Motores De Induccion

8 Motor trifásico de inducción

8.1 Campo magnético rotante

Máquina de dos polos magnéticos

Si tomamos un conjunto de chapas magnéticas que tienen la forma mostrada en la figura

8.01 en la cual se ha realizado una serie de ranuras (seis en este dibujo), y las mismas se apilan con un elemento aislante entre ellas, formando un cilindro cuyo eje es perpendicular al plano del dibujo, obtenemos lo que se llama el estator de una máquina eléctrica rotante.

Forma de la chapa magnética

Chapas magnéticas apiladas

Ranura

Eje

Conductor formando espira

Figura 8.01 Estator de una máquina rotante

Tomemos ahora un par de ranuras opuestas diametralmente como ser la superior y la inferior, y en ellas coloquemos una bobina que llamaremos “u1 – u2”, de “N” espiras (En el dibujo se esquematiza un solo conductor a los efectos de simplificar el mismo). La misma tiene un eje magnético perpendicular al plano de la misma y que en este caso su dirección es horizontal, tal como se muestra en la figura 8.02.

Si ahora efectuamos el mismo procedimiento con la bobina “v1 – v2”, vemos que su eje magnético forma un ángulo de 120° geométricos con respecto a la anterior, lo cual repetimos con la tercera bobina “w1 – w2”. Resumiendo hemos colocado tres bobinas idénticas con su eje magnético desplazado en 120° geométricos, siendo el comienzo de las bobinas las indicadas con el subíndice “1”.

Siguiendo con el proceso, unamos las tres bobinas en un punto común (u2 = v2 = w2), con lo que las mismas quedan conectadas en disposición estrella, tal como se muestra en la figura

8.02.

Si alimentamos las tres bobinas mediante un sistema trifásico de tensiones, por las mismas circularán corrientes de igual módulo pero desfasadas eléctricamente en 120°, tal como se muestra en la figura 8.03. Las corrientes que circulan dan origen a fuerzas magnetomotrices en cada una de las bobinas, cuya magnitud depende del número de espiras y del valor de la corriente instantánea.

A los efectos de los análisis físico, tomaremos para el estudio dos instantes, como ser las corrientes para un ángulo eléctrico de 90° y 150°.

La convención de signos a adoptar es que las corrientes son positivas si el borne de entrada es u1, v1 o w1 (negativas si son salientes), tal como se muestra en la figura 8.04.

En el esquema de la máquina las corrientes entrantes se esquematizan con una cruz (+) y

las salientes con un punto ( )

u1

u1

w2

2

Unión para formar el centro de estrella

Conductor que conforman uno

de los lados de la bobina

w1

v1

Esquema de la

Bobina u1 – u2

chapa magnética u2

u2

Figura 8.02 Detalle del estator y bobinas de una máquina rotante

iT

i iR iS

Imax

t

t = 90°

iR = Imax

iS = - 0,5 Imax

iT = - 0,5 Imax

t = 150°

iR = 0,5 Imax iS = 0,5 Imax iT = - Imax

Figura 8.03 Valores instantáneos de las corrientes en los bobinados

IR

u1

Corrientes entrantes IS

positivas 1

IT

w1

u2 = v2 = w2

Figura 8.04 Convención de los signos de las corrientes en una máquina de dos polos magnéticos

Luego para el instante en el cual el ángulo eléctrico es 90°, la corriente iR es positiva (entra por u1) y las otras dos son negativas (salen por v1 y w1), lo cual se observa en las figuras 8.05 y

8.06.

Las corrientes en las bobinas originan fuerzas magnetomotrices cuyas magnitudes y sentidos son los indicados en el esquema de la figura 8.06., en la cual se ha dibujado la resultante de las mismas. Vemos que se obtiene un campo magnético de dos polos. En la figura 11.05 se han dibujado las líneas de campo magnético que abrazan corrientes de igual sentido, y que de acuerdo a lo indicado el esquema corresponde a un sistema de dos polos magnéticos.

Si efectuamos el mismo análisis, pero para el instante de 150° , los sentidos de las corrientes y las fuerzas magnetomotrices resultantes se encuentran dibujados en las figuras 8.07.y

8.08.

De la observación de los dos tiempos estudiados, llegamos a la conclusión que la fuerza magnetomotriz resultante se mantiene constante y que la misma ha girado un ángulo geométrico de 60° ante un avance de la corriente de 60 ° eléctricos.

| De la misma manera se puede realizar el estudio para otros ángulos, llegando a que el campo magnético resultante obtenido, alimentando un conjunto de bobinas cuyo eje magnético está desplazado 120° geométricos, por medio de un conjunto de corrientes desfasadas 120° en el tiempo, es de módulo constante que gira a razón de una vuelta por cada ciclo que cumplen las corrientes.

u1

v2

Unión para formar el centro de estrella

t = 90°

iR = Imax

w2 iS = - 0,5 Imax

iT = - 0,5 Imax

Conductor que conforma uno de los lados de la bobina

S N  S N

Líneas de campo magnético

v1

w1

Esquema de la

chapa magnética

u2

Figura 8.05 Detalle del estator y bobinas de una máquina rotante con dos polos magnéticos y con el sentido de las corrientes para t = 90°

Esquema de conexionado de las bobinas del estator

v2

u1 Sentido de la corriente

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