Ingenieria

3.1Principios de operacion maquinas asincronas





Los motores asíncronos o de inducción, por ser robustos y baratos, son los más extensamente empleados en la industria. En estos motores el campo gira a velocidad síncrona, como en las máquinas síncronas: ns = f / p.
Teóricamente, para el motor girando en vacío y sin pérdidas, el rotor también tendría la velocidad síncrona. Noobstante al ser aplicado un par externo al motor, su rotor disminuirá su velocidad justamente en la proporción necesaria para que la corriente inducida por la diferencia de velocidad entre el campo giratorio (síncrono) y el rotor, pase a producir un par electromagnético igual y opuesto al par aplicado exteriormente. El par electromagnético es proporcional al flujo producido por el campo giratorio y ala corriente y al factor de potencia del rotor.
El par del motor electromagnético puede ser expresado por la relación:
C = Pg / w s
Donde Pg es la potencia del campo que gira a una velocidad angular síncrona w s radianes por segundo. Por otro lado, si P es la potencia mecánica proporcionada a través del eje que gira a una velocidad angular w radianes por segundo C = P / w s
Por lo tanto:
P =Pg * w /w s = (1 - s ) * Pg
O sea la potencia cedida por el eje es igual a la potencia disponible en el entre hierro de la máquina Pg (potencia de campo giratorio), menos al parte correspondiente a las pérdidas en el rotor s * Pg.
En la siguiente figura se muestra el diagrama vectorial de los componentes de corrientes del motor asíncrono. Para un núcleo de hierro ideal, con una permeabilidadinfinitamente grande y con pérdidas nulas, la corriente absorbida en vacío por el motor sería nula . en otras condiciones, para un motor en carga, los arrollamientos del primario (estator) y secundario (rotor), tendrían exactamente la misma f.m.m., o sea, el motor absorbería de la red una corriente equivalente a su corriente rotórica (determinada por el par solicitado), referida al arrollamiento delestator, I'2.
Para el caso de núcleos ferromagnéticos reales, la permeabilidad finita implicará una cierta corriente de magnetización Im , y las pérdidas en el hierro (transformadas en calor en el proceso) exigirán una componente activa de corriente Ip.
La composición de estas corrientes produce la corriente I0 que el motor absorbe en vacío.
Ahora para una situación de carga I'2, la corrienteabsorbida de la línea es la suma vectorial. I1 = I2 + I0.
Aquí están representadas las ff.ee.mm. E1 (f.e.m inducida en el estator ) y E'2 (f.e.m. inducida en el rotor referida al estator). Ellas sirven de referncia para el diagrama de corrientes, una vez que su vector debe estar adelantado 90º eléctricos con relación al vector de la corriente de magnetización.
Alterándose la carga aplicada almotor, la componente de corriente del rotor I'2 varía, pues es proporcional al par. I0 permanece constante, pues está vinculada a la magnetización del motor. El lugar geométrico de la punta del vector que representa I1, corriente absorbida por el primario, es una circunferencia, tal como se ve en la figura de abajo:
En la medida que el motor es cargado por un par aplicado a su eje, el punto P semueve sobre la circunferencia. En cada punto el desplazamiento es mayor, aproximadamente al valor s= 1, que corresponde a la condición del rotor bloqueado (punto Pb). En este punto la corriente absorbida por el estator es O'Pb y la correspondiente corriente del rotor es Opb. La semirecta Opb es por regla general, denominada "recta de las potencias". El segmento PG, igual a I1 cos f es proporcional ala potencia por fase UI1 cos f absorbida de la línea. El segmento DG, igual a I0 cos f es proporcional a las pérdidas en vacío del motor. El segmento ED representa las pérdidas de joule; consecuentemente PE, el segmento comprendido entre la circunferencia y la recta de potencias, es proporcional a la potencia transmitida al eje, la potencia mecánica.
El punto Pb, toda potencia absorbida por el...