tema vii: la máquina asíncrona

Tema VII: La máquina asíncrona

Universidad de Oviedo

Dpto. de Ingeniería Eléctrica, Electrónica de Computadores y

Sistemas

7.1. Aspectos 7.1. Aspectos constructivos: constructivos: generalidadesgeneralidades

CIRCUITOS CIRCUITOS MAGNÉTICOSMAGNÉTICOS

Conjunto de chapas Conjunto de chapas de Fe aleado con Si de Fe aleado con Si aisladasaisladas y apiladas y apiladas

ROTORROTORConjunto de Conjunto de espiras en espiras en

cortocircuitocortocircuito

De jaula De jaula de ardillade ardilla

BobinadoBobinadoDe Al De Al

fundidofundido

De barras De barras soldadassoldadas

ESTATORESTATORDevanado Devanado trifásico trifásico

distribuido en distribuido en ranuras a ranuras a

120º120º

Aleatorio: de Aleatorio: de hilo esmaltadohilo esmaltado

PreformadoPreformado

Barras Anillo

Rotor de aluminioRotor de aluminioFundidoFundido

Rotor de anillosRotor de anillosSoldadosSoldados

7.2. Aspectos 7.2. Aspectos constructivos: rotor IIconstructivos: rotor II

AnillosAnillos

Fotografías realizadas en los Fotografías realizadas en los talleres de ABB Service - Gijóntalleres de ABB Service - Gijón

7.2. Rotor 7.2. Rotor III III

Chapa magnéticaChapa magnética

Barra de cobreBarra de cobre

Plato final rotorPlato final rotorFijación Fijación

chapa magnéticachapa magnética

Anillo deAnillo decortocircuitocortocircuito

Despiece de un Despiece de un rotor de jaula con rotor de jaula con

barras de cobre barras de cobre soldadassoldadas

Catálogos comercialesCatálogos comerciales

7.2.1 Rotor 7.2.1 Rotor bobinado: anillos bobinado: anillos

rozantes rozantes

EscobillasEscobillas

Anillos Anillos rozanterozante

ss

Anillos rozante

s

El rotor se cierra en El rotor se cierra en cortocircuito desde cortocircuito desde el exterior a través el exterior a través de unas escobillas y de unas escobillas y

anillos rozantesanillos rozantes

L. Serrano: Fundamentos de L. Serrano: Fundamentos de máquinas eléctricas rotativasmáquinas eléctricas rotativas

L. Serrano: Fundamentos de L. Serrano: Fundamentos de máquinas eléctricas rotativasmáquinas eléctricas rotativas

DEVANADO DE HILODEVANADO DE HILOTensión<600VTensión<600V

7.3. Aspectos 7.3. Aspectos constructivos: estatorconstructivos: estator

DEVANADO PREFORMADODEVANADO PREFORMADOTensión>2300vTensión>2300v

Evitar contacto entreEvitar contacto entreconductores a distintaconductores a distinta

tensióntensión

Los materiales empleados en los Los materiales empleados en los aislamientos son generalmente aislamientos son generalmente

orgánicosorgánicos



7.3.1. Diferencias entre 7.3.1. Diferencias entre devanados de hilo y devanados de hilo y

devanados preformadosdevanados preformados

Forma constructivaForma constructivade los devanadosde los devanados

Devanados de HiloDevanados de Hilo

Devanados de pletinaDevanados de pletina

Baja tensión < 2kVBaja tensión < 2kV

Potencia < 600CVPotencia < 600CV

Devanado “Devanado “aleatorio”aleatorio”dentro de la ranuradentro de la ranura

Pletinas de cobre aisladasPletinas de cobre aisladas

Alta tensión y potenciaAlta tensión y potencia

Colocación de bobinasColocación de bobinas““ordenada”ordenada”

7.3.2. Elementos del 7.3.2. Elementos del aislamiento estatórico en aislamiento estatórico en motores con devanados motores con devanados

preformados Ipreformados IHabitualmente se colocanHabitualmente se colocandos bobinas por ranura.dos bobinas por ranura.

El aislamiento entre con-El aislamiento entre con-ductores elementales esductores elementales esdistinto del aislamiento distinto del aislamiento frente a masafrente a masa

Cada espira puede Cada espira puede estar estar constituida por varios constituida por varios conductores conductores elementaleselementales

Bobinas delestator

Aislamiento

Núcleo delestator

Espira

Bobinasuperior

Bobinainferior

Cuña

Conductorelemental

MURO AISLANTEMURO AISLANTE:: elemento de mayor espesor que separa al elemento de mayor espesor que separa al conjunto de la bobina del exterior. Debe estar dimensionado conjunto de la bobina del exterior. Debe estar dimensionado para soportar la tensión correspondiente al nivel de para soportar la tensión correspondiente al nivel de aislamiento de la máquina.aislamiento de la máquina.

AISLAMIENTO ENTRE ESPIRAS Y ENTRE CONDUCTORES AISLAMIENTO ENTRE ESPIRAS Y ENTRE CONDUCTORES ELEMENTALESELEMENTALES:: las espiras pueden estar formadas conductores las espiras pueden estar formadas conductores individuales para reducir las pérdidas. Es necesario que exista individuales para reducir las pérdidas. Es necesario que exista aislamiento entre ellas y entre conductores.aislamiento entre ellas y entre conductores.

CINTAS Y RECUBRIMIENTOS DE PROTECCIÓNCINTAS Y RECUBRIMIENTOS DE PROTECCIÓN:: se utilizan cintas se utilizan cintas y recubrimientos protectores para proteger las bobinas en las y recubrimientos protectores para proteger las bobinas en las zonas de ranura.zonas de ranura.


preformados IIpreformados II

Zona de ranuraCabezade bobina

Aislamiento entre conductores

Sección de la bobina


preformados IIIpreformados III


El número de espiras de una bobina varía entre 2 y 12.El número de espiras de una bobina varía entre 2 y 12. El número de conductores elementales varía entre 2 y 6.El número de conductores elementales varía entre 2 y 6. Las tensiones soportadas por los conductores elementales son Las tensiones soportadas por los conductores elementales son

muy bajas.muy bajas. Los conductores elementales se aíslan por separado, Los conductores elementales se aíslan por separado,

posteriormente se agrupan en el número necesario para posteriormente se agrupan en el número necesario para formar una espira. Se pliegan para conformar cada espira y formar una espira. Se pliegan para conformar cada espira y finalmente se aplica a la espira el aislamiento correspondiente.finalmente se aplica a la espira el aislamiento correspondiente.

Las principales solicitaciones que aparecen sobre este tipo de Las principales solicitaciones que aparecen sobre este tipo de devanado son de tipo térmico y mecánico (durante el devanado son de tipo térmico y mecánico (durante el conformado de las espiras).conformado de las espiras).

7.3.2.1. Aislamiento entre 7.3.2.1. Aislamiento entre espiras y conductoresespiras y conductores

Soporta TªSoporta Tªhasta 220ºChasta 220ºC

Poliimida (Kapton) Poliimida (Kapton) oo

Poliamida en Poliamida en forma de películaforma de película

Poliimida (Kapton) Poliimida (Kapton) oo

Poliamida en Poliamida en forma de películaforma de película

++Fibra de vidrio Fibra de vidrio con poliéster con poliéster

(Daglas)(Daglas)

Motores deMotores dehasta 4kVhasta 4kV

Motores demás de 4kV

7.3.2.2. Materiales aislantes 7.3.2.2. Materiales aislantes para los conductores para los conductores

elementaleselementalesHasta los añosHasta los años

40 barnices40 barnicesFibras de amiantoFibras de amianto

Desarrollo de materialesDesarrollo de materialessintéticossintéticos

Uso de barnices solos y combinados

7.3.2.3. Materiales aislantes 7.3.2.3. Materiales aislantes para el muro aislantepara el muro aislante

Necesario utilizarNecesario utilizarmaterial soporte o material soporte o

aglomeranteaglomerante

La mica en polvo oescamas se aglutina

conun material aglomerante

Material deMaterial de base =Micabase =Mica

Muy buenas propiedadesMuy buenas propiedadesdieléctricas y térmicasdieléctricas y térmicas

Silicato de alumnioMalas propiedades mecánicasMalas propiedades mecánicas

También se puede depositar sobre un material soporte impregnando el

conjunto con aglomerante

Muchoscompuestos

Catálogos Catálogos comercialescomerciales

7.3.2.4. Aglomerantes y 7.3.2.4. Aglomerantes y materiales soporte Imateriales soporte I

AGLOMERANTES

TERMOESTABLES

A partir de los años 50A partir de los años 50

PoliésterResinas epoxy

Nuevos soportes:Nuevos soportes:Fibra de vidrioFibra de vidrio

PoliésterPoliésterElevadas Elevadas TemperaturasTemperaturas

COMPORTAMIENTCOMPORTAMIENTOO

TÉRMOPLÁSTICOTÉRMOPLÁSTICO

Tª Máxima 110ºCTª Máxima 110ºCCLASE BCLASE B

Material aglomerante = compuesto

asfáltico

Material soporte = papelMaterial soporte = papelfibras de algodón, etcfibras de algodón, etc.

Hasta los años 60Hasta los años 60

7.3.2.4. Aglomerantes y 7.3.2.4. Aglomerantes y materiales soporte IImateriales soporte II


Recubrimiento de reparto

Recubrimiento conductor enla zona de ranura

7.3.2.5. Recubrimientos 7.3.2.5. Recubrimientos de protecciónde protección

Recubrimientos deprotección

Bobina con el recubri-miento externo dañado


7.4. Procesos de 7.4. Procesos de fabricación actuales Ifabricación actuales I

PROCESO RICO EN RESINAPROCESO RICO EN RESINA La mica en forma de láminas se deposita sobre un material La mica en forma de láminas se deposita sobre un material

impregnado con una resina epoxy que polimeriza a alta impregnado con una resina epoxy que polimeriza a alta temperatura temperatura (cinta preimpregnada)(cinta preimpregnada)..

Se recubre la bobina con este material.Se recubre la bobina con este material. Se introduce en un molde al que se le aplica presión y calor: Se introduce en un molde al que se le aplica presión y calor:

la temperatura y la presión logran una impregnación la temperatura y la presión logran una impregnación homogénea en toda la bobina.homogénea en toda la bobina.

El proceso final de polimerización de la resina termoestable El proceso final de polimerización de la resina termoestable se consigue sometiendo el motor a elevadas temperaturas en se consigue sometiendo el motor a elevadas temperaturas en un horno.un horno.

7.4. Procesos de fabricación 7.4. Procesos de fabricación actuales IIactuales II

PROCESO VPI EN BOBINASPROCESO VPI EN BOBINAS (“Vacuumm Pressure Impregnation”)(“Vacuumm Pressure Impregnation”)

Inicialmente sólo se aplica la cantidad de resina termoestable Inicialmente sólo se aplica la cantidad de resina termoestable imprescindible para aglomerar la mica imprescindible para aglomerar la mica (cinta porosa)(cinta porosa)..

El resto del aglomerante se introduce después de haber creado El resto del aglomerante se introduce después de haber creado el vacío dentro del tanque en el que se encuentra la bobina.el vacío dentro del tanque en el que se encuentra la bobina.

El vacío y posteriormente un gas a presión consiguen que la El vacío y posteriormente un gas a presión consiguen que la resina termoestable impregne por completo a la bobina.resina termoestable impregne por completo a la bobina.

Una vez impregnadas las bobinas se extraen y se les aplica Una vez impregnadas las bobinas se extraen y se les aplica presión para ajustar su forma y tamaño. El curado se realiza a presión para ajustar su forma y tamaño. El curado se realiza a alta temperatura sobre el motor completo.alta temperatura sobre el motor completo.

PROCESO VPI GLOBALPROCESO VPI GLOBAL Las bobinas se montan en las ranuras antes de haber realizado Las bobinas se montan en las ranuras antes de haber realizado

el proceso de curado de la resina epoxy.el proceso de curado de la resina epoxy. Como material soporte se utilizan cintas porosas con bajo Como material soporte se utilizan cintas porosas con bajo

contenido en resina epoxy.contenido en resina epoxy. Una vez colocadas todas las bobinas en sus alojamientos y Una vez colocadas todas las bobinas en sus alojamientos y

realizadas las conexiones se introduce el estator en un tanque.realizadas las conexiones se introduce el estator en un tanque. A continuación, se hace el vacío con lo que el tanque se inunda A continuación, se hace el vacío con lo que el tanque se inunda

de resina epoxy. El estator se pasa a otro tanque donde se de resina epoxy. El estator se pasa a otro tanque donde se aplica gas a alta presión y temperatura para producir la aplica gas a alta presión y temperatura para producir la polimerización de la resina.polimerización de la resina.

7.4. Procesos de fabricación 7.4. Procesos de fabricación actuales IIIactuales III

Procesos Procesos VPIVPI

Precalentar el conjunto yPrecalentar el conjunto yhacer vacío en el tanquehacer vacío en el tanque

Esperar tiempo de impreg-Esperar tiempo de impreg-nación y eliminar vacíonación y eliminar vacío

Transferir resina al tanqueTransferir resina al tanquey hacer curado en hornoy hacer curado en horno

Proceso VPI Proceso VPI de VonRoll-Isolade VonRoll-Isola

Transferir resina impreg-Transferir resina impreg-nación debido al vacíonación debido al vacío


Motor de 25kW, 200V para Motor de 25kW, 200V para el accionamiento de una el accionamiento de una

bomba.bomba.Fabricado en Pittsburg por Fabricado en Pittsburg por Westinghouse en 1900 en Westinghouse en 1900 en

funcionamiento hasta 1978funcionamiento hasta 1978

Motor de inducción de 1000 Motor de inducción de 1000 kW, 4 kV y 3600 RPM para kW, 4 kV y 3600 RPM para

el accionamiento de un el accionamiento de un compresor. Fabricado por compresor. Fabricado por

Westinghouse en la Westinghouse en la actualidadactualidad

7.5. Aspecto físico de los 7.5. Aspecto físico de los mo-tores asíncronosmo-tores asíncronos Catálogos comercialesCatálogos comerciales


7.5. Aspecto físico II: motores 7.5. Aspecto físico II: motores de BTde BT


7.6. Aspecto físico III: 7.6. Aspecto físico III: formas constructivas formas constructivas

normalizadasnormalizadas


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

W22

U2 V2

Caja de conexiones

Conexión en estrella

Conexión en triángulo

U1

7.7. Conexión de los devanados7.7. Conexión de los devanados

Cajas de terminalesCajas de terminalesCatálogos comercialesCatálogos comerciales

Cabezas deCabezas debobinabobina

RefuerzosRefuerzoscarcasacarcasa

Fijación Fijación cojinetescojinetes

Refuerzos Refuerzos rotorrotor

Núcleo Núcleo magnético magnético

rotorrotor

Núcleo Núcleo magnético magnético

estatorestator

7.8. Despiece de un motor de 7.8. Despiece de un motor de MTMT


7.9. Despiece de un motor de BT


7.10. Principio de 7.10. Principio de funcionamiento Ifuncionamiento I

EL ESTATOR DE UN MOTOR ASÍNCRONO ESTÁ FORMADO ASÍNCRONO ESTÁ FORMADO

POR 3 DEVANADOS POR 3 DEVANADOS SEPARADOS EN EL ESPACIO SEPARADOS EN EL ESPACIO

120º. En la figura se 120º. En la figura se representa sólo una espira de representa sólo una espira de

cada uno de los devanados cada uno de los devanados (RR’, SS’, TT’)(RR’, SS’, TT’)

S

R

R’

S’

T

T’

Estator

Origen deángulos

Rotor

LOS 3 DEVANADOS ESTÁN LOS 3 DEVANADOS ESTÁN ALIMENTADOS MEDIANTE UN ALIMENTADOS MEDIANTE UN

SISTEMA TRIFÁSICO DE SISTEMA TRIFÁSICO DE TENSIONES. POR TANTO, LAS TENSIONES. POR TANTO, LAS CORRIENTES QUE CIRCULAN CORRIENTES QUE CIRCULAN

POR LAS ESPIRAS SON POR LAS ESPIRAS SON SENOIDALES Y ESTÁN SENOIDALES Y ESTÁN

DESFASADAS 120ºDESFASADAS 120º

)t(CosII maxR 1)ºt(CosII maxS 1201

)ºt(CosII maxT 1201

7.10. Principio de 7.10. Principio de funcionamiento IIfuncionamiento II

F

Rotor

Estator

Sucesivas posicionesdel campo

Campogiratorio

Avance del campo

Rotor

tPf

2

SNNS

El campo magnético resultante de las tres corrientes de El campo magnético resultante de las tres corrientes de fase es un campo que gira en el espacio a fase es un campo que gira en el espacio a 60*f/P60*f/P RPMRPM. .

Donde Donde PP es el núme-ro de pares de polos del estator es el núme-ro de pares de polos del estator (depende de la forma de conexión de las bobinas que lo (depende de la forma de conexión de las bobinas que lo

forman) y forman) y ff la frecuencia de alimentación. la frecuencia de alimentación.

PfNS

60 Velocidad deVelocidad desincronismosincronismo

7.10. Principio de funcio-7.10. Principio de funcio-namiento III: simulaciónnamiento III: simulación

T=0.340 s

T=0.352 s

T=0.370 s

7.10. Principio de funcio-7.10. Principio de funcio-namiento III: simulaciónnamiento III: simulación

MOTOR DE 2 MOTOR DE 2 PARES PARES

DE POLOSDE POLOS

T=1 S T=1,015 S

Motor Motor asíncronasíncron

oo

EstatorEstator

RotorRotor

Devanado trifásico a 120º alimentadoDevanado trifásico a 120º alimentadocon sistema trifásico de tensionescon sistema trifásico de tensiones

Espiras en cortocircuitoEspiras en cortocircuito

SistemaSistemaTrifásicoTrifásico

Devanado trifásicoDevanado trifásicoa 120ºa 120º Campo giratorio 60f/PCampo giratorio 60f/P

FEM inducidaFEM inducidapor el campopor el campo

giratorio en las giratorio en las espiras del rotorespiras del rotor

Espiras en cortoEspiras en cortosometidas a tensiónsometidas a tensión

Circulación deCirculación decorriente por lascorriente por lasespiras del rotorespiras del rotor

Ley de Biot Ley de Biot y Savarty Savart

Fuerza sobre lasFuerza sobre lasespiras del rotorespiras del rotor

Par sobrePar sobreel rotorel rotor

Giro de laGiro de laMáquinaMáquina

7.10. Principio de 7.10. Principio de funcionamiento IVfuncionamiento IV

EL MOTOR ASÍNCRONO SIEMPRE GIRA A VELOCIDAD EL MOTOR ASÍNCRONO SIEMPRE GIRA A VELOCIDAD INFERIOR A LA VELOCIDAD DE SINCRONISMO: EN INFERIOR A LA VELOCIDAD DE SINCRONISMO: EN

CASO CONTRARIO CASO CONTRARIO NO SE INDUCIRÍA FUERZA NO SE INDUCIRÍA FUERZA ELECTROMOTRIZ EN EL ROTOR DE LA MÁQUINAELECTROMOTRIZ EN EL ROTOR DE LA MÁQUINA Y, POR Y, POR

TANTO, NO HABRÍA PAR MOTORTANTO, NO HABRÍA PAR MOTOR

7.10. Principio de 7.10. Principio de funcionamiento Vfuncionamiento V

CUANDO TRABAJA EN VACÍO GIRA MUY PRÓXIMO A LA CUANDO TRABAJA EN VACÍO GIRA MUY PRÓXIMO A LA VELOCIDAD DE SINCRONISMO. EN ESE CASO, EL ÚNICO VELOCIDAD DE SINCRONISMO. EN ESE CASO, EL ÚNICO PAR MOTOR DESARROLLADO POR LA MÁQUINA ES PAR MOTOR DESARROLLADO POR LA MÁQUINA ES EL EL

NECESARIO PARA COMPENSAR LAS PÉRDIDAS NECESARIO PARA COMPENSAR LAS PÉRDIDAS

7.11. Ventajas de los 7.11. Ventajas de los motores de inducciónmotores de inducción

La única alimentación eléctrica que reciben se hace a La única alimentación eléctrica que reciben se hace a través de la línea trifásica que alimenta al devanado través de la línea trifásica que alimenta al devanado estatórico. estatórico. NO HAY ESCOBILLAS O ELEMENTOS NO HAY ESCOBILLAS O ELEMENTOS ROZANTESROZANTES..

El rotor de jaula es muy robusto ya que no incluye El rotor de jaula es muy robusto ya que no incluye sistema aislante.sistema aislante.

Tienen par de arranque.Tienen par de arranque. No tienen problemas de estabilidad ante variaciones No tienen problemas de estabilidad ante variaciones

bruscas de la carga.bruscas de la carga.

VENTAJAS DE LOS MOTORES VENTAJAS DE LOS MOTORES ASÍNCRONOSASÍNCRONOS

Aumento delAumento delpar de cargapar de carga

Reducción de laReducción de lavelocidad de girovelocidad de giro

MayorMayorFEMFEM

Mayor corrienteMayor corrienterotorrotor

Mayor Mayor par motorpar motor

EstabilidadEstabilidad

7.11. Inconvenientes de los 7.11. Inconvenientes de los motores de inducciónmotores de inducción

La corriente de arranque es mucho mayor que la La corriente de arranque es mucho mayor que la corriente de funcionamiento nominal. Entre 3 y 6 veces corriente de funcionamiento nominal. Entre 3 y 6 veces mayor. En mucho casos es necesario disponer mayor. En mucho casos es necesario disponer procedimientos especiales de limitación de la corriente procedimientos especiales de limitación de la corriente de arranque.de arranque.

La variación de su velocidad implica la variación de la La variación de su velocidad implica la variación de la frecuen-cia de la alimentación: es necesario disponer de frecuen-cia de la alimentación: es necesario disponer de un convertidor electrónico que convierta la tensión de un convertidor electrónico que convierta la tensión de red en una tensión de frecuencia variable.red en una tensión de frecuencia variable.

INCONVENIENTES DE LOS MOTORES INCONVENIENTES DE LOS MOTORES ASÍNCRONOSASÍNCRONOS

EQUIPOEQUIPORECTIFICADORRECTIFICADOR

TRIFÁSICOTRIFÁSICO

EQUIPOEQUIPOINVERSORINVERSORTRIFÁSICOTRIFÁSICO

SISTEMASISTEMADEDE

FILTRADOFILTRADO 3 FASES3 FASES50 Hz50 Hz

3 FASES3 FASESf VARIABLEf VARIABLEBUS DEBUS DE

CCCCONDA ESCALONADAONDA ESCALONADA

DE f VARIABLEDE f VARIABLE

7.12. Deslizamiento en las 7.12. Deslizamiento en las máquinas asíncronasmáquinas asíncronas

100

S

mS(%)S

SS

S

mSm N)S(N)N

NN(N

11

Sm )S( 1

VelocidaVelocidad d

mecánicmecánica del a del rotorrotor

mSdes NNN

PfNS

60

Velocidad de Velocidad de deslizamientodeslizamiento

100100

S

mS

S

desN

NNN

N(%)S

DeslizamientDeslizamientoo

S=0 Velocidad de sincronismoS=0 Velocidad de sincronismoS=1 Rotor paradoS=1 Rotor parado

LOS MOTORES DE INDUCCIÓN LOS MOTORES DE INDUCCIÓN TRABAJAN SIEMPRE CON TRABAJAN SIEMPRE CON

VALORES MUY BAJOS DE S: VALORES MUY BAJOS DE S: S<5%S<5%

7.13. Frecuencia en el rotor 7.13. Frecuencia en el rotor de las máquinas asíncronas de las máquinas asíncronas

IIFrecuencia Frecuencia

FEM FEM inducidainducida

en el rotoren el rotor

En el límite:En el límite:SS1; N1; Nmm 0 0

En el límite:En el límite:SS0; N0; Nmm N Nss ffrotorrotor f festatorestator ffrotorrotor00

Aumento frecuencia Aumento frecuencia inducida rotorinducida rotor

Disminución Disminución frecuencia inducida frecuencia inducida

rotorrotor

> velocidad > velocidad relativa campo relativa campo respecto rotorrespecto rotor

< velocidad < velocidad relativa campo relativa campo respecto rotorrespecto rotor

AumentoAumentovelocidad velocidad

girogiro

Reducción Reducción velocidad velocidad

girogiro

La misma que la La misma que la velocidad relativa del velocidad relativa del

campo respecto al rotor campo respecto al rotor (S)(S)

7.13. Frecuencia en el rotor 7.13. Frecuencia en el rotor de las máquinas asíncronas de las máquinas asíncronas

IIII

GIRO EN GIRO EN VACÍO: VACÍO: NNmm N NSS

ffrotorrotor00

ROTOR ROTOR BLOQUEADBLOQUEADO: O: NNmm=0=0

ffrotorrotor f festatorestator estatorrotor fSf Para cualquier Para cualquier

velocidad entre 0 y velocidad entre 0 y NNSS

PfN estator

S

60

estatorS

Srotor fN

NmNf

60NmNPf S

rotor

7.14. Circuito equivalente 7.14. Circuito equivalente de de

la máquina asíncrona Ila máquina asíncrona I

111 EIjXRU Ss

Xs Rs

U1 E1

I1CIRCUITO CIRCUITO

EQUIVALENTEEQUIVALENTEDEL ESTATOR PARA DEL ESTATOR PARA

CUALQUIER CUALQUIER VELOCIDADVELOCIDAD

DE GIRODE GIRO

ALIMENTADO A ALIMENTADO A ff11

frecuencia de frecuencia de redred

ReactanciReactanciaadispersiódispersiónnestatorestator

ResistenciResistenciaaestatorestator

ReactanciaReactanciamagnetizantmagnetizant

e estatore estator

EQUIVALENTEEQUIVALENTEPOR FASEPOR FASE

CIRCUITO CIRCUITO EQUIVALENTE ROTOR EQUIVALENTE ROTOR

CON LA MÁQUINA CON LA MÁQUINA BLOQUEADABLOQUEADA

ALIMENTADO A ALIMENTADO A ff11


XR RR

E2

IRbloqReactanciReactanciaadispersiódispersiónnrotorrotor

ResistenciResistenciaarotorrotor

ReactanciaReactanciamagnetizantmagnetizante rotore rotor

EQUIVALENTEEQUIVALENTEPOR FASEPOR FASE

CON ROTOR BLO-CON ROTOR BLO-QUEADO: QUEADO:

ffrotorrotor=f=festatorestator

bloqRRR IjXRE 2

LA FEM INDUCIDA LA FEM INDUCIDA EN EL ROTOR ES EN EL ROTOR ES

PROPORCIONAL A PROPORCIONAL A LA VELOCIDAD LA VELOCIDAD

DEL CAMPO DEL CAMPO RESPECTO AL RESPECTO AL ROTOR (S)ROTOR (S)


la máquina asíncrona IIla máquina asíncrona IICon el rotor Con el rotor bloqueado bloqueado

se induce se induce EE22

En vacío se En vacío se induce induce 00

A una A una velocidad en-velocidad en-tre 0 y Ntre 0 y NS, S, es es decir a un decir a un

des-des-lizamiento Slizamiento S

SE SE INDUCEINDUCE

::S*ES*E22

La FEM inducida en el rotor para La FEM inducida en el rotor para una velocidad cualquiera N una velocidad cualquiera N

(corres-pondiente a un (corres-pondiente a un deslizamiento Sdeslizamiento S) )

S*ES*E22 S*XR RR

S*E2

IR ReactanciReactanciaadispersiódispersiónnrotorrotor


ALIMENTADALIMENTADO O

A: A: ff22=S*f=S*f11

Circuito equivalente para Circuito equivalente para el rotor con deslizamiento el rotor con deslizamiento

SS LA RESISTENCIA ROTÓRICALA RESISTENCIA ROTÓRICARRRR NO VARÍA NO VARÍA CON LA CON LA

FRECUENCIAFRECUENCIAY, POR TANTO, Y, POR TANTO, TAMPOCOTAMPOCO CON CON

SSLA REACTANCIA LA REACTANCIA XXRR VARÍA CON VARÍA CON

S:S:CUANDO EL DESLIZAMIENTO ES CUANDO EL DESLIZAMIENTO ES

SS, , XXRR PASA SER PASA SER S*XS*XRR


la máquina asíncrona IIIla máquina asíncrona III sRRR ISjXRES 2

RRRR

RsjXS

RE

jXRESI

22

Se puede obtener la misma corriente Se puede obtener la misma corriente en el mismo circuito alimentado a en el mismo circuito alimentado a ff11 con sólo con sólo cambiar Rcambiar RRR por R por RRR/S/S

ES POSIBLE OBTENER EL CIRCUITO ES POSIBLE OBTENER EL CIRCUITO EQUIVALENTE DE LA MÁQUINA EQUIVALENTE DE LA MÁQUINA

ASÍNCRONA TRABAJANDO SÓLO CON ASÍNCRONA TRABAJANDO SÓLO CON LA FRECUENCIA DEL ESTATOR. LA FRECUENCIA DEL ESTATOR.

BASTA SIMULAR EL EFECTO DEL BASTA SIMULAR EL EFECTO DEL GIRO CON LA RESISTENCIAGIRO CON LA RESISTENCIA RRRR/S/S

CIRCUITO EQ. ROTOR A CIRCUITO EQ. ROTOR A DESLIZAMIENTO SDESLIZAMIENTO S

S*XR RR

S*E2

IR ReactanciReactanciaadispersiódispersiónnrotorrotor



A: A: ff22=S*f=S*f11


A: A: ff11

XR

E2

IRSRR


la máquina asíncrona IVla máquina asíncrona IVPARA OBTENER EL CIRCUITO EQUIVALENTE COMPLETO SE PARA OBTENER EL CIRCUITO EQUIVALENTE COMPLETO SE UNIRÁN LOS CIRCUITOS EQUIVALENTES DE ROTOR Y ESTATORUNIRÁN LOS CIRCUITOS EQUIVALENTES DE ROTOR Y ESTATOR

SE PLANTEARÁ QUE LA MÁQUINA ASÍNCRONA ES SE PLANTEARÁ QUE LA MÁQUINA ASÍNCRONA ES

“EQUIVALENTE”“EQUIVALENTE” A UN TRANSFORMADOR (Estator=Primario, A UN TRANSFORMADOR (Estator=Primario, Rotor=Secundario Relación Transf.=rRotor=Secundario Relación Transf.=rtt))

SE REDUCIRÁ EL SECUNDARIO (Rotor) AL PRIMARIO (Estator)SE REDUCIRÁ EL SECUNDARIO (Rotor) AL PRIMARIO (Estator)

X s R s

U 1 E 1

I 1

X R ’

E 2 ’

I R ’

S'R R

122 ErE'E t

X s R s

U 1 E 1

I 1

X R ’

E 2 ’

I R ’

S'R R

122 ErE'E t


la máquina asíncrona Vla máquina asíncrona V

COMO COMO EE11=E=E22’’ SE SE PUEDEN PUEDEN

UNIR EN CORTOCIRCUITOUNIR EN CORTOCIRCUITO


la máquina asíncrona VIla máquina asíncrona VI

I0 0

I Ife

Componente Componente magnetizantmagnetizantee

Componente Componente de pérdidasde pérdidas X

I

Rfe

Ife

I0

X s R s

U 1

I 1

X R ’I R ’

S'R R

122 ErE'E t


la máquina asíncrona VIIla máquina asíncrona VII

S

S'R'RS'R

RRR 1

LA RESISTENCIA LA RESISTENCIA VARIABLE SE VARIABLE SE

PUEDE DIVIDIR EN PUEDE DIVIDIR EN DOS DOS

COMPONENTESCOMPONENTES

Xs Rs

U1

I1

XR’ IR’

S'RR

X Rfe

IfeI

I0


la máquina asíncrona VIIIla máquina asíncrona VIII

TensiónTensiónde fasede fase

(Estator(Estator))

Resistencia Resistencia cobre rotorcobre rotor

Reactancia Reactancia dispersióndispersiónrotorrotor

ResistenciResistencia a potenciapotenciamecánicamecánicaentregadaentregada

Resistencia Resistencia cobre estator cobre estator

Reactancia Reactancia dispersióndispersión

estatorestator

ReactanciaReactanciamagnetizantemagnetizante

ResistenciaResistenciapérdidas hierropérdidas hierro

CorrientCorrientee

de vacíode vacío

El circuito equivalente se planteaEl circuito equivalente se planteapor fase y con conexión en estrellapor fase y con conexión en estrella

Todos los elementos del circuito con ‘Todos los elementos del circuito con ‘están referidos al estatorestán referidos al estator

Xs Rs

U1

I1

XR’ IR’

X Rfe

IfeI

I0RR’

S

S'RR1


la máquina asíncrona IXla máquina asíncrona IX

Con la carga nominal (S bajo) el circuito el factor de Con la carga nominal (S bajo) el circuito el factor de potencia a la entrada es alta (0,8 aprox)potencia a la entrada es alta (0,8 aprox)

En vacío (S=0) la rama del rotor queda en circuito En vacío (S=0) la rama del rotor queda en circuito abierto: el circuito es principalmente inductivo fdp 0,1 - abierto: el circuito es principalmente inductivo fdp 0,1 -

0,2 aprox0,2 aprox

Potencia entregadaPotencia entregada

En un motor asíncrono la corriente de vacío no es En un motor asíncrono la corriente de vacío no es despreciabledespreciable

Xs Rs

U1

I1

XR’ IR’

X Rfe

IfeI

I0RR’

S

S'RR1

(T. DE FASE)(T. DE FASE)

CosCos

7.15. Cálculo de las 7.15. Cálculo de las pérdidas en la máquina pérdidas en la máquina

asíncrona Iasíncrona I

23 'IS'RP R

Rg

213 'ISS'RPPP RRrotcugmi

CosI3VP 111 POTENCIA ABSORBIDA DE LA RED POTENCIA ABSORBIDA DE LA RED ELÉCTRICAELÉCTRICA2

13 IRP SestCu PÉRDIDAS EN LOS CONDUCTORES DEL ESTATOR PÉRDIDAS EN LOS CONDUCTORES DEL ESTATOR (Cu)(Cu)

fefe R

EP2

13 PÉRDIDAS EN EL HIERRO. SUELEN CONSIDERARSE PÉRDIDAS EN EL HIERRO. SUELEN CONSIDERARSE CON-CENTRADAS EN EL ESTATOR. EN EL ROTOR LA f CON-CENTRADAS EN EL ESTATOR. EN EL ROTOR LA f ES MUY BAJAES MUY BAJA

feestCug PPPP 1 POTENCIA QUE ATRAVIESA EL ENTREHIERRO POTENCIA QUE ATRAVIESA EL ENTREHIERRO DE LA MÁQUINADE LA MÁQUINA

23 'I'RP RRRotCu PÉRDIDAS EN LOS CONDUCTORES DEL ROTOR PÉRDIDAS EN LOS CONDUCTORES DEL ROTOR (Cu)(Cu)

La potencia que atraviesa La potencia que atraviesa el entrehierro es la que el entrehierro es la que disipa en la resistencia disipa en la resistencia

total de la rama del rotor total de la rama del rotor (R(RRR’/S)’/S)

POTENCIA MECÁNICA INTER-POTENCIA MECÁNICA INTER-NA: ATRAVIESA EL NA: ATRAVIESA EL ENTREHIE-RRO Y PRODUCE ENTREHIE-RRO Y PRODUCE TRABAJOTRABAJO

Se disipa en la resis-Se disipa en la resis-tencia variabletencia variable

7.15. Cálculo de las 7.15. Cálculo de las pérdidas en la máquina pérdidas en la máquina

asíncrona IIasíncrona II gggrotcugmi PSPSPPPP 1

OTRA FORMA DE OTRA FORMA DE CALCULAR-LA A PARTIR CALCULAR-LA A PARTIR DEL DESLIZA-MIENTODEL DESLIZA-MIENTO

esrotacional y mecánicas PérdidasPP miU

PAR INTERNO: EL PAR PAR INTERNO: EL PAR TOTAL DESARROLLADO TOTAL DESARROLLADO INTERNA-MENTE POR LA INTERNA-MENTE POR LA MÁQUINAMÁQUINA

Velocidad Velocidad angular de giro angular de giro del rotordel rotor

S

ggmii

PPSPT

1

Velocidad Velocidad angular de angular de sincronismosincronismo

PAR ÚTILPAR ÚTIL: EL PAR QUE ES : EL PAR QUE ES CAPAZ DE DESARROLLAR CAPAZ DE DESARROLLAR EL MOTOR EN EL EJEEL MOTOR EN EL EJE

UU

PT

jXs Rs jXR’ IR’

S'RR

jX

A

B

U1

I1

+

7.16. Cálculo del par de 7.16. Cálculo del par de una máquina asíncrona Iuna máquina asíncrona I

CALCULANDO CALCULANDO EL EL

EQUIVALENTE EQUIVALENTE THEVENIN THEVENIN

ENTREENTRE A y B A y B

Se puede Se puede despreciar Rdespreciar Rfefe

jXth Rth jXR’ IR’

S'RR

A

B

Vth

I1

+

XXjRjXUVSS

th1

XXjRjXjXRZ

SS

SSth

7.16. Cálculo del par de 7.16. Cálculo del par de una máquina asíncrona IIuna máquina asíncrona II

22

'XXS'RR

V'I

RthR

th

thR

jXth Rth jXR’ IR’

S'RR

A

B

Vth

I1

+ 'XXjS

'RRV'I

RthR

th

thR

22

2

23

3'XXS

'RR

S'RV

'IS'RP

RthR

th

Rth

RR

g

)S(fTi 2

2

23

'XXS

'RR

S'RVP

T

RthR

th

Rth

SS

gi

7. 17. Curvas de respuesta 7. 17. Curvas de respuesta mecánica par - velocidad Imecánica par - velocidad I

1 Deslizamiento S

Par

Par deArranque

Par máximo

Par Nominal

0

Velocidad desincronismo

Motor GeneradorFrenoS>1S>1 0<S<10<S<1 S<0S<0

Zona de funcionamiento estable Zona de funcionamiento estable como motorcomo motor

)S(fTi 221 ,T

Tnom

arr

7281 ,,TT

nom

max

7. 17. Curvas de respuesta 7. 17. Curvas de respuesta mecánica par - velocidad IImecánica par - velocidad II

La característica mecánica de los motores de La característica mecánica de los motores de inducción es prácticamente lineal entre vacío y plena inducción es prácticamente lineal entre vacío y plena

cargacarga

El par máximo suele ser de 2 a 3 veces el nominalEl par máximo suele ser de 2 a 3 veces el nominal

El par de arranque tiene que ser superior al nominal El par de arranque tiene que ser superior al nominal para permitir que el motor se ponga en marchapara permitir que el motor se ponga en marcha

Para un determinado deslizamiento el par varía con el Para un determinado deslizamiento el par varía con el cuadrado de la tensióncuadrado de la tensión

7.17. Curvas de respuesta 7.17. Curvas de respuesta mecánica par - velocidad IIImecánica par - velocidad III

Banda de Banda de dispersiódispersió

nn


7.17. Curvas de respuesta 7.17. Curvas de respuesta mecánica par - velocidad IVmecánica par - velocidad IV


7.18. Par máximo de un 7.18. Par máximo de un motor de inducción Imotor de inducción I

jXth Rth jXR’

IR’

S'RR

A

B

Vth

I1

+

El par será El par será máximo cuando máximo cuando PPgg sea máxima, sea máxima, es decir cuando es decir cuando se transfiera a se transfiera a

RRRR’/S’/S la la máxima máxima potenciapotencia

22 'XXRS'R

RththR

TEOREMA TEOREMA TRANSFERENCITRANSFERENCI

A MÁX. POTA MÁX. POT

22 'XXR'RS

Rthth

RTMAX

22

2

2

3

'XXRR

VTRthththS

thmax

7.18. Par máximo de un 7.18. Par máximo de un motor de inducción IImotor de inducción II

Resistencia rotórica crecienteResistencia rotórica creciente

SSTMAX1TMAX1SSTMAX2TMAX2SSTMAX3TMAX3

ParPar

SS

22 'XXR'RS

Rthth

RTMAX

EL deslizamiento al EL deslizamiento al que se produce el que se produce el

par máximo par máximo SÍ SÍ DEPENDE DE RDEPENDE DE RRR’’

Esta propiedad se usa para el Esta propiedad se usa para el arran-que mediante inserción de arran-que mediante inserción de

resisten-cias en máquinas de resisten-cias en máquinas de rotor bobinadorotor bobinado

El par máximo El par máximo NO depende de NO depende de la resistencia la resistencia rotórica Rrotórica RRR’’

22

2

2

3

'XXRR

VTRthththS

thmax

7.19. Ensayo de rotor libre7.19. Ensayo de rotor libre

S

S-1'R :0S Si R

Xs Rs

U1

I0

XR’

X Rfe

Ife I

RR’

En vacío SEn vacío S0:0:

Al no circular corriente por RAl no circular corriente por RRR’ puede considerarse ’ puede considerarse que en este ensayo las pérdidas en el Cu son sólo que en este ensayo las pérdidas en el Cu son sólo

las del estatorlas del estator

00

3I

VZ

Línea

20

00 3 I

PR

XXRZX s2

02

00

I0(t)

Motor girando sin Motor girando sin cargacarga

Condiciones Condiciones ensayo:ensayo:

W1W1

W2W2

AU1(t)

++

++

++

V y f V y f nominalesnominales

ZZ00

ImpedanciImpedancia por fase a por fase del motordel motor000 jXRZ

femecestcu PPPWWP 210

7.20. Ensayo de rotor 7.20. Ensayo de rotor bloqueado Ibloqueado I

I1n(t)

Rotor Rotor bloqueadobloqueado

Condiciones Condiciones ensayo:ensayo:

W1W1

W2W2

AUcc(t)

++

++

++

V reducida e I V reducida e I nominalnominal

V

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

circulante sea la nominalcirculante sea la nominal

3ccU

Xs Rs

I1n

XR’ RR’

Se puede Se puede despreciar la rama despreciar la rama

paraleloparalelo

Tensión de Tensión de ensayoensayo

muy reducidamuy reducida

Corriente por XCorriente por Xdespreciabledespreciable

Muy Muy pocas pocas

pérdidas pérdidas FeFe

RRfe fe despreciabldespreciabl

ee

ZZcccc

cccccc jXRZ

'RRR Rscc

'XXX Rscc Se eliminaSe elimina

rama paralelorama paralelo

7.20. Ensayo de rotor 7.20. Ensayo de rotor bloqueado IIbloqueado II

Xs Rs

I1n

XR’ RR’

3ccU

Se puede Se puede despreciar la rama despreciar la rama

paraleloparaleloZZcccc

rotcuestcucc PPWWP 21

n

cc

cc I

UZ

1

3 213 n

cccc I

PR

CÁLCULO CÁLCULO PARÁMETROS PARÁMETROS

CIRCUITO CIRCUITO EQUIVALENTEEQUIVALENTE

'XX,'X RSR 60 'XX,'X RSR 70

'XX RS 'XX,X RSS 40 'XX,X RSS 30

'XX RS

XXSS yy

XXRR’’

Regla empírica según tipo de Regla empírica según tipo de motormotor

MOTOR CLASE MOTOR CLASE A:A:MOTOR CLASE MOTOR CLASE B:B:MOTOR CLASE MOTOR CLASE C:C:MOTOR CLASE MOTOR CLASE D:D:

RRSS Se obtiene por medición Se obtiene por medición directa sobre los devanados del directa sobre los devanados del

estatorestator

CÁLCULO CÁLCULO PARÁMETROS PARÁMETROS

CIRCUITO CIRCUITO EQUIVALENTEEQUIVALENTE

7.20. Ensayo de rotor 7.20. Ensayo de rotor bloqueado IIIbloqueado III

SXXX 0XX

Después de aplicar la Regla Después de aplicar la Regla empírica anterior para obtener empírica anterior para obtener

las reactancias de rotor y estator las reactancias de rotor y estator se aplica el resultado del ensayo se aplica el resultado del ensayo

de vacíode vacío

RRRR’’Se obtiene restando a RSe obtiene restando a RCCCC

(Ensayo de rotor bloqueado) el (Ensayo de rotor bloqueado) el valor de Rvalor de RSS (medición directa) (medición directa)

SccR RR'R

Corriente absorbida en función de la velocidad

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

945 950 955 960 965 970 975 980 985 990 995 1000

RPM

Cor

rient

e A

7.21. Características 7.21. Características funcionales de los motores funcionales de los motores

asíncronos Iasíncronos I

Fabricante: EMODFabricante: EMODPotencia: 7,5 kWPotencia: 7,5 kWTensión: 380 VTensión: 380 VCorriente: 17 ACorriente: 17 AVelocidad : 946 Velocidad : 946 RPMRPMPolos: 6Polos: 6

Velocidad Velocidad de de sincronismsincronismoo

CorrienteCorrientede vacíode vacío

CorrienteCorrientenominalnominal

Potencia eléctrica absorbida en función de la velocidad

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

945 950 955 960 965 970 975 980 985 990 995 1000

RPM

Pot

enci

a W



asíncronos IIasíncronos II


Potencia eléctrica Potencia eléctrica consumida plena consumida plena

cargacarga

Rendimiento en función de la velocidad

0,000

0,100

0,200

0,300

0,400

0,500

0,600

0,700

0,800

0,900

945 950 955 960 965 970 975 980 985 990 995 1000

RPM

Ren

dim

ient

o %



asíncronos IIIasíncronos III


RendimientRendimiento en vacíoo en vacío

RendimientRendimiento a plena o a plena

cargacarga

Factor de potencia en función de la velocidad

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

945 950 955 960 965 970 975 980 985 990 995 1000

RPM

Fac

tor d

e p

oten

cia



asíncronos IVasíncronos IV


fdp en fdp en vacíovacío

fdp a fdp a plena plena cargacarga

Característica mecánica en zona estable

0

10

20

30

40

50

60

70

80

945 950 955 960 965 970 975 980 985 990 995 1000

RPM

Par (

Nm)



asíncronos Vasíncronos V



asíncronos VIasíncronos VI

VELOCIDADES DE GIRO TÍPICASVELOCIDADES DE GIRO TÍPICAS Fuente: ABB – Fuente: ABB – “Guide for selecting a motor”“Guide for selecting a motor”

NÚMERODE POLOS

VELOCIDADSINCRONISMO (RPM)

VELOCIDAD TÍPICAPLENA CARGA

2 3000 29004 1500 14406 1000 9608 750 72010 600 58012 500 48016 375 360

Evolución de la temperatura de los devanados desde Evolución de la temperatura de los devanados desde

el arranque hasta el régimen permanente térmicoel arranque hasta el régimen permanente térmico


asíncronos VIIasíncronos VII


Tª 114 ºC:Tª 114 ºC:Motor Clase F: Motor Clase F: Tª max= 155 Tª max= 155 ºCºC

7.22. Control de las 7.22. Control de las características mecánicas de los características mecánicas de los

motores de inducción mediante el motores de inducción mediante el diseño del rotor Idiseño del rotor I

Resistencia rotórica Resistencia rotórica crecientecreciente

SSTMAX1TMAX1SSTMAX2TMAX2SSTMAX3TMAX3

ParPar

SS

EL RENDIMIENTO DEL EL RENDIMIENTO DEL MOTOR ES BAJOMOTOR ES BAJO

Si la resistencia rotórica es Si la resistencia rotórica es elevada el par de arranque del elevada el par de arranque del

motor también lo esmotor también lo es

Si la resistencia rotórica es Si la resistencia rotórica es elevada el par máximo del elevada el par máximo del

motor aparece con motor aparece con deslizamiento elevadodeslizamiento elevado

gmi PSP 1

Si el deslizamiento es elevado Si el deslizamiento es elevado la potencia mecánica interna la potencia mecánica interna

es bajaes baja


motores de inducción mediante el motores de inducción mediante el diseño del rotor IIdiseño del rotor II

Motor con Motor con RRRR’ elevada’ elevada

Motor con Motor con RRRR’ baja’ baja

Buen par de Buen par de arranquearranque

Bajo rendimientoBajo rendimientoBajo par de Bajo par de arranquearranque

Buen rendimientoBuen rendimiento SOLUCIÓNSOLUCIÓN

MOTOR DE ROTOR MOTOR DE ROTOR BOBINADO: VARIACIÓN BOBINADO: VARIACIÓN

DE LA RESISTENCIA DE LA RESISTENCIA ROTÓRICAROTÓRICA

DISEÑO DE UN ROTOR DISEÑO DE UN ROTOR CON CARACTERÍSTICAS CON CARACTERÍSTICAS

ELÉCTRICAS ELÉCTRICAS VARIABLES SEGÚN LA VARIABLES SEGÚN LA VELOCIDAD DE GIROVELOCIDAD DE GIRO

Barras de Barras de pequeña secciónpequeña sección

Alta Alta resistencia, resistencia,

baja reactancia baja reactancia de dispersiónde dispersión

Barras de Barras de ranura ranura

profundaprofunda

Resistencia Resistencia baja elevada baja elevada reactancia de reactancia de

dispersióndispersión

Doble jaulaDoble jaula

Combina las Combina las propiedades de propiedades de

las dos las dos anterioresanteriores

Pueden usarse Pueden usarse dos tipos de dos tipos de material con material con

diferente diferente resistividadresistividad


motores de inducción mediante el motores de inducción mediante el diseño del rotor IIdiseño del rotor II

La sección y geometría de las barras rotóricas La sección y geometría de las barras rotóricas determina sus propiedades eléctricas y la forma de determina sus propiedades eléctricas y la forma de

variación de éstas con la velocidad de giro de la variación de éstas con la velocidad de giro de la máquinamáquina

A menor A menor sección sección mayor mayor

RRRR’’


motores de inducción mediante el motores de inducción mediante el diseño del rotor IIIdiseño del rotor III

Ranura Ranura estatóricestatóric

aa Circuito equivalente de Circuito equivalente de una barra rotóricauna barra rotórica

ResistenciaResistencia Reactancia Reactancia dispersióndispersión

La reactancia de dispersión La reactancia de dispersión aumenta con la profundidad aumenta con la profundidad = que el flujo de dispersión= que el flujo de dispersión

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

ffrotorrotor ELEVADAELEVADA

ARRANQUEARRANQUE SS VALORES VALORES

ELEVADOSELEVADOS

Reducción Reducción sección útil: sección útil: aumento Raumento RRR’’

Aumento Aumento del par de del par de arranquearranque

Efecto de la Efecto de la reactancia de reactancia de

dispersión dispersión ((22ffrotorrotor*L*Ldispersióndispersión))

MUY ACUSADOMUY ACUSADO

La corriente circula La corriente circula sólo por la parte sólo por la parte

más externa de la más externa de la barrabarra

CONDICIONECONDICIONES NOMINALESS NOMINALES

SS VALORES VALORES

BAJ0SBAJ0S

ffrotorrotor BAJABAJA

Mejora del Mejora del rendimientrendimient

oo

Aumento Aumento sección util: sección util: Reducción Reducción RRRR’ y Par’ y Par

La corriente circula La corriente circula por toda la sección por toda la sección

de la barrade la barra

Efecto de la Efecto de la reactancia de reactancia de

dispersión dispersión ((22ffrotorrotor*L*Ldispersióndispersión))

MUY POCO MUY POCO ACUSADOACUSADO

DURANTE EL DURANTE EL ARRANQUE CIRCULA ARRANQUE CIRCULA

UN 41,93% DE LA UN 41,93% DE LA CORRIENTE POR LA CORRIENTE POR LA ZONA ROJA DE LA ZONA ROJA DE LA

BARRABARRA

DURANTE EL DURANTE EL FUNCIONA-MIENTO EN FUNCIONA-MIENTO EN

CONDICIO-NES CONDICIO-NES NOMINALES CIRCU-LA NOMINALES CIRCU-LA

UN 24,35% DE LA UN 24,35% DE LA CORRIENTE POR LA CORRIENTE POR LA ZONA ROJA DE LA ZONA ROJA DE LA

BARRABARRA

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27

41.93%

60.69%

Nº barra

A

Itotal Isup Iinf

0100200300400500600700800

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27Itotal Isup Iinf

75.65%

24.35%

Nº barra

A

Simulación del efecto realSimulación del efecto real

MOTOR SIMULADOMOTOR SIMULADOFabricante: Fabricante: SIEMENSSIEMENSPotencia: 11 kWPotencia: 11 kWTensión: 380 VTensión: 380 VCorriente: 22 ACorriente: 22 AVelocidad : 1450 Velocidad : 1450 RPMRPMPolos: 4Polos: 4

LÍNEAS DE CAMPO DURANTE LÍNEAS DE CAMPO DURANTE EL ARRANQUEEL ARRANQUE

LÍNEAS DE CAMPO EN FUNCIONA-LÍNEAS DE CAMPO EN FUNCIONA-MIENTO NOMINALMIENTO NOMINAL

Las líneas de campoLas líneas de campose concentran en lase concentran en la

superficiesuperficie

Simulación del campo real Simulación del campo real durante un arranquedurante un arranque

7.23. Clasificación de los 7.23. Clasificación de los motores según el tipo de motores según el tipo de

rotor: Normas NEMA Irotor: Normas NEMA I

Clase BClase B

Clase AClase A

Clase CClase CClase DClase D

T/TnomT/Tnom

SS

1,51,5

22

2,52,5

33 Par de arranque bajoPar de arranque bajo Par nominal con S<5%Par nominal con S<5% Corriente arranque Corriente arranque

elevada 5 – 8 Inelevada 5 – 8 In Rendimiento altoRendimiento alto Uso en bombas, Uso en bombas,

ventiladores, máquina ventiladores, máquina herramienta, etc, hasta herramienta, etc, hasta 5,5 kW5,5 kW

Para potencias > 5,5 kW Para potencias > 5,5 kW se usan sistemas de se usan sistemas de arranque para limitar la arranque para limitar la corrientecorriente

MOTOR CLASE AMOTOR CLASE A

Par arranque similar clase Par arranque similar clase AA

Corriente arranque 25% < Corriente arranque 25% < clase Aclase A

Par nominal con S<5%Par nominal con S<5% Rendimiento AltoRendimiento Alto Aplicaciones similares al Aplicaciones similares al

clase A pero con < I clase A pero con < I arranquearranque

Son LOS MÁS UTILIZADOSSon LOS MÁS UTILIZADOS

MOTOR CLASE BMOTOR CLASE B Par arranque elevado (2 Par arranque elevado (2

veces Tnom aprox.)veces Tnom aprox.) Corriente de arranque bajaCorriente de arranque baja Par nominal con S<5%Par nominal con S<5% Rendimiento AltoRendimiento Alto Aplicaciones que requieren Aplicaciones que requieren

alto par de arranquealto par de arranque Tmax < clase ATmax < clase A

MOTOR CLASE C (Doble jaula)MOTOR CLASE C (Doble jaula)

Par arranque muy elevado (> 3 Tnom)Par arranque muy elevado (> 3 Tnom) Corriente de arranque bajaCorriente de arranque baja Par nominal con S elevado (7 –17%)Par nominal con S elevado (7 –17%) Rendimiento bajoRendimiento bajo Aplicación en accionamientos Aplicación en accionamientos

intermitentes que requieren acelerar intermitentes que requieren acelerar muy rápidomuy rápido

MOTOR CLASE DMOTOR CLASE D

7.23. Clasificación de los motores 7.23. Clasificación de los motores según el tipo de rotor: Normas según el tipo de rotor: Normas

NEMA IINEMA II

7.24. Características 7.24. Características mecánicas de las cargas más mecánicas de las cargas más habituales de los motores de habituales de los motores de

induccióninducción Bombas centrífugasBombas centrífugas Compresores Compresores

centrífugoscentrífugos Ventiladores y Ventiladores y

soplantessoplantes CentrifugadorasCentrifugadoras

TTRR=K*N=K*N22

PrensasPrensas Máquinas Máquinas

herramientasherramientas

TTRR=K*N=K*N

Máquinas elevaciónMáquinas elevación Cintas transportadorasCintas transportadoras Machacadoras y Machacadoras y

trituradorastrituradoras Compresores y bombas Compresores y bombas

de pistonesde pistones

TTRR=K=K

BobinadorasBobinadoras Máquinas fabricación Máquinas fabricación

chapachapa

TTRR=K/N=K/NTR=K

TR=K/ N

TR=K*NTR=K*N2

N

TR

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

Arranque enArranque envacíovacío

Arranque aArranque aplena cargaplena carga

Corriente Corriente máximamáxima

Corriente Corriente máximamáxima

Corriente de Corriente de vacíovacío

tras alcanzar tras alcanzar velocidad velocidad máximamáxima

Corriente Corriente nominalnominal

tras alcanzar tras alcanzar velocidad velocidad máximamáxima

Duración del arranque

Duración del arranque

LA CORRIENTE LA CORRIENTE MÁXIMA NO DE-MÁXIMA NO DE-

PENDE DE LA PENDE DE LA CARGACARGA


7.25. El arranque de los 7.25. El arranque de los motores asíncronos IImotores asíncronos II

El reglamento de BT establece límites para la corriente de El reglamento de BT establece límites para la corriente de arranque de los motores asíncronas. Por este motivo, es arranque de los motores asíncronas. Por este motivo, es necesario disponer procedimientos específicos para el necesario disponer procedimientos específicos para el

arranquearranqueSólo válido en motores Sólo válido en motores pequeños o en las centrales pequeños o en las centrales eléctricaseléctricasSólo válido en motores de Sólo válido en motores de rotor bobinado y anillos rotor bobinado y anillos rozantesrozantesEl método más barato y El método más barato y utilizadoutilizado

Reducción de la tensión Reducción de la tensión durante el arranque durante el arranque mediante autotrafomediante autotrafo

Gobierno del motor durante Gobierno del motor durante el arranque por equipo el arranque por equipo electrónicoelectrónico

Métodos Métodos de de

arranquearranque

Arranque directo de la redArranque directo de la red

Arranque mediante Arranque mediante inserción de resistencias inserción de resistencias

en el rotoren el rotorArranque estrella – Arranque estrella –

triángulotriánguloArranque con Arranque con

autotransformadorautotransformador

Arranque con Arranque con arrancadores estáticosarrancadores estáticos

7.25. El arranque de los 7.25. El arranque de los motores asíncronos IIImotores asíncronos III

22

'XXS'RR

V'I

RthR

th

thR

22 'XX'RRV'I

RthRth

tharranqueR

PAR DE ARRANQUEPAR DE ARRANQUE

Par de un motor Par de un motor asíncrono. asíncrono.

En el arranque En el arranque S=0S=0

Corriente rotórica. Corriente rotórica. En el arranque En el arranque S=0S=0

22

23

'XXS

'RR

S'RVP

T

RthR

th

Rth

SS

gi

22

23'XX'RR

'RVPT

RthRth

Rth

SS

gArranque

23ArranqueRR

SArranque 'I'RT

7.25. El arranque de los motores 7.25. El arranque de los motores asíncronos V: arranque por asíncronos V: arranque por inserción de resistencias inserción de resistencias

rotóricasrotóricasResistencia rotórica Resistencia rotórica crecientecreciente

RRRR’’11

ParPar

SS

RRRR’’22

RRRR’’33

Para el Para el arranque de la arranque de la

máquina se máquina se introducen introducen resistencias resistencias

entre los anillos entre los anillos rozantes que se rozantes que se van eliminando van eliminando

conforme conforme aumenta la aumenta la

velocidad de velocidad de girogiro

Sólo vale para los motores de rotor bobinado Sólo vale para los motores de rotor bobinado y anillos rozantesy anillos rozantes

7.25. El arranque de los motores 7.25. El arranque de los motores asíncronos VI: arranque asíncronos VI: arranque

mediante autotrafomediante autotrafo

C3

M

C2

C1

RST

Para el arranque de la máquina Para el arranque de la máquina se introduce un se introduce un

autotransformador reductor autotransformador reductor (rt>1) (rt>1)

Inicialmente C1 y C2 están cerrados: Inicialmente C1 y C2 están cerrados: el motor arranca con la tensión el motor arranca con la tensión

reducidareducida En las proximidades de plena carga En las proximidades de plena carga

C2 se abre: el motor soporta una C2 se abre: el motor soporta una tensión ligeramente inferior a la red tensión ligeramente inferior a la red debido a las caídas de tensión en el debido a las caídas de tensión en el

devanado del autotrafodevanado del autotrafo

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

C3

M

C1

RST

M

C2

C1

RST

M

C2

C1

RST

Fases del arranque con Fases del arranque con autotransformadorautotransformador

Ligera Ligera caída de caída de tensióntensión

7.25. El arranque de los motores 7.25. El arranque de los motores asíncronos VII: arranque estrella asíncronos VII: arranque estrella

- triángulo- triánguloXs RsIarr XR’ RR’

3líneaV Se Se

desprecia la desprecia la rama en rama en paraleloparalelo

S=1S=1

Circuito equivalente del motor Circuito equivalente del motor durante el arranquedurante el arranque

ZccIarr

3líneaV

CC

línea

arranque Z

V

I 3

El arranque estrella - triángulo consiste en conectar los El arranque estrella - triángulo consiste en conectar los devanados del motor en estrella para arrancar la máquina devanados del motor en estrella para arrancar la máquina

conmutando a conexión en triángulo una vez que la máquina conmutando a conexión en triángulo una vez que la máquina ha elevado su velocidad ha elevado su velocidad

El motor conectado en estrella consume menos corriente y El motor conectado en estrella consume menos corriente y entrega menos par. De este modo, se limita la corriente de entrega menos par. De este modo, se limita la corriente de

arranque. arranque.

7.25. El arranque de los motores 7.25. El arranque de los motores asíncronos VII: arranque estrella asíncronos VII: arranque estrella

- triángulo- triánguloR

ST

Zcc

Zcc

Zcc

3líneaV

Iarr-estrella

Vlínea

R

ST

Z c c

Z c cZ c c

3triánguloarrI Ia r r - tr iá n g u lo

V lí n e a

CC

línea

estrellaarr Z

V

I 3 CC

líneatriánguloarr Z

VI 3

3triánguloarr

estrellaarrII

Esta relación es válida para las dos conexiones. Esta relación es válida para las dos conexiones. La corriente que aparece en ella es la que La corriente que aparece en ella es la que

circula por Zcircula por Zcccc

estrellaarrtriánguloarr TT 3

R

ST

Zcc

Zcc

Zcc

3líneaV

Iarr-estrella

Vlínea

R

ST

Z c c

Z c cZ c c

3triánguloarrI Ia r r - tr iá n g u lo

V lí n e a

3triánguloarr

estrellaarrII

23ArranqueRR

SArranque 'I'RT

23estrellaArrRR

SestrellaArr 'I'RT

2

33

triánguloArrR

RS

triánguloArr'I

'RT

Arrancadores estáticos con microprocesador de Arrancadores estáticos con microprocesador de potencias hasta 2500 kW 7200Vpotencias hasta 2500 kW 7200V

Arrancador 90 kW 690VArrancador 90 kW 690V

Arrancador 4 kWArrancador 4 kW Arrancador para Arrancador para aplicaciones aplicaciones

navales y navales y militaresmilitares

ArrancadorArrancadoreses

estáticosestáticos



7.26. El frenado eléctrico 7.26. El frenado eléctrico de los motores asíncronos de los motores asíncronos

IIExisten aplicaciones en las que es necesario poder aplicar un Existen aplicaciones en las que es necesario poder aplicar un par de frenado al motor que permita detenerlo rápidamente: par de frenado al motor que permita detenerlo rápidamente: ascensores, grúas, cintas transportadoras, tracción eléctrica, ascensores, grúas, cintas transportadoras, tracción eléctrica, etc. En este caso, las propiedades eléctricas de la máquina etc. En este caso, las propiedades eléctricas de la máquina

se utilizan para lograr el frenado.se utilizan para lograr el frenado.

FRENADO REGENERATIVO O POR FRENADO REGENERATIVO O POR RECUPERACIÓN DE ENERGÍARECUPERACIÓN DE ENERGÍA

FRENADO POR CONTRACORRIENTE FRENADO POR CONTRACORRIENTE O CONTRAMARCHAO CONTRAMARCHA

FRENADO DINÁMICO (Por FRENADO DINÁMICO (Por inyección de CC)inyección de CC)

TIPOS DE TIPOS DE FRENADO FRENADO

ELÉCTRICOELÉCTRICO

Par resistentePar resistente

Velocidad (RPM)Velocidad (RPM)

ParPar

Curva de Curva de funcionamientfuncionamient

o con o con 2P2P polospolos

Curva de Curva de funcionamientfuncionamiento con o con PP polos polos

NNsPsPNNs2Ps2PFRENADO FRENADO REGENERATIVOREGENERATIVO


IIII

Zona de Zona de funcionamiento funcionamiento

como frenocomo freno

Para frenar se modifican las conexiones del estator pasando de Para frenar se modifican las conexiones del estator pasando de PP polos a polos a 2P2P polos. El frenado se consigue polos. El frenado se consigue al convertirse el motor en al convertirse el motor en

generadorgenerador. La energía generada se disipa en resistencias o se . La energía generada se disipa en resistencias o se devuelve a la reddevuelve a la red

PfN Ps

602

PsPs NPf

PfN 22602

2

60


IIIIIIMM

RRSSTT

MMRRSSTT

Funcionamiento Funcionamiento normal: giro en un normal: giro en un

sentidosentido

Frenado a Frenado a contracorrientecontracorriente: :

inver-sión del inver-sión del sentido de girosentido de giro

Par resistentePar resistente

CorrienteCorrienteGiro Giro horariohorario

Giro Giro anti- anti-

horariohorario

ZONA ZONA DE DE FRENOFRENO

S>S>11

SS

S

S

SNN

NNN

NNNS

1

21 SS

Par de frenado bajoPar de frenado bajo Frenado en zona Frenado en zona

inesta-ble de la curva inesta-ble de la curva Par-SPar-S

Corriente durante el Corriente durante el fre-nado muy altafre-nado muy alta

Solicitación del rotor Solicitación del rotor muy elevadamuy elevada

Necesario construcción Necesario construcción especialespecial

LIMITACIONESLIMITACIONES


IVIVEl El FRENADO DINÁMICOFRENADO DINÁMICO consiste en dos acciones sobre el consiste en dos acciones sobre el

funcionamiento del motor: eliminación de la alimentación en funcionamiento del motor: eliminación de la alimentación en alterna e inyección de CC por el estator.alterna e inyección de CC por el estator.

La inyección de CC provoca la aparición de un campo de eje La inyección de CC provoca la aparición de un campo de eje fijo que genera un par de frenadofijo que genera un par de frenado

Equipo para el frenado Equipo para el frenado de motores asíncronos de motores asíncronos

por inyección de CC por inyección de CC (Potencia 315 kW)(Potencia 315 kW)

Catálogos comercialesCatálogos comercialesResistencias para frenado Resistencias para frenado

reostático de motoresreostático de motores


7.27. Cálculo de tiempos de 7.27. Cálculo de tiempos de arranque y frenado arranque y frenado dmrJ 2 2mKg

Momento de inercia de un Momento de inercia de un cuerpo de masa cuerpo de masa mm

respecto a un eje. respecto a un eje. rr es la es la distancia al ejedistancia al eje

dtdJJTT argcmotR

Ecuación de la dinámica de Ecuación de la dinámica de rotación: rotación: TT es el par motor, es el par motor, TTRR el el par resistente par resistente JJmotmot el momento el momento

de inercia del motor, de inercia del motor, JJcargcarg el de la el de la carga y carga y la pulsación de giro la pulsación de giro

dTTJJt

nominal

R

argcmotarranque

0

Integrando la Integrando la ecuación se ecuación se

obtiene el tiempo obtiene el tiempo de arranquede arranque

dTTTJJt

nominalfrenoR

argcmotfrenado

0 TTRR+ T+ Tfrenofreno es el es el

par resistente par resistente total si se incluye total si se incluye un procedimiento un procedimiento

adicional de adicional de frenadofrenado

7.28. La variación de 7.28. La variación de velocidad de los motores velocidad de los motores

asíncronos Iasíncronos IVariación de la Variación de la

velocidad de giro de velocidad de giro de la máquinala máquina

Variación de la Variación de la velocidad del velocidad del

campo giratoriocampo giratorio

Variar Variar PP

Variar fVariar f

Cambio en Cambio en la conexión la conexión del estatordel estator

Variación Variación discreta de discreta de la velocidadla velocidad

Sólo posible 2 o Sólo posible 2 o 3 velocidades 3 velocidades

distintasdistintas

Motores Motores con con

devanados devanados especialesespeciales

Equipo Equipo eléctrónico eléctrónico para variar para variar


Control de Control de velocidad en velocidad en

cualquier cualquier rango para rango para cualquier cualquier

motormotor

PfNS

60

7.28. La variación de 7.28. La variación de velocidad de los motores velocidad de los motores asíncronos II: métodos asíncronos II: métodos

particularesparticularesResistencia Resistencia rotórica rotórica crecientecreciente

RRRR’’11

ParPar

SS

RRRR’’22

RRRR’’33

Variación de la Variación de la velocidadvelocidad

VARIACIÓN DE LA VELOCIDAD POR VARIACIÓN DE LA VELOCIDAD POR INSERCIÓN DE RESISTENCIAS INSERCIÓN DE RESISTENCIAS

ROTÓRICAS EN MOTORES DE ROTOR ROTÓRICAS EN MOTORES DE ROTOR BOBINADOBOBINADO

Variación de la Variación de la velocidadvelocidad

0,8V0,8Vnn

VnVn

Reducción Reducción tensióntensión

ParPar

SS

VARIACIÓN DE LA VELOCIDAD POR VARIACIÓN DE LA VELOCIDAD POR REDUCCIÓN DE LA TENSIÓNREDUCCIÓN DE LA TENSIÓN

BAJO RANGO DE VARIACIÓNBAJO RANGO DE VARIACIÓN

REDUCCIÓN DEL PAR MOTORREDUCCIÓN DEL PAR MOTORBAJO RANGO DE VARIACIÓNBAJO RANGO DE VARIACIÓN


asíncronos III: Variación de la asíncronos III: Variación de la frecuenciafrecuencia

ffnn

Reducción Reducción frecuenciafrecuenciaParPar

VARIACIÓN DE LA VELOCIDAD POR VARIACIÓN DE LA VELOCIDAD POR VARIACIÓN DE LA FRECUENCIAVARIACIÓN DE LA FRECUENCIA

NNSS

0,75f0,75fnn

0,75N0,75NSS

0,5f0,5fnn

0,5N0,5NSS

SS

PfNS

60

VARIANDO DE FORMA VARIANDO DE FORMA CONTINUA LA FRECUENCIA SE CONTINUA LA FRECUENCIA SE

PUEDE VARIAR DE FORMA PUEDE VARIAR DE FORMA CONTÍNUA LA VELOCIDADCONTÍNUA LA VELOCIDAD

Al reducir la frecuencia aumenta Al reducir la frecuencia aumenta el flujo. Para evitar que la el flujo. Para evitar que la

máquina se sature es necesario máquina se sature es necesario mantener la relación mantener la relación V/f V/f

constanteconstante: al disminuir f se : al disminuir f se aumenta V y viceversaaumenta V y viceversa


asíncronos III: variación de la asíncronos III: variación de la frecuenciafrecuencia

Rectificador Inversor

Motor deInducción

Sistemaeléctricotrifásico Filtro

INVERSOR PWMINVERSOR PWM

VR

T4 T6 T2

T1 T3 T5

VS

VT

+

++

Rmot Smot Tmot

VR

T4 T6 T2

T1 T3 T5

VS

VT

+

++

Rmot Smot Tmot

Funcionamiento del Funcionamiento del inversor Iinversor I

Tensión del rectificador sin filtroTensión del rectificador sin filtro Tensión del rectificador con filtroTensión del rectificador con filtro

La tensión después La tensión después del condensador es del condensador es

continuacontinua

Funcionamiento del Funcionamiento del inversor IIinversor II

El disparo de los IGBT’s se realiza utilizando una técnica El disparo de los IGBT’s se realiza utilizando una técnica conocida como conocida como PWMPWM ( (Pulse width modulation) Pulse width modulation) que consiste que consiste en comparar una señal (portadora) triangular con una señal en comparar una señal (portadora) triangular con una señal

(moduladora) senoidal(moduladora) senoidalDe esta comparación se obtiene una señal similar a la De esta comparación se obtiene una señal similar a la

senoidal pero escalonada para cada una de las fases del senoidal pero escalonada para cada una de las fases del inversorinversor

Variando la amplitud y frecuencia de moduladora y Variando la amplitud y frecuencia de moduladora y portadora es posible obtener señales de distinta portadora es posible obtener señales de distinta

frecuencia y tensión a la salida del inversorfrecuencia y tensión a la salida del inversor

Rmot Smot Tmot

Bus detensióncontínua

El inversor haciendo El inversor haciendo conmutar los IGBT’s conmutar los IGBT’s “trocea” “trocea” la tensión la tensión

continua con la que es continua con la que es alimentadoalimentado

Funcionamiento del inversor Funcionamiento del inversor IIIIII

1/f1

-1

0

1

0 1/2f1

A

1/f1

-1

0

1

0 1/2f1

B

Rmot Smot Tmot

Bus detensióncontínua

20 mS0

Señales Señales modula-dora y modula-dora y

portadoraportadora

TENSIÓN DE TENSIÓN DE SALIDA EN SALIDA EN LA FASE RLA FASE R

11

22

Cuando triangular Cuando triangular < senoidal dispara < senoidal dispara

el 1el 1

Inversor 55 kW Inversor 55 kW 0 – 400 Hz para 0 – 400 Hz para

motor asíncrono con motor asíncrono con control vectorialcontrol vectorial

Inversor 0,75 kW Inversor 0,75 kW 0 – 120 Hz para 0 – 120 Hz para

control de máquina control de máquina herramientaherramienta

Inversor 2,2kW Inversor 2,2kW 0 – 400Hz de 0 – 400Hz de

propósito propósito generalgeneral

Convertidor Convertidor para motor de para motor de

CCCC

VariadoresVariadoresde de

velocidadvelocidad


7.29. Selección de un 7.29. Selección de un motor para una aplicación motor para una aplicación

específicaespecíficaSELECCIONAR SELECCIONAR

CARCASA Y NIVEL DE CARCASA Y NIVEL DE PROTECCIÓN (IP)PROTECCIÓN (IP)

SELECCIÓNAR POTENCIA SELECCIÓNAR POTENCIA EN FUCIÓN DE LA EN FUCIÓN DE LA

POTENCIA NECESARIA POTENCIA NECESARIA PARA ARRASTRA LA PARA ARRASTRA LA

CARGACARGASELECCIONAR SELECCIONAR

VELOCIDAD (P) EN VELOCIDAD (P) EN FUNCIÓN VELOCIDAD FUNCIÓN VELOCIDAD

CARGACARGA

SELECCIONAR FORMA SELECCIONAR FORMA NORMALIZADA DE NORMALIZADA DE

MONTAJE EN FUNCIÓN MONTAJE EN FUNCIÓN DE UBICACIÓNDE UBICACIÓN

SELECCIONAR CLASE DE SELECCIONAR CLASE DE AISLAMIENTO EN AISLAMIENTO EN

FUNCIÓN Tª ESPERADA Y FUNCIÓN Tª ESPERADA Y AMBIENTE DE TRABAJO AMBIENTE DE TRABAJO

SELECCIONAR SELECCIONAR CARACTERÍSTICA CARACTERÍSTICA

MECÁNICA EN FUNCIÓN MECÁNICA EN FUNCIÓN DE PAR DE ARRANQUE Y DE PAR DE ARRANQUE Y

RESISTENTE DE LA RESISTENTE DE LA CARGACARGA

ABB – ABB – “Guide for selecting a motor”“Guide for selecting a motor”

7.30. La máquina asíncrona 7.30. La máquina asíncrona como generadorcomo generador

La máquina asíncrona se La máquina asíncrona se puede utilizar como puede utilizar como

generadorgenerador

Por encima de la Por encima de la velocidad de sincronismo velocidad de sincronismo

el par se vuelve el par se vuelve resistente y entrega resistente y entrega

energía eléctricaenergía eléctricaLos generadores asíncronos Los generadores asíncronos se utilizan en sistemas de se utilizan en sistemas de

generación donde la fuente generación donde la fuente primaria es muy variable: primaria es muy variable: energía eólica e hidraúlicaenergía eólica e hidraúlica

La máquina asíncrona La máquina asíncrona convierte energía convierte energía

mecánica en eléctrica mecánica en eléctrica siempre que trabaja por siempre que trabaja por encima de la velocidad encima de la velocidad de sincronismo. NO ES de sincronismo. NO ES NECESARIO QUE GIRE A NECESARIO QUE GIRE A VELOCIDAD CONSTANTEVELOCIDAD CONSTANTEEn la actualidad existen En la actualidad existen

máquinas con doble máquinas con doble alimentación rotor – estator alimentación rotor – estator

para mejorar el rendimiento en para mejorar el rendimiento en generación eólica e hidráulicageneración eólica e hidráulica

tema vii: la máquina asíncrona

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