Máquinas eléctricas II

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Máquinas eléctricas II

  1. 1. MÁQUINAS ELÉCTRICAS IIELECTROTÉCNIALuis Miguel GARCÍA GARCÍA-ROLDÁNDepartamento de TecnologíaIES Cap de Llevant – MAÓ
  2. 2. MÁQUINAS ELÉCTRICAS Análisis de las aplicaciones de electromagnetismoen nuestro entorno y en la generación,transformación y utilización de la energía eléctrica. Transformadores. Funcionamiento. Constitución.Pérdidas. Rendimiento. Tipos y aplicaciones. Máquinas de corriente continua. Funcionamiento.Tipos. Conexiones. Máquinas de corriente alterna. Funcionamiento.Tipos. Conexiones.2
  3. 3. MÁQUINAS ELÉCTRICASMáquinas eléctricas II
  4. 4. MÁQUINAS ELÉCTRICAS4
  5. 5. 5CLASIFICACIÓN DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS (I)Generan energía eléctrica a partir de energíamecánicaTransforman la corriente eléctrica variando algunade sus características (I, V)GENERADORESTRANSFORMADORESMOTORES Aprovechan la energía eléctrica para transformarlaen energía mecánicaMÁQUINA ELÉCTRICA
  6. 6. 6CLASIFICACIÓN DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS (II)Generadores Motores TransformadoresMÁQUINASELÉCTRICAS DE CORRIENTE CONTINUA DE CORRIENTE ALTERNA:monofásicos o trifásicos. UNIVERSALES DINAMOS: generancorriente continua ALTERNADORES:generan corrientealterna MONOFÁSICOS TRIFÁSICOS
  7. 7. CLASIFICACIÓN DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS (III)7MÁQUINAS ELÉCTRICASDE CORRIENTECONTINUADE CORRIENTE ALTERNASÍNCRONASASÍNCRONAS O DEINDUCCIÓN Un convertidor es una máquina que transforma la corriente alterna encorriente continua Un inversor es una máquina que transforma la corriente continua encorriente alterna
  8. 8. CLASIFICACIÓN DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS (IV)8MÁQUINASELÉCTRICASROTATIVASMOTORESGENERADORESESTÁTICASTRANSFORMADORESCONVERTIDORESINVERSORES
  9. 9. 9RÉGIMEN DE FUNCIONAMIENTO DE LASMÁQUINAS ELÉCTRICAS ROTATIVASCuando no está conectado a un circuito exteriorTrabaja en las condiciones para las que ha sidodiseñado. No hay peligro de calentamientos oroturasEN VACÍORÉGIMEN NOMINALPLENA CARGA Cuando trabaja exactamente a su valor nominalMÁQUINA ELÉCTRICAROTATIVASOBRECARGA Cuando trabaja a una potencia mayor a la nominal
  10. 10. PÉRDIDAS EN LAS MÁQUINAS ELÉCTRICASROTATIVASDe fricción o ventilación, debidas al rozamiento delas diferentes piezas móviles y la circulación deaire para refrigeraciónPérdidas en el cobre debido a efecto JouleMECÁNICASELÉCTRICASMAGNÉTICASPérdidas en el hierro debidas a las variaciones enlos campos magnéticos y a la frecuencia con laque lo hacenPÉRDIDAS DE UNAMÁQUINA ELÉCTRICAROTATIVA10
  11. 11. RENDIMIENTO EN LAS MÁQUINASELÉCTRICAS ROTATIVAS11 El rendimiento de una máquina es la relación que hay entrela energía total que consume y el trabajo que producealimperdalimalimsalidaPPPPPη
  12. 12. MOTORES DE CORRIENTECONTINUAMáquinas eléctricas II
  13. 13. 13MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA: ELEMENTOS El estator o inductor es la parte fija y generael campo magnético. Para ello dispone deuna serie de bobinas inductoras situadasalrededor de los polos del electroimán,sujetos a la carcasa. El rotor o inducido es la parte móvil. Constade un conjunto de bobinas inducidasenrolladas sobre las ranuras de un núcleo dehierro llamado inducido el extremo de lascuales se sueldan mediante láminas de cobrellamadas delgas. El conjunto de delgas formael colector. El rotor se monta sobre un ejepara poder girar. Las escobillas van montadas sobre los portaescobillas y están en contacto con el colectorpara proporcionar la corriente a las bobinasinducidas. Suelen ser de carbón o grafito.FABRICAMOS UN MOTOR CC PARTES MOTOR CC
  14. 14. 14CAMPO MAGNÉTICO CREADO POR N ESPIRAS El campo magnético creado por unconjunto de N espiras por las que circulauna corriente I es constante en su interiory del mismo valor que en sucentro, podemos calcularlo a partir de laley de Biot y Savart. El campo creado por cada espira se sumaal de la espira siguiente.rNIμBint Las líneas de campo son similares a lasde un imán, por eso se definen polos N yS.rNI2μBext
  15. 15. 15BLIF Cuando se introduce una espirade longitud L por la que circulauna corriente eléctrica I y quepuede girar sobre sí misma en elinterior de un campo magnéticoB, éste ejerce un par de fuerzas Fsobre ella que la hacen girar sobresu eje.En los conductores paralelos al campomagnético aparecen dos fuerzas que seoponen. En los conductores perpendicularesaparece el par de fuerzas.FUERZA MAGNÉTICA SOBRE UNA ESPIRAMOTOR CC
  16. 16. 16MOMENTO MAGNÉTICO SOBRE UNA ESPIRABΛSIdΛBΛLIdΛF El momento del par de fuerzas anterior será:senBSI Al producto SI se le denomina momento magnético de laespira (m):senBmM
  17. 17. En sentido horizontal, por la espira no habrá corriente pero ésta seguirá girandopor inercia.A continuación, el colector invertirá el sentido de la corriente y por tantovolverán a quedar polos magnéticos opuestos en rotor y estator, con lo que elpar de fuerzas tendrá el mismo sentido y se acabará de realizar el giro.17MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA: FUNCIONAMIENTOAl conectar un motor a una fuente dealimentación, la corriente de excitación Iecircula por las bobinas inductorasgenerando un electroimán. Una corriente dealimentación I, que puedes ser la mismacorriente, circula por las bobinas inducidas através de las escobillas y del colector.En este momento, la iteración entre elcampo magnético inductor y la corriente delinducido hace que aparezca un par defuerzas sobre las bobinas inducidasobligándolas a girar sobre su eje. Daránmedia vuelta.FUNCIONAMIENTO
  18. 18. 18MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA: TIPOS (I) MOTOR SERIE: En él el inducido y el devanadoinductor van conectados en serie. Si sedesconecta de los bornes de salida delmotor, quedara interrumpido el circuito deexcitación y por lo tanto no se producirá en elinducido tensión alguna.Al representar las curvas de régimen de giro (rpm), potencia eléctrica absorbida (KW), par motor(Kgm) y rendimiento (%) en función de la intensidad adsorbida (A), deducimos que cuando éstase reduce mucho el motor se acelera peligrosamente: en vacío I=0 la velocidad será demasiadoelevada => inestabilidad; por tanto estos motores no pueden funcionar en vacío.Además, pueden desarrollar un par motor alto a bajas velocidades al revés para velocidadesaltas. Por lo que tienen un par de arranque elevado. Por este motivo estos motores se usan paravehículos de tracción eléctrica como tranvías, locomotoras, etc
  19. 19. 19MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA: TIPOS (II) La corriente de alimentación será iguala la de excitación y a la del inducido,por lo que la potencia eléctricasuministrada al motor será:ie III IVPe La potencia que el motor transformaráen potencia mecánica será la potenciaeléctrica menos la potencia de pérdidas(la más importante es la debida alefecto Joule en los bobinados))R(RIP ie2iperd)R(RIVIIεP ie2im
  20. 20. 20MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA: TIPOS (III) ε es la tensión en el inducido y sedenomina fuerza contraelectromotriz(FCEM) ε es contraria a I y se opone a ésta[V])R(RIVε iei
  21. 21. 21MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA: TIPOS (IV) MOTOR SHUNT (paralelo): Su bobinado inductorprincipal está conectado en paralelo con elbobinado inducido. De esta forma, de toda lacorriente absorbida por el motor solo una partecircula por cada bobinado.Del análisis de las curvas de respuesta podemos deducir que en el arranque (bajasvelocidades) el par motor es menor que en el caso anterior. Además para pequeñasintensidades la velocidad se mantiene pudiendo trabajar en vacío. Por este motivo estosmotores se usan cuando necesitamos velocidades constantes independientemente de lacarga aun no ofreciendo par motor elevado, por ejemplo para máquinas herramienta.
  22. 22. 22MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA: TIPOS (IV) La corriente de alimentación se divideen dos; una por cada bobina. Lacorriente de excitación será:eeRVI Las potencias mecánica y de pérdidasdebida al efecto Joule en los bobinadosserán:i2ie2eperd RIRIP)RIRI(VIIεP i2ie2eimi2iii2iem RIVIRI)IV(IP[V]RIVε ii La FCEM será:
  23. 23. 23MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA: TIPOS (V) MOTOR COMPOUND (conexión compuesta): Esuna combinación de motor serie y paralelo. Lasbobinas inductoras quedan divididas en dospartes: una en serie con las inducidas (EF) y una(CD) en paralelo con éstas. De estamanera, tenemos mucha I en el inductor paratener muy buen par y poca I en el inducido paratener estabilidad en el régimen de giro.Esta configuración confiere al motor lascaracterísticas de los motores serie y paralelo: unpar motor mayor que el shunt pero menor que elserie y un régimen de giro mayor que el del motorshunt y que también se mantiene invariante,pudiendo trabajar en vacío.Por este motivo estos motores se usan cuando serequiere un par de arranque alto y velocidadesconstantes, por ejemplo para máquinasherramienta como compresores y laminadoras ytracción eléctrica.
  24. 24. 24MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA: TIPOS (VI) La corriente de alimentación se divideen dos; una por cada bobina. Lacorriente de excitación será:eeRVI Las potencias mecánica y de pérdidasdebida al efecto Joule en los bobinadosserán:)R(RIRIP esi2ied2eperd)RIRIRI(VIIεP es2ii2ied2eim[V]RIRIVε esiii La FCEM será:esede RRRes2ii2iem RIRI)IV(IPes2ii2iim RIRIVIP
  25. 25. MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA: TIPOS (VII)25 Un motor de CC con excitación serie alimentado a 230V, con unaresistencia de excitación de 7Ω y del inducido de 0.3 Ω, necesita unacorriente de 12A. Determina las pérdidas eléctricas y su rendimiento___EJERCICIO___2760W230V·12AIVPalimW0511)0.3Ω(7ΩA12)R(RIP 22ie2iperd)0.3(7ΩA12230V·12A)R(RIVIP 22ie2im1709W1051W2760WPm61.9%η0.6192760W1709WPPPPηalimmalimútil
  26. 26. 26MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA: TIPOS (IV)Esta es unacomparación de lasvelocidades de losdiferentes tipos demotores en función delpar del motor
  27. 27. 27MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA: INTENSIDAD INTENSIDAD NOMINAL (In) de un motor es la que absorbe elmotor una vez arrancado y funcionando en condicionesnormales. INTENSIDAD DE ARRANQUE (Ie) de un motor es la queconsume el motor en el momento del arranque. No debesobrepasar un cierto valor respecto de la intensidad nominalque dependerá de la potencia del motor.
  28. 28. 28MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA: PAR MOTOR PAR NOMINAL (Γn) de un motor es el que tiene el motor unavez arrancado y funcionando en condiciones normales. PAR DE ARRANQUE (Γ e) tiene que ser mayor que el nominalpara vencer la resistencia del motor al arranque y para llegara la velocidad nominal de éste; es decir, para vencer elmomento de inercia del motor.[N]senBlIF[Nm]Icteτ i[Nm]DFτ[Wb]SNBΦmotor eléctrico (leaf) vs térmico (1.6)
  29. 29. 29MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA: POTENCIA ÚTIL POTENCIA ÚTIL o de SALIDA (Pm) de un motor es la que escapaz de desarrollar el motor una vez arrancado yfuncionando en condiciones normales.[W]ωτP[W]ωIΦcteP imotor eléctrico (leaf) vs térmico (1.6)
  30. 30. 30MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA: VELOCIDADDE GIRO (I) VELOCIDAD DE GIRO (n) de un motor es la que tiene el motor unavez arrancado y funcionando en condiciones normales. Se puedevariar al variar la tensión aplicada al motor, con lo que su regulaciónes relativamente sencilla.La estabilidad de funcionamiento de un motor se consigue si: Al aumentar la velocidad el motor responde con una reduccióndel par motor que establece el equilibrio. De lo contrario, elmotor se acelerará. Al disminuir la velocidad el motor responde con un aumento delpar motor que establece el equilibrio. De lo contrario, el motorperderá fuerza y se parará.[rpm]Φεcten[serie])R(RIVε[paralelo]RIVεieiii[compound]RIRIVε esiii
  31. 31. MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA:VELOCIDAD DE GIRO (II)31 Un motor de CC con excitación serie alimentado a 230V, con unaresistencia entre terminales de 0.9 Ω, necesita una corriente de 15ACuando trabaja a 800min-1. Determina la velocidad de funcionamientodel motor cuando, con la misma corriente de alimentación, se leconecta entre terminales una resistencia de 4Ω___EJERCICIO___sin carga216.5V15A·0.9 Ω-230V)R(RIVε ieicon carga.5V15615A·4Ω-216.5VIR-)R(RIVε icargaiei[rpm]Φεn k[rpm]Φεn k
  32. 32. MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA:VELOCIDAD DE GIRO (III)32 Un motor de CC con excitación serie alimentado a 230V, con unaresistencia entre terminales de 0.9 Ω, necesita una corriente de 15ACuando trabaja a 800min-1. Determina la velocidad de funcionamientodel motor cuando, con la misma corriente de alimentación, se leconecta entre terminales una resistencia de 4Ω___EJERCICIO___s serávelocidadelasentrerelaciónlaiImismalaporcreadoestáqueyacteescomoΦεΦεΦεΦεnkkn11min578.3216.5V156.5V800minεεnnnvelocidadlaquelopordisminuye,εcarga, laconharálotambién
  33. 33. 33MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA: REGULACIÓNDE VELOCIDAD DE GIRO REGULACIÓN DE VELOCIDAD DE GIRO (SN) de un motor es elcambio de velocidad cuando se disminuye la carga en el motor desdeel valor de plena carga (npc) hasta el valor de carga cero (no ,trabajoen vacío).(%)·100nnnSNpcpco
  34. 34. 34MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA: SENTIDO DEGIRO (I) SENTIDO DE GIRO lo de la regla de la mano izquierda y se puedecambiar variando el sentido de la corriente en el inducido o en elinductor (nunca las dos a la vez!!)
  35. 35. 35MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA: VELOCIDADENTIDO DE GIRO (II) Realiza el circuito equivalente para cada uno de los tipos demotores de cc indicando el esquema de conexionado.Realiza el mismo ejercicio para poder realizar un cambio desentido de giro.___EJERCICIO___SERIE
  36. 36. 36MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA: SENTIDODE GIRO (III)SHUNTCOMPOUND
  37. 37. PÉRDIDAS EN LAS MÁQUINAS ELÉCTRICASROTATIVASDe fricción o ventilación, debidas al rozamiento delas diferentes piezas móviles y la circulación deaire para refrigeraciónPérdidas en el cobre debido a efecto JouleMECÁNICASELÉCTRICASMAGNÉTICASPérdidas en el hierro debidas a las variaciones enlos campos magnéticos y a la frecuencia con laque lo hacenPÉRDIDAS DE UNAMÁQUINA ELÉCTRICAROTATIVA37
  38. 38. RENDIMIENTO EN LAS MÁQUINASELÉCTRICAS ROTATIVAS38 El rendimiento de una máquina es la relación que hay entrela energía total que consume y el trabajo que producealimperdalimalimsalidaPPPPPη
  39. 39. MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA:BALANCE ENERGÉTICO (I)39 El rendimiento o eficiencia de un motor es la relación que hayentre la energía total que consume y el trabajo que producealimperdalimalimsalidaPPPPPη Las pérdidas totales serán la suma de las pérdidasmecánicas, eléctricas y magnéticasmecperdmagperdelécperdperd PPPPIVCV·736IVIεη ii2ie2eelécperd RIRIP
  40. 40. MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA:BALANCE ENERGÉTICO (II)40 El diagrama de flujo energético de un motor de corrientecontinua es
  41. 41. MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA: BALANCEENERGÉTICO (III)41 Un motor de CC con excitación en paralelo tiene una tensión nominalde 300V, una corriente nominal de 30 A y unas resistencias de losbobinados del inducido y del estator de 0.2 Ω y 100 Ω,respectivamente. Sus pérdidas por rozamiento y en el hierro son del4.42% de la potencia de alimentación. Dibuja el diagrama de flujoenergético de este motor, calculando las potencias y porcentaje decada pérdida y calculando el rendimiento total.___EJERCICIO___
  42. 42. MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA: BALANCEENERGÉTICO (IV)42___EJERCICIO___
  43. 43. MOTORES DE CORRIENTE ALTERNAMáquinas eléctricas II
  44. 44. 44MOTORES DE CORRIENTE ALTERNA:CLASIFICACIÓNSon los más utilizados. Según el principio de funcionamiento se clasificanen : Síncronos: Sus bobinas inducidas sealimentan mediante corriente continuagenerando un campo magnético fijo quetratará de alinearse con el campo giratoriogenerado en las bobinasinductoras, haciendo girar al rotor. Secaracterizan porque su rotor gira a lavelocidad de sincronismo que es cte. Asíncronos: Se fundamentan en la acciónque ejerce un campo magnético giratorioen el estator sobre las corrientes inducidasen el rotor, por eso también se llamanmotores de inducción. Se caracterizanporque su rotor gira a una velocidad inferiora la de sincronismo.Según el número de fases que se enrollan en el estator pueden sertrifásicos o monofásicos
  45. 45. 45MOTORES AC SÍNCRONOS TRIFÁSICOS:ELEMENTOS El estátor es la parte fija y está formadopor la carcasa, que presenta una coronade chapas ranuradas de acero en la quese introducen 3 bobinas inductoras, losextremos de las cuales estánconectadas a la placa de bornes para laconexión del motor. El rotor es la parte móvil y está situadoen el interior. Consta de unas bobinas,que se alimentarán en continua a travésde los anillos de rozamiento,conectados por unas escobillas.La constitución de este tipo de motores es muy sencillo y tiene menoscomponentes que un motor de continua
  46. 46. 46MOTORES AC SÍNCRONOS TRIFÁSICOS:FUNCIONAMIENTOEl principio de funcionamiento es el mismo que el de los motores decontinua, pero existen algunas diferencias: La corriente alterna trifásica que alimenta el motor circulaúnicamente por las 3 bobinas inductoras del estator que, al estarformando ángulos de 120º, generan un campo magnéticogiratorio Bs. Las bobinas que forman el rotor se alimentan encontinua, generando un campo magnético constante en módulo ydirección Este campo B tratará de alinearse con el campo creado por lasbobinas inductoras que, al ser giratorio, hacen que el rotor gire ala velocidad de sincronismorNI2μB][pf60n rpm Generando un par:[Nm]BlIr2F·2rτ se
  47. 47. 47MOTORES AC ASÍNCRONOS TRIFÁSICOS:ELEMENTOS (I) El estátor es la parte fija y está formadopor la carcasa, que presenta una coronade chapas ranuradas de acero en la quese introducen 3 bobinas inductoras, losextremos de las cuales estánconectadas a la placa de bornes para laconexión del motor. El rotor es la parte móvil y está situadoen el interior. El rotor de jaula deardilla, se compone de una serie deconductores metálicos acoplados en doscoronas metálicas (su aspecto es el deuna jaula). El rotor bobinado, secompone de 3 bobinas trifásicasidénticas a las del estátor conectadas enY.La constitución de este tipo de motores es muy sencillo y tiene menoscomponentes que un motor de continua
  48. 48. 48MOTORES AC ASÍNCRONOS TRIFÁSICOS:ELEMENTOS (II)
  49. 49. 49MOTORES AC ASÍNCRONOS TRIFÁSICOS:ELEMENTOS (III)MONTAJE MOTOR ACASÍNCRONO TRIFÁSICO
  50. 50. 50MOTORES AC ASÍNCRONOS TRIFÁSICOS:FUNCIONAMIENTOFUNCIONAMIENTO 2: GIRO DEL ROTOREl principio de funcionamiento es el mismo que el de los motores decontinua, pero existen algunas diferencias: La corriente alterna trifásica que alimenta el motor circulaúnicamente por las 3 bobinas inductoras del estator que, al estarformando ángulos de 120º, generan un campo magnéticogiratorio Bs. En los conductores que forman el rotor se induce un voltaje ε quecrea unas corrientes como consecuencia del campo magnéticogiratorio. No se conecta el rotor a la corriente de alimentación delmotor. Las corrientes inducidas crean un campo magnético Bw que alinteractuar con el del estátor genera una momento torsor sobrelos conductores que forman el rotor que lo obligan a girar.FUNCIONAMIENTO 1: CAMPO MAGNÉTICO GIRATORIO[V]VlBε s
  51. 51. 51MOTORES AC ASÍNCRONOS TRIFÁSICOS:VELOCIDAD DE GIROpf60n1 VELOCIDAD DE GIRO DEL CAMPO MAGNÉTICO oVELOCIDAD DE SINCRONISMO (n1) es la del campomagnético del estátor, viene dada por la expresión: VELOCIDAD DE GIRO DEL MOTOR o VELOCIDADASÍNCRONA (n2) es la del rotor; tiene que ser menor quen1, de lo contrario no se inducirían corrientes en el rotor y ésteno giraría. Por esto se llaman motores asíncronos.donde: n1 es la velocidad de giro del campo magnético(rpm) f es la frecuencia de la corriente alterna (Hz) p es el número de pares de polos del motor
  52. 52. 52MOTORES AC ASÍNCRONOS TRIFÁSICOS:ROZAMIENTO100nnnd121 VELOCIDAD DE DESLIZAMIENTO o ROZAMIENTOABSOLUTO (D) es la diferencia entre las dos velocidades degiro. DESLIZAMIENTO o ROZAMIENTO RELATIVO (d) es elcociente entre el rozamiento absoluto y la velocidad de giro delcampo magnético.21 nnDpd)·60f-(1d)n(1n2
  53. 53. 53 Calcula la velocidad de giro del campo magnético de unmotor asíncrono de 6 polos conectado a una red decorriente alterna de 50Hz de frecuencia. Calcula, también, lavelocidad de giro del rotor si el motor trabaja con unrozamiento relativo del 4%.MOTORES AC ASÍNCRONOS TRIFÁSICOS:VELOCIDAD Y ROZAMIENTOrpm100035060p60fn1___EJERCICIO___rpm960100411000100d1nn100nnnd 12121
  54. 54. 54MOTORES AC ASÍNCRONOS TRIFÁSICOS:FRECUENCIA ELÉCTRICA Un motor de inducción trabaja induciendo corrientes ytensiones en su rotor (bobina secundaria) gracias a lascorrientes y tensiones en el estátor (bobinas primarias), igualque hace un transformador. Por este motivo se la llamatransformador giratorio. Si no gira el rotor, las frecuencias de las corrientes deestátor y rotor serán igualesestátorrotor2 ff1d0n Si el rotor gira a la velocidad de sincronismo, la frecuenciade las corriente del rotor serán nula, pues no se inducecorriente 0f0dnn rotor12 En cualquier caso intermedioestátorrotor12 fdf1d0nn0
  55. 55. 55MOTORES AC ASÍNCRONOS TRIFÁSICOS:CURVAS DE FUNCIONAMIENTODel análisis de las curvas de I absorbida y el par motor en función de lavelocidad de giro (en relación a sus valores nominales) podemos deducir tresmomentos diferentes: Durante el arranque la velocidadde giro es prácticamente cero.La intensidad absorbida es 6veces la nominal y el par motor1.5 veces el nominal. Durante la aceleración laintensidad va reduciendo y el parmotor, aunque reduce al principiodisminuye, luego llega a su valormáximo, cuando la velocidad degiro es el 75% de la nominal. Durante el funcionamiento nominal la intensidad es la nominal y tanto el parcomo la intensidad absorbida se aproximan a cero.
  56. 56. 56MOTORES AC ASÍNCRONOS TRIFÁSICOS:MODOS DE ARRANQUE Arranque Directo: las bobinas inductoras delestator se conectan directamente a la redeléctrica. El par de arranque es mayor. La intensidad absorbida provocadistorsiones en la red y problemas a losusuarios. Arranque Indirecto: se intercala entre la red y las bobinasinductoras algún elemento que disminuya la intensidad de arranquecomo resistencias o autotransformadores; una vez se ha arrancadoel motor, se quitan estos elementos. El par de arranque es menor. No hay distorsiones en la red
  57. 57. 57MOTORES AC ASÍNCRONOS TRIFÁSICOS:CARACTERÍSTICAS (I) Sencillos, baratos, de fácil mantenimiento y baratos. Pueden arrancar a plena carga por tener un par de arranqueelevado. Tienen un par nominal mayor que el de arranque. En el arranque absorben una intensidad elevada (6 veces lanominal). Para evitarlo se arrancan de modo indirecto. Tienen un buen rendimiento. Se utilizan en instalacionesindustriales en las que serequiera gran potencia.
  58. 58. 58 La placa de características de un motor trifásico de inducción indica:Vn=400/230V, Pn=5.2KW, In=12/20.9A, fn=50Hz, cosφn=0.8 y nn=1375min-1. Si el motor trabaja en estado nominal, y se desprecian laspérdidas, determina:a) El número de pares de polosb) El deslizamiento nominalc) El par motor suministradod) La potencia activa absorbidae) El rendimiento del motorMOTORES AC ASÍNCRONOS TRIFÁSICOS:CARACTERÍSTICAS (II)2p2.181375rpm50Hz60n60fp___EJERCICIO___083.0150037515001nnnd121rpm5001250Hz60p60fn1
  59. 59. 59MOTORES AC ASÍNCRONOS TRIFÁSICOS:CARACTERÍSTICAS (III)rad/s143.99602π1375rpm602πnω___EJERCICIO___6651W.8400V·12A·03cosIV3P nnalimNm36.11s143.99rad/5200WωPτ n(78%)0.7816651W5200WPPηalimm
  60. 60. 60MOTORES AC ASÍNCRONOS MONOFÁSICOS:ELEMENTOS Y FUNCIONAMIENTO (I) El estator está formado porbobinas inductoras (normalmenteuna). El rotor es de jaula de ardilla.Son los motores que normalmenteaccionan electrodomésticos ymáquinas herramienta de bajapotencia, ya que en las viviendas nodisponemos de corriente trifásica. Loselementos que los forman sonprácticamente los mismos que losmotores trifásicosEl principio de funcionamiento es elmismo que el de los motoresasíncronos trifásicos cuando funcionanen su etapa nominal; pero a diferenciade éstos, necesitan de algún elementoadicional que los arranque: bobinaauxiliar o espira en cortocircuito.
  61. 61. 61MOTORES AC ASÍNCRONOS MONOFÁSICOS:FUNCIONAMIENTO (II)El principio de funcionamiento es el mismo queel de los motores asíncronos trifásicos cuandofuncionan en su etapa nominal; pero al haberuna única bobina en el estator, el campo Bs esun campo pulsante (varía en el tiempo), pero noes giratorio. En los conductores que forman el rotor se induce un voltaje ε quecrea unas corrientes como consecuencia del campo magnéticogiratorio. No se conecta el rotor a la corriente de alimentación delmotor. Las corrientes inducidas crean un campo magnético Br que estáalineado con Bs. No existe par de arranque, por lo que no puedenarrancar solos[V]ΔtΔ-ε
  62. 62. 62MOTORES AC ASÍNCRONOS MONOFÁSICOS:ARRANQUE (I)FUNCIONAMIENTO: ARRANQUE CON DEVANADOAUXILIAR ARRANQUE CON BOBINA AUXILIAR: En el estator hay una bobinainductora principal de trabajo y una bobina auxiliar de arranque, quese desconectará una vez el motor ha conseguido su velocidadnominal. En el arranque se comportan como motores bifásicos Estos motores son de escasa potencia y se usan en pequeñoselectrodomésticos. Un condensador en serie con la bobina de arranque permite unpar de arranque más elevado y mayores potencias (entre 0.12 y7.5 KW). Estos motores se usan en aparatos industriales comocompresores y bombas.
  63. 63. 63MOTORES AC ASÍNCRONOS MONOFÁSICOS:ARRANQUE (II) ARRANQUE CON BOBINA AUXILIAR:
  64. 64. 64MOTORES AC ASÍNCRONOS MONOFÁSICOS:ARRANQUE (III) ARRANQUE CON ESPIRA ENCORTOCIRCUITO: El estator de estos motoresposee unos polos salientes similares a los de losmotores de continua; cada polo tiene enrolladala bobina inductora más una espira encortocircuito. Las corrientes que se inducen enla espira arrancan el motor. Estos motores son de baja potencia ypequeño par de arranque Se usan en pequeños electrodomésticosque trabajen con carga reducida comoventiladores, secadores de pelo, etc.
  65. 65. 65MOTORES UNIVERSALES Pueden alimentarse concorriente continua y alternamonofásica indistintamente.Su constitución es la de unmotor de continua serie. Tiene un elevado par de arranque pero puede trabajar en vacío sindesestabilizarse, como ocurre con los motores serie. Puede trabajara plena carga. Alcanza mayores velocidades que los motores serie. Su velocidad degiro se adapta a la carga, disminuyendo al aumentar ésta. Se pueden construir para cualquier velocidad de giro. Además, sepuede regular la velocidad mediante potenciómetros o resistenciasvariables (PTC’s, NTC’s, LDR’s, VDR’s,…) puestas en serie con elinducido. Estos motores son muy utilizados para máquinas herramienta comotaladros y sierras y para electrodomésticos de potencias medias
  66. 66. 66MOTORES UNIVERSALES CON IMÁNPERMANENTE En lugar de una bobina inductora, el motor tiene un imán permanenteencargado de crear el campo necesario. Estos motores son muy utilizados en el sector del juguete
  67. 67. 67MOTORES PASO A PASO Son motores síncronos diseñados para girar un número determinadode grados (α), de acuerdo con el número de pulsaciones eléctricasque se le aplican El número de pulsaciones eléctricas que el motor recibe por minutose llama frecuencia de paso (fp) y su velocidad de giro será:[rpm]360ºfnp Se usan en electrónica yrobótica

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