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MOTORES DE CORRIENTE ALTERNA UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTIL CIRCUITOS ELÉCTRICOS y AUTOMATIZACIÓN Ing. JORGE.

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1 MOTORES DE CORRIENTE ALTERNA UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTIL CIRCUITOS ELÉCTRICOS y AUTOMATIZACIÓN Ing. JORGE COSCO GRIMANEY

2 Motor de corriente alterna

3 CLASIFICACIÓN DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS A.-Máquinas Eléctricas Estáticas Transformadores Convertidores e Inversores B.-Máquinas Eléctricas Rotativas Generadores Eléctricos Motores Eléctricos De Corriente Continua De Corriente Alterna

4 CARACTERÍSTICAS DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS 1.Potencia 2.Tensión 3.Corriente 4.Factor de Potencia 5.Frecuencia 6.Rendimiento 7.El Campo Magnético

5 1.POTENCIA POTENCIA NOMINAL Es la potencia útil disponible que entrega o produce en régimen nominal (condiciones específicas de diseño: T°<75°C, duración de funcionamiento) una máquina eléctrica. A condiciones diferentes se llama POTENCIA ÚTIL o POTENCIA DE TRABAJO. POTENCIA NOMINAL = POTENCIA A PLENA CARGA POTENCIA NULA = TRABAJA EN VACIO

6 LA POTENCIA QUE FIGURA EN LAS PLACAS CARACTERISTICAS SON LAS POTENCIAS NOMINALES POTECIA NOMINAL DE UN GENERADOR POTECIA NOMINAL DE UN MOTOR POTECIA NOMINAL DE UN TRANSFORMAD OR Potencia Aparente en los bornes del Secundario Potencia Mecánica disponible en el eje de Salida

7 2.-TENSIÓN Es la diferencia de potencial entre los bornes de salida eléctrica en generadores y transformadores, y bornes de entrada en los motores. En servicio normal la tensiones función de la carga, en algunos casos dependen de los órganos reguladores adicionales. TENSIÓN NOMINAL (VN) Es aquella para la cual la máquina ha sido diseñada (o dimensionada).Es la que figura en la placa y para la cual valen las garantías del fabricante. TENSIÓN DE SERVICIO (V servicio) Es el valor de la tensión en los bornes de la máquina cuando está en servicio, es decir, es la tensión que va ha ceder si es generador o recibir y ceder si es transformador o recibir si es motor, en el lugar donde se instalan. Tensión de servicio máximo admisible 1,15 VN

8 3.-CORRIENTE NOMINAL Sistema Monofásico I = P N / (V N. cosθ) Sistema Trifásico I = P N / (3 x V N. cosθ) Si la máquina se sobrecarga la corriente sobrepasa de un 10% a 15% su valor nominal. La Corriente de Arranque llega a valores de 3 I N a 5 I N.

9 4.-FACTORDEPOTENCIA (Cos Φ) Es la relación entre la potencia activa y la potencia aparente, siempre que las tensiones y las corrientes sean sinusoidales. Cos Φ = P / S

10 5.-FRECUENCIA Es el numero de oscilaciones periódicas completas de la onda fundamental durante un segundo. En los generadores de corriente alterna la frecuencia esta dada por: f = P. n / 60 P=Par de polos de la máquina n=revoluciones por minuto ( RPM )

11 6.-RENDIMIENTO(η) Es la relación entre la potencia suministrada y la potencia absorbida por la máquina.

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13 De acuerdo a la forma de construcción del rotor, los motores asincrónicos se clasifican en: Motor Asincrónico tipo Jaula de Ardilla Motor Asincrónico de Rotor Bobinado Motor Asíncrono o de Inducción:

14 Motor de Inducción

15 El más común de los motores de corriente alterna es el Motor de Inducción, donde la corriente eléctrica es inducida en el rotor. La velocidad de giro del rotor es menor que la velocidad del campo magnético giratorio Los bobinados que producen el campo magnético se llaman tradicionalmente los "bobinados de campo" mientras que el rotor que gira se llaman la "armadura". En un motor de C.A. trifásico el campo magnético gira con una velocidad que depende del numero de polos y de la frecuencia. MOTOR ASÍNCRONO

16 INDUCCIÓN.FUNDAMENTO Se basa en la concepción de campos giratorios ( Arago 1822,Ferraris 1885,Tesla 1886). Si sobre un mismo eje se colocan un disco de metal y un imán en forma de herradura; al girar éste, el campo magnético corta el disco e induce corrientes en él. Al estar estas corrientes en el seno de un campo magnético también se mueven, de tal forma que se desarrolla una fuerza entre corrientes y el campo. Es tal que hace que el disco siga al imán en su rotación. El disco gira en el mismo sentido que el campo del imán, pero a menor velocidad, de tal forma que nunca puede alcanzar la velocidad del iman. Si llega a alcanzarla se para

17 Motor de Inducción

18 3 devanados en el estator desfasados 2 /(3P) siendo P nº pares de polos El Nº de fases del rotor no tiene porqué ser el mismo que el del estator, sí será igual el número de polos. Los devanados del rotor están conectados a anillos colectores montados sobre el mismo eje Los conductores del rotor están igualmente distribuidos por la periferia del rotor. Los extremos de estos conductores están cortocircuitados, no habiendo conexión con el exterior. La posición inclinada de las ranuras mejora el arranque y disminuye el ruido Partes del motor Asíncrono o de Inducción:

19 los motores asíncronos se clasifican de acuerdo a la forma de construcción del rotor. Las bobinas del estator induce corriente alterna en el circuito eléctrico del rotor (de manera algo similar a un transformador) y el rotor es obligado a girar. Este es el rotor que hace que el generador asíncrono sea diferente del generador síncrono. El rotor consta de un cierto número de barras de cobre o de aluminio, conectadas eléctricamente por anillos de aluminio finales Rotor de jaula de ardilla Rotor bobinado El motor de jaula de ardilla tiene el inconveniente de que la resistencia del conjunto es invariable, no son adecuados cuando se debe regular la velocidad durante la marcha Motor Asíncrono o de Inducción:

20 Motor de Inducción

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28 CAMPO MAGNETICO GIRATORIO

29 Solo necesita una fuente de corriente alterna (trifásica o monofásica) para alimentar al estator. Estos motores tienen la peculiaridad de que no precisan de un campo magnético en el rotor alimentado con corriente continua como en los casos del motor de corriente directa o del motor síncrono. Solo necesita una fuente de corriente alterna (trifásica o monofásica) para alimentar al estator.

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31 El estator está constituido por un núcleo en cuyo interior existen P pares de arrollamientos colocados simétricamente en un ángulo de 120º. Son sometidos a una C.A. y los polos del estator se trasladan continuamente creando un campo giratorio.

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33 Cuando las corrientes trifásicas son aplicadas a los bobinados del estator, el campo magnético gira a una velocidad constante

34 CAMPO MAGNETICO GIRATORIO. Si consideramos : A y A´, B y B´, C y C´ devanados concentrados por fase. × × A A´A´ B B´B´ C C´C´ Fig1. 0° × A A´A´ BC C´C´B´B´ × × Fig 2. 90° N S N S NS A A´A´ × × B B´B´ C C´C´ Fig °

35 CAMPO MAGNETICO GIRATORIO. 33

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37 TORQUE INDUCIDO EN EL ROTOR

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41 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR ASÍNCRONO Campo magnético giratorio en el estator Ns=f x2 Π P El campo magnético induce f.e.m en el rotor Circulan corrientes por el rotor Fuerzas electromagnéticas entre las corrientes del rotor y el campo magnético del estator Par en el rotor: el rotor gira El rotor gira a una velocidad Nr inferior a la velocidad de sincronismo Ns pues en caso contrario no se induciría f.e.m. en el rotor y por lo tanto no habría par motor

42 Corriente inducida en el rotor El flujo magnético distribuido sinusoidalmente, generada por las corrientes del estator, realizan un barrido en las barras conductores del rotor y generan una tensión inducida en ellos. El resultado es un conjunto de corrientes distribuidas sinusoidalmente en las barras cortocircuitadas del rotor. Si miramos las barras del rotor desde arriba tenemos un campo magnético moviéndose respecto al rotor. Esto induce una corriente muy elevada en las barras del rotor, que apenas ofrecen resistencia, pues están cortocircuitadas por los anillos finales. El rotor desarrolla entonces sus propios polos magnéticos, que se ven, por turnos, arrastrados por el campo magnético giratorio del estator. Corrientes y fuerzas inducidas en la jaula Eje de giro B I F

43 El campo magnético giratorio origina un flujo que induce corrientes en el rotor que interactúan con el campo magnético del estator. En cada conductor se produce una fuerza F=ilB que da lugar al par del motor.

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46 ¿Cual es la velocidad del motor? Deslizamiento: diferencia entre la velocidad de sincronismo y la velocidad de giro n es rev/minuto y es in radianes/segundo Velocidad mecánica

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48 La velocidad del motor para máxima carga es ¿Cual es la velocidad del motor?

49 El rotor intenta seguir en su movimiento al campo magnético B girando a velocidad w. La velocidad de giro w solo es igual aproximadamente ws cuando el motor está en vacío, es decir, sin carga en el eje (no realiza par). A medida que cargamos el motor, o sea, a medida que le exigimos más par en el eje, el motor disminuirá su velocidad girando entonces a una velocidad angular w < w s. Por otra parte la velocidad angular w s depende de la frecuencia de la red que alimenta al motor y de la forma en que está bobinado el estator. Según como se realiza el mismo tendremos motores de 1par de polos, de 2, de 3, etc. Tenemos que:

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51 CIRCUITO EQUIVALENTE del MOTOR JAULA DE ARDILLA

52 Circuito Equivalente por Fase

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55 FLUJO DE POTENCIA

56 CURVA PAR - VELOCIDAD

57 Determinación de parametros de un motor de inducción

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60 INSTALACION DE LOS MOTORES JAULA DE ARDILLA

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63 Arranque estrella-triángulo Circuito de mando

64 No se olviden que el lunes 17 hay exposición de todos los grupos sobre instalación de motores


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