Eficiencia energética en motores eléctricos
Páginas: 14 (3323 palabras)
Publicado: 7 de mayo de 2010
EFICIENCIA ENERGÉTICA EN MOTORES ELÉCTRICOS
1. TIPOS Y APLICACIONES
Los motores asíncronos (MA) son máquinas eléctricas, las cuales han tenido mayor aplicación en la industria y artefactos electrodomésticos. Estas máquinas son los principales convertidores de energía eléctrica en mecánica (actualmente los MA consumen casi la mitad de la energía eléctrica generada). Su uso es, principalmente, encalidad de mando eléctrico en la mayoría de los mecanismos, ello se justifica por la sencillez de su fabricación, 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
Red Trifásica
V
R S T
A
v
Bobinas de Estator
Rotor
Eje del Rotor
Fig.1. En el MA setiene 2 devanados, uno se coloca en el estator y el otro en el rotor. Entre el estator y rotor se tiene un entrehierro, cuya longitud se trata de, en lo posible, hacerlo pequeño (s = 0.1 - 0.3 mm), con lo que se logra mejorar el acople magnético entre los devanados.
El devanado del estator puede ser monofásico o trifásico (en caso general polifásico). En lo sucesivo se analiza el motortrifásico, 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 triángulo ∆, cuyos bornes son conectados a la red. El devanado del rotor también es trifásico (o polifásico) 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 trifásica, se induce un campo magnético giratorio, cuya velocidad (síncrona) es: 60 f1 n1 = p Si el rotor está en reposo o su velocidad n < nsinc, entonces el campo magnético giratorio traspasa los conductores del devanado rotórico e inducen en ellos una f.e.m. En el gráfico siguiente se muestra por la regla de la mano derecha, la dirección de la f.e.m. inducida en los conductores del rotorcuando el flujo magnético 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 magnético, actúan fuerzas electromagnéticas cuya dirección se determina por la regla de la mano izquierda; estas fuerzas crean un Melmagn que arrastra al rotor tras el campo magnético. Si este Melmagnes 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 máquina en régimen de motor y es evidente en este caso. 0 ≤ n2 < n1 A la diferencia de velocidades entre el campo magnético y el rotor se le llama deslizamiento y se representa por el símbolo s. n1 - n2 s = n1 De donde se deduceque en el régimen de motor 00
En frenado electromagnético s > 1
La principal característica de las MA es la presencia del deslizamiento s, ósea la desigualdad de velocidades entre el campo del estator y la velocidad del rotor n2 ≠ n1.
3. DIAGRAMA ENERGÉTICO DEL MOTOR ELÉCTRICO
Cuando el motor está en funcionamiento, el estator se alimenta de la red y absorbe una potencia: P1 =m1.V1.I1.cosϕ1
Parte de la P1 se consume (disipa) en la resistencia R del devanado del estator ocasionando una pérdida eléctrica ∆Pel, así como una pérdida magnética en el campo del estator ∆Pmag , deduciendo dichas componentes, al rotor se le aplica una potencia electromagnética, que se expresa mediante la siguiente ecuación de balance energético: Pelmag = P1 - ∆Pel1 - ∆Pmag Parte de esta potencia sedisipa en cubrir las pérdidas eléctricas del rotor ∆Pel2 en su devanado, la potencia resultante es aquella que va a ser convertida en potencia mecánica, expresado por: Pmec = Pelmag - ∆Pel2
En las máquinas de anillos rozantes, además se tienen pérdidas en las escobillas de contacto, las cuales se añades a la pérdida ∆Pel2. La potencia mecánica obtenida en el árbol del eje del rotor, se...
1. TIPOS Y APLICACIONES
Los motores asíncronos (MA) son máquinas eléctricas, las cuales han tenido mayor aplicación en la industria y artefactos electrodomésticos. Estas máquinas son los principales convertidores de energía eléctrica en mecánica (actualmente los MA consumen casi la mitad de la energía eléctrica generada). Su uso es, principalmente, encalidad de mando eléctrico en la mayoría de los mecanismos, ello se justifica por la sencillez de su fabricación, 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
Red Trifásica
V
R S T
A
v
Bobinas de Estator
Rotor
Eje del Rotor
Fig.1. En el MA setiene 2 devanados, uno se coloca en el estator y el otro en el rotor. Entre el estator y rotor se tiene un entrehierro, cuya longitud se trata de, en lo posible, hacerlo pequeño (s = 0.1 - 0.3 mm), con lo que se logra mejorar el acople magnético entre los devanados.
El devanado del estator puede ser monofásico o trifásico (en caso general polifásico). En lo sucesivo se analiza el motortrifásico, 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 triángulo ∆, cuyos bornes son conectados a la red. El devanado del rotor también es trifásico (o polifásico) 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 trifásica, se induce un campo magnético giratorio, cuya velocidad (síncrona) es: 60 f1 n1 = p Si el rotor está en reposo o su velocidad n < nsinc, entonces el campo magnético giratorio traspasa los conductores del devanado rotórico e inducen en ellos una f.e.m. En el gráfico siguiente se muestra por la regla de la mano derecha, la dirección de la f.e.m. inducida en los conductores del rotorcuando el flujo magnético 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 magnético, actúan fuerzas electromagnéticas cuya dirección se determina por la regla de la mano izquierda; estas fuerzas crean un Melmagn que arrastra al rotor tras el campo magnético. Si este Melmagnes 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 máquina en régimen de motor y es evidente en este caso. 0 ≤ n2 < n1 A la diferencia de velocidades entre el campo magnético y el rotor se le llama deslizamiento y se representa por el símbolo s. n1 - n2 s = n1 De donde se deduceque en el régimen de motor 00
En frenado electromagnético s > 1
La principal característica de las MA es la presencia del deslizamiento s, ósea la desigualdad de velocidades entre el campo del estator y la velocidad del rotor n2 ≠ n1.
3. DIAGRAMA ENERGÉTICO DEL MOTOR ELÉCTRICO
Cuando el motor está en funcionamiento, el estator se alimenta de la red y absorbe una potencia: P1 =m1.V1.I1.cosϕ1
Parte de la P1 se consume (disipa) en la resistencia R del devanado del estator ocasionando una pérdida eléctrica ∆Pel, así como una pérdida magnética en el campo del estator ∆Pmag , deduciendo dichas componentes, al rotor se le aplica una potencia electromagnética, que se expresa mediante la siguiente ecuación de balance energético: Pelmag = P1 - ∆Pel1 - ∆Pmag Parte de esta potencia sedisipa en cubrir las pérdidas eléctricas del rotor ∆Pel2 en su devanado, la potencia resultante es aquella que va a ser convertida en potencia mecánica, expresado por: Pmec = Pelmag - ∆Pel2
En las máquinas de anillos rozantes, además se tienen pérdidas en las escobillas de contacto, las cuales se añades a la pérdida ∆Pel2. La potencia mecánica obtenida en el árbol del eje del rotor, se...
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