estator=Primario, Rotor=Secundario Relacin
Transf.=rt)
SE PLANTEAR QUE LA MQUINA ASNCRONA ESSE PLANTEAR QUE LA MQUINA ASNCRONA ES EQUIVALENTEEQUIVALENTEAAUN TRANSFORMADOR (Estator=Primario, Rotor=Secundario RelacinUN TRANSFORMADOR (Estator=Primario, Rotor=Secundario Relacin
Transf.=Transf.=rrtt))
SE REDUCIR EL SECUNDARIO (Rotor) AL PRIMARIO (Estator)SE REDUCIR EL SECUNDARIO (Rotor) AL PRIMARIO (Estator)SE REDUCIR EL SECUNDARIO (Rotor) AL PRIMARIO (Estator)Xs Rs
U1 E1
I1
XR
E2
IR
S 'RR
122 ErE'E t ==
Xs Rs
U1 E1
I1
XR
E2
IR
S 'RR
122 ErE'E t ==
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
42/103
Xs Rs
U1 E1
I1
XR
E2
IR
S
'RR
122 ErE'E t ==
Xs Rs
U1 E1
I1
XR
E2
IR
S
'RR
122 ErE'E t ==
7.14. Circuito equivalente de7.14. Circuito equivalente dela mquina asncrona Vla mquina asncrona V
COMO E1=E2SE PUEDENUNIR EN CORTOCIRCUITOCOMOCOMO EE11=E=E22SE PUEDENSE PUEDENUNIR EN CORTOCIRCUITOUNIR EN CORTOCIRCUITO
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
43/103
7.14. Circuito equivalente de7.14. Circuito equivalente de
la mquina asncrona VIla mquina asncrona VI
I00
I
Ife
I00
I
Ife
ComponentemagnetizanteComponenteComponentemagnetizantemagnetizante
Componentede prdidasComponenteComponentede prdidasde prdidas
XX
II
RfeRfe
IfeIfeI0I0
Xs Rs
U1
I1
XRIR
S'RR
122 ErE'E t ==
Xs Rs
U1
I1
XRIR
S'RR
122 ErE'E t ==
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
44/103
7.14. Circuito equivalente de7.14. Circuito equivalente dela mquina asncrona VIIla mquina asncrona VII
+=
S
S'R'R
S
'RRR
R 1
+=
S
S'R'R
S
'RRR
R 1LA RESISTENCIA
VARIABLE SE PUEDEDIVIDIR EN DOSCOMPONENTES
LA RESISTENCIALA RESISTENCIAVARIABLE SE PUEDEVARIABLE SE PUEDE
DIVIDIR EN DOSDIVIDIR EN DOSCOMPONENTESCOMPONENTES
Xs Rs
U1
I1
XRIR
S
'RR
X Rfe
IfeI
I0Xs Rs
U1
I1
XRIR
S'RR
X Rfe
IfeI
I0
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
45/103
7.14. Circuito equivalente de7.14. Circuito equivalente dela mquina asncrona VIIIla mquina asncrona VIII
TensinTensinde fasede fase
(Estator(Estator))
ResistenciaResistenciacobre rotorcobre rotor
ReactanciaReactancia
dispersindispersinrotorrotor
ResistenciaResistenciapotenciapotencia
mecnicamecnicaentregadaentregada
ResistenciaResistencia
cobre estatorcobre estatorReactanciaReactanciadispersindispersinestatorestator
ReactanciaReactanciamagnetizantemagnetizante
ResistenciaResistenciaprdidas hierroprdidas hierro
CorrienteCorrientede vacode vaco
El circuito equivalente se planteaEl circuito equivalente se planteapor fase y con conexin en estrellapor fase y con conexin en estrellaTodos los elementos del circuito con Todos los elementos del circuito con estn referidos al estatorestn referidos al estator
Xs Rs
U1
I1
XR IR
X Rfe
IfeI
I0RR
S
S'RR
1
Xs Rs
U1
I1
XR IR
X Rfe
IfeI
I0RR
SS
'RR1
7 14 Ci i i l d7 14 Ci it i l t d
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
46/103
7.14. Circuito equivalente de7.14. Circuito equivalente de
la mquina asncrona IXla mquina asncrona IX
Con la carga nominal (S bajo) el circuito el factor de potencia a laentrada es alta (0,8 aprox)Con la carga nominal (S bajo) el circuito el factor de potenciaCon la carga nominal (S bajo) el circuito el factor de potencia a laa laentrada es alta (0,8entrada es alta (0,8 aproxaprox))
En vaco (S=0) la rama del rotor queda en circuito abierto: elcircuito es principalmente inductivo fdp 0,1 - 0,2 aprox
En vaco (S=0) la rama del rotor queda en circuito abierto: elEn vaco (S=0) la rama del rotor queda en circuito abierto: elcircuito es principalmente inductivocircuito es principalmente inductivo fdpfdp 0,10,1 -- 0,20,2 aproxaprox
Potencia entregadaPotencia entregadaPotencia entregada
En un motor asncrono la corriente de vaco no es despreciableEn un motor asncrono la corriente de vaco no es despreciableEn un motor asncrono la corriente de vaco no es despreciable
Xs Rs
U1
I1
XR IR
X Rfe
IfeI
I0RR
SS
'RR1
Xs Rs
U1
I1
XR IR
X Rfe
IfeI
I0RR
SS
'RR1
(T. DE FASE)(T. DE FASE)
CosCosCos
7 15 Cl l d l did7 15 Cl l d l did
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
47/103
7.15. Clculo de las prdidas7.15. Clculo de las prdidas
en la mquina asncrona Ien la mquina asncrona I
23 'IS
'RP RR
g =23 'I
S'RP R
Rg =
213 'IS
S'RPPP RRrotcugmi
== 213 'I
SS'RPPP RRrotcugmi
==
======== CosCosII3V3VPP 111111 POTENCIA ABSORBIDA DE LA RED ELCTRICAPOTENCIA ABSORBIDA DE LA RED ELCTRICA2
13 IRP SestCu =2
13 IRP SestCu = PRDIDAS EN LOS CONDUCTORES DEL ESTATOR (Cu)PRDIDAS EN LOS CONDUCTORES DEL ESTATOR (Cu)
fefe R
EP
213 =fefe R
EP
213 =
PRDIDAS EN EL HIERRO. SUELEN CONSIDERARSE CONPRDIDAS EN EL HIERRO. SUELEN CONSIDERARSE CON--
CENTRADAS EN EL ESTATOR. EN EL ROTOR LA f ES MUYCENTRADAS EN EL ESTATOR. EN EL ROTOR LA f ES MUYBAJABAJA
feestCug PPPP = 1 feestCug PPPP = 1POTENCIA QUE ATRAVIESA EL ENTREHIERRO DEPOTENCIA QUE ATRAVIESA EL ENTREHIERRO DELA MQUINALA MQUINA
23 'I'RP RRRotCu =23 'I'RP RRRotCu = PRDIDAS EN LOS CONDUCTORES DEL ROTOR (Cu)PRDIDAS EN LOS CONDUCTORES DEL ROTOR (Cu)
La potencia que atraviesa elentrehierro es la que disipaen la resistencia total de la
rama del rotor (RR/S)
La potencia que atraviesa elLa potencia que atraviesa elentrehierro es la que disipaentrehierro es la que disipaen la resistencia total de laen la resistencia total de la
rama del rotorrama del rotor (R(RRR/S)/S)
POTENCIA MECNICA INTERPOTENCIA MECNICA INTER--NA: ATRAVIESA EL ENTREHIENA: ATRAVIESA EL ENTREHIE--RRO Y PRODUCE TRABAJORRO Y PRODUCE TRABAJO
Se disipa en laSe disipa en la resisresis--tenciatencia variablevariable
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
48/103
7.15. Clculo de las prdidas7.15. Clculo de las prdidas
en la mquina asncrona IIen la mquina asncrona IIgggrotcugmi PSPSPPPP === 1[ ] gggrotcugmi PSPSPPPP === 1
OTRA FORMA DE CALCULAROTRA FORMA DE CALCULAR--
LA A PARTIR DEL DESLIZALA A PARTIR DEL DESLIZA--MIENTOMIENTO
esrotacionalymecnicasPrdidasPP miU ==== esrotacionalymecnicasPrdidasPP miU ====
PAR INTERNO: EL PAR TOTALPAR INTERNO: EL PAR TOTALDESARROLLADO INTERNADESARROLLADO INTERNA--MENTE POR LA MQUINAMENTE POR LA MQUINA
Velocidad angularVelocidad angularde giro del rotorde giro del rotor
[[[[ ]]]]
S
ggmi
i
PPSPT
====
====
====
1[[[[ ]]]]
S
ggmi
i
PPSPT
====
====
====
1
Velocidad angularVelocidad angularde sincronismode sincronismo
PAR TILPAR TIL: EL PAR QUE ES: EL PAR QUE ES
CAPAZ DE DESARROLLAR ELCAPAZ DE DESARROLLAR ELMOTOR EN EL EJEMOTOR EN EL EJE==== UU
PT ====
UU
PT
7 16 Clculo del par de una7 16 Clculo del par de una
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
49/103
jXs Rs jXR IR
S 'RR
jX
A
B
U1
I1
+
jXs Rs jXR IR
S 'RR
jX
A
B
U1
I1
+
7.16. Clculo del par de una7.16. Clculo del par de una
mquina asncrona Imquina asncrona ICALCULANDO EL
EQUIVALENTETHEVENIN
ENTREA y B
CALCULANDO ELCALCULANDO ELEQUIVALENTEEQUIVALENTE
THEVENINTHEVENINENTREENTREA y BA y B
Se puededespreciar Rfe
Se puedeSe puededespreciardespreciar RRfefe
jXth Rth jXR IR
S'RR
A
B
Vth
I1
+
jXth Rth jXR IR
S'RR
A
B
Vth
I1
+[[[[ ]]]]
++++++++====
XXjRjXUV
SSth
1
[[[[ ]]]]
++++++++====
XXjRjXUV
SSth
1
[[[[ ]]]][[[[ ]]]]
++++++++
++++==== XXjR
jXjXRZ
SSSSth
[[[[ ]]]][[[[ ]]]]
++++++++
++++==== XXjR
jXjXRZ SS
SSth
7 16 Cl l d l d7 16 Cl l d l d
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
50/103
7.16. Clculo del par de una7.16. Clculo del par de una
mquina asncrona IImquina asncrona II
[[[[ ]]]]2
2
'XXS'R
R
V'I
RthR
th
thR
++++++++
++++
====
[[[[ ]]]]2
2
'XXS'R
R
V'I
RthR
th
thR
++++++++
++++
====
jXth Rth jXR IR
S 'RR
A
B
Vth
I1
+
jXth Rth jXR IR
S'R
R
A
B
Vth
I1
+ [[[[ ]]]]'XXjS'R
R
V'I
RthRth
thR
++++++++++++
====
[[[[ ]]]]'XXjS'R
R
V'I
RthR
th
thR
++++++++++++
====
[[[[ ]]]]22
2
23
3
'XXS 'RR
S'R
V'I
S
'RP
RthRth
Rth
RR
g
++++++++
++++
========
[[[[ ]]]]22
2
23
3
'XXS 'RR
S'R
V'I
S'R
P
RthRth
Rth
RR
g
++++++++
++++
========
)S(fTi ==== )S(fTi ====
[[[[ ]]]]22
2
3
'XXS
'RR
S
'RVP
T
RthR
th
Rth
SS
gi
++++++++
++++
====
====
[[[[ ]]]]22
2
3
'XXS
'RR
S
'RVP
T
RthR
th
Rth
SS
gi
++++++++
++++
====
====
7 17 Curvas de respuesta7 17 Curvas de respuesta
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
51/103
7. 17. Curvas de respuesta7. 17. Curvas de respuesta
mecnica parmecnica par -- velocidad Ivelocidad I
1 Deslizamiento S
Par
Par deArranque
Par mximo
Par Nominal
0
Velocidad de
sincronismo
Motor Generador Freno
1 Deslizamiento S
Par
Par deArranque
Par mximo
Par Nominal
0
Velocidad de
sincronismo
Motor GeneradorFreno
S>1S>1S>1 0
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
52/103
7. 17. Curvas de respuesta7. 17. Curvas de respuestamecnica parmecnica par -- velocidad IIvelocidad II
La caracterstica mecnica de los motores de induccin esprcticamente lineal entre vaco y plena carga
La caracterstica mecnica de los motores de induccin esLa caracterstica mecnica de los motores de induccin esprcticamente lineal entre vaco y plena cargaprcticamente lineal entre vaco y plena carga
El par mximo suele ser de 2 a 3 veces el nominalEl par mximo suele ser de 2 a 3 veces el nominalEl par mximo suele ser de 2 a 3 veces el nominal
El par de arranque tiene que ser superior al nominal parapermitir que el motor se ponga en marcha
El par de arranque tiene que ser superior al nominal paraEl par de arranque tiene que ser superior al nominal parapermitir que el motor se ponga en marchapermitir que el motor se ponga en marcha
Para un determinado deslizamiento el par vara con elcuadrado de la tensin
Para un determinado deslizamiento el par vara con elPara un determinado deslizamiento el par vara con elcuadrado de la tensincuadrado de la tensin
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
53/103
7.17. Curvas de respuesta7.17. Curvas de respuestamecnica parmecnica par -- velocidad IIIvelocidad III
Banda dedispersinBanda deBanda dedispersindispersin
CatCatlogos comercialeslogos comerciales
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
54/103
7.17. Curvas de respuesta7.17. Curvas de respuestamecnica parmecnica par -- velocidad IVvelocidad IV
CatCatlogos comercialeslogos comerciales
7 18 P i d7 18 P i d t
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
55/103
7.18. Par mximo de un motor7.18. Par mximo de un motor
de induccin Ide induccin IjXth Rth jXR
IR
S'RR
A
B
Vth
I1
+
jXth Rth jXR
IR
S'RR
A
B
Vth
I1
+
El par ser
mximo cuandoPg sea mxima,es decir cuandose transfiera a
RR/S la mximapotencia
El par serEl par ser
mximo cuandomximo cuandoPPgg sea mxima,sea mxima,es decir cuandoes decir cuandose transfiera ase transfiera a
RRRR/S/S la mximala mximapotenciapotencia
[[[[ ]]]]22 'XXRS
'RRthth
R ++++++++==== [[[[ ]]]]22 'XXR
S'R Rthth
R ++++++++==== TEOREMATRANSFERENCIAMX. POTTEOREMATEOREMA
TRANSFERENCIATRANSFERENCIAMX. POTMX. POT
[[[[ ]]]]22 'XXR
'RS
Rthth
RTMAX
++++++++==== [[[[ ]]]]22 'XXR
'R
SRthth
RTMAX ++++++++==== [[[[ ]]]]
++++++++++++
==== 22
2
2
3
'XXRR
VT
RthththS
thmax
[[[[ ]]]]
++++++++++++
==== 22
2
2
3
'XXRR
V
TRthththS
thmax
7 18 P i d t7 18 P i d t
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
56/103
7.18. Par mximo de un motor7.18. Par mximo de un motor
de induccin IIde induccin II
ResistenciaResistencia rotricarotrica crecientecreciente
SSTMAX1TMAX1SSTMAX2TMAX2SSTMAX3TMAX3
ParPar
SS
[[[[ ]]]]
22 'XXR
'RS
Rthth
RTMAX
++++++++
====[[[[ ]]]]22 'XXR
'RS
Rthth
RTMAX
++++++++====
EL deslizamiento alque se produce el par
mximo SDEPENDE DE RR
EL deslizamiento alEL deslizamiento alque se produce el parque se produce el par
mximomximo SSDEPENDE DE RDEPENDE DE RRR
Esta propiedad se usa para el arran-
que mediante insercin de resisten-cias en mquinas de rotor bobinado
Esta propiedad se usa para elEsta propiedad se usa para el arranarran--
que mediante insercin de resistenque mediante insercin de resisten--ciascias en mquinas de rotor bobinadoen mquinas de rotor bobinado
El par mximo NO
depende de laresistenciarotrica RR
El par mximo NOEl par mximo NOdepende de ladepende de la
resistenciaresistenciarotricarotrica RRRR
[[[[ ]]]]
++++++++++++
====
22
2
2
3
'XXRR
VT
RthththS
th
max [[[[ ]]]]
++++++++++++
====
22
2
2
3
'XXRR
VT
RthththS
th
max
7 19 E d t lib7 19 E d t lib
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
57/103
7.19. Ensayo de rotor libre7.19. Ensayo de rotor libre
SS-1
'R:0SSi R
SS-1
'R:0SSi R
Xs
Rs
U1
I0
XR
X Rfe
IfeI
RRXs R
s
U1
I0
XR
X Rfe
IfeI
RR
En vaco SEn vaco S0:0:
Al no circular corriente por RR puede considerarse que en
este ensayo las prdidas en el Cu son slo las del estator
Al no circular corriente por RAl no circular corriente por RRR puede considerarse que en puede considerarse que en
este ensayo las prdidas en el Cu son slo las del estatoreste ensayo las prdidas en el Cu son slo las del estator
0
03
I
V
Z
Lnea
====0
03
I
V
Z
Lnea
====
2
0
00
3 I
PR
====
++++==== XXRZX s2
0
2
00 ++++==== XXRZX s2
0
2
00{{{{{{{{
I0(t)I0(t)
Motor girando sin cargaMotor girando sin cargaMotor girando sin cargaCondiciones ensayo:Condiciones ensayo:Condiciones ensayo:
W1W1
W2W2
AU1(t)
U1(t)
++
++
++
V y f nominalesV y f nominalesV y f nominales
ZZ00
Impedancia
por fase delmotor
ImpedanciaImpedancia
por fase delpor fase delmotormotor000 jXRZ ++++==== 000 jXRZ ++++====
femecestcu PPPWWP ++++++++====++++==== 210 femecestcu PPPWWP ++++++++====++++==== 210
7 20 Ensayo de rotor7 20 Ensayo de rotor
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
58/103
7.20. Ensayo de rotor7.20. Ensayo de rotor
bloqueado Ibloqueado I
I1n(t)I1n(t)
Rotor bloqueadoRotor bloqueadoRotor bloqueado
Condiciones ensayo:Condiciones ensayo:Condiciones ensayo:
W1W1
W2W2
AUcc(t)Ucc(t)
++
++
++
V reducida e I nominalV reducida e I nominalV reducida e I nominal
V
El ensayo se realiza subiendogradualmente la tensin de ali-
mentacin hasta que la corrien-te circulante sea la nominal
El ensayo se realiza subiendoEl ensayo se realiza subiendogradualmente la tensin degradualmente la tensin de aliali--
mentacinmentacin hasta que lahasta que la corriencorrien--te circulante sea la nominalte circulante sea la nominal
3
ccU3
ccU
Xs Rs
I1n
XR RRXs Rs
I1n
XR RR
Se puede despreciarla rama paralelo
Se puede despreciarSe puede despreciarla rama paralelola rama paralelo
Tensin de ensayomuy reducida
Tensin de ensayoTensin de ensayomuy reducidamuy reducida
Corriente por Xdespreciable
Corriente por XCorriente por Xdespreciabledespreciable
Muy pocasprdidas FeMuy pocasMuy pocasprdidas Feprdidas Fe
Rfedespreciable
RRfefedespreciabledespreciable
ZZcccc
cccccc jXRZ ++++==== cccccc jXRZ ++++====
'RRR Rscc ++++==== 'RRR Rscc ++++====
'XXX Rscc ++++==== 'XXX Rscc ++++====Se elimina
rama paraleloSe eliminaSe elimina
rama paralelorama paralelo
7 20 Ensayo de rotor7 20 Ensayo de rotor
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
59/103
7.20. Ensayo de rotor7.20. Ensayo de rotor
bloqueado IIbloqueado IIXs RsI1n
XR RRXs Rs
I1n
XR RR
3
ccU3
ccUSe puede despreciar
la rama paraleloSe puede despreciarSe puede despreciar
la rama paralelola rama paraleloZZcccc
rotcuestcucc PPWWP ++++====++++==== 21 rotcuestcucc PPWWP ++++====++++==== 21
n
cc
cc I
UZ
1
3====n
cc
cc I
UZ
1
3====2
13 n
cccc
I
PR
==== 2
13 n
cccc
I
PR
====
CLCULO PARMETROSCIRCUITO EQUIVALENTECLCULO PARMETROSCLCULO PARMETROS
CIRCUITO EQUIVALENTECIRCUITO EQUIVALENTE
[[[[ ]]]]'XX,'X RSR ++++==== 60 [[[[ ]]]]'XX,'X RSR ++++==== 60
[[[[ ]]]]'XX,'XRSR
++++==== 70 [[[[ ]]]]'XX,'X RSR ++++==== 70
'XX RS ==== 'XX RS ====
[[[[ ]]]]'XX,X RSS ++++==== 40 [[[[ ]]]]'XX,X RSS ++++==== 40
[[[[ ]]]]'XX,XRSS
++++==== 30 [[[[ ]]]]'XX,X RSS ++++==== 30
'XX RS ==== 'XX RS ====
XS y XRXXSS yy XXRR Regla emprica segn tipo de motorRegla emprica segn tipo de motorRegla emprica segn 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 medicin directasobre los devanados del estator
RRSS Se obtiene por medicin directaSe obtiene por medicin directasobre los devanados del estatorsobre los devanados del estator
20 d
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
60/103
CLCULO PARMETROSCIRCUITO
EQUIVALENTE
CLCULO PARMETROSCLCULO PARMETROSCIRCUITOCIRCUITO
EQUIVALENTEEQUIVALENTE
7.20. Ensayo de rotor7.20. Ensayo de rotor
bloqueado IIIbloqueado III
SXXX ==== 0 SXXX ==== 0XXXDespus de aplicar la Regla empricaanterior para obtener las reactancias
de rotor y estator se aplica elresultado del ensayo de vaco
Despus de aplicar la Regla empricaDespus de aplicar la Regla empricaanterior para obtener las reactanciasanterior para obtener las reactanciasde rotor y estator se aplica elde rotor y estator se aplica elresultado del ensayo de vacoresultado del ensayo de vaco
RRRRSe obtiene restando a RCC (Ensayo de
rotor bloqueado) el valor de RS(medicin directa)
Se obtiene restando a RSe obtiene restando a RCCCC (Ensayo de(Ensayo derotor bloqueado) el valor de Rrotor bloqueado) el valor de RSS
(medicin directa)(medicin directa)SccR RR'R ==== SccR RR'R ====
7 21 Caractersticas funcionales7 21 Caractersticas funcionales
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
61/103
Corriente absorbida en funcin 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
CorrienteA
Corriente absorbida en funcin 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
CorrienteA
7.21. Caractersticas funcionales7.21. Caractersticas funcionales
de los motores asncronos Ide los motores asncronos I
Fabricante: EMODPotencia: 7,5 kWTensin: 380 VCorriente: 17 A
Velocidad : 946 RPMPolos: 6
Fabricante: EMODFabricante: EMODPotencia: 7,5Potencia: 7,5 kWkWTensin: 380 VTensin: 380 VCorriente: 17 ACorriente: 17 A
Velocidad : 946 RPMVelocidad : 946 RPMPolos: 6Polos: 6
Velocidad desincronismo
Velocidad deVelocidad desincronismosincronismo
Corrientede vaco
CorrienteCorrientede vacode vaco
Corrientenominal
CorrienteCorrientenominalnominal
7 21 Ca acte sticas f ncionales7 21 Caractersticas funcionales
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
62/103
Potencia elctrica absorbida en funcin 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
PotenciaW
Potencia elctrica absorbida en funcin de la velocidad
0
10002000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
945 950 955 960 965 970 975 980 985 990 995 1000
RPM
PotenciaW
Fabricante: EMODPotencia: 7,5 kWTensin: 380 VCorriente: 17 A
Velocidad : 946 RPMPolos: 6
Fabricante: EMODFabricante: EMODPotencia: 7,5Potencia: 7,5 kWkWTensin: 380 VTensin: 380 VCorriente: 17 ACorriente: 17 A
Velocidad : 946 RPMVelocidad : 946 RPMPolos: 6Polos: 6
7.21. Caractersticas funcionales7.21. Caractersticas funcionales
de los motores asncronos IIde los motores asncronos II
Velocidad desincronismo
Velocidad deVelocidad desincronismosincronismo
Potencia elctricaconsumida plena carga
Potencia elctricaPotencia elctricaconsumida plena cargaconsumida plena carga
7 21 Caractersticas funcionales7 21 Caractersticas funcionales
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
63/103
Rendimiento en funcin 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 funcin 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: EMODPotencia: 7,5 kWTensin: 380 VCorriente: 17 A
Velocidad : 946 RPMPolos: 6
Fabricante: EMODFabricante: EMODPotencia: 7,5Potencia: 7,5 kWkWTensin: 380 VTensin: 380 VCorriente: 17 ACorriente: 17 A
Velocidad : 946 RPMVelocidad : 946 RPMPolos: 6Polos: 6
7.21. Caractersticas funcionales7.21. Caractersticas funcionales
de los motores asncronos IIIde los motores asncronos III
Velocidad desincronismo
Velocidad deVelocidad desincronismosincronismo
Rendimientoen vaco
RendimientoRendimientoen vacoen vaco
Rendimientoa plena cargaRendimientoRendimientoa plena cargaa plena carga
7 21 Caractersticas funcionales7 21 Caractersticas funcionales
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
64/103
Factor de potencia en funcin 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
Factordepotencia
Factor de potencia en funcin 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
Factordepotencia
Fabricante: EMODPotencia: 7,5 kWTensin: 380 VCorriente: 17 A
Velocidad : 946 RPMPolos: 6
Fabricante: EMODFabricante: EMODPotencia: 7,5Potencia: 7,5 kWkWTensin: 380 VTensin: 380 VCorriente: 17 ACorriente: 17 A
Velocidad : 946 RPMVelocidad : 946 RPMPolos: 6Polos: 6
7.21. Caractersticas funcionales7.21. Caractersticas funcionales
de los motores asncronos IVde los motores asncronos IV
Velocidad desincronismo
Velocidad deVelocidad desincronismosincronismo
fdp envaco
fdpfdp enenvacovaco
fdp a plenacarga
fdpfdp a plenaa plenacargacarga
7 21 C t ti f i l7 21 C t ti f i l
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
65/103
Caracterstica mecnica 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)
Caracterstica mecnica 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: EMODPotencia: 7,5 kWTensin: 380 VCorriente: 17 A
Velocidad : 946 RPMPolos: 6
Fabricante: EMODFabricante: EMODPotencia: 7,5Potencia: 7,5 kWkWTensin: 380 VTensin: 380 VCorriente: 17 ACorriente: 17 A
Velocidad : 946 RPMVelocidad : 946 RPMPolos: 6Polos: 6
7.21. Caractersticas funcionales7.21. Caractersticas funcionales
de los motores asncronos Vde los motores asncronos V
Velocidad desincronismo
Velocidad deVelocidad desincronismosincronismo
7 21 C t ti7 21 C t ti
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
66/103
7.21. Caractersticas7.21. Caractersticas
funcionales de los motoresfuncionales de los motoresasncronos VIasncronos VI
VELOCIDADES DE GIRO TPICASVELOCIDADES DE GIRO TPICASFuente: ABBFuente: ABB Guide for selectingGuide for selecting a motora motor
NMERODE POLOS
VELOCIDADSINCRONISMO (RPM)
VELOCIDAD TPICAPLENA CARGA
2 3000 29004 1500 14406 1000 9608 750 720
10 600 58012 500 48016 375 360
7 21 Caractersticas funcionales7 21 Caractersticas funcionales
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
67/103
Evolucin de la temperatura de los devanados desde elarranque hasta el rgimen permanente trmico
Evolucin de la temperatura de los devanados desde elEvolucin de la temperatura de los devanados desde elarranque hasta el rgimen permanente trmicoarranque hasta el rgimen permanente trmico
7.21. Caractersticas funcionales7.21. Caractersticas funcionales
de los motores asncronos VIIde los motores asncronos VII
Fabricante: EMODPotencia: 7,5 kWTensin: 380 VCorriente: 17 A
Velocidad : 946 RPM
Polos: 6
Fabricante: EMODFabricante: EMODPotencia: 7,5Potencia: 7,5 kWkWTensin: 380 VTensin: 380 VCorriente: 17 ACorriente: 17 A
Velocidad : 946 RPMVelocidad : 946 RPM
Polos: 6Polos: 6
T 114 C:
Motor Clase F:T max= 155 C
T 114 C:T 114 C:
Motor Clase F:Motor Clase F:TT maxmax= 155 C= 155 C
7 22 Control de las caractersticas7 22 Control de las caractersticas
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
68/103
7.22. Control de las caractersticas7.22. Control de las caractersticas
mecnicas de los motores de induccinmecnicas de los motores de induccinmediante el diseo del rotor Imediante el diseo del rotor I
ResistenciaResistencia
rotricarotrica
crecientecreciente
SSTMAX1TMAX1SSTMAX2TMAX2SSTMAX3TMAX3
ParPar
SS
EL RENDIMIENTO DEL MOTORES BAJOEL RENDIMIENTO DEL MOTOREL RENDIMIENTO DEL MOTORES BAJOES BAJO
Si la resistencia rotrica es elevadael par de arranque del motor
tambin lo es
Si la resistenciaSi la resistencia rotricarotrica es elevadaes elevadael par de arranque del motorel par de arranque del motor
tambin lo estambin lo es
Si la resistencia rotrica es elevadael par mximo del motor aparece
con deslizamiento elevado
Si la resistenciaSi la resistencia rotricarotrica es elevadaes elevadael par mximo del motor apareceel par mximo del motor aparece
con deslizamiento elevadocon deslizamiento elevado
[[[[ ]]]] gmi PSP ==== 1[[[[ ]]]] gmi PSP ==== 1
Si el deslizamiento es elevado lapotencia mecnica interna es bajaSi el deslizamiento es elevado laSi el deslizamiento es elevado la
potencia mecnica interna es bajapotencia mecnica interna es baja
7 22 Control de las caractersticas7 22 Control de las caractersticas
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
69/103
7.22. Control de las caractersticas7.22. Control de las caractersticas
mecnicas de los motores de induccinmecnicas de los motores de induccinmediante el diseo del rotor IImediante el diseo del rotor II
Motor conRR elevadaMotor conMotor con
RRRR elevada elevada
Motor conRR bajaMotor conMotor conRRRR baja baja
Buen par de arranqueBuen par de arranqueBuen par de arranque
Bajo rendimientoBajo rendimientoBajo rendimiento
{{{{{{{{Bajo par de arranqueBajo par de arranqueBajo par de arranque
Buen rendimientoBuen rendimientoBuen rendimiento{{{{{{{{
SOLUCINSOLUCINSOLUCIN
MOTOR DE ROTORBOBINADO: VARIACINDE LA RESISTENCIA
ROTRICA
MOTOR DE ROTORMOTOR DE ROTORBOBINADO: VARIACINBOBINADO: VARIACINDE LA RESISTENCIADE LA RESISTENCIA
ROTRICAROTRICA
DISEO DE UN ROTORCON CARACTERSTICASELCTRICAS VARIABLES
SEGN LA VELOCIDAD DE
GIRO
DISEO DE UN ROTORDISEO DE UN ROTORCON CARACTERSTICASCON CARACTERSTICASELCTRICAS VARIABLESELCTRICAS VARIABLES
SEGN LA VELOCIDAD DESEGN LA VELOCIDAD DE
GIROGIRO
7 22 Control de las caractersticas7.22. Control de las caractersticas
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
70/103
Barras de pequeaBarras de pequea
seccinseccin
Alta resistencia,baja reactanciade dispersin
Alta resistencia,Alta resistencia,baja reactanciabaja reactanciade dispersinde dispersin
Barras de ranuraBarras de ranura
profundaprofunda
Resistencia bajaelevada
reactancia dedispersin
Resistencia bajaResistencia bajaelevadaelevada
reactancia dereactancia de
dispersindispersin
Doble jaulaDoble jaula
Combina laspropiedades de
las dosanteriores
Combina lasCombina laspropiedades depropiedades de
las doslas dosanterioresanteriores
Pueden usarsePueden usarsedos tipos dedos tipos dematerial conmaterial con
diferentediferente
resistividadresistividad
7.22. Control de las caractersticas7.22. Control de las caractersticas
mecnicas de los motores de induccinmecnicas de los motores de induccinmediante el diseo del rotor IImediante el diseo del rotor II
La seccin y geometra de las barras rotricas determina sus
propiedades elctricas y la forma de variacin de stas con lavelocidad de giro de la mquina
La seccin y geometra de las barrasLa seccin y geometra de las barras rotricasrotricas determina susdetermina sus
propiedades elctricas y la forma de variacin de stas con lapropiedades elctricas y la forma de variacin de stas con lavelocidad de giro de la mquinavelocidad de giro de la mquina
A menorseccin
mayor RR
A menorA menor
seccinseccinmayor Rmayor RRR
7.22. Control de las caractersticas7.22. Control de las caractersticas
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
71/103
7.22. Control de las caractersticasCo t o de as ca acte st casmecnicas de los motores de induccinmecnicas de los motores de induccin
mediante el diseo del rotor IIImediante el diseo del rotor IIIRanura
estatricaRanuraRanura
estatricaestatrica
Circuito equivalente de unaCircuito equivalente de unabarrabarra rotricarotrica
ResistenciaResistencia ReactanciaReactanciadispersindispersin
La reactancia de dispersin
aumenta con la profundidad =que el flujo de dispersin
La reactancia de dispersinLa reactancia de dispersin
aumenta con la profundidad =aumenta con la profundidad =que el flujo de dispersinque el flujo de dispersin
Flujo de dispersin:se concentra haciael interior
Flujo de dispersin:Flujo de dispersin:se concentra haciase concentra haciael interiorel interior
Efecto de la reactancia
Efecto de la reactanciaEfecto de la reactancia
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
72/103
frotorELEVADA
ffrotorrotor
ELEVADAELEVADA
ARRANQUEARRANQUEARRANQUE SVALORES
ELEVADOS
SSVALORESVALORES
ELEVADOSELEVADOS
Reduccinseccin til:aumento RR
ReduccinReduccinseccin til:seccin til:aumento Raumento RRR
Aumento delpar dearranque
Aumento delAumento delpar depar dearranquearranque
Efecto de la reactanciade dispersin
(2frotor
*Ldispersin
)
MUY ACUSADO
Efecto de la reactanciaEfecto de la reactanciade dispersinde dispersin
((22ffrotorrotor
**LLdispersidispersinn
))
MUY ACUSADOMUY ACUSADO
La corriente circulaslo por la parte msexterna de la barra
La corriente circulaLa corriente circulaslo por la parte msslo por la parte msexterna de la barraexterna de la barra
CONDICIONESNOMINALES
CONDICIONESCONDICIONESNOMINALESNOMINALES
SVALORESBAJ0S
SSVALORESVALORESBAJ0SBAJ0S
frotorBAJAffrotorrotorBAJABAJA
Mejora del
rendimiento
Mejora delMejora del
rendimientorendimiento
Aumentoseccin util:
Reduccin RRy Par
AumentoAumentoseccinseccin utilutil::
Reduccin RReduccin RRRy Pary Par
La corriente circula
por toda la seccinde la barra
La corriente circulaLa corriente circula
por toda la seccinpor toda la seccinde la barrade la barra
Efecto de la reactanciade dispersin
(2frotor*Ldispersin)
MUY POCO ACUSADO
Efecto de la reactanciaEfecto de la reactanciade dispersinde dispersin
((22ffrotorrotor**LLdispersidispersinn))MUY POCO ACUSADOMUY POCO ACUSADO
Simulacin del efecto realSimulacin del efecto real
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
73/103
DURANTE EL ARRANQUEDURANTE EL ARRANQUECIRCULA UN 41,93% DECIRCULA UN 41,93% DELA CORRIENTE POR LALA CORRIENTE POR LA
ZONA ROJA DE LA BARRAZONA ROJA DE LA BARRA
DURANTE EL FUNCIONADURANTE EL FUNCIONA--MIENTO EN CONDICIOMIENTO EN CONDICIO--
NES NOMINALES CIRCUNES NOMINALES CIRCU--LA UN 24,35% DE LALA UN 24,35% DE LA
CORRIENTE POR LA ZONACORRIENTE POR LA ZONAROJA DE LA BARRAROJA 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%
N 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%
N 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%
N 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%
N barra
A
Simulacin del efecto realSimulacin del efecto real
MOTOR SIMULADO
Fabricante: SIEMENS
Potencia: 11 kWTensin: 380 VCorriente: 22 A
Velocidad : 1450 RPMPolos: 4
MOTOR SIMULADOMOTOR SIMULADO
Fabricante: SIEMENSFabricante: SIEMENS
Potencia: 11Potencia: 11 kWkWTensin: 380 VTensin: 380 VCorriente: 22 ACorriente: 22 A
Velocidad : 1450 RPMVelocidad : 1450 RPMPolos: 4Polos: 4
Simulacin del campo realSimulacin del campo real
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
74/103
LNEAS DE CAMPO DURANTELNEAS DE CAMPO DURANTEEL ARRANQUEEL ARRANQUE
LNEAS DE CAMPO EN FUNCIONALNEAS DE CAMPO EN FUNCIONA--MIENTO NOMINALMIENTO NOMINAL
Las lneas de campose concentran en la
superficie
Las lneas de campoLas lneas de campose concentran en lase concentran en la
superficiesuperficie
Simulacin del campo realSimulacin del campo real
durante un arranquedurante un arranque
7 23 Clasificacin de los motores7 23 Clasificacin de los motores
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
75/103
7.23. Clasificacin de los motores7.23. Clasificacin de los motores
segn el tipo de rotor: Normassegn el tipo de rotor: NormasNEMA INEMA I
Clase BClase BClase B
Clase AClase AClase A
Clase CClase CClase CClase DClase DClase D
T/T/TnomTnom
SS
1,51,5
22
2,52,5
33 Par de arranque bajoPar de arranque bajo
Par nominal con S 5,5 kWkW sese
usan sistemas de arranqueusan sistemas de arranquepara limitar la corrientepara limitar la corriente
MOTOR CLASE AMOTOR CLASE A
7.23. Clasificacin de los motores7.23. Clasificacin de los motores
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
76/103
Par arranque similar clase APar arranque similar clase A Corriente arranque 25%
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
77/103
Ca acte st cas ec cas
de las cargas ms habituales dede las cargas ms habituales delos motores de induccinlos motores de induccin
Bombas centrfugasBombas centrfugas Compresores centrfugosCompresores centrfugos Ventiladores y soplantesVentiladores y soplantes
CentrifugadorasCentrifugadoras
TTRR=K*N=K*N22
PrensasPrensas Mquinas herramientasMquinas herramientas
TTRR=K*N=K*N
Mquinas elevacinMquinas elevacin Cintas transportadorasCintas transportadoras Machacadoras y trituradorasMachacadoras y trituradoras
Compresores y bombas deCompresores y bombas depistonespistones
TTRR=K=K
BobinadorasBobinadoras Mquinas fabricacin chapaMquinas fabricacin chapa
TTRR=K/N=K/NTR=K
TR=K/N
TR=K*NTR=K*N2
N
TR
TR=K
TR=K/N
TR=K*NTR=K*N2
N
TR
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
78/103
7.25. El arranque de los7.25. El arranque de los
motores asncronos Imotores asncronos I
Corriente mxima
Corriente mximaCorriente mxima
C i t d
C i t d Co iente de aco
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
79/103
Arranque enArranque envacovaco
Arranque aArranque aplena cargaplena carga
Corriente mximaCorriente mximaCorriente mxima
Corriente de vacotras alcanzar
velocidad mxima
Corriente de vacoCorriente de vacotras alcanzartras alcanzar
velocidad mximavelocidad mxima
Corriente nominaltras alcanzar
velocidad mxima
Corriente nominalCorriente nominaltras alcanzartras alcanzar
velocidad mximavelocidad mxima
Duracin del arranque
Duracin del arranque
LA CORRIENTEMXIMA NO DE-PENDE DE LA CARGA
LA CORRIENTELA CORRIENTEMXIMA NO DEMXIMA NO DE--PENDE DE LA CARGAPENDE DE LA CARGA
Fabricante: EMODPotencia: 7,5 kWTensin: 380 VCorriente: 17 A
Velocidad : 946 RPMPolos: 6
Fabricante: EMODFabricante: EMODPotencia: 7,5Potencia: 7,5 kWkWTensin: 380 VTensin: 380 VCorriente: 17 ACorriente: 17 A
Velocidad : 946 RPMVelocidad : 946 RPMPolos: 6Polos: 6
7 25 El arranque de los7.25. El arranque de los
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
80/103
7.25. El arranque de los7.25. El arranque de los
motores asncronos IImotores asncronos IIEl reglamento de BT establece lmites para la corriente dearranque de los motores asncronas. Por este motivo, es
necesario disponer procedimientos especficos para el arranque
El reglamento de BT establece lmites para la corriente deEl reglamento de BT establece lmites para la corriente dearranque de los motores asncronas. Por este motivo, esarranque de los motores asncronas. Por este motivo, es
necesario disponer procedimientos especficos para el arranquenecesario disponer procedimientos especficos para el arranque
Slo vlido en motores pequeos oSlo vlido en motores pequeos oen las centrales elctricasen las centrales elctricas
Slo vlido en motores de rotorSlo vlido en motores de rotorbobinado y anillosbobinado y anillos rozantesrozantes
El mtodo ms barato y utilizadoEl mtodo ms barato y utilizado
Reduccin de la tensin duranteReduccin de la tensin duranteel arranque medianteel arranque mediante autotrafoautotrafo
Gobierno del motor durante elGobierno del motor durante elarranque por equipo electrnicoarranque por equipo electrnico
Mtodos de
arranque
Mtodos deMtodos de
arranquearranque
Arranque directo de la redArranque directo de la redArranque directo de la red
Arranque mediante insercinde resistencias en el rotor
Arranque mediante insercinArranque mediante insercinde resistencias en el rotorde resistencias en el rotor
Arranque estrella tringuloArranque estrellaArranque estrella tringulotringulo
Arranque conautotransformador
Arranque conArranque conautotransformadorautotransformador
Arranque con arrancadoresestticosArranque con arrancadoresArranque con arrancadoresestticosestticos
{{{{{{{{
7.25. El arranque de los7.25. El arranque de los
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
81/103
7.25. El arranque de los7.25. El arranque de los
motores asncronos IIImotores asncronos III
[[[[ ]]]]22
'XXS 'RR
V'I
RthRth
thR
++++++++
++++
====
[[[[ ]]]]22
'XXS 'RR
V'I
RthRth
thR
++++++++ ++++
====
[ ] [ ]22 'XX'RR
V'I
RthRth
tharranqueR
+++
=
[ ] [ ]22 'XX'RR
V'I
RthRth
tharranqueR
+++
=
PAR DE ARRANQUEPAR DE ARRANQUE
Par de un motor asncrono.
En el arranque S=0
Par de un motor asncrono.Par de un motor asncrono.
En el arranqueEn el arranque S=0S=0
Corriente rotrica.
En el arranque S=0
CorrienteCorriente rotricarotrica..
En el arranqueEn el arranque
S=0S=0
[[[[ ]]]]22
2
3
'XXS
'RR
S
'RVP
TRth
Rth
Rth
SS
g
i
++++++++
++++
======== [[[[ ]]]]22
2
3
'XXS
'RR
S
'RVP
T
RthR
th
Rth
SS
g
i
++++++++
++++
====
====
[[[[ ]]]] [[[[ ]]]]22
23
'XX'RR
'RVP
TRthRth
Rth
SS
g
Arranque ++++++++++++
======== [[[[ ]]]] [[[[ ]]]]22
23
'XX'RR
'RVP
TRthRth
Rth
SS
g
Arranque ++++++++++++
========
23
ArranqueRRS
Arranque 'I'RT ====
23
ArranqueRRS
Arranque 'I'RT ====
7.25. El arranque de los motores7.25. El arranque de los motores
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
82/103
7.25. El arranque de los motores7.25. El arranque de los motores
asncronos V: arranque por insercinasncronos V: arranque por insercinde resistenciasde resistencias rotricasrotricas
Resistencia rotricacrecienteResistenciaResistencia rotricarotricacrecientecreciente
RR1RRRR11
ParParPar
SSS
RR2RRRR22
RR3RRRR33
Para el arranquede la mquina se
introducen
resistencias entrelos anillosrozantes que sevan eliminando
conformeaumenta la
velocidad de giro
Para el arranquePara el arranquede la mquina sede la mquina se
introducenintroducen
resistencias entreresistencias entrelos anilloslos anillosrozantesrozantes que seque sevan eliminandovan eliminando
conformeconforme
aumenta laaumenta lavelocidad de girovelocidad de giro
Slo vale para los motores de rotor bobinado yanillos rozantesSlo vale para los motores de rotor bobinado ySlo vale para los motores de rotor bobinado yanillosanillos rozantesrozantes
7.25. El arranque de los motores7.25. El arranque de los motores
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
83/103
qqasncronos VI: arranque medianteasncronos VI: arranque mediante
autotrafoautotrafo
C3
M
C2
C1
R
S
T
C3
M
C2
C1
R
S
T
Para el arranque de la mquina seintroduce un autotransformadorreductor (rt>1)
Para el arranque de la mquina sePara el arranque de la mquina seintroduce unintroduce un autotransformadorautotransformadorreductor (reductor (rtrt>1)>1)
Inicialmente C1 y C2 estn cerrados: elmotor arranca con la tensin reducida
Inicialmente C1 y C2 estn cerrados: elInicialmente C1 y C2 estn cerrados: elmotor arranca con la tensin reducidamotor arranca con la tensin reducida
En las proximidades de plena carga C2 seabre: el motor soporta una tensin
ligeramente inferior a la red debido a lascadas de tensin en el devanado delautotrafo
En las proximidades de plena carga C2 seEn las proximidades de plena carga C2 seabre: el motor soporta una tensinabre: el motor soporta una tensin
ligeramente inferior a la red debido a lasligeramente inferior a la red debido a lascadas de tensin en el devanado delcadas de tensin en el devanado delautotrafoautotrafo
Se cierra C3: el motor soporta toda la
tensin de la red
Se cierra C3: el motor soporta toda laSe cierra C3: el motor soporta toda la
tensin de la redtensin de la red
Fases del arranque conFases del arranque con
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
84/103
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 conases de a a que co
autotransformadorautotransformador
LigeraLigeracada decada detensintensin
7.25. El arranque de los motores7.25. El arranque de los motores
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
85/103
7.25. El arranque de los motores7.25. El arranque de los motores
asncronos VII: arranque estrellaasncronos VII: arranque estrella --tringulotringuloXs Rs
IarrXR RR
3
lneaV
Xs Rs
IarrXR RR
3
lneaV Se despreciala rama en
paralelo
Se despreciaSe despreciala rama enla rama en
paraleloparalelo
S=1S=1
Circuito equivalente del motorCircuito equivalente del motordurante el arranquedurante el arranque
ZccIarr
3
lneaV
ZccIarr
3
lneaV
CC
lnea
arranque Z
V
I 3=CC
lnea
arranque Z
V
I 3=
El arranque estrellaEl arranque estrella -- tringulo consiste en conectar los devanados deltringulo consiste en conectar los devanados delmotor en estrella para arrancar la mquina conmutando a conexinmotor en estrella para arrancar la mquina conmutando a conexin enen
tringulo una vez que la mquina ha elevado su velocidadtringulo una vez que la mquina ha elevado su velocidad
El motor conectado en estrella consume menos corriente y entregaEl motor conectado en estrella consume menos corriente y entregamenos par. De este modo, se limita la corriente de arranque.menos par. De este modo, se limita la corriente de arranque.
7.25. El arranque de los motores7.25. El arranque de los motores
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
86/103
qq
asncronos VII: arranque estrellaasncronos VII: arranque estrella
--
tringulotringuloR
S
T
Zcc
Zcc
Zcc
3
lneaV
Iarr-estrella
Vlnea
R
S
T
Zcc
Zcc
Zcc
3
lneaV
Iarr-estrella
Vlnea
R
S
T
Zcc
ZccZcc
3
tringuloarrI Iarr-tringulo
Vlnea
R
S
T
Zcc
ZccZcc
3
tringuloarrI Iarr-tringulo
Vlnea
CC
lnea
estrellaarr Z
VI 3=
CC
lnea
estrellaarr Z
VI 3=
CC
lneatringuloarr Z
VI 3=
CC
lneatringuloarr Z
VI 3=
3tringuloarr
estrellaarr II = 3tringuloarrestrellaarr II =
23ArranqueRRArranque 'I'RT
====23
ArranqueRRArranque 'I'RT ====
-
8/14/2019 Forma Construtiva Motor Jaula de Ardilla
87/103