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Control de Maquinas Eléctricas ELT – 3790 Maquinas Asíncronas Trifásica

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  • Control de Maquinas EléctricasELT – 3790

    Maquinas Asíncronas Trifásica

  • • Conocer el principio de funcionamiento de lasmaquinas asíncronas de inducción trifásica.

    • Conocer los elementos constructivos.• Conocer las especificaciones, las normas y las

    políticas de mantenimiento.• Conocer las ventajas, desventajas y aplicaciones.

    Objetivos:

  • • Objetivos• Introducción• Principio de Funcionamiento• Características de Funcionamiento• Elementos Constructivos• Datos técnicos y normas• Campos de aplicación• Mantenimiento

    Temario:

  • Transforman energía eléctrica en energía mecánica.

    ri1 i2r1 ui F

    i1 BF

    r122 uii·r1·

    ·4F

    Ley de Biot-Savart

    Bdl·iF

    Ley de Ampère

    dl·ri·r··4

    dB 120

    En un motor hay dos devanadosEstator: devanado al que impedimos que gire.Rotor: devanado al que permitimos girar.

    Introducción:

  • Devanado: Una serie de espiras por las que circula una corriente:el devanado crea un campo magnético función de la corriente porla bobina.

    Ley de Biot-SavartBdl·iF

    Ley de Ampère

    dl·ri·r··4

    dB 120

    i1

    i1campo

    corriente

    corriente

    campo

    dtdf .m.e.c

    Ley de Faraday La variación temporal de flujo magnético enuna espira crea, a través de ésta, una f.c.e.m.(explica el motor de inducción)

    Introducción:

  • El estator está constituido por un núcleo en cuyo interiorexisten p pares de arrollamientos colocados simétricamenteen un ángulo de 120º. Son sometidos a una C.A. y los polosdel estator se trasladan continuamente creando un campogiratorio. La densidad de flujo distribuida sinusoidalmente,generada por las corrientes del estator, realizan un barridoen los conductores del rotor y generan una tensión inducidaen ellos.

    Principio de Funcionamiento:

  • Principio de Funcionamiento:

    Cuando las corrientestrifásicas son

    aplicadas a losbobinados, el campomagnético gira a unavelocidad constante yhace que el rotor gire

    Flujo giratoriogenerado

  • Principio de Funcionamiento:El resultado es un conjunto de corrientes distribuidassinusoidalmente en las barras cortocircuitadas del rotor. Simiramos las barras del rotor desde arriba tenemos un campomagnético moviéndose respecto al rotor. Esto induce unacorriente muy elevada en las barras del rotor, que apenasofrecen resistencia, pues están cortocircuitadas por los anillosfinales. El rotor desarrolla entonces sus propios polosmagnéticos, que se ven, por turnos, arrastrados por el campomagnético giratorio del estator.

    Corrientes y fuerzas inducidas en la jaula

    Eje de giro

    B

    I

    F

  • Introd. A la Electrónica de Potencia Curso 2005/06 Universitat de València

    El campo magnético giratorio origina un flujo que inducecorrientes en el rotor que interactúan con el campo magnético delestator. En cada conductor se produce una fuerza F=ilB que dalugar al par del motor.

    Principio de Funcionamiento:

  • La velocidad del motor paramáxima carga es

    )1(120)1( sp

    fsnn s

    p

    f

    pp

    fns 120

    60

    Velocidad del flujo en el entrehierro

    Deslizamiento: diferencia entre lavelocidad de sincronismo y lavelocidad de giro

    s

    s

    s

    s

    n

    nns

    Características de Funcionamiento:

  • El rotor intenta seguir en su movimiento al campo magnético Bgirando a velocidad w. La velocidad de giro w solo es igualaproximadamente ws cuando el motor está en vacío, es decir,sin carga en el eje (no realiza par). A medida que cargamos elmotor, o sea, a medida que le exigimos más par en el eje, elmotor disminuirá su velocidad girando entonces a unavelocidad angular w

  • Circuito Equivalente:

    Circuito equivalente estator y rotor Circuito equivalente

    Circuito equivalente simplificadoPar desarrollado

    Corriente del rotor

    Características de Funcionamiento:

  • Elementos Constructivos:

    s medio.d media.

    100%PC

    0%100% 0%sPC

    ssSC

    Curva Característica Par-Deslizamiento.

    s grandes.d grande.

    Funcionamientoseguro

    (indefinido)

    Funcionamiento peligroso

    s pequeño.d pequeño.

    Características de Funcionamiento:

  • Circuito Equivalente:

    Balance Energetico

    Características de Funcionamiento:

  • Características de Funcionamiento:

    Ensayo en Corto Circuito

    U reducida, f nominal

    U, W, A, T

    Rt, Xr, Xs=X/2, Tarr

    Rs DC – U/4

    Ensayo en Circuito Abierto

    W, I

    Xm

  • Elementos Constructivos:

  • Introd. A la Electrónica de Potencia Curso 2005/06 Universitat de València

    Los 3 devanados en elestator desfasados2p/(3P) siendo P nºpares de polos

    Los conductores del rotorestán distribuidos por laperiferia del rotor. Losextremos de estosconductores estáncortocircuitados. Las ranurasinclinadas mejora el arranquey disminuye el ruido

    Elementos Constructivos:

    El Nº de fases del rotor elmismo que el del estator, Losdevanados del rotor estánconectados a anilloscolectores montados sobre elmismo eje.

  • Motor Asincrónico tipo Jaula de Ardilla

    Rotor de jaula simple

    Elementos Constructivos:

  • Motor Asincrónico de Rotor Bobinado

    Elementos Constructivos:

  • Datos técnicos y normas:

  • Datos técnicos y normas:

  • IP International Protection (Tipo de protección) IEC 60034-6

    Datos técnicos y normas:

  • IM International Mounting (Forma constructiva)IEC 60034-7

    Datos técnicos y normas:

  • Motor Asíncrono o de Inducción:IC International Cooling (Ventilación) IEC 60034-6

  • Campos de Aplicación:Ventajas:• Su construcción robusta y más simple, menor costo, tamaño

    y peso para la misma potencia en el eje, fácil de instalar y norequiere mucho mantenimiento.

    • El aprovechamiento del desempeño en los dispositivos deconmutación electrónicos de potencia y su bajo costo.

    • La posibilidad de llevar a cabo algoritmos complejos en losnuevos microprocesadores.

    Desventajas:• La corriente de arranque es mucho mayor que la corriente de

    funcionamiento nominal. Entre 3 y 6 veces mayor. En muchocasos es necesario disponer procedimientos especiales delimitación de la corriente de arranque.

    • La variación de su velocidad implica la variación de lafrecuencia de la alimentación: es necesario disponer de unconvertidor electrónico que convierta la tensión de red enuna tensión de frecuencia variable.

  • Transportadoras BombasVentiladores ElevadoresCompresores TrituradorasMolinos Maquinas HerramientasExtrusoras PrensasElectrodomésticos Vehículos Eléctricos

    Campos de Aplicación:

  • Mantenimiento:

    Entre las averías típicas de los motores de inducciónpodemos citar:

    • Excentricidades estática y dinámica del rotor• Desequilibrios y desalineaciones mecánicas• Fallos en los cojinetes• Rotura de barras del rotor• Cortocircuitos en las espiras del estator• Degradación de aislantes

    Las estrategias a seguir a la hora de implementar un plan demantenimiento se pueden clasificar en tres grandes grupos:a) Mantenimiento correctivo.b) Mantenimiento preventivo.c) Mantenimiento predictivo.

  • Mantenimiento:

    Mantenimiento Correctivo:

    1. No mantenimiento2. Reparar lo que se estropea3. Se requiere un Stock4. Reducción vida útil de los motores5. Interrupciones imprevisibles

    Mantenimiento Preventivo:

    1. Limpieza ej. Aletas, directriz2. Lubricación de los cojinetes3. Mantenimiento de los cojinetes4. Rodamientos con dispositivo de reengrase y dosificador degrasa5. Lubricante

  • Mantenimiento:

    Mantenimiento Predictivo:

    Parámetros Eléctricos:

    1. Parámetro indicador equilibrado de fasesMedida de tensión e intensidad

    2. Parámetro indicador consumos anómalosMedida de intensidad y potencia

    3. Parámetro indicador anomalías en la corriente dealimentación, de estado de los devanados rotórico yestatórico, excentricidad, desequilibrio, estado mecánico

    Medida armónicos de corriente y vibración4. Parámetro de la temperatura de los devanados(Cabezas de bobinas, ranuras, etc. pirómetros)

    Seguimiento de la temperatura, termografía.

  • Mantenimiento:

    Parámetros Eléctricos:

    5. Presencia de fallos de aislamientoMedida factor de pérdidas dieléctricas, análisis dedescargas parciales.

    6. Resistencia de AislamientoEs el cociente entre la tensión aplicada y la intensidadde carga medida a 1 minuto corregida a 20ºC.

    7. Índice de PolarizaciónMedida Ra 1min/10 min

    8. Índice de AbsorciónMedida Ra 30s/1 min.

  • Mantenimiento:

    Parámetros Mecánicos:

    1. Presencia vibracionesAnálisis espectral con identificación

    2. Envejecimiento lubricantesAnálisis físico-químicos

    3. Contaminación lubricantesAnálisis físico-químicos

    4. Estado de alineamientoSistema Láser de linealización