MOTOR ASINCRONO

MOTOR ASINCRONO

Jhair Malday1, Joel Barria1, Jose Cedeño1, Juan Guan1 , Genesis Real1, Roque Barragán1

1Licenciatura en Ingeniería Electromecánica – Centro Regional de Panamá Oeste – Universidad Tecnológica de Panamá

Resumen- El presente trabajo trata acera de los motores asíncronos o motores de inducción; que, en nuestro caso, constan de un rotor de jaula de ardilla simple, en el cual se realizaran las pruebas de campo pertinente. Estas pruebas son las referentes al área eléctrica (medición de resistencias, voltajes y corrientes en sus devanados), como al área mecánica (medición de rpm, torque y potencias de perdida).  Para entender mejor el funcionamiento de este dispositivo, se procederá a desacoplar y acoplar sus piezas, con el fin de contractar su funcionamiento individual teórico versus el práctico. Este tipo de motores, a pesar de ser de construcción simple, poseen además diversas aplicaciones en la vida diaria, como ventiladores, cintas transportadoras, grupos de bombeo, etc. 

Palabras claves- Corrientes, Jaula de Ardilla Simple, Motor Asíncronos, Resistencias, Ventiladores, Voltajes.

Abstract– The present work deals with asynchronous motors or induction motors; which, in our case, consist of a simple squirrel cage rotor, in which the pertinent field tests will be carried out. These tests are those related to the electrical area (measurement of resistances, voltages and currents in their windings), as well as to the mechanical area (measurement of rpm, torque and power loss). To better understand the functioning of this device, we will proceed to uncouple and couple its parts, in order to contract its individual theoretical versus practical operation. This type of engines, despite being simple construction, also have various applications in daily life, such as fans, conveyor belts, pumping groups, etc.

Keywords– Currents, Simple Squirrel Cage, Asynchronous Motor, Resistors, Fans, Voltages.

Introducción

El motor asíncrono o también llamado motor de inducción, es un tipo de motor de corriente alterna en el que la corriente eléctrica del rotor necesaria para producir torsión es generada por inducción electromagnética del campo magnético de la bobina del estator. Por lo tanto, un motor de inducción no requiere una conmutación mecánica aparte de su misma excitación para todo o parte de la energía transferida del estator al rotor, como lo es en los motores universales, motores DC y motores grandes síncronos. [1]

Un motor asíncrono monofásico dispone de un embobinado en el estator de una sola fase, que crea un flujo alterno con una dirección constante, esto supone que el rotor no pueda girar por sí solo, por lo consiguiente el motor no tiene par de arranque. Para que el rotor gire por si solo es necesario que se         generen fuerzas electromotrices por algún método externo. [2]

Eléctricamente hablando, se puede definir al motor asincrónico como un Transformador eléctrico cuyos bobinados del estator representan el primario, y los devanados del rotor equivalen al secundario de un transformador en cortocircuito. [1]

1. Marco teórico

El motor asíncrono monofásico es un tipo de motor similar al motor asíncrono trifásico con rotor en cortocircuito, pero la diferencia está en que el campo magnético que se produce en el estator no es giratorio. Es por esto que en este tipo de motores se le agrega un método de arranque la cual realiza el giro inicial al rotor, de esta manera el rotor pueda girar constantemente a pesar de tener un campo magnético de una sola dirección en el estator.

El motor de inducción monofásico está constituido por dos partes elementales:

1. El rotor
2. El estator

Para mejorar el rendimiento de estos motores es necesario utilizar el espacio mínimo posible ente el rotor y el estator. De esta manera el campo magnético que fluye del estator al rotor no tenga una gran cantidad de pérdidas.

1. El rotor

El rotor es el componente giratorio de una maquina eléctrica [3]. Este está compuesto por juego de bobinas envueltas sobre un núcleo magnético que gira dentro de un campo magnético, debido al flujo de corriente en el estator.

Los rotores de motores asíncronos más utilizados son los siguientes: [4]

•        Jaula de ardilla simple

•        Jaula de ardilla doble

•        Ranura profunda

•        Anillos rozantes

[pic 1]

Figura 1. Rotor del motor proporcionado

El rotor del motor proporcionado para nuestro proyecto es un rotor de jaula de ardilla simple. Para este tipo de rotores los conductores están distribuidos simétricamente por la periferia del rotor. Estos conductores están cortocircuitados, lo que imposibilita la conexión del devanado del rotor con el exterior. Además, la ranura se posiciona de forma inclinada para mejorar las propiedades de arranque y disminuir los ruidos. La base de este tipo de rotor se construye de un apilado de hierro de laminación. [5]

1. El estator

El estator es el elemento que opera como base, permitiendo que desde ese punto se lleve a cabo la rotación del rotor.

El estator de un motor de inducción es el encargado de crear el campo magnético. Este está conformado por un circuito magnético, la cual es un tambor con forma cilíndrica y ranurado, conformado por chapas de hierro (Fe) con aleación de silicio (Si), aislada entre si para reducir las pérdidas por corrientes parasitas. Y un circuito eléctrico, la cual está formado por uno o tres devanados cada una de una sola fase. [6]

[pic 2]

Figura 2. Estator del motor proporcionado

El estator del motor proporcionado tiene un circuito eléctrico conformado por cuatro devanados monofásicos conectados en serie. Al pasar corriente por estos devanados se produce un campo magnético constante de una sola dirección; al ser el campo magnético de una sola dirección hace que el rotor no pueda girar solo.

Este estator está conectado a un interruptor de tres velocidades, la cual varia las conexiones entre estos tres devanados; el cuarto devanado es el que está conectado a un condensador, la cual realiza el arranque.

2. Funcionamiento del motor asíncrono monofásico[pic 3]

Figura 3. Esquemático de conexiones del motor proporcionado

Los motores asíncronos monofásicos tienen aplicaciones de muy baja potencia de hasta 1Hp. estos motores son utilizados cuando se necesita una salida de baja potencia o por no necesitar un factor de potencia elevado.

 El  motor monofásico dispone de un embobinado en el estator de una sola fase que crea un flujo alterno pero de dirección constante, esto supone que el rotor no pueda girar por sí solo.

Los motores monofásicos con arranque por condensador poseen en su estator dos  devanados desfasados 90° eléctricos en el espacio; uno de ellos se denomina principal y cubre los 2/3 de las ranuras del estator y el otro se denomina auxiliar y cubre el resto del estator.

En  serie  con  el  devanado  auxiliar  se  conecta  un  condensador como se ve en la Fig. 3,  de  tal  manera  que las   intensidades   que   circulen   por   ambos   devanados   queden aproximadamente desfasadas 90° en el tiempo y sus módulos sean iguales.[pic 4]

Figura 4. Esquemático del motor de arranque por condensador

Al circular unas corrientes de iguales valores eficaces y desfasadas entre sí 90° en el  tiempo  por  unos  devanados  desfasados  90°eléctricos  en  el  espacio  la  máquina  se comporta como un motor bifásico y se genera un campo magnético giratorio que hace girar al motor.

Este tipo de motor tiene dos devanados permanentes que, en general, se arrollan con alambre de un mismo diámetro y el mismo número de vuelta, es decir, los devanados son idénticos.

Además, se presta al control de velocidad por variación del voltaje de suministro. Se usan diversos métodos para ajustar el voltaje aplicado al estator y producir el control deseado de velocidad, como transformadores con varias salidas, variacs, potenciómetros y resistencias o reactores con varias salidas. [7] En nuestro caso se cuenta con un bobinado de varias salidas que por medio de un interruptor de 3 velocidades que permite cambiar el voltaje del bobinado principal del motor.

El capacitor además ayuda a mantener un factor de potencia cerca de uno en este tipo de motores, y reduce el ruido en su operación, pero el torque de arranque que mantienen estos motores es inferior a los de capacitor de arranque.

El capacitor que se usa se diseña para el servicio continuo y es del tipo de baño de aceite. El valor del capacitor se basa más en su característica de marcha óptima que en la de arranque. Al instante de arranque, la corriente en la rama capacitiva es muy baja.

En estos motores el estator se alimenta de una única tensión, por lo que no es  posible generar un campo magnético giratorio; consiguiendo solo u campo magnético pulsante.

2.1. ¿Por qué se necesita un condensador en un motor monofásico?

Al aplicar una tensión monofásica alterna al embobinado principal, se generan dos campos magnéticos giratorios de igual amplitud y constantes, que giran a la misma velocidad, pero en sentidos contrarios. Como resultado se produce un campo magnético pulsatorio, el cual no es capaz de poner en marcha el motor por cuanto produce un torque de arranque nulo.

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