Date post: | 06-Oct-2018 |
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FUNDAMENTO DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS (MOTORES)
• En una espira cuando pasa a través de ella una corriente eléctrica, se crea en cada una de sus caras un polo (N-S) del campo magnético.
• Si dicha espira (móvil) la situamos dentro del campo magnético inductor creado por las extensiones polares o imanes (electroimanes), las polaridades de ambos campos se atraen o repelen haciendo girar la espira, pero en ese momento, también cambia la situación de los polos en la espira al cambiar el sentido de entrada de la corriente eléctrica.
De esta manera la espira vuelve a girar hasta situarse en la posición primitiva.
FUNDAMENTO DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS (MOTORES)
• Una bobina es un conjunto de espiras con dos extremos. En un motor hay varias bobinas en el inducido o rotor, tantas como número de delgas dividido entre dos (los extremos de las bobinas)
• Colector de delgas: es un cilindro compuesto por un nº par de delgas. Tantos pares como bobinas tenga el inducido y giran con este.
Por las delgas y a través de las escobillas (de grafito) rozantes se introduce la corriente al inducido, cambiando la polaridad cuando se produce el giro.
• Las masas polares generan el campo magnético inductor.
FUNDAMENTO DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS (MOTORES)
• El momento creado por una espira del motor es M = I*(S×B)
• El valor máx. Se produce cuando los vectores superficie (S) y el vector inducción (B) son perpendiculares (de canto la espira con respecto a las masas polares), entonces ρ = 90º; sen ρ = 1
M = I*S*B
• El valor mín. se produce cuando los vectores S y B están alineados, donde ρ = 0; sen ρ = 0; M = 0 Entonces la espira está en el mismo plano o más bien en planos paralelos, que las masas polares
FUNDAMENTO DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS (MOTORES)
• Cuando ρ = 90º la espira gira hasta situarse en
ρ = 0 donde el momento para esa espira es nulo.
Si queremos que el motor siga girando,
tendremos que tener otras espiras desfasadas un
nº de grados determinados. Estas espiras serán
de bobinas distintas.
• En realidad cada bobina tiene más de una espira
(N) y entonces las expresiones anteriores se
convierten en:
M = N*I*(B×S); M = N*I*B*S*sen ρ
CLASIFICACIÓN DE LOS MOTORES
Según la corriente empleada:
Motores de corriente continua. Excitación independiente
Excitación en serie.
Excitación en derivación.
Excitación compuesta.
De imanes permanentes.
Motores de corriente alterna. Síncronos (velocidad de giro).
Asíncronos (velocidad de giro).
Bobinado (tipo de rotor).
En cortocircuito o jaula de ardilla (tipo de rotor).
Monofásico (número de fases).
Universal (número de fases).
Trifásico (número de fases)
Motores universales (sirven para los dos tipos de corriente)
CORRIENTE DE EQUILIBRIO
SE APLICA UNA
TENSIÓN
TOTAL (U)
APARECE UNA
INTENSIDAD (Ii)
EN EL INDUCIDO
SE CREA CAMPO
MAGNÉTICO
INDUCTOR
SE CREA UN
PAR (Mi). EL
MOTOR GIRA
APARECE LA
FCEM (E´)
LA INTENSIDAD (Ii) DISMINUYE. SE ALCANZA
EL EQUILIBRIO
Ii = (U – E´)/ri o también
U = E´+ ri Ii
SÍMIL ELÉCTRICO DE UN MOTOR DE CC
Mi = 1/2 π * p/a * N/60 * Φ Ii
Mi = K Φ Ii
E´= p/a * N/60 * Φ n
E´= K´n Φ
Ii = U-E´/ri
U = E´+ ri Ii
BALANCE DE POTENCIAS EN M. DE CC
Potencia absorbida de la red: Pab = U I
Pérdidas en el inductor: Pcu1 = Rex (Iex)2
Pérdidas en el inducido: Pcu2 = ri (Ii)2
Pab – (Pcu1+Pcu2) = Pei Potencia eléctrica interna
Potencia útil: Pu = Pei – (Pfe + Pm)
Pei= E´ Ii
Rendimiento= Pu/Pab o Rendimiento = E´/U
MOTORES TRIFÁSICOS
CONSTITUCIÓN Y PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
•Rotor o parte móvil: está formada por chapas magnéticas aisladas y
ranuradas exteriormente. Las ranuras pueden llenarse o bien
inyectando barras de cobre o aluminio cortocircuitando ambos
extremos o bien mediante un devanado trifásico similar al del estátor.
•Estátor o parte fija: está formada por chapas magnéticas aisladas y
ranuradas interiormente donde introducimos un devanado trifásico.
Cada uno de los cuales ocupa un tercio de las ranuras totales.
•Su principio de funcionamiento se basa en el campo magnético
giratorio que crea una corriente alterna trifásica (campo magnético
con flujo variable). Dicho campo magnético giratorio corta los
conductores del rotor e induce en ellos una fuerza electromotriz. Al
estar dichos conductores cortocircuitados, origina grandes
intensidades y en consecuencia un gran campo magnético que
reacciona con el del estátor, dando lugar a un giro del rotor.
MOTORES SÍNCRONOS Y ASÍNCRONOS
El campo magnético resultante gira a n1 = 60 f1/p velocidad síncrona.
Este campo magnético giratorio induce en el rotor una fem E2.
Al estar los conductores del rotor cortocircuitados se producen corrientes muy elevadas y campos magnéticos grandes que reaccionan con los del estator.
Se produce un giro en el rotor con el mismo sentido que el campo magnético giratorio.
El par motor (en el rotor) M1 = K Φ I1 cos φr φr = desfase tensión-corriente del rotor
Motores síncronos, aquellos que la velocidad del flujo (sincronismo) n1 es la misma que el rotor (n2).
Motores asíncronos, aquellos que la velocidad del flujo (sincronismo) n1 es mayor que la del rotor (n2).
Deslizamiento absoluto (d) d = n1 - n2
Deslizamiento relativo (S) S = n1 - n2 / n1
Deslizamiento porcentual (S %) S = (n1 - n2 / n1) * 100
CONEXIONES EN ESTRELLA Y EN
TRIÁNGULO EN LOS BORNES DEL MOTOR
Conexión en estrella
Se conectan todos los finales de
los devanados en un punto común
Conexión en triángulo
Se conectan lo principios con los
finales de cada uno de los devanados
EJEMPLO:Un motor de características 230/400 V. Si lo conectamos a una línea de 230 V. La
conexión será en triángulo. Si lo conectamos a una de 400 V, la conexión será en estrella.
BALANCE DE POTENCIAS EN UN M. DE CA
Potencia absorbida Pab
Perdidas del cobre:
Estator Pcu1 = 3 R1 (I1)2 (W)
Rotor Pcu2 = 3 R2 (I2)2 (W)
Pérdidas en el hierro Pfe
Pérdidas mecánicas Pm
Potencia útil Pu
Rendimiento Pu/Pab
TIPOS DE CONEXIÓN EN CORRIENTE ALTERNA TRIFÁSICA
Conexión en estrella:
UL = 3 UF
IL = IF
Conexión en triángulo:
UF = UL
IL = 3 IF
UL = tensión en línea
UF = tensión en fase
IL = intensidad en línea
IF = intensidad en fase
ω (pulsación) = 314,16 rad/s = 2 π f
f = 50 (1 / s) Hz T = 1/ f = 1 / 50 = 0,02 s
POTENCIA DE LA CORRIENTE ALTERNA TRIFÁSICA
TRIÁNGULOS DE POTENCIAS
P = potencia activa; Q = potencia reactiva; S = potencia aparente
s
φ s
φ
P
P
Q Q
S = 3 UF IF = 3 UL IL (VA)
P = 3 UF IF cos φ = 3 UL IL cos φ (W)
Q = 3 UF IF sen φ = 3 UL IL sen φ (VAR)
Capacidad del condensador en estrella o en triángulo: C = Q / 3 ω U2F