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Introd. A la Electrnica de Potencia Curso 2008/09 Universitat de
Valncia
ING. RAL G. MATOS ACUA
CICLO 2013-III Mdulo: II Unidad: 6 Semana: 7
ELECTRICIDAD INDUSTRIAL
Ing. Ral Matos Acua
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De acuerdo a la fuente de tensin que alimente al motor,
podemos realizar la siguiente clasificacin:
Motores de corriente directa (DC)
Motores de corriente alterna (AC):
El Motor Asncrono o de Induccin
Motor Sncrono: Imanes Permanentes
Reluctancia variable
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poder regular continuamente la velocidad del eje. un par de
arranque elevado.
Es necesario aplicar corriente continua en el inducido (bobinado
situado en
el rotor) y en el inductor (bobinado o imn situado en el
estator)
Motor de Corriente Directa (DC) Resumen
Rotor (circuito de armadura o inducido)
Constituye la parte mvil del motor,
proporciona el par para mover a la
carga.
Est formado por : Eje, Ncleo y
Devanado, Colector y Tapas
Estator Constituye la parte fija de la mquina. Su
funcin es suministrar el flujo magntico que
ser usado por el bobinado del rotor para
realizar su movimiento giratorio.
Est formado por Armazn, Imn permanente, Escobillas y
portaescobillas
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Motor AC
Como ocurre en los motores DC,
la corriente circula por la espira,
genera un par en el bobinado.
Dado que la corriente es alterna, el
motor girar suavemente a la
frecuencia de la forma senoidal,
denominndose
MOTOR ASNCRONO.
El ms comn es el Motor de
Induccin, donde la corriente
elctrica es inducida en los
bobinados del rotor, mas que
alimentada directamente.
El campo magntico es producido por un electroimn accionado por
el mismo
voltaje de C.A. como en el rotor. Los bobinados que producen el
campo
magntico se llaman tradicionalmente los "bobinados de campo"
mientras los
bobinados y el rotor que gira se llaman la "armadura". En un
motor de C.A. el
campo magntico varia sinusoidalmente, tal y como la corriente
vare en el
bobinado.
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MOTOR ASNCRONO O DE INDUCCIN
Alrededor del 65% de la energa elctrica en EEUU es consumida por
motores elctricos.
Considerando nicamente el sector industrial, alrededor del 75%
es consumida por motores, siendo
el 90% de ellos motores de induccin.
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Son los ms utilizados en la industria.
Estos motores tienen la peculiaridad de que no precisan de
un
campo magntico en el rotor alimentado con corriente continua
como en los casos del motor de corriente directa o del motor
sncrono.
Una fuente de corriente alterna (trifsica o monofsica)
alimenta al estator.
El estator est constituido por un
ncleo en cuyo interior existen p
pares de arrollamientos
colocados simtricamente en un
ngulo de 120. Son sometidos a
una C.A. y los polos del estator
se trasladan continuamente
creando un campo giratorio.
Motor Asncrono o de Induccin:
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Motor Asncrono o de Induccin:
Cuando las corrientes
trifsicas son aplicadas a
los bobinados, el campo
magntico gira a una
velocidad constante y
hace que el rotor gire
Flujo giratorio
generado
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Motor Asncrono o de Induccin:
Cuando las
corrientes
trifsicas son
aplicadas a los
bobinados, el
campo
magntico gira
a una
velocidad
constante y
hace que el
rotor gire
Campo giratorio en un sistemas bifsico
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Motor Asncrono o de Induccin:
La densidad de flujo distribuida sinusoidalmente, generada
por
las corrientes del estator, realizan un barrido en los
conductores
del rotor y generan una tensin inducida en ellos.
El resultado es un conjunto de corrientes distribuidas
sinusoidalmente en las barras cortocircuitadas del rotor.
Si miramos las barras del rotor desde arriba tenemos un
campo
magntico movindose respecto al rotor. Esto induce una
corriente muy elevada en las barras del rotor, que apenas
ofrecen
resistencia, pues estn cortocircuitadas por los anillos
finales.
El rotor desarrolla entonces sus propios polos magnticos,
que
se ven, por turnos, arrastrados por el campo magntico
giratorio
del estator.
Corrientes y fuerzas inducidas en la jaula
Eje de giro
B
I
F
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Motor Asncrono o de Induccin:
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El campo magntico giratorio origina un flujo que induce
corrientes en el
rotor que interactan con el campo magntico del estator. En
cada
conductor se produce una fuerza F = ilB que da lugar al par del
motor.
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Corrientes y fuerzas inducidas en la jaula
Eje de giroEje de giro
B
I
F
Teorema Ferraris
e v B dI v B L
F i L B
ns = 120.f/p
# de polos
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)T(fnnn loads Cual es la
velocidad del
motor?
Torque
ns
1
0
ns
smax
Tst
Tmax
s
s
s
s
ss n
nn
n
ns
Deslizamiento (s): diferencia entre la velocidad de sincronismo
y la velocidad
de giro respecto al de sincronismo.
60
n2 n is in rev/minute,
and is in radians/second
min/12060
revp
f
pp
fns
Velocidad mecnica
Velocidad del flujo en el entrehierro:
# de polos
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min/revp
f120
pp
f60ns
La velocidad del motor para
mxima carga es:
min/)1(120)1( revsp
fsnn s
Cual es la
velocidad del
motor?
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Motor Asncrono o de Induccin:
El rotor intenta seguir en su movimiento al campo magntico B
girando a velocidad w. La velocidad de giro w solo es igual
aproximadamente ws cuando el motor est en vaco, es decir,
sin carga en el eje (no realiza par). A medida que cargamos
el
motor, o sea, a medida que le exigimos ms par en el eje, el
motor disminuir su velocidad girando entonces a una
velocidad
angular w
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De acuerdo a la forma de construccin del rotor, los
motores asincrnicos se clasifican en:
Motor Asincrnico tipo Jaula de Ardilla
Motor Asincrnico de Rotor Bobinado
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los motores asncronos se
clasifican de acuerdo a la forma
de construccin del rotor.
Las bobinas del estator induce corriente alterna en el
circuito
elctrico del rotor (de manera algo similar a un transformador) y
el
rotor es obligado a girar.
Este es el rotor que hace que el generador asncrono sea
diferente del generador sncrono. El rotor consta de un
cierto
nmero de barras de cobre o de aluminio, conectadas
elctricamente por anillos de aluminio finales
Rotor de jaula de ardilla
a
b
ci
i
i
Stator coil
Rotor coils
Rotor bobinado El motor de jaula de ardilla tiene el
inconveniente
de que la resistencia del conjunto es
invariable, no son adecuados cuando se debe
regular la velocidad durante la marcha
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3 devanados en el
estator desfasados
2/(3P) siendo P n
pares de polos
El N de fases del rotor no tiene
porqu ser el mismo que el del
estator, s ser igual el nmero
de polos. Los devanados del
rotor estn conectados a anillos
colectores montados sobre el
mismo eje
Los conductores del rotor estn
igualmente distribuidos por la
periferia del rotor. Los extremos de
estos conductores estn
cortocircuitados, no habiendo
conexin con el exterior. La posicin
inclinada de las ranuras mejora el
arranque y disminuye el ruido
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Motor Asincrnico tipo Jaula de Ardilla
Rotor de jaula simple
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Motor Asincrnico de Rotor Bobinado
CA
Rs r
100
s
ss
cteL
MpVA
1
23
siendo
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Si hacemos girar el rotor de forma manual a una velocidad
superior
a la velocidad sncrona del generador, en ese caso el rotor
se
mueve ms rpidamente que el campo magntico giratorio del
estator, lo que significa que, una vez ms, el estator inducir
una
gran corriente en el rotor. Cuanto ms rpidamente hagamos
girar
el rotor, mayor ser la potencia transferida al estator en forma
de
fuerza electromagntica, y posteriormente convertida en
electricidad suministrada a la red elctrica
Funcionamiento como Generador
Motor Asncrono o de Induccin:
www.windpower.org
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