Eficiencia en motores electricos

EFICIENCIA ENERGETICA EN MOTORES ELECTRICOS
1. TIPOS Y APLICACIONES
Los motores asincronos (MA) son maquinas electricas, las cuales han tenido
mayor aplicacion en la industria y artefactos electrodomesticos. Estas maquinas
son los principales convertidores de energia electrica en mecanica (actualmente
los MA consumen casi la mitad de la energia electrica generada). Su uso es,principalmente, en calidad de mando electrico en la mayoria de los mecanismos,
ello se justifica por la sencillez de su fabricacion, su alta confiabilidad y un alto
valor de eficiencia.
Hay 2 tipos de MA; los de rotor de jaula de ardilla y los de rotor de anillos
rozantes.
2. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Fig.1.
En el MA se tiene 2 devanados, uno se coloca en el estator y el otro en el rotor.
Entre elestator y rotor se tiene un entrehierro, cuya longitud se trata de, en lo
posible, hacerlo pequeno (s = 0.1 - 0.3 mm), con lo que se logra mejorar el acople
magnetico entre los devanados.
A v
R
S
T
V
Bobinas de
Estator
Rotor
Eje del
Rotor
Red
Trifasica
El devanado del estator puede ser monofasico o trifasico (en caso general
polifasico). En lo sucesivo se analiza el motor trifasico,cuyas bobinas se colocan
en las ranuras interiores del estator. Las fases del devanado del estator AX, BY,
CZ se conectan en tipo estrella Y o triangulo Ģ, cuyos bornes son conectados a la
red.
El devanado del rotor tambien es trifasico (o polifasico) y se coloca en la
superficie del cilindro. En el caso simple se une en corto circuito.
Cuando el devanado del estator es alimentado por unacorriente trifasica, se
induce un campo magnetico giratorio, cuya velocidad (sincrona) es:
60 f1
n1 =
p
Si el rotor esta en reposo o su velocidad n < nsinc, entonces el campo magnetico
giratorio traspasa los conductores del devanado rotorico e inducen en ellos una
f.e.m. En el grafico siguiente se muestra por la regla de la mano derecha, la
direccion de la f.e.m. inducida en los conductoresdel rotor cuando el flujo
magnetico gira en sentido contrario. La componente activa de la corriente Irot se
encuentra en fase con la f.e.m. inducida.
Sobre los conductores con corriente, empleados en el campo magnetico, actuan
fuerzas electromagneticas cuya direccion se determina por la regla de la mano
izquierda; estas fuerzas crean un Melmagn que arrastra al rotor tras el campo
magnetico.Si este Melmagn es lo suficientemente grande entonces el rotor va a
girar y su velocidad n2 va a corresponder a la igualdad.
Melmagn est = M freno rot.
Este es el funcionamiento de la maquina en regimen de motor y es evidente en
este caso.
0 . n2 < n1
A la diferencia de velocidades entre el campo magnetico y el rotor se le llama
deslizamiento y se representa por el simbolo s.
n1 - n2
s =n1
De donde se deduce que en el regimen de motor
0 < s . 1
En generador : s > 0
En frenado electromagnetico s > 1
La principal caracteristica de las MA es la presencia del deslizamiento s, osea la
desigualdad de velocidades entre el campo del estator y la velocidad del rotor
n2 ‚ n1.
3. DIAGRAMA ENERGETICO DEL MOTOR ELECTRICO
Cuando el motor esta en funcionamiento, el estator sealimenta de la red y
absorbe una potencia:
P1 = m1.V1.I1.cos.1
Parte de la P1 se consume (disipa) en la resistencia R del devanado del estator
ocasionando una perdida electrica ĢPel, asi como una perdida magnetica en el
campo del estator ĢPmag , deduciendo dichas componentes, al rotor se le aplica
una potencia electromagnetica, que se expresa mediante la siguiente ecuacion de
balance energetico:Pelmag = P1 - ĢPel1 - ĢPmag
Parte de esta potencia se disipa en cubrir las perdidas electricas del rotor ĢPel2
en su devanado, la potencia resultante es aquella que va a ser convertida en
potencia mecanica, expresado por:
Pmec = Pelmag - ĢPel2
En las maquinas de anillos rozantes, ademas se tienen perdidas en las escobillas
de contacto, las cuales se anades a la perdida ĢPel2.
La...