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estrella de tensiones del sistema trifásico |
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estrella de tensiones del sistema trifásico |
La tensión de alimentación del sistema de tres fases es de 400 V de valor eficaz, a la frecuencia f = 50 Hz
La parte fija del motor se llama el
estator, y la parte que se puede girar es dicha rotor.En la parte fija del motor, el estator, hay tres
bobinas dobles, que están dispuestos una respecto al otra por 120°.
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Motor asíncrono trifásico |
Estas bobinas son alimentadas por las tensiones trifásicas; son, por lo tanto, atravesadas por una determinada corriente, y que tiene lugar en un campo magnético variable, generado por cada uno por las tres bobinas. En la zona entre los tres bobinas el campo magnético será la suma de los tres campos magnéticos de las tres bobinas. Pero puesto que las bobinas están conectadas en el estator con un ángulo mecánico de 120 °, y también el sistema trifásico de tensiones es también fuera de fase desde el punto de vista eléctrico por un ángulo igual a 120° eléctricos, el campo magnético resultante no se fija pero será variables; este campo magnético gira alrededor del eje del motor con una frecuencia fija:
f =50 Hz
Este campo magnético se dice
campo magnético giratorio.Si dentro de estas bobinas ponemos de otro devanado en cortocircuito en el rotor, debido al flujo magnético que se concatena con los devanados del rotor nace una fuerza electromotriz inducida por la ley de Faraday, que se opone a la causa que tiene generada.
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rotor de jaula de ardilla |
Desde los bobinados del rotor que hacer deben estar en cortocircuito y deben, por lo tanto, tener una alta corriente, debe tener un alto sección, para el que se prefiere poner las barras de aluminio alrededor de un núcleo de material ferromagnético, constituido por láminas de silicio.
De esta manera las barras de aluminio, cerrados en circuito corto se comportan como un conjunto de un par de vueltas, que tienen cada uno una sección elevada, con el fin de soportar las altas corrientes de cortocircuito. Estas corrientes se deben a la tensión que se genera en los bares debido a la ley de Faraday, ya que el campo magnético generado por el estator es variable. Estas corrientes dan lugar a otro campo magnético giratorio generado en el rotor; este campo magnético tiene la dirección opuesta a lo generado por el estator. En consecuencia el rotor, en comparación con el campo magnético del estator se ve obligado a empezar a moverse y, a continuación, gire con la misma velocidad del campo magnético giratorio del estator.El rotor no gira a una velocidad constante, es decir, la velocidad de sincronismo, pero se ralentiza cuando la carga varía;
por lo que el motor no es sincrónico, sino asincrónico, dijo, que no respeta la velocidad de sincronismo establecido por el estator.De hecho, la velocidad síncrona del campo magnético giratorio del estator es, en el caso de un solo par de coordenadas polares de rotor:
ns = 60 f
donde
ns es el número de revoluciones por minuto, es decir, la velocidad de sincronismo, y f es la frecuencia.El rotor gira en una velocidad menor de
ns; denotamos por nr la velocidad del rotor.Consideramos la diferencia:
ns - nr
es decir, la diferencia entre la velocidad del campo magnético giratorio del estator y la velocidad del rotor;
Comparemos ahora con la velocidad sincrónica, es decir, la velocidad que el rotor debería haber tenido si hubiera sido en sincronismo con el estator; porque queremos hacer la comparación en porcentaje o en relación, tenemos que poner en el denominador de una fracción de la velocidad de sincronismo, que se supone que es la real del rotor; entonces obtenemos la siguiente relación:
donde la relación s se dice
deslizamiento, lo que significa que el rotor fluye, es decir, pierde vueltas con respecto al estator; ns es la velocidad en revoluciones por minuto del campo magnético del estator, nr es la velocidad del rotor.El deslizamiento
s es un número sin dimensiones y varía de 0 a 1.Si
s es igual a 0 significaría que el rotor estaría en perfecto sincronismo, que tendría la misma velocidad de la rotación del campo magnético ns.De hecho, si se tratara de
Si, sin embargo, el deslizamiento
s es igual a 1 significa que el rotor está parado.De hecho, el rotor es medios estacionarios es decir:
nr = 0
El deslizamiento sería:
Luego de desplazamiento es igual a 1 cuando el rotor está parado, es decir, en la salida.
El desplazamiento no será nunca igual a 0;
de hecho, si fuera igual a 0, el rotor sí llegar a la velocidad síncrona, pero su campo magnético sería constante y no variable, que sería menos de la fuerza electromotriz inducida en el rotor, de acuerdo con la ley de Faraday y por lo tanto sería menos corriente del rotor y el motor se detendrá.Característica mecánica
La característica mecánica representa la tendencia de par
C como en función de la velocidad de rotación del rotor nr|
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característica mecánica del motor asíncrono |
La característica mecánica también puede representar en función del deslizamiento
s; recuerde que deslizamiento s = 1 significa que el motor se detuvo; desplazamiento igual a cero significa que la velocidad es la máxima, entonces casi igual a la de sincronismo.|
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característica mecánica del motor asíncrono |
Esta característica nos dice que cuando el motor está funcionando a alta velocidad, es decir, cerca de la velocidad de sincronismo ns, la pareja es muy alta;
en este caso, el deslizamiento es casi nulo.Sin embargo, cuando el deslizamiento aumenta y alcanza un valor de 1, el par motriz se reduce y el motor se ralentiza;
así que tenemos que evitar que las funciones motoras en la sección a-b, que es un trazo inestable; de hecho, en esta sección, si se aumenta la carga mecánica el motor se ralentiza, es decir, aumenta el deslizamiento con respecto a la velocidad síncrona, sino que también reduce el par de torsión, para que el motor no sería capaz de aumentar su velocidad, pero conduce a detener , como el par motor se reduce.En lugar el trazo
0-a es un trazo estable; de hecho, cuanto mayor es la carga en el tramo 0-a es cierto que aumenta el deslizamiento, y entonces el motor se ralentiza, pero también aumenta el par de torsión, para los que el motor asíncrono es capaz de soportar el aumento de la carga mecánica.La velocidad
La velocidad del motor no es la de sincronismo
:ns = 60 f
en el caso de motor con un par polar; el par polar es un grupo de bobinado dispuesto en el estator que puede generar un polo norte y un polo sur.
Puesto que el rotor no alcanza nunca la velocidad de sincronismo ns, y de hecho se dice asíncrono, el rotor gira con una velocidad inferior a ns para la que la velocidad del rotor se convierte en la siguiente:nr= 60 f (1-s)
donde el factor
(1-s) es un factor que reduce la velocidad de sincronismo; De hecho, ya que s varía de 0 a 1, también la diferencia:(1-s)
varía de 0 a 1.
El desplazamiento en motores pequeños, a plena carga, es de alrededor de 6%; mientras que en grandes motores a plena carga cae al 2%.
Rendimento
El rendimiento h
del motor asíncrono
donde
h es el rendimiento, Pr es la potencia mecánica utilizada en el rotor, Pa es la potencia eléctrica consumida en el estator.La potencia en el estator es eléctrica y se puede medir con los vatímetros;
que tiene la potencia al rotor de tipo mecánico se puede transformar en potencia eléctrica si calculamos las pérdidas, es decir, la pérdida de potencia Pp.Las pérdidas de potencia son debido a tanto el calentamiento de los devanados del estator y el rotor, por el efecto Joule, tanto la pérdida de hierro debida a los flujos magnéticos dispersos en el estator y en el rotor, y tanto las pérdidas debidas a la fricción mecánica y a los ventiladores de refrigeración .
Si denotamos por Pp la suma de todas las pérdidas, a continuación, la potencia devuelta del rotor será:Pr = Pa - Pp
es decir, será la diferencia entre la potencia absorbida en el estator
Pa menos que la potencia perdida Pp.En consecuencia, el rendimiento se convierte en:
El rendimiento es bajo para motores pequeños, alrededor de 77%, mientras que es más alto para grandes motores y alcanza 94%.
Motor asíncrono monofásico
Para las pequeñas potencias están construidos los motores asíncronos monofásicos de inducción, es decir, los que utilizan la tensión común presente en los edificios de viviendas entre fase y neutro de 240 V y 50 Hz
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Motor asíncrono monofásico |
Hay dos bobinados;
un primer bobinado principal es la que funciona el esquema y no es capaz de generar un campo magnético rotativo tal como para arrancar el motor; en consecuencia necesitará un segundo bobinado dicho de arranque que tiene el propósito de arrancar el motor bajo carga. El bobinado de arranque tiene un condensador en serie, que tiene la función de cambio de fase de 90 ° la corriente del bobinado de arranque, en comparación con la del bobinado principal. De esta manera, se genera un campo magnético rotativo capaz de arrancar el motor. Una vez que comenzó, el bobinado de arranque se puede separar por medio de un interruptor que se separa tan pronto como se alcanza la velocidad del sistema, debido a la fuerza centrífuga.
2014
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