Maquinas Asincronicas

MOTORES ELÉCTRICOS DE INDUCCIÓN O MAQUINAS ASINCRÓNICAS, ( M.A.).-

Introducción.-

Motor Eléctrico.-

El motor eléctrico, es una maquina encargada de transformar energía eléctrica en energía

Mecánica. Combina las ventajas de la utilización de la energía eléctrica, bajo costo de mantencion,

facilidad de transporte, limpieza y simplicidad de operación.

Motores de Inducción, o motores Jaula de Ardilla, están constituidos por una parte

fija llamada Estator, y una parte móvil llamada Rotor.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO.

El principio de funcionamiento de un motor Jaula de Ardilla, esta basado en el fenómeno de

Inducción Electromagnética, explicada y cuantificada por la Ley de Faraday, donde un campo

magnético giratorio producidos en los bobinados de la maquina, “arrastra” al rotor. El campo

magnético rotatorio es producido por tres fases de igual magnitud pero desfasados 120 grados,

generando un sistema trifásico simétrico y equilibrado definidos por la siguiente expresiones

matemáticas:

Fase R : VR ( t ) = Vmax sen ωt

Fase S : Vs ( t ) = Vmax sen ωt + 120°

Fase T : VT ( t ) = Vmax sen ωt – 120°

Gráficamente:

Definición.-

Motor Asincrónico.- Se llama asincrónico debido a que el rotor gira leve mente mas lento que

el campo magnético giratorio producido por el estator.

Existe un deslizamiento por helecho que el rotor es “ arrastrado” por el

estator.

MOTOR TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN ( 3 φ ).-

Forma Constructiva.-

Descripción de las partes:

1.- Cancamo.- Utilizado para transporte e instalación de los motores de carcazas mayores

a 112M.

2.- Placa de identificación.-Contiene todos los datos técnicos del motor, los cuales son

utilizados para el montaje y dimensionamiento de la parte eléctrica

y mecánica para la cual fue diseñado.

3.- Armazón.- Estructura externa del motor de construcción robusta, resistente a la

Corrosión y a agentes mecánicos externos.

4.- Protección del ventilador.- Cumple la función de orientar el aire de refrigeración sobre

la carcaza del motor.

5.- Ventilador.- Es el encargado de refrigerar al motor, sus aletas son de construcción

recta, lo que permite su perfecto funcionamiento, independiente del sentido

de giro del motor.

6.- Eje.- Cumple la función de entregar la energía mecánica a la carga. Esta fabricado de

acero al carbono, tratado térmicamente con el objeto de eliminar las tensiones internas.

7.- Caja de Conexiones.- En ella se ubican los bornes de conexión, dispuestos de tal forma,

que se puede girar de acuerdo a la necesidad de montaje.

8.- Bornes de Conexiones.- Permite la alimentación del motor desde el exterior. En ellos se

realizan las diferentes conexiones, dependiendo de la Tensión Nominal de operación del

motor.

9.- Estator.- En este se crea el campo magnético giratorio necesario para la transferencia de

potencia al eje del motor. Esta formado por un núcleo de chapas de acero laminado donde

van dispuestas la bobinas del motor.

10.- Rotor.- Construido con chapas de acero de bajas perdidas magnéticas, montado sobre

una jaula de ardilla de aluminio fundido bajo, presión.

11.- Jaula de Ardilla.- Estructura de aluminio en forma de jaula inmersas en las chapas del

rotor. Incluyen los ventiladores internos y soporte de balanceo del rotor.

12.- Arrollamientos.- Bobinados fabricados de alambre de cobre esmaltado con barnices a

base de poliéster de alta rigidez dieléctrica y excelente resistencia mecánica.

13.- Agujero de drenaje.- Son los responsables de drenar cualquier material condensado

dentro del motor.

14.- Tapas.- Cumplen la función de soportar los asientos de los rodamientos y proveer

hermeticidad total de la carcaza, además de facilitar la disipación térmica.

15.- Rodamientos.- están encargados de reducir al máximo el roce del eje del rotor con la

carcaza. En general están proyectados para una duración mayor a 20.000 horas.

PRINCIPALES PARTES CONSTITUTIVAS DE UNA M. A. TRIFÁSICA.-

Estator.- Es el encargado de producir el campo magnético giratorio. Esta formado por un

conjunto de tres bobinados eléctricamente separados, simétricos e idénticos entre

si, los cuales son alimentados desde el exterior, por una terna equilibrada de

tensiones sinusoidales trifásicas.

Disposición del devanado de Estator de una Maquina Asincrónica.

Etapa de inspección en la fabricación de estatores de Maquinas Asincrónicas. ( gentileza WEG )

Rotor.- Es el elemento giratorio donde se produce la transformación de la energía eléctrica en

energía mecánica, a través del campo magnético giratorio producida por el estator. Posee

el eje que entrega la energía mecánica a la carga.

Existen dos tipos de rotores para maquina trifásicas:

1.- Rotor Bobinado.- Esta compuesto por un enrollado similar en Nº de bobinas y polos que

el del estator a que pertenece. Los terminales de estos enrollados, se conectan a anillos

eléctricamente aislados montados sobre un mismo eje. Mediante un conjunto de

escobillas de carbón, se provee conexión desde el exterior a esos terminales. Durante el

funcionamiento normal, los terminales del rotor se cortocircuitan entres sí a través de

resistencias externas.

2.- Rotor Jaula de Ardilla.- Esta compuesto por barras conductoras de aluminio

cortocircuitadas en ambos extremos por anillos también de aluminio. La disposición de las

barras es simétrica en toda la periferia del rotor lo que la hace parecer una jaula de ardilla,

( de ahí proviene su nombre ), como se ilustra en la figura:

Jaula de Ardilla Rotor Jaula de Ardilla con núcleo de Fe

Por lo general los motores se pueden conectar directamente a la red de servicio

ofreciendo máxima seguridad y continuidad de servicio. Con los rotores jaula es posible

influir considerablemente en el momentum o par de giro. Esto se logra por medio de

distintos tipos de construcción de jaulas retóricas, modificando la forma y la sección de sus

barras.

Para la mayoría de los tamaños constructivos, las jaulas se construyen de aluminio

puro por medio de procedimiento de fundición inyectada. Los anillos en cortocircuito

quedan así firmemente apoyados al paquete de chapas rotoricas, que conforman en núcleo

del rotor. Dicho tipo de construcción logra un par de rotación adecuado para cada tipo de

servicio.

CHAPAS DEL NÚCLEO DEL ROTOR.-

Las chapas de Fe silicoso del núcleo son estampadas en prensa con la forma requerida de

acuerdo a la jaula que tendrá inmersa. Todo el conjunto forma un paquete compacto al que

se le introduce el eje, el que finalmente entrega la potencia mecánica a la carga.

Rotor “ Jaula de Ardilla “ con sus

respectivos ejes, ventiladores internos,

elementos de balanceo y chaveteros.

ALIMENTACIÓN DE UN MOTOR DE C.A. JAULA DE ARDILLA.

Definiremos algunos conceptos técnicos relacionados con la conexión de motores:

Tensión de servicio.- Es la tensión de la red de alimentación que es utilizada para alimentar al

motor.

Tensión Nominal.- Es la tensión para la cual fue proyectado el bobinado del motor, es decir,

es la tensión que recibe cada bobina entre sus terminales de entrada y

salida. La tensión Nominal del motor debe coincidir con la Tensión de

Servicio.

Conexión de Servicio.- Es la conexión realizada en la Caja de Conexión de bornes del motor, y su

configuración esta directamente vinculada a la tensión nominal del mismo.

La tensión de servicio debe coincidir con la tensión nominal del motor, sin embargo por lo

general, los motores vienen diseñados para que sus bobinados de estator admitan una tolerancia

de +/- de la tensión nominal. En este caso los valores limites de la temperatura pueden

sobrepasarse hasta 10º C de su temperatura normal de trabajo, ( IEC 34/1 ).

Estas tensiones son aplicadas a las diferentes puntas de entrada y salidas del bobinado

que componen el estator de la maquina.

Tensiones entre Fases y Fase-Neutro para configuraciones Estrella – Delta.

Definiremos a continuación el nombre de las diferentes puntas de entrada y salidas que

conforman el bobinado de un motor trifásico:

La tensión de servicio es aplicada a los terminales de entrada de los bobinados ( U,V,W ),

la configuración final dependerá del régimen de voltaje del motor.

Fase R ; Correspondiente a la fase de referencia , de forma sinusoidal ángulo de fase 0º.

Fase S ; Corresponde a la segunda fase sinusoidal con un ángulo de fase de -120º .

Fase T ; Corresponde a la tercera fase sinusoidal , con un ángulo de fase de 120º, ( ó

-240º ).

VALOR DEL VOLTAJE EN FUNCION DEL TIEMPO DE LAS DIFERENTES FASES.

Como se dijo anteriormente, el régimen de tensiones de servicio debe ser simétrico y

equilibrado , es decir, los fasores voltajes deben tener la misma magnitud con respecto al punto

de referencia o neutro y el ángulo de dichos fasores debe ser de 120 º .

Fase R ; VR (

...