Maquinas Electricas

UNIDAD 5.- MOTORES DE CORRIENTE ALTERNA.

INTRODUCCIÓN.

Los motores de corriente alterna son los que tienen mayor uso en la industria y en la vida cotidiana debido a que por ser el tipo de corriente que suministran las compañías suministradoras, son los que mayor demanda tienen. En esta unidad se analizarán las partes principales que componen a un motor de corriente alterna de inducción tipo jaula de ardilla, así mismo se describirá el principio básico de operación, las características de operación, las pérdidas eléctricas que se presentan en la máquina para poder obtener su circuito equivalente, de igual manera se analizarán los tipos de conexiones trifásicos de mayor uso. En la segunda parte se analiza el motor de corriente alterna tipo rotor devanado y los motores monofásicos de corriente alterna para finalmente describir algunas de las aplicaciones principales de este tipo de motores.

5.1. ESTUDIO DE LAS PARTES CONSTITUTIVAS DE LOS MOTORES DE CORRIENTE ALTERNA ASÍNCRONOS.

En la figura 5.1 se aprecian las partes principales que componen a un motor de corriente alterna de inducción tipo jaula de ardilla.

Tapa frontal.

Caja de conexiones.

Placa de datos.

Rotor.

Ventilador.

Tapa del ventilador.

Tapa de la caja de conexiones.

Estator.

Tornillos de sujeción

Rodamientos

Empaques.

Tapa posterior

Tornillos de

sujeción

Las partes principales del motor de corriente alterna tipo jaula de ardilla son el rotor y el estator.

Estator.

Carcasa: Es la estructura que sirve como soporte del motor, por lo general se construye de hierro fundido acero o aluminio, es resistente a la corrosión y en la mayoría de los casos presentan aletas que permiten un enfriamiento mucho más rápido del motor.

Núcleo: El núcleo magnético del estator está compuesto de chapas de acero magnético con tratamiento térmico para reducir al mínimo las pérdidas el hierro.

Devanado: El devanado del estator está compuesto por tres bobinas con iguales características, una por fase formando un sistema trifásico para conectarse a la red de suministro. El material utilizado es cobre.

Rotor.

Eje: El eje del motor también conocido como flecha, es el encargado de transmitir la potencia mecánica desarrollada por motor y recibe un tratamiento térmico para evitar problemas con deformación y fatiga.

Núcleo de chapas: Estas tienen las mismas características que las del estator.

Barras y anillos de cortocircuito: estas son fabricadas con aluminio, cobre o bronce y fundidos a presión en una pieza única. Para que motor gire con menos ruido las ranuras y las barras se colocan ligeramente inclinadas respecto al eje del rotor formando hileras simples. Las aletas de los anillos terminales y el ventilador colocado al final del eje sirven para impulsar a través del motor el aire necesario para extraer el calor debido a las pérdidas. El eje gira sobre rodamientos de bola, ocasionalmente sobre cojinetes fricción de modo que entre el rotor y el estator se obtenga un entre hierro relativamente estrecho, de aproximadamente 0.2 a 1 mm.

5.2. PRINCIPIOS BÁSICOS DE OPERACIÓN DEL CAMPO MAGNÉTICO GIRATORIO.

La operación del motor trifásico de inducción tipo jaula de ardilla se rige bajo el principio de funcionamiento de un transformador, es decir; está basado en la aplicación de la ley de inducción electromagnética de Faraday y la fuerza de Lorentz en un conductor.

Cuando el devanado del estator es conectado a una fuente de suministro trifásica, se produce un campo magnético de una magnitud constante y que gira alrededor de la periferia del rotor a una velocidad sincrónica. Éste campo rotatorio induce una fuerza electromotriz en el devanado del rotor. Como el rotor está constituido por barras cortocircuitadas, la tensión inducida produce también una corriente inducida en ellas, produciendo su vez su propio campo magnético, mismo que interactúa con el campo magnético principal, experimentándose una fuerza o par que hace girar al rotor. A este par desarrollado se le conoce como par de arranque.

Cuando el motor es energizado con una carga inicial, se requiere que el par de la carga sea menor que el par de arranque para que el rotor comience a girar. Cuando el motor arranque sin carga, el rotor alcanzará rápidamente una velocidad muy cercana a la velocidad síncrona, sin embargo nunca podrá girar a esta velocidad debido a que sus bobinas parecerían fijas respecto al campo rotatorio y no habría fem inducida en ellas. Al no existir una fem inducida en el rotor, no circularía ninguna corriente y como consecuencia no se manifestaría ninguna fuerza debida a la no interacción de los campos magnéticos del rotor y estator. En la figura 5.2 se puede observar lo anteriormente descrito.

Enseguida se describe el principio de rotación del campo magnético giratorio.

Rotación del Campo Magnético.

Inicio.

En la figura 52a, un tiempo de arranque ha sido seleccionado de tal forma que la fase A no tiene flujo actual y sus bobinas asociadas no tienen campo magnético. La fase B hace fluir corriente en la dirección negativa y la fase C hace fluir corriente en la dirección positiva. Basados en la gráfica de la figura, B1 y C2 son polos sur y B2 y C1 son polos norte. Las líneas de flujo magnéticas dejan el Polo Norte B2 y entran en el Polo Sur próximo, C2. Las líneas de flujo magnéticas también dejan el Polo Norte C1y entran en el Polo Sur próximo, B1. La suma vectorial de los campos magnéticos es indicada por la flecha.

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