Perdidas Motor

PÉRDIDAS MOTOR INDUCCIÓN


El comportamiento de un motor de inducción se puede aproximar al comportamiento de un transformador giratorio. La principal diferencia es que en un transformador la energía de salida es la potencia eléctrica en los bobinados de secundario y para un motor su potencia mecánica. En el siguiente diagrama se resume el flujo de potencia en un motor de inducción:

Todaslas pérdidas que tienen lugar en el motor se convierten en calor. La primera potencia que aparece en la figura es la de entrada al motor (alimentación) Esta potencia es la que se absorbe de la red. Las primeras pérdidas que se producen son las del bobinado del estator. Las segundas son las del núcleo o hierro del estator (por histéresis y corrientes de Foucault). La potencia que queda al llegar aeste punto es la que se denomina potencia del entrehierro y es la que pasa al rotor. En las pérdidas del hierro también se incluyen las de Histéresis y Foucault de la chapa del rotor. Una parte de la potencia que llega al rotor se disipa en el cobre o aluminio de este y otra parte en las pérdidas adicionales. Estas pérdidas adicionales pueden ser debidas a que la corriente en el rotor no solocircula en sentido del bobinado y las barras, sino perpendicularmente a estas. La potencia que queda es la que se convierte en mecánica. De esta potencia mecánica debemos restar la potencia necesaria para que el sistema de ventilación funcione (que son más elevadas si el motor gira a mas velocidad) y las de rozamiento de los cojinetes y diversos elementos, y obtendremos la potencia de salida. Cuantasmás pérdidas se produzcan en el interior del motor se dispondrá de menos potencia de salida en el eje y por lo tanto se obtendrá un menor rendimiento energético.
1.1. Pérdidas en el cobre del estator
Se producen debido al calentamiento del flujo de corriente (I) a través de la resistencia del devanado (R).Suponen entre un 25-40% de las perdidas totales. Se pueden reducir aumentando el volumende cobre del devanado del estator, mejorando el diseño de las ranuras y usando un aislamiento más delgado
Se pueden calcular a partir de la intensidad y la resistencia en caliente en condiciones de operación de carga:
P_SCL=3I_1^2×R_1
Midiendo la intensidad y resistencia de cada fase, se pueden calcular fácilmente.

1.2. Pérdidas en el núcleo o en el hierro del estator
Las pérdidas en elhierro son debidas a las variaciones de flujo en el motor y son la suma de dos tipos de pérdidas diferentes: las debidas a las corrientes de Foucault y las debidas a histéresis magnética del material. Conllevan entre un 15 y 25% de todas las perdidas. Cuanto más alta es la velocidad del motor (hasta ns) menores serán las perdidas del núcleo. Se pueden reducir mejorando la permeabilidad del acero(silicio), usando laminaciones más delgadas y modificando la longitud del núcleo. En las siguientes ecuaciones se pueden ver las expresiones utilizadas normalmente para calcular las pérdidas en el hierro en chapas magnéticas. En todas las expresiones que se van a exponer estas pérdidas están dadas en Watts por Kg de material.
La primera expresión da las debidas a corrientes de Foucault:
P_w/m=σ×(f/f_N ×B/B_N )^2
Siendo:
σ: Coeficiente característico de Foucault del material [W/Kg]
fN: frecuencia nominal del motor [Hz]
BN: Inducción nominal del motor [T]
La relación B/BN se mantiene constante (debido a que se intenta mantener el flujo constante), por lo tanto se puede ver que las pérdidas de este tipo aumentan con el cuadrado de la frecuencia. Estas pérdidas de Foucault, enrealidad son pérdidas por efecto Joule sobre los pequeños circuitos recorridos por las corrientes parásitas inducidas en el material. Si la resistencia de estos circuitos se supone constante las pérdidas por efecto Joule en cada uno de los circuitos sería:
P=E^2/R=kE^2
Siendo E la fuerza electromotriz inducida en cada circuito. A su vez, E es proporcional a la frecuencia [Hz] y a la inducción...