Principio de funcionamiento del motor de inducción.
Principio de funcionamiento del motor de inducción.
En este artículo se describe- Si el principio de funcionamiento del motor de inducción..
Principio de funcionamiento del motor de inducción. – el magnetismo
El magnetismo es el conjunto de fenómenos que se relacionan con la atracción o repulsión que se produce entre materiales que tienen propiedades magnéticas..
Los polos opuestos se atraen y los polos iguales se repelen.
Principio de funcionamiento del motor de inducción. – el electroimán
Un electroimán es un dispositivo que utiliza corriente eléctrica para generar un campo magnético., similares a los que se encuentran en los imanes naturales. Por lo general, se construye aplicando un cable eléctrico enrollado en espiral alrededor de un núcleo de hierro., acero, níquel o cobalto o algún material ferromagnético.
Cuando el alambre se somete a una tensión., el mismo es atravesado por una corriente electrica, que generará un campo magnético en el área en este espectro, espira. La intensidad del campo y la distancia que alcanzará desde el electroimán dependerán de la intensidad de la corriente aplicada y del número de vueltas del bucle..
El paso de la corriente eléctrica a través de un conductor produce campos magnéticos en su entorno y establece un flujo magnético en el material ferromagnético rodeado por las espiras del conductor.. La relación entre la intensidad del flujo magnético concatenado por las bobinas y la corriente que produjo este flujo es la inductancia.
La pieza de hierro tiene las características de un imán permanente., mientras la corriente siga fluyendo, y el campo magnético puede ser constante o variable en el tiempo dependiendo de la corriente utilizada (continua o alterna). Al interrumpir el flujo de corriente, el que está envuelto por las bobinas puede mantener las características magnéticas o no., dependiendo de sus propiedades.
Principio de funcionamiento del motor de inducción. – corriente alterna trifásica
Fase de cambios de corriente alterna. 50 veces por segundo. En un imán electromagnético alimentado por esta corriente, se producirá un cambio de polaridad. 50 veces por segundo
La fuente de alimentación trifásica se puede presentar como se muestra a continuación..
Principio de funcionamiento del motor de inducción. – inducción electromagnética (Ley de Faraday) y fuerza electromotriz
un circuito electrico (espira) sometido a un campo magnético variable sufre la inducción de una corriente eléctrica.
Si se conectan dos conductores y el rotor gira en el campo magnético, una corriente circular resulta. A continuación puedes ver el Diagrama del experimento realizado por Michael Faraday. La variación del flujo magnético en la bobina izquierda induce una corriente eléctrica en la bobina derecha..
Ley de Faraday: En un conductor que se mueve dentro de un campo magnético, se genera una diferencia de potencial en sus extremos proporcional a la velocidad de desplazamiento.. Aplicado al estator y al rotor de un motor, tenemos:
- Si tienes un circuito magnético externo (estator), y se establece un flujo a través de bobinas ubicadas en los polos del inductor y en el circuito magnético interno (rotor), de forma cilíndrica, hay una vuelta en cortocircuito.
- Si giramos la parte exterior a una velocidad, constante, Se generará una fuerza electromotriz en el bucle interno debido a la variación de flujo, por la que hará circular una corriente cuyo sentido será tal que intentará oponerse a la variación de flujo..
- En la práctica, la parte externa no se mueve., y es suficiente un circuito trifásico inmóvil alimentado con un sistema de tensión trifásico. De esta forma se obtiene un campo magnético giratorio..
- La circulación de corriente a través del circuito., en presencia de un campo magnético, dará lugar a un par motor que lo hará girar en la misma dirección que el campo.
existirá, por lo tanto, dos campos electromagnéticos:
- El electroimán del estator;
- El electroimán del rotor..
Estos dos campos se repelen en los mismos polos.. La fuerza generada por la repulsión de polos iguales es la fuerza electromotriz que subyace al funcionamiento de los motores eléctricos de inducción..
Construcción de un motor de inducción de corriente alterna.
El motor de inducción es el motor de construcción más simple.. El estator y el rotor están sólidamente ensamblados., con una vena común a los “anillos” que los componen. El estator consta de un devanado trifásico distribuido uniformemente alrededor del cuerpo de la máquina, de modo que el flujo magnético resultante de la aplicación de voltaje al devanado del estator produce una forma de onda especialmente sinusoidal. La onda electromagnética producida por el devanado es una función sinusoidal del espacio y el tiempo..
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El espacio entre el estator y el rotor se llama entreferro. El estator es la parte estática y el rotor es la parte móvil..
Principio de funcionamiento del motor de inducción. – O rotor
Hay dos tipos de máquinas de inducción.:
- Motor de inducción trifásico, rotor en cortocircuito (tipo jaula de ardilla): En el que el rotor está compuesto por barras de material conductor que se ubican alrededor del conjunto de placas del rotor., cortocircuitado por anillos metálicos en los extremos.
- Motor de inducción trifásico, rotor bobinado: En el que el rotor está compuesto por devanados distribuidos alrededor del conjunto de placas del rotor..
El rotor también está compuesto por finas láminas de acero magnético tratadas térmicamente., también con forma de anillo (vista frontal) y con los devanados alojados longitudinalmente.
A continuación puedes ver un rotor de jaula de ardilla..
La brecha de aire
La brecha de aire (distancia entre rotor y estator) se reduce mucho, para aumentar la eficiencia del motor
El principio fundamental de funcionamiento de un motor es el par de fuerzas electromagnéticas inducidas..
F – Fuerza magnética
I – corriente del estator
GRAMO – Espacio de aire
K – Constante
En el vacío la fuerza magnética es muy débil..
El elemento que ofrece mayor resistencia al flujo magnético es el entrehierro.. Como consecuencia, Es importante que el valor del entrehierro sea pequeño.. También es importante que sea constante en toda la circunferencia del estator., para evitar:
- Excentricidades magnéticas,
- Distorsiones de onda,
- vibraciones
- Calentamientos.
Principio de funcionamiento del motor de inducción. – el estator
O estator está formado por finas láminas de acero magnético acero tratado térmicamente o al silicio para minimizar las pérdidas debidas a corrientes parásitas mi histéresis. Estas placas tienen forma de anillo con ranuras internas. (sisas) de tal manera que se puedan alojar los devanados, que a su vez, cuando está en funcionamiento, debería crear un campo magnético no estator.
Figura – Placa de estator
El núcleo magnético está formado por segmentos de láminas magnéticas.. Cada segmento está aislado con una capa de óxido. (o barniz). El núcleo magnético se convierte en los polos del electroimán del estator..
Los materiales magnéticos utilizados para el núcleo del estator también son conductores.. El voltaje inducido produce corriente., lo que provoca un aumento de temperatura, reduciendo la eficiencia. El núcleo laminado reduce la circulación de corriente..
Las bobinas se instalan en las cavidades del núcleo del estator por donde pasa el suministro eléctrico.. Bobinas formadas por espiras colocadas en agujeros. (surcos) hecho sobre un núcleo conductor.
Las bobinas están hechas de devanados individuales de alambre de cobre enrollado.
- Cada bobina está aislada de las otras bobinas. (esmalte)
- Cada turno está aislado de los demás. (esmalte)
- Los giros se agrupan en 3 circuitos eléctricos separados (3 etapas)
- Cuando se ensamblan los devanados, el conjunto del estator está impregnado con un barniz
Hay cuatro sistemas de aislamiento en el estator.:
- Aislamiento de segmentos
- Gire el aislamiento
- Aislamiento de bobina
- Barniz de impregnación global
ordinariamente, El estator se compone de varios devanados independientes dentro de las ranuras. (sisas) al núcleo, y que están alimentados por la misma red eléctrica, haciendo que el núcleo de hierro del estator se convierta en un electroimán. La corriente alterna de la red. (50 hz) induce un campo magnético de polaridad alterna en el estator a razón de 50 veces por segundo.
A continuación puedes ver el diagrama del estator de un motor trifásico..
La velocidad de rotación del campo electromagnético depende del número de polos del estator..
2 polos 3000 RPM
4 polos 1500 RPM
6 polos 1000 RPM
8 postes 750 RPM
La fórmula es la siguiente.:
La generación del campo electromagnético giratorio del estator.
la alimentacion de 3 etapas, del estator, produce un campo magnético giratorio en él, como se ve en la figura siguiente.
La aplicación de Voltaje alterno en los devanados del estator producirá una campo magnético variable en el tiempo que debido a la distribución uniforme del devanado del estator generará una campo magnético resultante de rotación a una velocidad proporcional a la frecuencia de la red trifásica. El flujo magnético giratorio en el estator cruzará el entrehierro y, a medida que varía con el tiempo, inducirá Voltaje alterno en el devanado del rotor trifásico. ¿Cómo son los devanados del rotor? Corto circuitos Este voltaje inducido hará que fluya una corriente a través del devanado del rotor, lo que en consecuencia producirá un flujo magnético en el rotor que intentará alinearse con el campo magnético giratorio del estator..
Principio de funcionamiento del motor de inducción. – Arrancar el motor
Cuando el motor está encendido:
- Un campo magnético giratorio se origina en las bobinas del estator.;
- Cuando el polo norte del estator pasa por delante de una barra del rotor, se induce una corriente en la barra. Lo mismo sucede en el polo sur del estator con la barra opuesta., induciendo una corriente en la dirección opuesta.
- El resultado es una corriente circular en el rotor a través de una barra., el aro de cierre y la otra barra;
- Este flujo circular de corriente a través del rotor y alrededor de las palas convierte el rotor en un electroimán.;
- Las fuerzas electromagnéticas son máximas cuando el rotor está estacionario. (cuando el motor arranca, pasar por las tres fases actuales hasta 10 veces lo normal).
- El campo magnético del rotor intenta alinearse magnéticamente con el del estator..
- El rotor aumenta la velocidad de rotación en un intento de alinearse con el campo del estator..
- La intensidad de la corriente en el rotor disminuye a medida que se acercan las velocidades.. También la intensidad del campo magnético giratorio: el par disminuye..
- Se llega a un punto en el que el par generado por la diferencia de velocidades es igual a la potencia solicitada al motor: la velocidad de rotación se estabiliza..
- El rotor nunca puede alcanzar la velocidad de rotación del campo del estator; es esta diferencia de velocidades la que genera el par; si se alcanzara, el par generado sería cero.) – Deslizar
Cuando un motor arranca desde el reposo, La corriente inducida en las barras del rotor es normalmente 6 veces mayor que el consumo nominal indicado en la placa para carga completa, produciendo una gran cantidad de calor.
Por este motivo, los motores grandes tienen un número limitado de arranques por hora., la temperatura máxima de estabilización entre arranques, o un sistema temporizado estrella-triángulo para limitar el consumo en el arranque y proteger el motor de un calentamiento excesivo que podría dañar el aislamiento del estator o las barras del rotor..
Principio de funcionamiento del motor de inducción. – La velocidad de rotación del motor
De esta forma el motor de inducción siempre girará a una velocidad inferior a la del campo giratorio., y dale el nombre asincrónico.
La velocidad del campo de sincronización. (ns) depende de los siguientes parámetros:
ns=120*f/P
f frecuencia de potencia (hz)
P número de polos inductores
La diferencia entre la velocidad de rotación. (norte) y sincronización (ns):
Los datos de velocidad de rotación del motor indicados en su placa de características se refieren a condiciones de plena carga..
Por ejemplo, un motor 8 polos, 1700 CV y 6000 volt consumirá 140 amperes a plena carga. Si se reduce la carga, El consumo disminuirá y el motor aumentará su régimen ligeramente por encima del especificado en la placa.. En este tipo de motores la velocidad de rotación siempre varía en función de la carga..
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