Maquinas Induccion Trifasicas

MAQUINAS DE INDUCCION TRIFASICAS
Prof. Jorge Romo
Junio 2010

1.- INTRODUCCION

Las máquinas de inducción trifásicas se emplean preferentemente como motor. Son los motores mayoritariamente utilizados en plantas industriales, por su bajo costo, bajo mantenimiento y baja tasa de fallas respecto a otros tipos de motores. Su limitación tradicionalmente había sido la dificultad de controlar suvelocidad en un rango amplio, hasta la aparición de los variadores electrónicos de frecuencia, que permiten modificar la frecuencia de la red y así variar la velocidad del motor en un amplio rango, siendo así competitivos con los motores de CC que usualmente se empleaban en aplicaciones de velocidad variable.

2.- PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

2.1.- Estator.

El estator está compuesto por unnúcleo de fierro cilíndrico, donde se ubican 3 bobinas idénticas que se conectan a los respectivos voltajes de las 3 fases (Fig.1). Así, se producen 3 flujos magnéticos radiales, variables sinusoidalmente en el tiempo, y desfasados temporalmente en 120º entre sí.
a

vanúcleo de acero silicoso
vb

c vcb


Fig.1. Flujos de estator.

Es decir :a (t) = m • sen (2ft)
b (t) = m • sen (2ft – 120º)
c (t) = m • sen(2ft + 120º)
Sumando vectorialmente estos flujos, para cualquier instante t, se obtiene que el flujo resultante es de magnitud constante = 3m /2 y gira a una velocidad “síncrona” tal que el flujo rotatorio da 1 vuelta por cada ciclo del voltaje alterno. Es decir: s = 2f [rad/s].
El estator descrito se denomina de 2 polos porque cada bobina origina un campo magnético que tiene unaconfiguración con 2 polos magnéticos (N y S), e igual configuración se obtiene en el campo magnético rotatorio. Sin embargo usando más de una bobina por fase, se pueden lograr configuraciones de 2, 4, 6, 8, etc. polos. Por ejemplo, la Fig.2 muestra el campo magnético resultante de un motor de 4 polos.




sFig.2. Campo magnético rotatorio de 4 polos.

Se puede encontrar que mientras mayor sea el número de polos, menor es la velocidad de rotación del campo magnético, siendo en general para p polos:

s = 2f /(p/2) [rad/s]
o bien:
s = 120•f /p [rpm]

Los motores que se encuentran comercialmente son entre 2 y 10 polos. Así, para f = 50 Hz, las velocidades síncronas son las de la Tabla 1.

ps [rpm]
2 3000
4 1500
6 1000
8 750
10 600
Tabla 1. Velocidades síncronas para 50 Hz.

2.2.- Rotor.

El rotor en principio puede ser un cilindro de fierro que pueda girar libremente en torno a su eje. Como el fierro es magnetizable, seguirá al campo magnético rotatorio originado por el estator, a una velocidad r usualmente menor a s , debido al roce y/o al torque resistente de la carga.Sin embargo, en estas condiciones el torque del motor sería muy bajo y r sería mucho menor a s .
Por ello, para mejorar el torque del motor, se utiliza en el núcleo de fierro del rotor una estructura, comúnmente de alumninio, denominada “jaula de ardilla”. Ésta está formada por barras axiales ubicadas en la periferia del rotor, y cortocircuitadas por anillos en sus extremos, como ilustra laFig.3.

núcleo de fierro

barras
anillos de...