Maquina de Induccion parte 1

Universidad Simón Bolívar – Conversión de Energía Eléctrica - Prof. José Manuel Aller

Capítulo 9: Principios Básicos de la Máquina de Inducción
9.1

La máquina de inducción

En el capítulo 7 se analizaron las ecuaciones en coordenadas generalizadas de
las máquinas eléctricas rotativas convencionales, una de las máquinas analizadas fue
la máquina de inducción. En una máquina de inducciónconvencional toda la energía
eléctrica fluye hacia o desde el estator. Los flujos producidos por las corrientes del
estator generan un campo magnético rotatorio que corta a los conductores del rotor, y
de esta forma se obtiene sobre ellos fuerza electromotriz inducida que es utilizada
para forzar corrientes en los ejes d y q del rotor. Al interactuar el campo magnético
rotatorio del estator con el campomagnético rotatorio originado por las corrientes que
circulan en el rotor se produce el torque eléctrico. El fenómeno descrito, similar a la
operación de un transformador, ha permitido la construcción de una máquina de gran
difusión industrial debido a que por su sencillez, esta máquina resulta económica y
robusta.

ia

a,d

va

q

id

b,q

Rotor
iq
ib

Estator
vb

Modelo en coordenadas abdq de lamáquina de inducción
Fig. - 95 -

La máquina de inducción se excita con corriente alterna en el estator, de esta
forma se produce el campo magnético rotatorio. Este campo posee una amplitud
constante en el tiempo, pero varía en el espacio. La velocidad de giro del campo
magnético rotatorio está definida por la frecuencia de las corrientes inyectadas en el
estator de la máquina.
Capítulo 9:Principios Básicos de la Máquina de Inducción

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Para que una máquina de inducción produzca torque eléctrico medio diferente
de cero, tal y como se ha discutido en el capítulo 6, es necesario que se cumpla la
siguiente condición:

wm = wr ± we

9.1
Si la máquina no cumple con la condición impuesta en laecuación 9.1, el torque
medio en un giro completo del rotor será cero y no podrá, por lo tanto, transformar
energía en régimen permanente.
La máquina de inducción se utiliza como generador sólo en contadas
ocasiones, porque la operación en este régimen no es eficiente en comparación con
otras alternativas. Sin embargo, la máquina de inducción puede regresar energía a la
red durante cortos períodos detiempo en algunos accionamientos convencionales.
En particular puede generar cuando se utilizan en sistemas de tracción tales como
ascensores u otras cargas similares, con la finalidad de producir un frenado
regenerativo. En el pasado era frecuente utilizar esta máquina como convertidor de
frecuencia, para lo cual es necesario tener acceso a los devanados del rotor mediante
anillos deslizantes. Lamáquina de inducción se utiliza ampliamente como motor en la
industria. Se la consigue en un rango muy amplio de frecuencias que van desde
fracciones de kW, hasta las decenas de MW. En potencias mayores a los 10 ó 20
MW es difícil encontrar este tipo de máquina debido a que su principio de operación
requiere un nivel importante de pérdidas en el circuito rotórico, factor que incide
negativamente en elrendimiento de la máquina.
9.2

Campo magnético rotatorio en máquinas con “m” fases

Debido a que el sistema eléctrico industrial utiliza fuentes trifásicas de energía,
la máquina de inducción se construye normalmente con tres devanados. Estos
enrollados se distribuyen en el interior de la máquina desfasados espacialmente 120°.
Además las bobinas se distribuyen por las ranuras del materialferromagnético para
que la distribución de la fuerza magnetomotriz en el entrehierro resulte
aproximadamente sinusoidal.
En cada una de las tres bobinas desfasadas espacialmente, se inyectan
corrientes alternas sinusoidales desfasadas en el tiempo 120° unas de otras. Cada
bobina produce un campo magnético estático en el espacio. La amplitud de este
campo se encuentra en la dirección del eje...