16. Cálculo del par de una máquina asíncrona
I (Gp:) CALCULANDO EL EQUIVALENTE THEVENIN ENTRE A y B Se puede
despreciar Rfe
16. Cálculo del par de una máquina asíncrona
II
17. Curvas de respuesta mecánica par – velocidad I (Gp:)
S>1 (Gp:) 0<0 (Gp:) Zona de funcionamiento estable
como motor
17. Curvas de respuesta mecánica par – velocidad II La
característica mecánica de los motores de
inducción es prácticamente lineal entre
vacío y plena carga El par máximo suele ser de 2 a
3 veces el nominal El par de arranque tiene que ser superior al
nominal para permitir que el motor se ponga en marcha Para un
determinado deslizamiento el par varía con el cuadrado de
la tensión
17. Curvas de respuesta mecánica par – velocidad III (Gp:)
Banda de dispersión Catálogos comerciales
17. Curvas de respuesta mecánica par – velocidad IV
Catálogos comerciales
18. Par máximo de un motor de inducción I El par
será máximo cuando Pg sea máxima, es decir
cuando se transfiera a RR’/S la máxima potencia
TEOREMA TRANSFERENCIA MÁX. POT
18. Par máximo de un motor de inducción II (Gp:)
Resistencia rotórica creciente (Gp:) STMAX1 (Gp:) STMAX2
(Gp:) STMAX3 (Gp:) Par (Gp:) S (Gp:) EL deslizamiento al que se
produce el par máximo SÍ DEPENDE DE RR’ Esta
propiedad se usa para el arran-que mediante inserción de
resisten-cias en máquinas de rotor bobinado (Gp:) El par
máximo NO depende de la resistencia rotórica
RR’
19. Ensayo de rotor libre En vacío S?0: Al no circular
corriente por RR’ puede considerarse que en este ensayo las
pérdidas en el Cu son sólo las del estator (Gp:)
I0(t) (Gp:) Motor girando sin carga (Gp:) Condiciones ensayo:
(Gp:) W1 (Gp:) W2 (Gp:) A (Gp:) U1(t) (Gp:) + (Gp:) + (Gp:) +
(Gp:) V y f nominales (Gp:) Z0 (Gp:) Impedancia por fase del
motor
20. Ensayo de rotor bloqueado I (Gp:) I1n(t) (Gp:) Rotor
bloqueado (Gp:) Condiciones ensayo: (Gp:) W1 (Gp:) W2 (Gp:) A
(Gp:) Ucc(t) (Gp:) + (Gp:) + (Gp:) + (Gp:) V reducida e I nominal
(Gp:) V (Gp:) El ensayo se realiza subiendo gradualmente la
tensión de ali-mentación hasta que la corrien-te
circulante sea la nominal (Gp:) Se puede despreciar la rama
paralelo Tensión de ensayo muy reducida Corriente por X?
despreciable Muy pocas pérdidas Fe Rfe despreciable (Gp:)
Zcc (Gp:) Se elimina rama paralelo
20. Ensayo de rotor bloqueado II (Gp:) Se puede despreciar la
rama paralelo (Gp:) Zcc CÁLCULO PARÁMETROS CIRCUITO
EQUIVALENTE (Gp:) XS y XR’ (Gp:) Regla empírica
según tipo de motor (Gp:) MOTOR CLASE A: (Gp:) MOTOR CLASE
B: (Gp:) MOTOR CLASE C: (Gp:) MOTOR CLASE D: (Gp:) RS Se obtiene
por medición directa sobre los devanados del estator
CÁLCULO PARÁMETROS CIRCUITO EQUIVALENTE 20. Ensayo
de rotor bloqueado III (Gp:) X? (Gp:) Después de aplicar
la Regla empírica anterior para obtener las reactancias de
rotor y estator se aplica el resultado del ensayo de vacío
(Gp:) RR’ (Gp:) Se obtiene restando a RCC (Ensayo de rotor
bloqueado) el valor de RS (medición directa)
21. Características funcionales de los motores
asíncronos I Fabricante: EMOD Potencia: 7,5 kW
Tensión: 380 V Corriente: 17 A Velocidad : 946 RPM Polos:
6 (Gp:) Velocidad de sincronismo (Gp:) Corriente de vacío
(Gp:) Corriente nominal
Fabricante: EMOD Potencia: 7,5 kW Tensión: 380 V
Corriente: 17 A Velocidad : 946 RPM Polos: 6 21.
Características funcionales de los motores
asíncronos II (Gp:) Velocidad de sincronismo (Gp:)
Potencia eléctrica consumida plena carga
Fabricante: EMOD Potencia: 7,5 kW Tensión: 380 V
Corriente: 17 A Velocidad : 946 RPM Polos: 6 21.
Características funcionales de los motores
asíncronos III (Gp:) Velocidad de sincronismo (Gp:)
Rendimiento en vacío (Gp:) Rendimiento a plena carga
Fabricante: EMOD Potencia: 7,5 kW Tensión: 380 V
Corriente: 17 A Velocidad : 946 RPM Polos: 6 21.
Características funcionales de los motores
asíncronos IV (Gp:) Velocidad de sincronismo (Gp:) fdp en
vacío (Gp:) fdp a plena carga
Fabricante: EMOD Potencia: 7,5 kW Tensión: 380 V
Corriente: 17 A Velocidad : 946 RPM Polos: 6 21.
Características funcionales de los motores
asíncronos V (Gp:) Velocidad de sincronismo
21. Características funcionales de los motores
asíncronos VI VELOCIDADES DE GIRO TÍPICAS Fuente:
ABB – “Guide for selecting a motor”
(Gp:) Evolución de la temperatura de los devanados desde
el arranque hasta el régimen permanente térmico 21.
Características funcionales de los motores
asíncronos VII Fabricante: EMOD Potencia: 7,5 kW
Tensión: 380 V Corriente: 17 A Velocidad : 946 RPM Polos:
6 (Gp:) Tª 114 ºC: Motor Clase F: Tª max= 155
ºC
22. Control de las características mecánicas de los
motores de inducción mediante el diseño del rotor I
(Gp:) Resistencia rotórica creciente (Gp:) STMAX1 (Gp:)
STMAX2 (Gp:) STMAX3 (Gp:) Par (Gp:) S EL RENDIMIENTO DEL MOTOR ES
BAJO Si la resistencia rotórica es elevada el par de
arranque del motor también lo es Si la resistencia
rotórica es elevada el par máximo del motor aparece
con deslizamiento elevado (Gp:) Si el deslizamiento es elevado la
potencia mecánica interna es baja
22. Control de las características mecánicas de los
motores de inducción mediante el diseño del rotor
II Motor con RR’ elevada Motor con RR’ baja (Gp:)
Buen par de arranque (Gp:) Bajo rendimiento (Gp:) Bajo par de
arranque (Gp:) Buen rendimiento (Gp:) SOLUCIÓN (Gp:) MOTOR
DE ROTOR BOBINADO: VARIACIÓN DE LA RESISTENCIA
ROTÓRICA (Gp:) DISEÑO DE UN ROTOR CON
CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS VARIABLES SEGÚN
LA VELOCIDAD DE GIRO
(Gp:) Barras de pequeña sección (Gp:) Alta
resistencia, baja reactancia de dispersión (Gp:) Barras de
ranura profunda (Gp:) Resistencia baja elevada reactancia de
dispersión (Gp:) Doble jaula (Gp:) Combina las propiedades
de las dos anteriores (Gp:) Pueden usarse dos tipos de material
con diferente resistividad 22. Control de las
características mecánicas de los motores de
inducción mediante el diseño del rotor II La
sección y geometría de las barras rotóricas
determina sus propiedades eléctricas y la forma de
variación de éstas con la velocidad de giro de la
máquina A menor sección mayor RR’
22. Control de las características mecánicas de los
motores de inducción mediante el diseño del rotor
III (Gp:) Ranura estatórica Circuito equivalente de una
barra rotórica (Gp:) Resistencia (Gp:) Reactancia
dispersión (Gp:) La reactancia de dispersión
aumenta con la profundidad = que el flujo de dispersión
(Gp:) Flujo de dispersión: se concentra hacia el
interior
frotor ELEVADA ARRANQUE S VALORES ELEVADOS Reducción
sección útil: aumento RR’ Aumento del par de
arranque Efecto de la reactancia de dispersión
(2?frotor*Ldispersión) MUY ACUSADO La corriente circula
sólo por la parte más externa de la barra
CONDICIONES NOMINALES S VALORES BAJ0S frotor BAJA Mejora del
rendimiento Aumento sección util: Reducción
RR’ y Par La corriente circula por toda la sección
de la barra Efecto de la reactancia de dispersión
(2?frotor*Ldispersión) MUY POCO ACUSADO
(Gp:) DURANTE EL ARRANQUE CIRCULA UN 41,93% DE LA CORRIENTE POR
LA ZONA ROJA DE LA BARRA (Gp:) DURANTE EL FUNCIONA-MIENTO EN
CONDICIO-NES NOMINALES CIRCU-LA UN 24,35% DE LA CORRIENTE POR LA
ZONA ROJA DE LA BARRA Simulación del efecto real MOTOR
SIMULADO Fabricante: SIEMENS Potencia: 11 kW Tensión: 380
V Corriente: 22 A Velocidad : 1450 RPM Polos: 4
LÍNEAS DE CAMPO DURANTE EL ARRANQUE (Gp:) LÍNEAS DE
CAMPO EN FUNCIONA- MIENTO NOMINAL (Gp:) Las líneas de
campo se concentran en la superficie Simulación del campo
real durante un arranque
23. Clasificación de los motores según el tipo de
rotor: Normas NEMA I (Gp:) Clase B (Gp:) Clase A (Gp:) Clase C
(Gp:) Clase D (Gp:) T/Tnom (Gp:) S (Gp:) 1,5 (Gp:) 2 (Gp:) 2,5
(Gp:) 3 (Gp:) Par de arranque bajo Par nominal con S<5%
Corriente arranque elevada 5 – 8 In Rendimiento alto Uso en
bombas, ventiladores, máquina herramienta, etc, hasta 5,5
kW Para potencias > 5,5 kW se usan sistemas de arranque para
limitar la corriente (Gp:) MOTOR CLASE A
(Gp:) Par arranque similar clase A Corriente arranque 25% <
clase A Par nominal con S<5% Rendimiento Alto Aplicaciones
similares al clase A pero con < I arranque Son LOS MÁS
UTILIZADOS (Gp:) MOTOR CLASE B (Gp:) Par arranque elevado (2
veces Tnom aprox.) Corriente de arranque baja Par nominal con
S<5% Rendimiento Alto Aplicaciones que requieren alto par de
arranque Tmax < clase A (Gp:) MOTOR CLASE C (Doble jaula)
(Gp:) Par arranque muy elevado (> 3 Tnom) Corriente de
arranque baja Par nominal con S elevado (7 –17%)
Rendimiento bajo Aplicación en accionamientos
intermitentes que requieren acelerar muy rápido (Gp:)
MOTOR CLASE D 23. Clasificación de los motores
según el tipo de rotor: Normas NEMA II
24. Características mecánicas de las cargas
más habituales de los motores de inducción (Gp:)
Bombas centrífugas Compresores centrífugos
Ventiladores y soplantes Centrifugadoras (Gp:) TR=K*N2 (Gp:)
Prensas Máquinas herramientas (Gp:) TR=K*N (Gp:)
Máquinas elevación Cintas transportadoras
Machacadoras y trituradoras Compresores y bombas de pistones
(Gp:) TR=K (Gp:) Bobinadoras Máquinas fabricación
chapa (Gp:) TR=K/N
25. El arranque de los motores asíncronos I
(Gp:) Arranque en vacío (Gp:) Arranque a plena carga (Gp:)
Corriente máxima (Gp:) Corriente máxima (Gp:)
Corriente de vacío tras alcanzar velocidad máxima
(Gp:) Corriente nominal tras alcanzar velocidad máxima
(Gp:) Duración del arranque (Gp:) Duración del
arranque LA CORRIENTE MÁXIMA NO DE-PENDE DE LA CARGA
Fabricante: EMOD Potencia: 7,5 kW Tensión: 380 V
Corriente: 17 A Velocidad : 946 RPM Polos: 6
25. El arranque de los motores asíncronos II El reglamento
de BT establece límites para la corriente de arranque de
los motores asíncronas. Por este motivo, es necesario
disponer procedimientos específicos para el arranque
Sólo válido en motores pequeños o en las
centrales eléctricas Sólo válido en motores
de rotor bobinado y anillos rozantes El método más
barato y utilizado Reducción de la tensión durante
el arranque mediante autotrafo Gobierno del motor durante el
arranque por equipo electrónico (Gp:) Métodos de
arranque (Gp:) Arranque directo de la red (Gp:) Arranque mediante
inserción de resistencias en el rotor (Gp:) Arranque
estrella – triángulo (Gp:) Arranque con
autotransformador (Gp:) Arranque con arrancadores
estáticos
25. El arranque de los motores asíncronos III PAR DE
ARRANQUE Par de un motor asíncrono. En el arranque S=0
Corriente rotórica. En el arranque S=0
25. El arranque de los motores asíncronos V: arranque por
inserción de resistencias rotóricas (Gp:)
Resistencia rotórica creciente RR’1 Par S RR’2
RR’3 Para el arranque de la máquina se introducen
resistencias entre los anillos rozantes que se van eliminando
conforme aumenta la velocidad de giro Sólo vale para los
motores de rotor bobinado y anillos rozantes
25. El arranque de los motores asíncronos VI: arranque
mediante autotrafo Para el arranque de la máquina se
introduce un autotransformador reductor (rt>1) Inicialmente C1
y C2 están cerrados: el motor arranca con la
tensión reducida En las proximidades de plena carga C2 se
abre: el motor soporta una tensión ligeramente inferior a
la red debido a las caídas de tensión en el
devanado del autotrafo Se cierra C3: el motor soporta toda la
tensión de la red
Fases del arranque con autotransformador 1 2 3 (Gp:) Ligera
caída de tensión
25. El arranque de los motores asíncronos VII: arranque
estrella – triángulo (Gp:) Se desprecia la rama en
paralelo (Gp:) S=1 (Gp:) Circuito equivalente del motor durante
el arranque El arranque estrella – triángulo consiste en
conectar los devanados del motor en estrella para arrancar la
máquina conmutando a conexión en triángulo
una vez que la máquina ha elevado su velocidad El motor
conectado en estrella consume menos corriente y entrega menos
par. De este modo, se limita la corriente de arranque.
25. El arranque de los motores asíncronos VII: arranque
estrella – triángulo
Esta relación es válida para las dos conexiones. La
corriente que aparece en ella es la que circula por Zcc
ESTA PRESENTACIÓN CONTIENE MAS DIAPOSITIVAS DISPONIBLES EN
LA VERSIÓN DE DESCARGA