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Motores

de

corriente alterna

María Jesús

Vallejo Fernández

CARACTERÍSTICAS INDUSTRIALES DE LOS MOTORES ASÍNCRONOS DE

• MOTORES DE CORRIENTE ALTERNA. INTRODUCCIÓN
• MOTORES DE INDUCCIÓN
• Principio de funcionamiento del motor asíncrono
• CORRIENTE ALTERNA
• Curvas características
• Ensayos industriales.
• Datos de motores asíncronos industrialmente disponibles
• CAMPOS DE APLICACIÓN DE LOS MOTORES ASÍNCRONOS
• BIBLIOGRAFÍA

Un motor de rotor bobinado a igualdad de potencia y clase de protección, es más costoso, menos robusto y exige un mantenimiento mayor que uno de jaula de ardilla. No obstante, frente a este último posee fundamentalmente dos ventajas, que en algunos casos concretos resultan determinantes: las características del circuito eléctrico del rotor pueden ser modificadas en cada instante desde el exterior, y la tensión e intensidad del rotor son directamente accesibles a la medida o al control electrónico. Un motor trifásico es como el representado en la Figura 1

Figura 1: Motor de inducción trifásico

Principio de funcionamiento del motor asíncrono

El esquema básico de funcionamiento de este tipo de motores es el mostrado en la Figura 2

Alimentación trifásica

MOTOR CARGA

Figura 2: Esquema de funcionamiento

Siendo el principio de funcionamiento el de la Figura 3:

Corrientes rotóricas (Ie)

Campo magnético de excitación ( Fe)

Campo magnético giratorio

Movimiento del rotor n 1

Tensiones inducidas en el devanado del estátor. Corrientes inducidas en el devanado del estátor. Fuerzas y pares.

Campo magnético inducido ( Fi )

Figura 3 : Principio de funcionamiento de un motor de inducción.

Cuando se alimenta el estátor de un motor asíncrono con un sistema trifásico de tensiones de frecuencia f 1 , se origina en el entrehierro un campo magnético giratorio de amplitud constante

cuya velocidad es n

f (^1) p = 60 1 , donde p es el número de pares de polos del motor. Esta velocidad

recibe el nombre de velocidad de sincronismo. En los conductores del rotor, el campo giratorio inducirá unas fuerzas electromagnéticas, que al estar el devanado en cortocircuito darán lugar a unas corrientes. Éstas en presencia de un campo magnético, determinan que sobre los conductores actúen unas fuerzas, las cuales producen un par, que de acuerdo a la ley de Lenz, hace que el rotor tienda a seguir el campo del estátor. La velocidad de giro del rotor (n) no podrá igualar a la de sincronismo n 1 , ya que entonces no se produciría la variación de flujo en el devanado del rotor y no se induciría ninguna fuerza electromagnética. Se denomina deslizamiento (s), a la velocidad relativa del campo giratorio

respecto del rotor, expresado en tanto por uno de la velocidad del campo, es decir: s

n n n

1

Las máquinas asíncronas también se puede utilizar como generador y como freno electromagnético. Para ser usadas como motor deben suministrar potencia mecánica, consumir potencia eléctrica y el deslizamiento debe ser 0<s<1. Para hacer un análisis circuital se utiliza el circuito equivalente de la Figura 4.

Figura 4: Circuito equivalente del motor asíncrono incluyendo pérdidas mecánicas.

La nomenclatura utilizada es: X 1 : Reactancia de dispersión o fugas del bobinado estatórico. R 1 : Resistencia óhmica del bobinado estatórico. Rm : Resistencia que representa a las pérdidas magnéticas. Xm : Reactancia que representa a la corriente magnetizante. Rme : Resistencia variable que representa las pérdidas mecánicas. X 2 : Reactancia de dispersión o fugas del bobinado de rotor. R 2 : Resistencia óhmica del bobinado de estátor.

En los motores de rotor bobinado suele darse también la fuerza electromagnética entre los anillos del rotor, a rotor parado y abierto.

Campos de aplicación de los motores asíncronos

Se resumen en la Tabla 1

Características de la aplicación:

Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3 Tipo 4 Tipo 5 Tipo 6 Tipo 7

Tipo de carga Constante^ Variable^ Constante^ Variable^ Variable^ Variable^ Variable

Arranques Raramente Raramente Raramente Raramente Frecuente Frecuente Frecuente

Picos de carga Bajos Altos Altos (^) frecuentesAltos y

Altos y de corta duración

Altos Altos

Par de arranque Normal Normal Normal Normal Normal Normal a alto

Potencia del sistema Bajo Bajo Bajo Bajo Alto Bajo Muy alto

Tabla 1 : Aplicaciones de los motores de inducción.

Ejemplos de cada uno de los tipos son:

• Tipo 1: La mayoría de las aplicaciones: bombas centrífugas, ventiladores, compresores sin carga.
• Tipo 2: Máquinas herramienta: tornos, sierras, fresadoras, etc...
• Tipo 3: Compresores, bombas oscilantes, transportadores cargados.
• Tipo 4: Prensas punzadoras de alta velocidad.
• Tipo 5: Prensas de estirado, plegadoras.
• Tipo 6: Grúas, elevadores.
• Tipo 7: Extractores. Añadir algunos ejemplos de motores que requieren una ejecución especial:
• Motores para servicios intermitentes empleados en mecanismos de elevación, cabrestantes, etc...Requieren gran robustez mecánica.
• Motores para telares. Tienen un funcionamiento cíclico rápido, la marcha es irregular y ruda, así que el motor debe ser excepcionalmente robusto.
• Motores para el accionamiento de la maquinaria de cubierta en los buques. El ambiente de trabajo es muy desfavorable, así que debe ponerse especial atención en el aislamiento.
• Motores para la industria láctea. La carcasa debe ser sin nervaduras y recubierta de un barniz especial que facilite la limpieza.
• Motores destinados a funcionamiento bajo el agua. Deben hacer frente al problema de funcionamiento en inmersión.
• Motores para servicio en atmósferas inflamables o explosivas. Son motores de “seguridad aumentada”, con carcasa blindada para contener las posibles explosiones.
• Motores de varias velocidades, para aquellos procesos tecnológicos que no requieren una variación continua de la velocidad, sino únicamente varios niveles de velocidad diferente.

BIBLIOGRAFÍA

Centro Superior de Informática. Universidad de la Laguna. Motores de corriente alterna: http://www.csi.ull.es/~jplatas/web/ca/teoria/tema5-27.htm.

Generadores eléctricos BRAVO S.L. http://www.gebravo.com/productos/motoresca.htm

Tapia, Juan A.: “Máquinas Inducción Trifásica”.

Merino Azcárraga, José María: “Arranque industrial de motores asíncronos. Teoría, cálculo y aplicaciones”. Ed. McGraw-Hill. Madrid, 1995.

Apuntes de Máquinas Eléctricas. Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales: Serrano Iribarnegaray, L; Cervera Vicente, A., Riera Guasp, M.: Motores asíncronos trifásicos. Descripción general y teoría básica. Serrano Iribarnegaray, L; Cervera Vicente, A., Riera Guasp, M.: Motores asíncronos trifásicos. Curvas características y otros datos de interés industrial.