MOTORES DE
INDUCCION
• Un motor de inducción es un motor síncrono que solo tiene devanados de amortiguamiento.
• Se les llama así porque el voltaje en el rotor se induce en los devanados del rotor, sin estar físicamente conectados por cables, en otras palabras no se necesita corriente de campo de cd para operar la maquina.
• Aunque se puede utilizar la maquina de inducción como motor o generador, tiene muchas desventajas como
generador.
De acuerdo a la forma de construcción del rotor, los motores de inducción se clasifican en:
► Motor Asincrónico tipo Jaula de Ardilla ► Motor Asincrónico de Rotor Bobinado
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
3 devanados en el estator desfasados 2p/(3P) siendo P nº pares de polos
Construcción del estator
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.
C
A
R
s
r
100 s s s cte L M p VA
1 2
3
siendo
Corrientes y fuerzas inducidas en la jaula
Eje de giro Eje de giro B
Par inducido en un motor de inducción
• El voltaje inducido en una barra determinada del rotor es:
• En el rotor se genera un campo magnético y este se acelera tratando de
alcanzar al campo magnético del estator.
• Existe un limite para la velocidad del motor. Si el rotor girara a
Deslizamiento del rotor
• El comportamiento de un motor de inducción depende del
voltaje y corriente del rotor, por eso se habla de su velocidad relativa y se usa el termino deslizamiento:
• Si el rotor girara a velocidad síncrona s=0 • Si el rotor se para s=1
Frecuencia eléctrica del rotor
• El motor de inducción se comporta como un transformador rotante (primario=estator
secundario=rotor), pero a diferencia del transformador la frecuencia secundaria no es la misma que la primaria. • Si el rotor esta bloqueado fe=fr
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Ejemplo
Un motor de inducción de 220V, 10hp, cuatro polos, 60 Hz conectado en Y, tiene un deslizamiento de 5% a plena
Potencia y Par en los motores de Inducción
• El motor de inducción se puede describir como un transformador
rotante, donde los devanados secundarios (rotor) están
Características Par Velocidad del motor de inducción
• Región de bajo
deslizamiento, la corriente del rotor aumenta linealmente.
• Región de
deslizamiento
moderado, aquí se da el par máximo
(Balance entre la corriente y el FP del rotor.
• Región de alto
deslizamiento, el
Características Par Velocidad del motor de inducción
• El par inducido a velocidad síncrona es cero.
• La curva par-velocidad es lineal entre vacio y plena carga. • El par máximo es 2 a 3 veces el par nominal.
• El par de arranque es algo mayor al par nominal.
• Si la velocidad mecánica es mayor que la síncrona, la maquina se comporta como generador.
• Si el motor gira en sentido contrario a la dirección del campo magnético, el par inducido en la maquina la detendrá
Características Par Velocidad del motor de inducción
Efecto de la variación de
resistencia del rotor sobre la
característica par-velocidad de un
Características Par Velocidad del motor de inducción
Ejemplo
Variación de las Características Par Velocidad
Un motor de inducción de gran
resistencia en el rotor tiene un buen par de arranque pero su eficiencia es pobre en condiciones normales de operación.
Un motor de inducción de baja
resistencia en el rotor tiene bajo par de arranque y alta corriente de arranque pero su eficiencia es muy alta en
condiciones normales de operación.
Combinando ambas características:
Si las barras de un rotor de jaula de ardilla estan cerca de la superficie del rotor el flujo disperso será pequeño.
En la figura se muestra un rotor de barras largas y muy cercanas a la superficie (baja resistencia)
Variación de las Características Par Velocidad
El par máximo estará cerca de la velocidad
síncrona, es decir tendrá mayor eficiencia, pero el par de arranque será
menor.
En la figura se muestra un rotor de barras cortas y muy cercanas a la superficie.
Puesto que el área de la sección transversal es pequeña, la resistencia del rotor es alta, pero como las barras están
localizadas cerca del estator la reactancia de dispersión del rotor es pequeña.
Variación de las Características Par Velocidad
El par máximo ocurre a un alto deslizamiento, es decir tendrá mayor el
par de arranque.
Es posible producir una resistencia rotórica variable
utilizando barras rotóricas profundas o rotores de doble jaula.
Variación de las Características Par Velocidad
Curvas
características para diferentes diseños de rotores
Ejemplo
Arranque de motores por autotransformador
Control de velocidad en motores de inducción
Las únicas formas de variar la velocidad síncrona de la maquina son:
a) Cambiando la frecuencia eléctrica, y
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Los dispositivos variadores de frecuencia operan bajo el principio de que la velocidad síncrona de un motor de CA está determinada por la frecuencia de CA suministrada y el número de polos en el estator, de acuerdo con la relación:
Las cantidades de polos más frecuentemente utilizadas en motores son 2, 4, 6 y 8 polos que, siguiendo la ecuación citada, resultarían en 3600 RPM, 1800 RPM, 900 RPM y 800 RPM respectivamente para la frecuencia de 60 Hz.
Dado que el voltaje es variado a la vez que la frecuencia, a veces son llamados drivers VVVF (variador de voltaje
variador de frecuencia).
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El Variador de Velocidad es en un sentido amplio un dispositivo empleado el control de procesos y el ahorro de la energía.
Entre las diversas ventajas del empleo de variadores de velocidad destacan:
Operaciones más suaves.
Control de la aceleración.
Distintas velocidades de operación para cada fase del proceso.
Compensación de variables en procesos variables.
Permitir operaciones lentas para fines de ajuste o prueba.
Ajuste de la tasa de producción.
Permitir el posicionamiento de alta precisión.
Control del Par motor (torque).
