Electrotecnia Motores eléctricos
Enviado por sebastian1032 • 6 de Septiembre de 2012 • Práctica o problema • 3.546 Palabras (15 Páginas) • 440 Visitas
Electrotecnia Motores eléctricos
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MOTORES ELÉCTRICOS
M.1 Partes y conexionado.
M.2 Inducción y deslizamiento.
M.3 Rendimiento y curva característica.
M.4 Regulación y arranque.
M.5 Motores monofásicos.
M.6 Motores de corriente continua.
M.7 Motores síncronos.
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M.1 PARTES Y CONEXIONADO
Comenzaremos estudiando el motor asíncrono trifásico o motor de inducción
trifásico, que por su robustez, bajo mantenimiento y sencillez de utilización es el motor
más ampliamente utilizado en la industria.
1) PARTES DE UN MOTOR
El motor asícrono trifásico tiene por dos partes fundamentales:
-Estátor: es la parte fija del motor, está compuesta por la carcasa de acero que contiene
al núcleo magnético del devanado estatórico o inductor. Esta carcasa sirve para proteger
y disipar el calor generado dentro del motor a través de sus aletas. El núcleo estatórico
está compuesto por un conjunto de chapas de hierro apiladas, formado un cilindro hueco,
en cuyo interior se alojará el rótor. En el interior de de este núcleo se han practicado un
conjunto de ranuras donde se bobinan el devanado inductor.
- Rótor: es la parte móvil del motor. Acoplado al eje se sitúa el núcleo rotórico, en cuya
superficie de alojan cierto número de barras conductoras cortocircuitadas en sus extremos
mediante anillos conductores. Este tipo de rótores se llaman de jaula de ardilla. El eje de
giro se sujeta a la carcasa mediante unos cojinetes o rodamientos, y transmiten el par de
fuerzas a la carga mediante una transmisión mecánica de tipo engranaje, correa, o cadena,
con embrague y/o freno mecánico. La transmisión hace la función de reductor de
velocidad, adecuando la velocidad del motor a la velocidad de la carga.
Fig. 1: Estator Fig. 2: Rótor de jaula de ardilla
- Refrigeración: si acoplamos un ventilador al eje de giro, éste refrigerará al motor
cuando gire, evacuando el calor al exterior, esto se llama auto-ventilación. También
existen motores con ventilación forzada, si el ventilador tiene su propio motor, o
refrigerados con agua, aceite,…
- Caja de bornes: Aloja a los terminales de los devanados estatórios para su conexión a
la alimentación. Existen 2 terminales por devanado, y un devanado por fase.
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- Entrehierro: Es el espacio de aire que separa el estátor del rótor. Debe ser lo más
reducido posible para minimizar los flujos de dispersión y reducir la relutancia del
circuito magnético (el aire conduce peor el flujo magnético que el hierro).
2) CONEXIONADO
Los motores asíncronos trifásicos son motores bitensión, puede conectarse a dos
tensiones de red diferentes, p.e 220/380 V. La tensión menor indica la tensión de fase
nominal, osea, la máxima tensión a aplicar al bobinado. Un exceso de tensión puede
provocar perforaciones en el aislamiento y/o sobrecalentamiento, reduciendo
drásticamente la vida útil. Una tensión demasiado pequeña reduce en un tercio potencia
útil del motor. Así, ante una red con la tensión menor conectaremos el motor en
triángulo, y ante una red con la tensión mayor lo conectaremos en estrella.
Fig. 3: Conexión en estrella Fig. 4: Conexión en triángulo
Ejercicio 1: Sea una red trifásica de 400 V y un motor bitensión de 230/400 V,
¿cómo debemos conectar el motor?
Sol: Como la tensión de red es de 400V entre fase y fase, si lo conectamos en
triángulo le estaremos aplicando 400 V a cada bobinado, siendo 230 V la máxima
tensión aplicable, por que sería incorrecto.
Si lo conectamos en estrella, le estaríamos aplicando la tensión entre fase y neutro de
la red, o sea, los 230 V necesarios.
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PRÁCTICA 1: ARRANQUE DIRECTO DE UN MOTOR ASÍNCRONO TRIFÁSICO.
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M.2 INDUCCIÓN Y DESLIZAMIENTO
El núcleo magnético del estator tiene en su interior unas ranuras donde se alojan
los bobinados inductores. Cada bobinado está compuesto por un número par de polos
opuestos, que al circular corriente por ellos, crean un flujo magnético que atraviesa el
rótor y retorna por el estator. A continuación se observa un estator con una sola fase.
Fig. 5: Circulación de flujo en el estator
Este flujo tendrá dirección ascendente o descendente según la dirección de la
corriente, o sea, de la polaridad instantánea de dicha fase de la corriente alterna.
U-X
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73
U-X
Fig. 6: Flujo magnético alterno dentro del estator creado por un solo bobinado
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Cuando juntamos los tres flujos magnéticos (uno por cada fase) se observa que el
efecto conjunto es un campo magnético rotatorio uniforme.
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
0
15
30
45
60
75
90
105
120
135
150
165
180
195
210
225
240
255
270
285
300
315
330
345
360
V-Y
W-Z
U-X
Fig. 7: Flujo magnético rotatorio dentro del estator creado por tres bobinado desfasados
La velocidad de rotación del flujo magnético, es en este caso igual a la frecuencia
de la red (en cada ciclo el flujo gira una vuelta). A esta velocidad se le llama velocidad
de sincronismo. Si al estator le practicamos más ranuras podemos aumentar el número
de polos de cada bobinado. Llamando p al número de pares de polos por fase del estator,
observamos que para cada vuelta hace falta p ciclos de res. Entonces:
p
f
ns
×
=
60
Siendo ns la velocidad de sincronismo (rpm) y f la frecuencia (Hz).
Ejercicio 1: Calcula las velocidades de sincronismo a 50Hz con p=1,2,3 y 4.
Sol:
p 1 2 3 4
ns 3000 rpm 1500 rpm 1000 rpm 750 rpm
Al situar ahora una espira cortocircuitada en el interior del estator, y ser flujo
rotatorio, la variación de dicho
...