La máquina asíncrona.pptx

7/25/2019 La mquina asncrona.pptx

1/103

Tema VII: La mquinaasncronaTema VII: La mquinaasncrona

Universidad de Oviedo

Dpto. de Ingeniera ElctricaGrupo de Investigacin en el Diagnstico

de quinas e Instalaciones Elctricas

!ttp:""###.dimie.uniovi.es


2/103

$.%. &spectosconstructivos:

generalidades

$.%. &spectosconstructivos:

generalidades

'I(')IT*+&G,-TI'*+

'I(')IT*+&G,-TI'*+

'onunto de c!apasde /e aleado con +iaisladas 0 apiladas

'onunto de c!apasde /e aleado con +iaisladas 0 apiladas

(*T*(

(*T*('onunto deespiras en

cortocircuito

'onunto deespiras en

cortocircuito

De aulade ardilla

De aulade ardilla

1o2inado

1o2inado

{{

De &l3undido

De &l3undido

De 2arrassoldadas

De 2arrassoldadas

{{E+T&T*(

E+T&T*(Devanadotri3sico

distri2uido enranuras a%456

Devanadotri3sico

distri2uido enranuras a

%456

&leatorio: de!ilo esmaltado

&leatorio: de!ilo esmaltado

7re3ormado

7re3ormado

{{


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(otor de aluminio/undido

(otor de anillos+oldados

$.4. &spectos

constructivos: rotor II

$.4. &spectos

constructivos: rotor II

&nillos

/otogra3as reali8adas en lostalleres de &11 +ervice 9 Gin

Barras Anillo


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$.4. (otorIII$.4. (otorIII

'!apa magntica

1arra de co2re

7lato nal rotor/iacin

c!apa magntica

&nillo decortocircuito

Despiece de unrotor de aula con2arras de co2resoldadas

Despiece de unrotor de aula con2arras de co2resoldadas

'atlogos comerciales


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. . otor2o2inado: anillos

ro8antes

. . o or2o2inado: anillos

ro8antes

Esco2illas

&nillosro8ante

s

&nillosro8ante

s

El rotor se cierra encortocircuito desdeel e;terior a travsde unas esco2illas 0

anillos ro8antes

L. +errano: /undamentos de

mquinas elctricas rotativas

L. +errano: /undamentos demquinas elctricas rotativas


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DEV&,&D* DE 55V

$.?. &spectosconstructivos: estator

DEV&,&D* 7(E/*(&D*

Tensin@4?55v

Evitar contacto entreconductores a distinta

tensin

Evitar contacto entreconductores a distinta

tensin

Los materiales empleados en losaislamientos son generalmente

orgnicos

Los materiales empleados en losaislamientos son generalmente

orgnicos




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$.?.%. Di3erencias entredevanados de !ilo 0

devanados pre3ormados

Forma constructiva

de los devanados

Forma constructiva

de los devanados

Devanados de HiloDevanados de Hilo

Devanados de pletinaDevanados de pletina

Baja tensin < 2kVBaja tensin < 2kV

Potencia < 1000 kWPotencia < 1000 kWDevanado aleatorio

dentro de la ranura

Devanado aleatorio

dentro de la ranura

Pletinas de core aisladasPletinas de core aisladas

!lta tensin " potencia!lta tensin " potencia

#olocacin de oinas

ordenada

#olocacin de oinas

ordenada


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$.?.4. Elementos delaislamiento estatrico en

motores con devanadospre3ormados I

Habitualmente se colocan

dos bobinas por ranura.

El aislamiento entre con-ductores elementales esdistinto del aislamientofrente a masa

Cada espira puedeestarconstituida por varios

conductoreselementales1o2inas delestator

&islamiento

,Acleo delestator

Espira

1o2inasuperior

1o2inain3erior

'uBa

'onductorelemental


9/103

MURO !"L#$E% elemento de ma&or espesor 'uesepara al con(unto de la bobina del e)terior. *ebe estar

dimensionado para soportar la tensin correspondienteal nivel de aislamiento de la m'uina.

!"LM!E#$O E#$RE E"+!R" , E#$RE CO#*UC$ORE"ELEME#$LE"% las espiras pueden estar formadas

conductores individuales para reducir las prdidas. Esnecesario 'ue e)ista aislamiento entre ellas & entreconductores.

C!#$" , RECUR!M!E#$O" *E +RO$ECC!/#% seutili0an cintas & recubrimientos protectores paraproteger las bobinas en las 0onas de ranura.

MURO !"L#$E% elemento de ma&or espesor 'uesepara al con(unto de la bobina del e)terior. *ebe estar

dimensionado para soportar la tensin correspondienteal nivel de aislamiento de la m'uina.

!"LM!E#$O E#$RE E"+!R" , E#$RE CO#*UC$ORE"ELEME#$LE"% las espiras pueden estar formadasconductores individuales para reducir las prdidas. Esnecesario 'ue e)ista aislamiento entre ellas & entreconductores.

C!#$" , RECUR!M!E#$O" *E +RO$ECC!/#% seutili0an cintas & recubrimientos protectores paraproteger las bobinas en las 0onas de ranura.

. . . emen os eaislamiento estatrico en

motores con devanadospre3ormados II


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Cona de ranuraCona de ranura'a2e8ade 2o2ina'a2e8ade 2o2ina

$.?.4. Elementos delaislamiento estatrico en

motores con devanadospre3ormados III


islamient o entre

conductores"eccin de la bobina


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El n1mero de espiras de una bobina var2a entre 3 &43.

El n1mero de conductores elementales var2a entre3 & 5.

Las tensiones soportadas por los conductoreselementales son mu& ba(as.

Los conductores elementales se a2slan por

separado6 posteriormente se agrupan en el n1meronecesario para formar una espira. "e pliegan paraconformar cada espira & 7nalmente se aplica a laespira el aislamiento correspondiente.

Las principales solicitaciones 'ue aparecen sobreeste tipo de devanado son de tipo trmico &

El n1mero de espiras de una bobina var2a entre 3 &43.

El n1mero de conductores elementales var2a entre3 & 5.

Las tensiones soportadas por los conductoreselementales son mu& ba(as.

Los conductores elementales se a2slan porseparado6 posteriormente se agrupan en el n1meronecesario para formar una espira. "e pliegan paraconformar cada espira & 7nalmente se aplica a laespira el aislamiento correspondiente.

Las principales solicitaciones 'ue aparecen sobreeste tipo de devanado son de tipo trmico &

$.?.4.%. &islamiento entreespiras 0 conductores


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"oportan

temperatura:asta 33;


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$.?.4.?. ateriales aislantespara el muro aislante

,E'E+&(I*)TILIC&(&TE(I&L

+*7*(TE H&GL*E(&,TE

La mica en polvo oescamas se aglutina

con

un materialaglomerante

'aterial de

ase ('ica

Mu& buenas propiedadesdielctricas & trmicas

"ilicato de alumnio"ilicato de alumnio

Malas propiedades mecnica

$ambin se puededepositar sobre unmaterial soporteimpregnando el

con(unto conaglomerante

Muc:oscompuestos

Muc:oscompuestos


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$.?.4.. &glomerantes 0materiales soporte I

@LOMER#$E"

$ERMOE"$LE"

! partir de los a$os )0

+olister

Resinas epo)&

#uevos soportes%Aibra de vidrio

+olisterElevadas$emperaturasElevadas

$emperaturas

'*7*(T&IE,T*

T-(*7LJ+TI'*

$B M)ima 44;


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$.?.4.. &glomerantes 0

materiales soporte II/otogra3as reali8adas en lostalleres de &11 +ervice 9 Gin


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(ecu2rimiento de reparto

(ecu2rimiento conductor enla 8ona de ranura

$.?.4.K. (ecu2rimientos

de proteccin

(ecu2rimientos deproteccin(ecu2rimientos deproteccin

1o2ina con el recu2ri9miento e;terno daBado1o2ina con el recu2ri9miento e;terno daBado



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$.. 7rocesos de3a2ricacin actuales I

7(*'E+* (I'* E, (E+I,&

La mica en forma de lminas se deposita sobre unmaterial impregnado con una resina epo)& 'ue

polimeri0a a alta temperatura cintapreimpregnadaF.

"e recubre la bobina con este material.

"e introduce en un molde al 'ue se le aplicapresin & calor% la temperatura & la presin logranuna impregnacin :omognea en toda la bobina.

El proceso 7nal de polimeri0acin de la resina

termoestable se consigue sometiendo el motor aelevadas temperaturas en un :orno.

7(*'E+* (I'* E, (E+I,&

La mica en forma de lminas se deposita sobre unmaterial impregnado con una resina epo)& 'ue

polimeri0a a alta temperatura cintapreimpregnadaF.

"e recubre la bobina con este material.

"e introduce en un molde al 'ue se le aplicapresin & calor% la temperatura & la presin logranuna impregnacin :omognea en toda la bobina.

El proceso 7nal de polimeri0acin de la resinatermoestable se consigue sometiendo el motor aelevadas temperaturas en un :orno.


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$.. 7rocesos de 3a2ricacinactuales II

7(*'E+* V7I E, 1*1I,&+ (Vacuumm PressureImpregnation)

!nicialmente slo se aplica la cantidad de resina

termoestable imprescindible para aglomerar la micacinta porosaF.

El resto del aglomerante se introduce despus de:aber creado el vac2o dentro del tan'ue en el 'ue se

encuentra la bobina. El vac2o & posteriormente un gas a presin consiguen

'ue la resina termoestable impregne por completo ala bobina.

Una ve0 impregnadas las bobinas se e)traen & se les

7(*'E+* V7I E, 1*1I,&+ (Vacuumm PressureImpregnation)

!nicialmente slo se aplica la cantidad de resinatermoestable imprescindible para aglomerar la micacinta porosaF.

El resto del aglomerante se introduce despus de:aber creado el vac2o dentro del tan'ue en el 'ue se

encuentra la bobina. El vac2o & posteriormente un gas a presin consiguen

'ue la resina termoestable impregne por completo ala bobina.

Una ve0 impregnadas las bobinas se e)traen & se les


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7(*'E+* V7I GL*1&L

Las bobinas se montan en las ranuras antes de:aber reali0ado el proceso de curado de la resina

epo)&. Como material soporte se utili0an cintas porosas

con ba(o contenido en resina epo)&.

Una ve0 colocadas todas las bobinas en sus

alo(amientos & reali0adas las cone)iones seintroduce el estator en un tan'ue.

continuacin6 se :ace el vac2o con lo 'ue eltan'ue se inunda de resina epo)&. El estator se

pasa a otro tan'ue donde se aplica gas a alta

7(*'E+* V7I GL*1&L

Las bobinas se montan en las ranuras antes de:aber reali0ado el proceso de curado de la resina

epo)&. Como material soporte se utili0an cintas porosas

con ba(o contenido en resina epo)&.

Una ve0 colocadas todas las bobinas en sus

alo(amientos & reali0adas las cone)iones seintroduce el estator en un tan'ue.

continuacin6 se :ace el vac2o con lo 'ue eltan'ue se inunda de resina epo)&. El estator se

pasa a otro tan'ue donde se aplica gas a altaresin tem eratura ara roducir la

$.. 7rocesos de 3a2ricacinactuales III

7


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7rocesosV7I

+recalentar el con(unto &:acer vac2o en el tan'ue+recalentar el con(unto &:acer vac2o en el tan'ue

Esperar tiempo de impreg-

nacin & eliminar vac2o

Esperar tiempo de impreg-

nacin & eliminar vac2o

4

$ransferir resina al tan'ue

& :acer curado en :orno

$ransferir resina al tan'ue

& :acer curado en :orno

7roceso V7I

de Von(oll9Isola

$ransferir resina impreg-

nacin debido al vac2o

$ransferir resina impreg-

nacin debido al vac2o

2



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otor de 4KMN 455V para

el accionamiento de una2om2a.

/a2ricado en 7itts2urg porMesting!ouse en %O55 en

3uncionamiento !asta %O$P

otor de induccin de %555MN V 0 ?>55 (7 para

el accionamiento de uncompresor. /a2ricado por

Mesting!ouse en laactualidad

$.K. &specto 3sico de losmo9tores asncronos 'atlogos comerciales


$ K & t 3 i II t


22/103

$.K. &specto 3sico II: motoresde 1T



23/103

$.>. &specto 3sico III:

3ormas constructivasnormali8adas



24/103

$.$. 'one;in de los devanados

'aas de terminales'atlogos comerciales

V1

W1

W2

U2 V2

U1

U2

V1

V2

W1

W2

U1

U2

V1

V2

W1

W2

Pletina de

cobre

Devanados del motor

U1

V1

W1

W2

U2

V2

Caja de

conexiones

Conexin en

estrella

Conexin en

tringlo

U1

$ P D i d t d


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'a2e8as de

2o2ina

(e3uer8oscarcasa

/iacincoinetes

(e3uer8os

rotor

,Acleomagntico

rotor

,Acleomagntico

estator

$.P. Despiece de un motor deT



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$.O. Despiece de

un motor de 1T



27/103

$.%5. 7rincipio de3uncionamiento I

EL E+T&T*( DE ), *T*(&+Q,'(*,* E+TJ /*(&D*

7*( ? DEV&,&D*++E7&(&D*+ E, EL E+7&'I*

%456. En la gura serepresenta slo una espira decada uno de los devanados

((RN ++RN TTRF

L*+ ? DEV&,&D*+ E+TJ,&LIE,T&D*+ EDI&,TE ),

+I+TE& T(I/J+I'* DETE,+I*,E+. 7*( T&,T*N L&+'*((IE,TE+ S)E 'I(')L&,

7*( L&+ E+7I(&+ +*,+E,*ID&LE+ H E+TJ,

DE+/&+&D&+ %456

FtD'osII ma;( = 1 FtD'osII ma;( = 1F6tD'osII ma;+ 1201 = F6tD'osII ma;+ 1201 =

F6tD'osII ma;T 1201 += F6tD'osII ma;T 1201 +=

S

R

R

S

T

T

Estator

*rigen dengulos

(otor


28/103

$.%5. 7rincipio de3uncionamiento II

F

!otor

"stator

#cesivas $osicionesdel cam$o

Cam$o

giratorio

&vancedel campo

!otor

t

7

3

2 ,+

El campo magntico resultante de las tres corrientes de3ase es un campo que gira en el espacio a >53"7(7.

Donde 7es el nAme9ro de pares de polos del estator

depende de la 3orma de cone;in de las 2o2inas que lo3orman 3la 3recuencia de alimentacin.

73

,+

=

*0 Velocidad desincronismo

+,


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$.%5. 7rincipio de 3uncio9namiento III: simulacin

TU5.?5s

TU5.?K4s

2

TU5.?$5 s


30/103

$.%5. 7rincipio de 3uncio9namiento III: simulacin

*T*( DE 47&(E+

DE 7*L*+

*T*( DE 47&(E+

DE 7*L*+

2

4

TU% + TU%N5%K +


31/103

otorasncron

o

Estator

(otor

Devanado tri3sico a %456 alimentadocon sistema tri3sico de tensiones

Espiras en cortocircuito

+istemaTri3sico

Devanado tri3sicoa %456

'ampo giratorio >53"7

/E inducidapor el campo

giratorio en lasespiras del rotor

Espiras en cortosometidas a tensin

'irculacin de

corriente por lasespiras del rotor

%e& de Biot

& #avart

/uer8a so2re las

espiras del rotor

7ar so2re

el rotor

Giro de la

quina

$.%5. 7rincipio de3uncionamiento IV


32/103

EL *T*( &+Q,'(*,* +IE7(E GI(& & VEL*'ID&DI,/E(I*( & L& VEL*'ID&D DE +I,'(*,I+*: E,

'&+* '*,T(&(I* ,* +E I,D)'I(Q& /)E(C&ELE'T(**T(IC E, EL (*T*( DE L& JS)I,&HN 7*(

T&,T*N ,*


33/103

$.%%. Ventaas de losmotores de induccin

La Anica alimentacin elctrica que reci2en se !ace atravs de la lnea tri3sica que alimenta al devanadoestatrico. ,*


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$.%%. Inconvenientes de losmotores de induccin

La corriente de arranque es muc!o ma0or que lacorriente de 3uncionamiento nominal. Entre ? 0 > veces

ma0or. En muc!o casos es necesario disponerprocedimientos especiales de limitacin de la corrientede arranque.

La variacin de su velocidad implica la variacin de la3recuen9cia de la alimentacin: es necesario disponer deun convertidor electrnico que convierta la tensin dered en una tensin de 3recuencia varia2le.

I,'*,VE,IE,TE+ DE L*+ *T*(E+&+Q,'(*,*+I,'*,VE,IE,TE+ DE L*+ *T*(E+&+Q,'(*,*+

ES)I7*(E'TI/I'&D*(

T(I/J+I'*

ES)I7*I,VE(+*(T(I/J+I'*

+I+TE&DE

/ILT(&D*? /&+E+

K5


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$.%4. Desli8amiento en las

mquinas asncronas

100

=+

m+

DZF+

100

=+

m+DZF+

+++

m+

m ,F+D,F

,

,,D, =

= 11

+++

m+

m

,F+D,F,

,,D, =

= 11

+m F+D = 1 +m F+D = 1

Velocidad

mecnic

a delrotor

m+des ,,, = m+des ,,, =

7

3,+

= *0

7

3,+

= *0

Velocidad dedesli8amiento

100100

==+

m++

des ,

,,

,

,DZF+ 100100

== +

m+

+

des

,

,,

,

,DZF+

Desli8amiento

+U5 Velocidad de sincronismo+U% (otor parado{{

L*+ *T*(E+ DE I,D)''IW,T(&1&&, +IE7(E '*,

V&L*(E+ )H 1&*+ DE +:

+=KZ

L*+ *T*(E+ DE I,D)''IW,T(&1&&, +IE7(E '*,

V&L*(E+ )H 1&*+ DE +:

+=KZ

$ % /recuenc a en e rotor


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$.% . /recuenc a en e rotorde las mquinas asncronas

I/recuencia/E

inducidaen el rotor

En el lmite:+

%[ ,m5En el lmite:+

5[ ,m,s3rotor3estator 3rotor5

&umento 3recuenciainducida rotor

Disminucin3recuencia inducida

rotor

@ velocidadrelativa camporespecto rotor

= velocidadrelativa camporespecto rotor

&umentovelocidad

giro

(educcinvelocidad

giro

La misma que lavelocidad relativa del

campo respecto al rotor+F


37/103


38/103

. .de

la mquina asncrona I

}}111 EI.X() +s ++=[ ] 111 EI.X() +s ++='s !s

U1 "1

(1

's !s

U1 "1

(1

'I(')IT*ES)IV&LE,TE

DEL E+T&T*( 7&(&')&LS)IE(VEL*'ID&D

DE GI(*

&LIE,T&D* &3%

3recuencia dered

&LIE,T&D* &3%

3recuencia dered

(eactanciadispersinestator

(esistenciaestator

(eactanciamagneti8ante estator

ES)IV&LE,TE7*( /&+E

'I(')IT*ES)IV&LE,TE (*T*(

'*, L& JS)I,&1L*S)E&D&

&LIE,T&D* &3%

3recuencia de

&LIE,T&D* &3%

3recuencia dered

'! !!

"2

(!blo)

'! !!

"2

(!blo)(eactanciadispersinrotor

(esistenci

arotor

(eactanciamagneti8ante rotor

}}ES)IV&LE,TE

7*( /&+E

'*, (*T*( 1L*9S)E&D*:

3rotorU3estator

'*, (*T*( 1L*9S)E&D*:

3rotorU3estator

2loq((( I.X(E +=2 2loq((( I.X(E +=2

$ % rcu to equ va ente


39/103

L& /E I,D)'ID&E, EL (*T*( E+

7(*7*('I*,&L &L& VEL*'ID&D

DEL '&7*(E+7E'T* &L(*T*( +F

L& /E I,D)'ID&E, EL (*T*( E+

7(*7*('I*,&L &L& VEL*'ID&D

DEL '&7*(E+7E'T* &L(*T*( +F

$.%. rcu to equ va entede

la mquina asncrona II'on el rotor2loqueadose induce E4

'on el rotor2loqueado

se induce E4

En vaco se

induce 5

En vaco se

induce 5

& unavelocidad en9tre 5 0 ,+N esdecir a un

des9

li8amiento +

& unavelocidad en9tre 5 0 ,+N esdecir a un

des9

li8amiento +

+EI,D)'E

:

+E4

+EI,D)'E

:

+E4

La /E inducida en el rotor parauna velocidad cualquiera ,

corres9pondiente a undesli8amiento +F

La /E inducida en el rotor parauna velocidad cualquiera ,

corres9pondiente a undesli8amiento +F

+E

4 #*'! !!

#*"2

(!

#*'! !!

#*"2

(! (eactanciadispersinrotor

(esistenciarotor

&LIE,T&D*

&: 34U+3%

&LIE,T&D*

&: 34U+3%

'ircuito equivalente parael rotor con desli8amiento

+

L& (E+I+TE,'I& (*TW(I'&

((,* V&(Q&'*, L&/(E')E,'I&

HN 7*( T&,T*N T&7*'*'*,+

L& (E+I+TE,'I& (*TW(I'&

((,* V&(Q&'*, L&/(E')E,'I&

HN 7*( T&,T*N T&7*'*'*,+

L& (E&'T&,'I& X(V&(Q& '*,+:

')&,D* EL DE+LIC&IE,T* E+

+N X(7&+& +E( +X(

L& (E&'T&,'I& X(V&(Q& '*,+:

')&,D* EL DE+LIC&IE,T* E+

+N X(7&+& +E( +X(

rcu o equ va en e


40/103

. . rcu o equ va en ede

la mquina asncrona III[ ] s((( I+.X(E+ += 2 s((( I+.X(E+ += 2

((((

(s

.X+

(

E

.X(

E+I

+=

+

= 22

((((

(s

.X+

(

E

.X(

E+I

+=

+

= 22

+e puede o2tener la misma corrienteen el mismo circuito alimentado a 3%con slo cam2iar ((por (("+

+e puede o2tener la misma corrienteen el mismo circuito alimentado a 3%con slo cam2iar ((por (("+

E+ 7*+I1LE *1TE,E( EL 'I(')IT*ES)IV&LE,TE DE L& JS)I,&

&+Q,'(*,& T(&1&&,D* +WL* '*,L& /(E')E,'I& DEL E+T&T*(.

1&+T& (E7(E+E,T&( EL E/E'T* DEL

GI(* '*, L& (E+I+TE,'I&((

"+

E+ 7*+I1LE *1TE,E( EL 'I(')IT*ES)IV&LE,TE DE L& JS)I,&

&+Q,'(*,& T(&1&&,D* +WL* '*,L& /(E')E,'I& DEL E+T&T*(.

1&+T& (E7(E+E,T&( EL E/E'T* DEL

GI(* '*, L& (E+I+TE,'I&(("+

'I(')IT* ES. (*T*( &DE+LIC&IE,T* +

#*'! !!

#*"2

(!

#*'! !!

#*"2

(! (eactanci

adispersinrotor

(esistenci

arotor

&LIE,T&D*

&: 34U+3%

&LIE,T&D*

&: 34U+3%

&LIE,T&D*

&: 3%

&LIE,T&D*

&: 3%

'!

"2

(!

+

((

'!

"2

(!

+

((



41/103


la mquina asncrona IV7&(& *1TE,E( EL 'I(')IT* ES)IV&LE,TE '*7LET* +E),I(J, L*+ 'I(')IT*+ ES)IV&LE,TE+ DE (*T*( H E+T&T*(7&(& *1TE,E( EL 'I(')IT* ES)IV&LE,TE '*7LET* +E),I(J, L*+ 'I(')IT*+ ES)IV&LE,TE+ DE (*T*( H E+T&T*(+E 7L&,TE&(J S)E L& JS)I,& &+Q,'(*,& E+

EQUIVALENTE & ), T(&,+/*(&D*( EstatorU7rimarioN

(otorU+ecundario (elacin Trans3.UrtF

+E 7L&,TE&(J S)E L& JS)I,& &+Q,'(*,& E+EQUIVALENTE & ), T(&,+/*(&D*( EstatorU7rimarioN

(otorU+ecundario (elacin Trans3.Urt

F2

+E (ED)'I(J EL +E'),D&(I* (otorF &L 7(I&(I* EstatorF+E (ED)'I(J EL +E'),D&(I* (otorF &L 7(I&(I* EstatorF

's !s

U1 "1

(1

'!+

"2+

(!+

+\((

122 ErE\E t ==

's !s

U1 "1

(1

'!+

"2+

(!+

+ \((

122 ErE\E t ==

$ % 'i it i l t


42/103

's !s

U1 "1

(1

'!+

"2+

(!+

+\((

122 ErE\E t ==

's !s

U1 "1

(1

'!+

"2+

(!+

+\((

122 ErE\E t ==

$.%. 'ircuito equivalentede

la mquina asncrona V

'** E%UE4R+E7)EDE,

),I( E, '*(T*'I(')IT*

'** E%UE4R+E7)EDE,

),I( E, '*(T*'I(')IT*

$ % 'ircuito equivalente


43/103


la mquina asncrona VI

I0

0

I

Ife

I0

0

I

Ife

'omponentemagneti8ant

e

'omponentemagneti8ant

e

'omponentede prdidas'omponentede prdidas

X

X

I

I

(3e(3e

I3eI3eI5I5

's !s

U1

(1

'!+(!+

+

\((

122 ErE\E t ==

's !s

U1

(1

'!+(!+

+

\((

122 ErE\E t ==



44/103


la mquina asncrona VII

+=

+

+\(\(

+

\(((

( 1

+=

+

+\(\(

+

\(((

( 1

L& (E+I+TE,'I&V&(I&1LE +E

7)EDE DIVIDI( E,D*+

'*7*,E,TE+

L& (E+I+TE,'I&V&(I&1LE +E

7)EDE DIVIDI( E,D*+

'*7*,E,TE+

's !s

U1

(1

'!+ (!+

+

\((

'

!,e

(,e(

(-'s !s

U1

(1

'!+ (!+

+

\((

'

!,e

(,e(

(-



45/103


la mquina asncrona VIII

Tensinde 3aseEstatorF

(esistencico2re rotor

(eactanciadispersinrotor

(esistenciapotenciamecnicaentregada

(esistenciaco2re estatorancia

sinr

(eactanciamagneti8ante

(esistenciaprdidas !ierro

'orriente

de vaco

El circuito equivalente se planteapor 3ase 0 con cone;in en estrella

Todos los elementos del circuito con ]estn re3eridos al estator

's !s

U1

(1

'!+ (!+

'

!,e

(,e(

(- !!+

+

+\((1

's !s

U1

(1

'!+

(!+

'

!,e

(,e(

(- !!+

+

+\((1



46/103


la mquina asncrona IX

'on la carga nominal + 2aoF el circuito el 3actor depotencia a la entrada es alta 5NP apro;F'on la carga nominal + 2aoF el circuito el 3actor depotencia a la entrada es alta 5NP apro;F

En vaco +U5F la rama del rotor queda en circuitoa2ierto: el circuito es principalmente inductivo 3dp 5N% 9

5N4 apro;

En vaco +U5F la rama del rotor queda en circuitoa2ierto: el circuito es principalmente inductivo 3dp 5N% 9

5N4 apro;

7otencia entregada7otencia entregada

En un motor asncrono la corriente de vaco no esdesprecia2le

En un motor asncrono la corriente de vaco no es

desprecia2le

's !s

U1

(1

'!+ (!+

' !,e

(,e(

(-!!+

+

+\((1

's !s

U1

(1

'!+ (!+

' !,e

(,e(

(-!!+

+

+\((1

T. DE /&+EF'os

'os

$ %K cu o e as


47/103

$.%K. cu o e asprdidas en la mquina

asncrona I

2+ \I

+\(7 (

(g =

2+ \I

+\(7 (

(g =

21+ \I

+

+\(777 ((rotcugmi

==

21+ \I

+

+\(777 ((rotcugmi

==

'os'osII?V?V77 111111 7*TE,'I& &1+*(1ID& DE L& (EDEL-'T(I'&

2

1+ I(7 +est'u = 2

1+ I(7 +est'u = 7-(DID&+ E, L*+ '*,D)'T*(E+ DEL E+T&T*('uF

3e3e

(E7

21+ =3e

3e(E7

2

1+ = 7-(DID&+ E, EL


48/103

$.%K. 'lculo de lasprdidas en la mquina

asncrona IIgggrotcugmi 7+7+7777 === 1 gggrotcugmi 7+7+7777 === 1

*T(& /*(& DE'&L')L&(9L& & 7&(TI(DEL DE+LIC&9IE,T*

esrotacional0mecnicas7rdidas77 mi) esrotacional0mecnicas7rdidas77 mi)

7&( I,TE(,*: EL 7&(T*T&L DE+&((*LL&D*I,TE(,&9E,TE 7*( L&JS)I,&

Velocidadangular de giro

del rotor

#

ggmii

PP#P.

=

1

#

ggmii

PP#P.

=

1

Velocidadangular desincronismo

7&( YTIL: EL 7&( S)E E+'&7&C DE DE+&((*LL&(EL *T*( E, EL EE

UU

P.

UU

P.

$ %> 'lculo del par de


49/103

j's !s j'!+(!+

+\((

j'

A

B

U1

(1

+

j's !s j'!+(!+

+\((

j'

A

B

U1

(1

+

$.%>. 'lculo del par deuna mquina asncrona I

'&L')L&,D*EL

ES)IV&LE,TET


50/103

$.%>. 'lculo del par deuna mquina asncrona II

22

\XX+

\((

V

\I(t!

(t!

t!

(

=

22

\XX+

\((

V\I

(t!(

t!

t!

(

=

j't/ !t/ j'!+(!+

+\((

A

B

Vt/

(1j't/ !t/ j'!+

(!+

+\((

A

B

Vt/

(1

+

\XX.+

\((

V\I

(t!(

t!

t!(

=

\XX.+

\((

V\I

(t!(

t!

t!(

=

2

2

2

20

0

\XX+

\((

+

\(V

\I+

\(7

(t!(

t!

(t!

((

g

=

2

2

2

20

0

\XX+ \((

+

\(V

\I+

\(7

(t!(t!

(t!

((

g

=

F+D3Ti= F+D3Ti=

2

2

2

+

''

#

!!

#

!VP

.

!t/!

t/

!t/

##

gi

2

2

2

+

''

#

!!

#

!VP

.

!t/!

t/

!t/

##

gi

$ %$ 'urvas de respuesta


51/103

$. %$. 'urvas de respuestamecnica par 9 velocidad I

#1#1 -3#31-3#31 #3-#3-

4ona de ,ncionamiento estable

como motor

4ona de ,ncionamiento estable

como motor

F+D3Ti= F+D3Ti=221 N

T

T

nom

arr 221 NT

T

nom

arr

5261 NN

T

T

nom

ma;

5261 NN

T

T

nom

ma;

1

Desli8amiento +

7ar

Par de

Arran)e

Par mximo

Par 7ominal

-

Velocidad de

sincronismo

8otor 9enerador:reno


52/103

$. %$. 'urvas de respuesta

mecnica par 9 velocidad IILa caracterstica mecnica de los motores de

induccin es prcticamente lineal entre vaco 0 plenacarga

La caracterstica mecnica de los motores deinduccin es prcticamente lineal entre vaco 0 plena

carga

El par m;imo suele ser de 4 a ? veces el nominalEl par m;imo suele ser de 4 a ? veces el nominal

El par de arranque tiene que ser superior al nominalpara permitir que el motor se ponga en marc!a

El par de arranque tiene que ser superior al nominalpara permitir que el motor se ponga en marc!a

7ara un determinado desli8amiento el par vara con elcuadrado de la tensin: una reduccin del K5Z en latensin de alimentacin da lugar a una cada del par

motor al 4KZ de su valor previo

7ara un determinado desli8amiento el par vara con elcuadrado de la tensin: una reduccin del K5Z en latensin de alimentacin da lugar a una cada del par

motor al 4KZ de su valor previo


53/103

$.%$. 'urvas de respuesta

mecnica par 9 velocidad III

1anda dedispersi

n

1anda dedispersi

n



54/103

$.%$. 'urvas de respuesta

mecnica par 9 velocidad IV


$ %P 7 i d


55/103

$.%P. 7ar m;imo de unmotor de induccin I

j't/ !t/ j'!+

(!+

+

\((

A

B

Vt/

(1

+

j't/ !t/ j'!+

(!+

+\((

A

B

Vt/

(1

+

El par serm;imo cuando7gsea m;imaNes decir cuando

se transera a((R"+lam;imapotencia

El par serm;imo cuando7gsea m;imaNes decir cuando

se transera a((R"+lam;imapotencia

22\XX(

+\(

(t!t!(

22 \XX(+

\((t!t!

(

TE*(E&T(&,+/E(E,'I

& JX. 7*T

TE*(E&T(&,+/E(E,'I

& JX. 7*T

22\XX(

\(+

(t!t!

(T&X

=

22\XX(

\(+

(t!t!

(T&X

=

=

22

2

2

+

''!!

V.

!t/t/t/#

t/max

=

22

2

2

+

''!!

V.

!t/t/t/#

t/max

$ %P 7 i d


56/103

$.%P. 7ar m;imo de unmotor de induccin II

(esistencia rotrica creciente

+T&X%+T&X4+T&X?

7ar

+

22\XX(

\(+

(t!t!

(T&X

=

22\XX(

\(+

(t!t!

(T&X

=

EL desli8amiento alque se produce el

par m;imo +QDE7E,DE DE ((R

EL desli8amiento alque se produce el

par m;imo +QDE7E,DE DE ((R

Esta propiedad se usa para elarran9que mediante insercin de

resisten9cias en mquinas de

rotor 2o2inado

Esta propiedad se usa para elarran9que mediante insercin de

resisten9cias en mquinas de

rotor 2o2inado

El par m;imo,* DE7E,DE de

la resistenciarotrica ((R

El par m;imo,* DE7E,DE de

la resistenciarotrica ((R

=

22

2

2

+

''!!

V.

!t/t/t/#

t/max

=

22

2

2

+

''!!

V.

!t/t/t/#

t/max

$ %O E d t li2


57/103

$.%O. Ensa0o de rotor li2re

++9%\(:5++i (

++9%\(:5++i (

's !s

U1

(-

'!+

'

!,e

(,e(

!!+'s !s

U1

(-

'!+

'

!,e

(,e(

!!+

En vaco +5:

&l no circular corriente por ((R puede considerarseque en este ensa0o las prdidas en el 'u son slo

las del estator

&l no circular corriente por ((R puede considerarseque en este ensa0o las prdidas en el 'u son slo

las del estator

-

-0

I

V

C

Lnea

-

-0

I

V

C

Lnea

2

-

--

0 I

7(

XX(CX s2

-

2

-- XX(CX s

2

-

2

--

I5tFI5tF

otor girando sin

carga

otor girando sin

carga

'ondicionesensa0o:'ondicionesensa0o:

M%

M4

&

)%tF)%tF

V 0 3nominales

V 0 3nominales

C

5

Impedancia por 3asedel motor

Impedancia por 3asedel motor

--- .X(C --- .X(C

3emecestcu 777MM7

21- 3emecestcu 777MM7 21-

$ 45 Ensa0o de rotor


58/103

$.45. Ensa0o de rotor2loqueado I

I%ntFI%ntF

(otor2loqueado

(otor2loqueado

'ondicionesensa0o:'ondicionesensa0o:

M%

M4

&

)cctF)cctF

V reducida e Inominal

V reducida e Inominal

V

El ensa0o se reali8asu2iendo gradualmente latensin de ali9mentacin!asta que la corrien9te

circulante sea la nominal

El ensa0o se reali8asu2iendo gradualmente latensin de ali9mentacin!asta que la corrien9te

circulante sea la nominal

0

cc)0

cc)

's !

s

(1n

'!+ !!+

's !s

(1n

'!+ !!+

+e puededespreciar la rama

paralelo


paralelo

Tensin deensa0o

mu0 reducida

Tensin deensa0o

mu0 reducida

'orriente por X

desprecia2le

'orriente por X

desprecia2le

u0pocas

prdidas/e

u0pocas

prdidas/e

(3edesprecia2l

e

(3edesprecia2l

e

Ccc

cccccc .X(C cccccc .X(C

\((( (scc \((( (scc

\XXX (scc

\XXX (scc

+e elimina

rama paralelo

+e elimina

rama paralelo

$ 45 Ensa0o de rotor


59/103

$.45. Ensa0o de rotor2loqueado II

's

!s

(1n

'!+

!!+

's

!s

(1n

'!+

!!+

0

cc)0

cc)+e puede

despreciar la ramaparalelo


paralelo

Ccc

rotcuestcucc 77MM7

21 rotcuestcucc 77MM7 21

n

cc

cc

I

)

C1

0

n

cc

cc

I

)

C1

0

2

10 n

cccc

I

7(

2

10 n

cccc

I

7(

'JL')L* 7&(JET(*+'I(')IT*

ES)IV&LE,TE

'JL')L* 7&(JET(*+'I(')IT*

ES)IV&LE,TE

\XXN\X (+( ;- \XXN\X (+( ;-

\XXN\X (+( 5- \XXN\X (+( 5-

\XX (+= \XX (+=

\XXNX (++


60/103

'JL')L*7&(JET(*+

'I(')IT*ES)IV&LE,TE II

'JL')L*7&(JET(*+

'I(')IT*ES)IV&LE,TE II

$.45. Ensa0o de rotor

2loqueado III

+XXX - +XXX -XX

Despus de aplicar la (eglaemprica anterior para o2tener

las reactancias de rotor 0 estatorse aplica el resultado del ensa0o

de vaco

Despus de aplicar la (eglaemprica anterior para o2tener

las reactancias de rotor 0 estatorse aplica el resultado del ensa0o

de vaco

((R+e o2tiene restando a (''

Ensa0o de rotor 2loqueadoF elvalor de (+medicin directaF

+e o2tiene restando a (''Ensa0o de rotor 2loqueadoF elvalor de (+medicin directaF

+cc( ((\( +cc( ((\(

$.4%. 'aracter sticas


61/103

Corriente absorbida en ,ncin de la velocidad

-

2

> =;- =;> =5- =5> =6- =6> ==- ==> 1---

!P8

CorrienteA

Corriente absorbida en ,ncin de la velocidad

-

2

> =;- =;> =5- =5> =6- =6> ==- ==> 1---

!P8

CorrienteA

$.4%. 'aracter sticas3uncionales de los motores

asncronos I

/a2ricante: E*D7otencia: $NK MTensin: ?P5 V'orriente: %$ &

Velocidad : O>(77olos: >

/a2ricante: E*D7otencia: $NK MTensin: ?P5 V'orriente: %$ &Velocidad : O>(77olos: >

Velocidad

desincronism

Velocidad

desincronism

'orrientede vaco

'orrientede vaco

'orrientenominal'orrientenominal

$.4%. 'aractersticas


62/103

Potencia el?ctrica absorbida en ,ncin de la velocidad

-

1---2---

0---

---

;---

5---

6---

=---

1----

= =>- =>> =;- =;> =5- =5> =6- =6> ==- ==> 1---

!P8

PotenciaW

Potencia el?ctrica absorbida en ,ncin de la velocidad

-

1---

2---

0---

---

;---

5---

6---

=---

1----

= =>- =>> =;- =;> =5- =5> =6- =6> ==- ==> 1---

!P8

PotenciaW

/a2ricante: E*D7otencia: $NK M

Tensin: ?P5 V'orriente: %$ &Velocidad : O>(77olos: >


$.4%. 'aractersticas3uncionales de los motores

asncronos II

Velocidad

desincronism

Velocidad

desincronism

7otencia elctricaconsumida plena

carga

7otencia elctricaconsumida plena

carga



63/103

!endimiento en ,ncin de la velocidad

-@---

-@1--

-@2--

-@0--

-@--

-@;--

-@5--

-@6--

-@=--

= =>- =>> =;- =;> =5- =5> =6- =6> ==- ==> 1---

!P8

!endimiento

!endimiento en ,ncin de la velocidad

-@---

-@1--

-@2--

-@0--

-@--

-@;--

-@5--

-@6--

-@=--

= =>- =>> =;- =;> =5- =5> =6- =6> ==- ==> 1---

!P8

!endimiento






asncronos III

Velocidad

desincronism

Velocidad

desincronism

(endimiento en vaco

(endimiento en vaco

(endimiento a plena

carga

(endimiento a plena

carga



64/103

:actor de $otencia en ,ncin de la velocidad

-

-@1

-@2

-@0

-@

-@;

-@5

-@6

-@=

= =>- =>> =;- =;> =5- =5> =6- =6> ==- ==> 1---

!P8

:actorde

$otenci

:actor de $otencia en ,ncin de la velocidad

-

-@1

-@2

-@0

-@

-@;

-@5

-@6

-@=

= =>- =>> =;- =;> =5- =5> =6- =6> ==- ==> 1---

!P8

:actorde

$otenc

i




asncronos IV

Velocidad

desincronism

Velocidad

desincronism

3dp envaco3dp envaco

3dp aplenacarga

3dp aplenacarga



65/103

Caracterstica mecnica en ona estable

-

1-

2-

0-

-

;-

5-

6-

= =>- =>> =;- =;> =5- =5> =6- =6> ==- ==> 1---

!P8

ParD7mE

Caracterstica mecnica en ona estable

-

1-

2-

0-

-

;-

5-

6-

= =>- =>> =;- =;> =5- =5> =6- =6> ==- ==> 1---

!P8

ParD7mE

/a2ricante: E*D7otencia: $NK MTensin: ?P5 V

'orriente: %$ &Velocidad : O>(77olos: >

/a2ricante: E*D7otencia: $NK MTensin: ?P5 V

'orriente: %$ &Velocidad : O>(77olos: >


asncronos V

Velocidad

desincronism

Velocidad

desincronism

$ 4% ' t ti


66/103


asncronos VI

VEL*'ID&DE+ DE GI(* TQ7I'&+/uente: &11 ^ Guide for seecting a motor

,YE(*

DE 7*L*+

VEL*'ID&D

+I,'(*,I+* (7F

VEL*'ID&D TQ7I'&

7LE,& '&(G&4 ?555 4O55

%K55 %5

> %555 O>5

P $K5 $45

%5 >55 KP5

%4 K55 P5

%> ?$K ?>5

$.4%. 'aracter sticas


67/103

Evolucin de la temperatura de los devanados desde

el arranque !asta el rgimen permanente trmico

Evolucin de la temperatura de los devanados desde

el arranque !asta el rgimen permanente trmico

$.4%. 'aracter sticas3uncionales de los motores

asncronos VII


/a2ricante: E*D7otencia: $NK MTensin: ?P5 V'orriente: %$ &Velocidad : O>(7

7olos: >

T_ %% 6':otor 'lase /:T_ ma;U %KK6'

T_ %% 6':otor 'lase /:T_ ma;U %KK6'

$.44. 'ontrol de las


68/103

caractersticas mecnicas de losmotores de induccin mediante el

diseBo del rotor I

(esistencia rotricacreciente

+T&X%+T&X4+T&X?

7ar

+

EL (E,DIIE,T* DEL*T*( E+ J+ 1&*EL (E,DIIE,T* DEL*T*( E+ J+ 1&*

+i la resistencia rotrica eselevada el par de arranque del

motor tam2in lo es

+i la resistencia rotrica eselevada el par de arranque del

motor tam2in lo es

+i la resistencia rotrica eselevada el par m;imo del

motor aparece condesli8amiento elevado

+i la resistencia rotrica eselevada el par m;imo del

motor aparece condesli8amiento elevado

gmi 7+7 1 gmi 7+7 1

+i el desli8amiento es elevadola potencia mecnica interna

es 2aa

+i el desli8amiento es elevadola potencia mecnica interna

es 2aa



69/103


diseBo del rotor II

otor con((R elevadaotor con((R elevada

otor con((R 2aaotor con((R 2aa

1uen par de

arranque

1uen par de

arranque1ao rendimiento1ao rendimiento

1ao par de

arranque

1ao par de

arranque1uen rendimiento1uen rendimiento

}

+*L)'IW,+*L)'IW,

*T*( DE (*T*(1*1I,&D*: V&(I&'IW,

DE L& (E+I+TE,'I&(*TW(I'&

*T*( DE (*T*(1*1I,&D*: V&(I&'IW,

DE L& (E+I+TE,'I&(*TW(I'&

DI+E`* DE ), (*T*('*, '&(&'TE(Q+TI'&+EL-'T(I'&+ V&(I&1LE++EGY, L& VEL*'ID&D

DE GI(*

DI+E`* DE ), (*T*('*, '&(&'TE(Q+TI'&+EL-'T(I'&+ V&(I&1LE++EGY, L& VEL*'ID&D

DE GI(*



70/103

1arras depequeBa seccin

&ltaresistenciaN

2aa reactanciade dispersin

&ltaresistenciaN

2aa reactanciade dispersin

1arras deranura

pro3unda

(esistencia2aa elevadareactancia de

dispersin

(esistencia2aa elevadareactancia de

dispersin

Do2le aula

'om2ina laspropiedades de

las dosanteriores

'om2ina laspropiedades de

las dosanteriores

}

7ueden usarsedos tipos de

material condi3erenteresistividad


diseBo del rotor II

La seccin 0 geometra de las 2arras rotricasdetermina sus propiedades elctricas 0 la 3orma de

variacin de stas con la velocidad de giro de lamquina

La seccin 0 geometra de las 2arras rotricasdetermina sus propiedades elctricas 0 la 3orma de

variacin de stas con la velocidad de giro de lamquina

& menor

seccinma0or

((R

& menor

seccinma0or

((R

. . on ro e ast ti i d l


71/103


diseBo del rotor III(anuraestatric

a

(anuraestatric

a 'ircuito equivalente deuna 2arra rotrica

(esistencia (eactancia

dispersin

La reactancia de dispersinaumenta con la pro3undidadU que el uo de dispersin

La reactancia de dispersinaumenta con la pro3undidadU que el uo de dispersin

/luo dedispersin: se

concentra !aciael interior

/luo dedispersin: se

concentra !aciael interior

E3ecto de la

E3ecto de la


72/103

3rotorELEV&D&

3rotorELEV&D&

&((&,S)E&((&,S)E +V&L*(E+

ELEV&D*+

+V&L*(E+

ELEV&D*+

(educcinseccin Atil:aumenta ((R

(educcinseccin Atil:aumenta ((R

&umentodel par dearranque

&umentodel par dearranque

E3ecto de lareactancia de

dispersin

43rotorLdispersinF

)H &')+&D*


dispersin

4

3rotorLdispersinF

)H &')+&D*

La corriente circulaslo por la parte

ms e;terna de la

2arra

La corriente circulaslo por la parte

ms e;terna de la

2arra

'*,DI'I*,E+ ,*I,&LE+'*,DI'I*,E+ ,*I,&LE+

+V&L*(E+

1&5+

+V&L*(E+

1&5+

3rotor1&&

3rotor1&&

eora delrendimient

o

eora delrendimient

o

&umentoseccin util:(educcin

((R 0 7ar

&umentoseccin util:(educcin(

(

R 0 7ar

La corriente circulapor toda la seccin

de la 2arra

La corriente circulapor toda la seccin

de la 2arra


dispersin

43rotorLdispersinF)H 7*'*&')+&D*


dispersin

4

3rotorLdispersinF)H 7*'*&')+&D*

+imulacin del e3ecto real


73/103

D)(&,TE EL

&((&,S)E 'I(')L&), %NO?Z DE L&

'*((IE,TE 7*( L&C*,& (*& DE L&

1&((&

D)(&,TE EL/),'I*,&9IE,T* E,

'*,DI'I*9,E+,*I,&LE+ 'I(')9L&

), 4N?KZ DE L&'*((IE,TE 7*( L&

C*,& (*& DE L&

+imulacin del e3ecto real

*T*( +I)L&D*

/a2ricante:+IEE,+7otencia: %% MTensin: ?P5 V'orriente: 44 &Velocidad : %K5(7

7olos:

*T*( +I)L&D*

/a2ricante:+IEE,+7otencia: %% MTensin: ?P5 V'orriente: 44 &Velocidad : %K5(7

7olos:

-

1---

2---

0---

---

;---

1 0 > 5 = 11 10 1> 15 1= 21 20 2> 25

5 = 11 10 1> 15 1= 21 20 2> 25

(total (s$ (in,

5>F;>

2

7G barra

A

+imulacin del campo real


74/103

LQ,E&+ DE '&7* D)(&,TE

EL &((&,S)E

LQ,E&+ DE '&7* E, /),'I*,&9

IE,T* ,*I,&L

Las lneas de campose concentran en lasupercie

Las lneas de campose concentran en lasupercie

+imulacin del campo realdurante un arranque

$ 4? 'lasicacin de los


75/103

$.4?. 'lasicacin de losmotores segAn el tipo de

rotor: ,ormas ,E& I

'lase 1'lase 1

'lase &'lase &'lase ''lase '

'lase D'lase DT"Tnom

+

%NK

4

4NK

? 7ar de arranque 2ao

7ar nominal con +=KZ 'orriente arranqueelevada K ^ P In

(endimiento alto )so en 2om2asN

ventiladoresN mquina

!erramientaN etcN !astaKNK M

7ara potencias @ KNK Mse usan sistemas dearranque para limitar la

corriente

*T*( 'L&+E &

. . as cac n e os mo oressegAn el tipo de rotor: ,ormas


76/103

7ar arranque similar clase&

'orriente arranque 4KZ =clase &

7ar nominal con +=KZ (endimiento &lto &plicaciones similares al

clase & pero con = Iarranque

+on L*+ J+ )TILIC&D*+

*T*( 'L&+E 1 7ar arranque elevado 4

veces Tnom apro;.F 'orriente de arranque 2aa 7ar nominal con +=KZ (endimiento &lto &plicaciones que requieren

alto par de arranque Tma; = clase &

*T*( 'L&+E ' Do2le aulaF

7ar arranque mu0 elevado @ ? TnomF 'orriente de arranque 2aa 7ar nominal con + elevado $ ^%$ZF (endimiento 2ao &plicacin en accionamientos

intermitentes que requieren acelerarmu r ido

*T*( 'L&+E D

segAn el tipo de rotor: ,ormas,E& II

. . arac er s casmecnicas de las cargas ms


77/103

mecnicas de las cargas ms!a2ituales de los motores de

induccin 1om2as centr3ugas 'ompresores

centr3ugos Ventiladores 0

soplantes 'entri3ugadoras

T(U,4

7rensas quinas

!erramientas

T(U,

quinas elevacin 'intas transportadoras

ac!acadoras 0trituradoras 'ompresores 0 2om2as

de pistones

T(U

1o2inadoras quinas 3a2ricacin

c!apa

T(U",T(U

T(U" ,

T(U,T(U,4

,

T(

T(U

T(U" ,

T(U,T(U,4

,

T(


78/103

$.4K. El arranque de los

motores asncronos I

'orrientem;ima

'orrientem;ima

' i t d

'orriente de


79/103

&rranque en

vaco

&rranque aplena carga

'orrientem;ima'orrientem;ima

'orriente devaco

tras alcan8arvelocidadm;ima

'orriente devaco


'orrientenominal


'orrientenominal


Duracin del arranque

Duracin del arranque

L& '*((IE,TEJXI& ,* DE9

7E,DE DE L&'&(G&

L& '*((IE,TEJXI& ,* DE9

7E,DE DE L&

'&(G&







80/103

$.4K. El arranque de losmotores asncronos II

La normativa elctrica esta2lece lmites para la corrientede arranque de los motores asncronos. 7or este motivoNes necesario disponer procedimientos especcos para

acotarla

La normativa elctrica esta2lece lmites para la corrientede arranque de los motores asncronos. 7or este motivoNes necesario disponer procedimientos especcos para

acotarla+lo vlido en motores

pequeBos o en las centraleselctricas

+lo vlido en motores derotor 2o2inado 0 anillosro8antes

El mtodo ms 2arato 0utili8ado

(educcin de la tensindurante el arranquemediante autotra3o

Go2ierno del motor duranteel arranque por equipo

electrnico

todos

dearranque

todos

dearranque

&rranque directo de la red&rranque directo de la red

&rranque medianteinsercin de resistencias

en el rotor

&rranque medianteinsercin de resistencias

en el rotor

&rranque estrella ^

tringulo

&rranque estrella ^

tringulo&rranque con

autotrans3ormador&rranque con

autotrans3ormador

&rranque conarrancadores estticos

&rranque conarrancadores estticos



81/103

$.4K. El arranque de losmotores asncronos III

22

\XX+

\((

V\I

(t!(t!

t!(

=

22

\XX+

\((

V\I

(t!(t!

t!(

=

[ ] [ ]22 \XX\((

V\I

(t!(t!

t!arranque(

+++=

[ ] [ ]22 \XX\((

V\I

(t!(t!

t!arranque(

+++=

7&( DE &((&,S)E

7ar de un motorasncrono.

En el arranque +U%

7ar de un motorasncrono.

En el arranque +U%

'orriente rotrica.

En el arranque +U%

'orriente rotrica.

En el arranque +U%

2

2

2

+

''#

!!

#

!VP

.

!t/!

t/

!t/

##

gi

2

2

2

+

''#

!!

#

!VP

.

!t/!

t/

!t/

##

gi

22

2+

''!!

!VP.

!t/!t/

!t/

##

gArran)e

22

2+

''!!

!VP.

!t/!t/

!t/

##

gArran)e

2+Arran)e!!

#Arran)e (!.

2+Arran)e!!

#Arran)e (!.

$.4K. El arranque de los motores V


82/103

qasncronos V: arranque porinsercin de resistencias

rotricas(esistencia rotricacreciente(esistencia rotricacreciente

((R%((R%

7ar7ar

++

((R4((R4((R?((R?

7ara elarranque de la

mquina seintroducenresistencias

entre los anillosro8antes que sevan eliminando

con3ormeaumenta la

velocidad degiro

7ara elarranque de la

mquina seintroducenresistencias

entre los anillosro8antes que sevan eliminando

con3ormeaumenta la

velocidad degiro

+lo vale para los motores de rotor 2o2inado0 anillos ro8antes

+lo vale para los motores de rotor 2o2inado0 anillos ro8antes

.4K. El arranque de los motores


83/103

qasncronos VI: arranque

mediante autotrans3ormador

C0

8

C2

C1

!

#

.

C0

8

C2

C1

!

#

.7ara el arranque de la mquina

se introduce unautotrans3ormador reductor

rt@%F

7ara el arranque de la mquinase introduce un

autotrans3ormador reductor

rt@%FInicialmente '% 0 '4 estn cerrados:el motor arranca con la tensin

reducida

Inicialmente '% 0 '4 estn cerrados:el motor arranca con la tensin

reducidaEn las pro;imidades de plena carga

'4 se a2re: el motor soporta unatensin ligeramente in3erior a la dered de2ido a las cadas de tensin

en el devanado del autotra3o

En las pro;imidades de plena carga'4 se a2re: el motor soporta una

tensin ligeramente in3erior a la dered de2ido a las cadas de tensin

en el devanado del autotra3o

+e cierra '?: el motor soporta todala tensin de la red

+e cierra '?: el motor soporta todala tensin de la red

/ases del arranque con


84/103

C0

8

C1

!

#

.

C0

8

C1

!

#

.

8

C2

C1

!

#

.

8

C2

C1

!#

.

8

C2

C1

!

#

.

8

C2

C1

!

#

.

qautotrans3ormador

2

Ligeracada detensin

$.4K. El arranque de los motores


85/103

$.4K. El arranque de los motoresasncronos VII: arranque estrella

9 tringulo's !s(arr

'!+ !!+

+

lneaV

's !s(arr'!+ !!+

+

lneaV +edesprecia la

rama enparalelo

+e

desprecia larama enparalelo

+U%

'ircuito equivalente del motordurante el arranque

Ccc(arr

+

lneaV

Ccc(arr

+

lneaV

''

lnea

arranque C

V

I +

= ''

lnea

arranque C

V

I +

=

El arranque estrella 9 tringulo consiste en conectar losdevanados del motor en estrella para arrancar la mquina

conmutando a cone;in en tringulo una ve8 que la mquina!a elevado su velocidad

El motor conectado en estrella consume menos corriente 0entrega menos par. De este modoN se limita la corriente de

arranque.

$.4K. El arranque de los motores


86/103

qasncronos VII: arranque estrella

9 tringulo!

#

,

4cc

4cc

4cc

+

lneaV

(arrHestrella

Vlnea

!

#

,

4cc

4cc

4cc

+

lneaV

(arrHestrella

Vlnea

!

#

,

4cc

4cc4cc

+

tringuloarrI (arrHtringlo

Vlnea

!

#

,

4cc

4cc4cc

+


Vlnea

''

lnea

estrellaarrC

VI +=

''

lnea

estrellaarrC

VI +=

''

lneatringuloarr

C

VI +=

''

lneatringuloarr

C

VI +=

+

tringuloarrestrellaarr

II

=

+


II

=

2+Arran)e!!Arran)e (!.

2+Arran)e!!Arran)e (!.


87/103

Esta relacin es vlida para las dos cone;iones.La corriente que aparece en ella es la que

circula por Ccc

estrellarrtringuloarr TT = + estrellarrtringuloarr TT = +

!

#

,

4cc

4cc

4cc

+

lneaV

(arrHestrella

Vlnea

!

#

,

4cc

4cc

4cc

+

lneaV

(arrHestrella

Vlnea

!

#

,

4cc

4cc4cc

+


Vlnea

!

#

,

4cc

4cc4cc

+


Vlnea

+


II

=

+


II

=

)#

)#

2+estrellaArr!!

#estrellaArr (!.

2+

estrellaArr!!#

estrellaArr (!.

2

+

+

tringloArr!!

#tringloArr

(

!.

2

+

+

tringloArr!

!#

tringloArr

(

!.


88/103

&rrancadores estticos con microprocesador depotencias !asta 4K55 M $455V

&rrancador O5 M >O5V&rrancador O5 M >O5V

&rrancador M&rrancador para

aplicacionesnavales 0militares

&rrancadores

estticos



$.4>. El 3renado elctrico


89/103

de los motores asncronos

IE;isten aplicaciones en las que es necesario poder aplicar unpar de 3renado al motor que permita detenerlo rpidamente:

ascensoresN grAasN cintas transportadorasN motores detraccin elctricaN etc. En este casoN las propiedades

elctricas de la mquina se utili8an para lograr el 3renado.

/(E,&D* (EGE,E(&TIV* * 7*((E')7E(&'IW, DE E,E(GQ&

/(E,&D* 7*( '*,T(&'*((IE,TE* '*,T(&&('


90/103

7ar resistente7ar resistente

Velocidad (7FVelocidad (7F

7ar7ar

'urva de3uncionamient

o con 47polos

'urva de3uncionamiento con 7polos

,s7,s47/(E,&D*

(EGE,E(&TIV*


II

Cona de3uncionamiento

como 3reno

7ara 3renar se modican las cone;iones del estator pasando de 7polosa 47polos. El 3renado se consigue al convertirse el motor en

generador. La energa generada se disipa en resistencias o se

7

3, 7s

= *0

2 7

3, 7s

= *0

2

7s7s ,7

3

7

3,

22

*02

2

*0=

=

= 7s7s ,7

3

7

3,

22

*02

2

*0=

=

=

$. . E rena o e ctr cod l t


91/103


III(+T

(+T

/uncionamiento

normal: giro en unsentido

/renado a

contracorriente:inver9sin delsentido de giro

7ar resistente7ar resistente

'orriente'orrienteGiro!orarioGiro!orario

Giroanti9!orario

Giroanti9

!orario

C*,&DE/(E,*

C*,&DE/(E,*

+@%+@%

++

+

+

+

,

,

,

,,

,

,,+ +=

+=

= 1

++

+

+

+

,

,

,

,,

,

,,+ +=

+=

= 1

21 > ++ 21 > ++

7ar de 3renado 2ao /renado en 8ona

inesta92le de la curva

7ar9+ 'orriente durante el3re9nado mu0 alta

+olicitacin del rotormu0 elevada

,ecesario construccin

especial

LIIT&'I*,E+

$.4>. El 3renado elctricod l


92/103


IVEl /(E,&D* DI,JI'* consiste en dos acciones so2re el3uncionamiento del motor: eliminacin de la alimentacin en

alterna e in0eccin de '' por el estator.

La in0eccin de '' provoca la aparicin de un campo de eeo que genera un par de 3renado

Equipo para el 3renado

de motores asncronospor in0eccin de ''7otencia ?%K MF


(esistencias para 3renadoreosttico de motores


$.4$. 'lculo de tiempos de


93/103

$.4$. 'lculo de tiempos dearranque 0 3renado

= dmr 2 = dmr 2

2mg 2mg

omento de inercia de uncuerpo de masa m

respecto a un ee. res ladistancia al ee

[ ] dtdTT argcmot( += [ ] dtdTT argcmot( +=

Ecuacin de la dinmica derotacin: Tes el par motorN T

(el

par resistente motel momentode inercia del motorNcargel de la

carga 0 la pulsacin de giro

dTT

t

nominal

(

argcmotarranque

+=

0

d

TT

t

nominal

(

argcmotarranque

+=

0Integrando laecuacin se

o2tiene el tiempode arranque

[ ]

dTTT

t

nominal

3reno(

argcmot3renado

+

+=

0

[ ]

dTTT

t

nominal3reno(

argcmot3renado

+

+=

0 T( T3renoes elpar resistente

total si se inclu0eun procedimiento

adicional de3renado

$.4P. La variacin de


94/103

velocidad de los motores

asncronos IVariacin de la

velocidad de giro dela mquina

Variacin de lavelocidad del

campo giratorio

Variar

7

Variar 3

'am2io enla cone;indel estator

Variacindiscreta dela velocidad

+lo posi2le 4 o? velocidades

distintas

otorescon

devanados

especiales

Equipoelctrnicopara variar

3recuencia de

red

'ontrol develocidad en

cualquierrango para

cualquiermotor

7

3,+

= *0

7

3,+

= *0

$.4P. La variaci n develocidad de los motores


95/103

velocidad de los motoresasncronos II: mtodos

particulares(esistenciarotricacreciente

(esistenciarotricacreciente

((R%((R%

7ar7ar

++

((R4((R4((R?((R?

Variacin de lavelocidad

V&(I&'IW, DE L& VEL*'ID&D 7*(I,+E('IW, DE (E+I+TE,'I&+

(*TW(I'&+ E, *T*(E+ DE (*T*(1*1I,&D*



5NPVn5NPVnVnVn

(educcintensin(educcintensin

7ar7ar

++

V&(I&'IW, DE L& VEL*'ID&D 7*((ED)''IW, DE L& TE,+IW,

1&* (&,G* DE V&(I&'IW,

(ED)''IW, DEL 7&( *T*(1&* (&,G* DE V&(I&'IW,



96/103

velocidad de los motoresasncronos III: Variacin de la

3recuencia

3n3n

(educcin3recuencia(educcin3recuencia7ar

7ar

V&(I&'IW, DE L& VEL*'ID&D 7*(V&(I&'IW, DE L& /(E')E,'I&

,+,+

5N$K3

n

5N$K3

n

5N$K,+5N$K,+

5NK3n5NK3n

5NK,+5NK,+

++

7

3,+

= *0

7

3,+

= *0

V&(I&,D* DE /*(&'*,TI,)& L& /(E')E,'I& +E

7)EDE V&(I&( DE /*(&'*,TQ,)& L& VEL*'ID&D

V&(I&,D* DE /*(&'*,TI,)& L& /(E')E,'I& +E

7)EDE V&(I&( DE /*(&'*,TQ,)& L& VEL*'ID&D

&l reducir la 3recuencia aumentael uo. 7ara evitar que lamquina se sature es necesario

mantener la relacin V"3constante: al disminuir 3 se

aumenta V 0 viceversa

&l reducir la 3recuencia aumentael uo. 7ara evitar que lamquina se sature es necesario

mantener la relacin V"3constante: al disminuir 3 se

aumenta V 0 viceversa



97/103

velocidad de los motoresasncronos III: variacin de la

3recuencia

(ecticador Inversor

otor deInduccin

+istemaelctricotri3sico

/iltro(ecticador Inversor

otor deInduccin

+istemaelctricotri3sico

/iltro

I,VE(+*( 7M

V(

.< .; .2

.1 .0 .>

V+

VT

E

E

E

(mot +mot Tmot

V(

.< .; .2

.1 .0 .>

V+

VT

E

E

E

(mot +mot Tmot

/uncionamiento del


98/103

V(

.< .; .2

.1 .0 .>

V+

VT

E

E

E

(mot +mot Tmot

V(

.< .; .2

.1 .0 .>

V+

VT

E

E

E

(mot +mot Tmot

inversor I

Tensin del recticador sin ltro

Tensin del recticador con ltro

La tensin despusdel condensador es

prcticamentecontinua

La tensin despusdel condensador es

prcticamentecontinua

/uncionamiento delinversor II


99/103

inversor II

El disparo de los IG1TRs se reali8a utili8ando una tcnicaconocida como 7MPuse !idt" moduation) que consisteen comparar una seBal portadoraF triangular con una seBal

moduladoraF senoidalDe esta comparacin se o2tiene una seBal similar a la

senoidal pero escalonada para cada una de las 3ases delinversor

Variando la amplitud 0 3recuencia de moduladora 0portadora es posi2le o2tener seBales de distinta

3recuencia 0 tensin a la salida del inversor

(mot +mot Tmot1us detensincontnua


El inversor !aciendoconmutar los IG1TRs

setrocea la tensincontinua con la que es

alimentado

/uncionamiento del inversorIII


100/103

III

1-&1

1

0

1

0 1-2&1

A

1-&1

1

0

1

0 1-2&1

B



45 m+5 45 m+5

+eBalesmodula9dora 0

portadora

+eBalesmodula9dora 0

portadora

TE,+IW, DE+&LID& E,L& /&+E (

%

4

'uandotriangula

r =senoidaldisparael % encaso

contrarioel 4

'uandotriangula

r =senoidaldisparael % encaso

contrarioel 4

+eBalesde

disparo

+eBalesde

disparo


101/103

Inversor KK M5 ^ 55


102/103

motor para una aplicacin

especca+ELE''I*,&(

'&('&+& H ,IVEL DE7(*TE''IW, I7F

+ELE''IW,&( 7*TE,'I&E, /)'IW, DE L&

7*TE,'I& ,E'E+&(I&7&(& &((&+T(& L&

'&(G&

2

+ELE''I*,&(VEL*'ID&D 7F E,

/),'IW, VEL*'ID&D'&(G&

+ELE''I*,&( /*(&,*(&LIC&D& DE

*,T&E E, /),'IW,DE )1I'&'IW,

4

+ELE''I*,&( 'L&+E DE&I+L&IE,T* E,

/),'IW, T_ E+7E(&D& H&1IE,TE DE T(&1&*

5

+ELE''I*,&('&(&'TE(Q+TI'&

E'J,I'& E, /),'IW,DE 7&( DE &((&,S)E H

(E+I+TE,TE DE L&

'&(G&

6

&11 ^ Guide for seecting a motor

$.?5. La mquina asncrona


103/103

qcomo generador

La mquina asncrona sepuede utili8ar como

generador

7or encima de lavelocidad de sincronismo

el par se vuelveresistente 0 entrega

energa elctrica

Los generadores asncronosse utili8an en sistemas de

generacin donde la 3uenteprimaria es mu0 varia2le:energa elica e !idraAlica

La mquina asncronaconvierte energa

mecnica en elctricasiempre que tra2aa porencima de la velocidad

de sincronismo. ,* E+,E'E+&(I* S)E GI(E &VEL*'ID&D '*,+T&,TEEn la actualidad e;isten

mquinas con do2le

La máquina asíncrona.pptx

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