• Author / Uploaded
• Lidanyela Rodriguez

• Categories
• Corriente eléctrica
• Fuerza
• Electromagnetismo
• Ingenieria Eléctrica
• Electricidad

Citation preview

REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITECNICO “SANTIAGO MARIÑO” EXTENSION-MATURIN

Maquinas Eléctricas II (Motores de inducción)

Profesora:

Alumno: Carlos Maraguacare

Ing. Héctor Barada

C.i: 9.820.590.

MATURIN; JULIO 2014

1) ¿Porque los motores de inducción se les llama motores síncronos? Explique el origen de este concepto. El motor de inducción debe su nombre al hecho de que el campo magnético giratorio del estator induce corrientes alternas en el circuito del rotor. El motor sincrónico, por lo general se controla la velocidad de desplazamiento del campo magnético mediante dispositivos electrónicos, para regular el movimiento del rotor. Debido a su similitud en el rotor, pero con la diferencia de que en el de inducción no se conecta a ninguna red eléctrica ya que su corriente es inducida por su campo giratorio y el sincrónico por que el rotor necesita un voltaje externo para producir el campo magnético, si tiene la misma velocidad de giro que la del campo magnético rotativo, se dice que el motor es síncrono cuando el rotor tiene una velocidad de giro mayor o menor que dicho campo magnético rotativo, el motor es de inducción.

2. ¿Es lo mismo par rotativo que par electromagnético? De que parámetros dependen. El par electromagnético dependen del flujo magnético del campo rotativo estatórica del retórico y por la corriente absorbida por el motor. El par rotativo depende de del giro del rotor en sentido del campo rotativo, disminuyendo la frecuencia de la corriente retórica. Esto dependerá de que se cortocircuiten los anillos rosantes, la impedancia del circuito retórico esta formado esencialmente por la reactancia de sus devanados. Provocando un desfase entre las tensiones inducida en el rotor y la corriente rotórica, generando como consecuencia, el campo rotativo rotorico modifica su posición, de modo que sus polos quedan enfrentados en los polos de igual signo de campo rotativo estatórica ejerciendo una fuerza sobre el eje y debido a la resistencia del devanado, el desfase entre tensión quedara algo menor que 90º.

3. ¿Cómo se generan las ondas de tensión (fases a, b y c)

dentro de un generador de inducción trifásica? Todos los generadores trifásicos utilizan un campo magnético giratorio. Como lo mostraremos en el siguiente dibujo donde

hemos instalado tres

electroimanes alrededor de un círculo. Cada uno de los tres imanes está conectado a su propia fase en la red eléctrica trifásica. Como

se puede

apreciar, cada electroimán produce alternativamente un polo norte y un polo sur hacia el centro. Las letras que están en negro, cuando el magnetismo es fuerte, y en gris claro cuando es débil. La fluctuación en el magnetismo corresponde exactamente a la fluctuación en la tensión de cada fase. Cuando una de las fases alcanza su máximo, la corriente en las otras dos está circulando en sentido opuesto y a la mitad de tensión. Dado que la duración de la corriente en cada imán es un tercio de la de un ciclo aislado, el campo magnético dará una vuelta completa por ciclo. Aunque las tres corrientes son de igual frecuencia e intensidad, la suma de los valores instantáneos de las fuerzas electromotrices de las tres fases, es en cada momento igual a cero, lo mismo que la suma de los valores instantáneos de cada una de las fases, en cada instante, como podemos ver en la figura.

4. ¿Identifique los posibles problemas o defectos de entrehierro diga como afecten el buen funcionamiento de la máquina de inducción? Se hace referencia al espacio de aire entre el rotor y el estator. Si este espacio no está uniformemente distribuido alrededor de los 360º del motor se pueden

producir

magnéticos

campos

magnéticos

desiguales.

Estos

desbalances

causan movimiento de los devanados del estator, provocando

fallas en ellos y vibración eléctricamente inducida afectando también los rodamientos. Hablaremos de los diferentes tipos de excentricidad y como identificarlos usando métodos de medición estático y dinámico.

5. ¿Qué problemas se pueden presentar en el motor de inducción por efectos de las cargas? La falla que más se busca proteger es la sobre carga, cuando el motor tiene un aumento en la carga de trabajo y en el consumo de corriente eléctrica, contra ello hay que instalar protectores adecuados. Al conectar los motores hay que prestar atención en no invertir las fases, esta no es una falla del motor, pero puede causar daño al tener un giro contrario al requerido. Igualmente hay que asegurarse de que no exista un cable suelto o falla en el elemento de control del motor, como puede ser el contactor o terminal, así como en el interruptor que protege al motor o en la línea de alimentación al motor. Una causa potencial de falla prematura en motores eléctricos es la descompensación en la tensión de línea o tensión de suministro. Cuando el valor de la tensión de línea en cada fase no sea igual, existirá el riesgo de que la tensión se descompense. Si el balance o la diferencia de tensión exceden el 1% se genera una elevación de la temperatura, es decir, el motor trabajará en caliente, causando la degradación del sistema de aislamiento y del lubricante de los rodamientos. En estas condiciones, otras áreas del funcionamiento del motor trifásico también resultan afectadas. Por ejemplo, se puede producir una pérdida en la

capacidad de par, un cambio en la frecuencia de rotación de carga plena, o la toma de corriente puede resultar muy descompensada respecto de la frecuencia de rotación normal de operación. Ante esta situación, hay que llamar al

proveedor

de

energía

eléctrica

para

que

resuelva

la

condición

descompensada del suministro.

6. ¿Cómo puede saberse la corriente de arranque de un motor (máxima corriente) si se tienen los datos de placa? IL = Sarranque/ v3VT

Sarranque = (caballaje nominal) (factor de la letra de código)

7. ¿Qué representa el factor de servicio del motor, como afecta esta protección del motor? Se refiere a la cantidad de uso diario del motor, cuanto arranque tiene diario y cuanto dura el motor encendido continuamente. Realmente no es solo determinar la capacidad nominal en condiciones de sobrecarga o emergencia sino también determinar la capacidad nominal de acuerdo al uso y ciclos que va a tener el motor. En parte tiene que ver con la temperatura que alcanzara el motor cuando se esté usando. Es indicador de un multiplicador de la potencia nominal, usualmente ese valor es 1.15, lo que quiere decir que el motor podría trabajar al 115% de su carga nominal de manera sostenida sin presentar fallas estructurales, digamos que es un margen de seguridad a la hora del diseño, por eso este valor puede encontrarse entre 1 y 2, aunque SF mayores de 1.15 no son muy comunes, a menos que la aplicación lo requiera por las características de la carga.

8. ¿Cómo se produce el par de arranque en un motor de inducción de jaula ardilla simple y de uno doble? Teniendo en cuenta que el motor de ardilla simple es un tipo de rotor el cual es usado para motores pequeños, en cuyo arranque la intensidad nominal supera 6 ó 8 veces a la intensidad nominal del motor. Soporta mal los picos de cargas. Esta siendo sustituido por los rotores de jaula de ardilla doble en motores de potencia media. Su par de arranque no supera el 140 % del normal. Y del motor de ardilla doble diremos que es un tipo de rotor que tiene una intensidad de arranque de 3 ó 5 veces la intensidad nominal, y su par de arranque puede ser de 230 % la normal. Éstas características hacen que este

tipo de rotor sea muy interesante frente al rotor de jaula de ardilla simple. Es el más empleado en la actualidad, soporta bien las sobrecargas sin necesidad de disminuir la velocidad, lo cual le otorga mejor estabilidad.

9. ¿Qué función tienen las ranuras inclinadas de un motor, en un motor de inducción de jaula ardilla? Se utilizan para reducir los posibles ruidos o vibraciones en el motor.

10. ¿Cuál de estos motores tiene mayor eficiencia Motor de jaula ardilla simple Motor de jaula ardilla doble? ¿Porque explique? El motor de doble jaula ardilla tiene mayor eficiencia ya que posee un mejor rendimiento y un importante par de arranque sin un excesivo valor de la corriente de punta de conexión.

11. ¿Que representa la flecha de un motor? La flecha representa el eje o la varilla metálica que gira cuando se enciende el motor, esta sirve para transferir movimiento y par de torsión rotatorios de un sitio a otro.

12. ¿Qué significa motor lanzado y estar bloqueado? Motor lanzado se refiere a la acción del paro repentino o de la reducción de ritmo en el giro de un motor de forma accidental. Cuando la intensidad del motor supera un umbral regulable se denota bloqueo del

motor El rotor está bloqueado cuando deja

de

girar.

Frecuentemente los motores eléctricos se bloquean a consecuencia de períodos de inactividad prolongados o de esterilización.

13. ¿Qué aplicaciones cubre un motor de inducción trifásico y para que nos sirve? Con los motores de inducción trifásico podemos manejar cargas difíciles porque tenemos un par de arranque elevado (hasta tres veces el par normal).

El motor de inducción, en particular el de tipo de jaula de ardilla, es preferible al motor de corriente continua para trabajo con velocidad constante, porque el costo inicial es menor y la ausencia de conmutador reduce el mantenimiento. También hay menos peligro de incendio en muchas industrias, como aserraderos, molinos de granos, fabricas textiles y fabricas de pólvoras. El uso del motor de inducción en lugares como fábricas de cementos es ventajoso, pues, debido al polvo fino, es difícil el mantenimiento de los motores de corriente continua. Para trabajo de velocidad variable, como es grúas, malacates, elevadores y para velocidades ajustables, las características del motor de corriente continua son superiores a las del motor de inducción. Incluso en este caso, puede convenir y ser deseable utilizar motores de inducción ya que sus características menos deseables quedan más que compensadas por su sencillez y por el hecho de que la corriente alterna es más accesible y para obtener corriente continua, suelen ser necesarios los convertidores. Cuando haya que alimentar alumbrados y motores con el mismo sistema de corriente alterna, se utiliza el sistema trifásico, de cuatro conductores de 208/120 V. Esto permite tener 208 V trifásico para los motores y 120 V de fase a neutro para las lámparas.

14. ¿Qué pasa si se cae la tensión un 20% en un motor de inducción trifásico, como resolvería usted este problema? Si el motor se encuentra en funcionamiento y baja la tensión, el bajara la velocidad hasta tal punto que girará el eje muy lentamente y el motor comenzara a recalentarse ocasionando que se queme, esto es producto del desbalance eléctrico debido a la falta del 100% de la tensión, ya que los motores trifásicos deben trabajar equilibrados con corriente y voltajes similares inferiores a un diferencial del 10% y su comportamiento lento es debido a un desequilibrio magnético por ello lo lento del giro. La mejor manera de proteger es con un sistema de protección eléctrica adecuada, como son los térmicos de los contactores.

15. ¿Qué pasa si la frecuencia se cae durante una falla en un

motor de inducción trifásico? ¿Cómo puede solucionarse esta situación? Aunque la frecuencia de red tenga fluctuaciones, siempre que no superen el 1%,

el

motor

rendirá

perfectamente.

Mayores

fluctuaciones

afectará

directamente sobre el rendimiento de su potencia. De hecho, para variar la velocidad de esta clase de motores se manipula la frecuencia. Con el cambio de frecuencia, debe variarse el voltaje aplicado al motor para evitar la saturación del flujo magnético con una elevación de la corriente que dañaría el motor.

16. ¿Un motor de inducción aporta al cortocircuito de falla? ¿Por qué? ¿Cómo se hace? En los motores de inducción, el estator esta alimentado por la red de corriente alterna, que genera un campo magnético giratorio a la frecuencia de sincronismo. El rotor en esta máquina gira a una velocidad menor a la de sincronismo y el campo no esta alimentado por una fuente externa, sino que es creado por inducción del estator sobre el arrollamiento o jaula del rotor. En el caso de un cortocircuito la tensión de alimentación del campo del estator deja de existir, y por lo tanto también la excitación del campo del rotor. El transitorio en este caso sólo se debe al campo magnético residual existente en el rotor y a la inercia de la carga, y la corriente de cortocircuito tenderá a cero rápidamente en un período de 2 a 3 ciclos.

17. ¿Un generador de inducción soporta el circuito de falla? ¿Por qué? ¿Como lo hace? Al producirse un cortocircuito en los bornes del estator, el eje de una máquina síncrona continúa girando, accionado por su máquina motriz, el campo del rotor excitado, por la fuente externa de corriente continua, por lo que en ambos casos la máquina se comporta como una fuente aportando al cortocircuito. Que producirá un transitorio en la corriente.

En régimen permanente el generador gira a la velocidad de sincronismo y no existe inducción sobre este arrollamiento, pero en el cortocircuito debido a las variaciones entre el campo rotor y el del estator, se inducen corrientes sobre este arrollamiento, generándose un campo que actúa como freno dando mayor estabilidad al generador y como contrapartida produce el incremento de la corriente de cortocircuito

18. ¿cómo se controla la velocidad de una maquina de inducción trifásica? ¿Qué errores se producen? La velocidad del motor asincrónico depende de la forma constructiva del motor y de la frecuencia de alimentación. Como la frecuencia de alimentación que entregan las Compañías de electricidad es constante, la velocidad de los motores asincrónicos es constante, salvo que se varíe el número de polos, el resbalamiento o la frecuencia. El método más eficiente de controlar la velocidad de un motor eléctrico es por medio de un variador electrónico de frecuencia. El variador de frecuencia regula la frecuencia del voltaje aplicado al motor, logrando modificar su velocidad. Sin embargo, simultáneamente con el cambio de frecuencia, debe variarse el voltaje aplicado al motor para evitar la saturación del flujo magnético con una elevación de la corriente que dañaría el motor. Los variadores de velocidad son dispositivos electrónicos que permiten variar la velocidad y la cupla de los motores asincrónicos trifásicos, convirtiendo las magnitudes fijas de frecuencia y tensión de red en magnitudes variables. Se utilizan estos equipos cuando las necesidades de la aplicación sean:    

Dominio de par y la velocidad Regulación sin golpes mecánicos Movimientos complejos Mecánica delicada

19. ¿Cómo se calcula la eficiencia de un motor de inducción? ¿Es tan eficiente como un transformador? ¿Por qué? Existen numerosos métodos para la determinación de la eficiencia y la potencia entregada o consumida por un motor trifásico de inducción. Estos métodos están expuestos en el Standard Test Procedure for Polyphase Induction Motors and Generators. Las mediciones directas pueden hacerse usando motores, generadores o dinamómetros calibrados para la entrada a generadores y salida de motores y, motores eléctricos de precisión para la entrada a motores y salida de generadores. Todos se basan en combinaciones de acciones que pueden ejercerse sobre el motor y se evalúan caracterizando los parámetros que a continuación se enumeran: 1. Invasividad. 2. Tiempo fuera de servicio del motor. 3. Exactitud. 4. Recursos materiales necesarios. Se entiende por invasividad la mayor o menor necesidad de instalar o conectar algún instrumento o equipo en el motor o el mecanismo. El tiempo fuera de servicio se refiere a si la acción correspondiente conlleva la necesidad de detener el motor y el tiempo necesario. La exactitud se evalúa mediante el porcentaje de error cometido en mediciones o estimaciones. Finalmente, los recursos materiales necesarios evalúan la necesidad de tener que adquirir o disponer de determinado equipamiento para la prueba. Lectura del dato de chapa

A partir de los datos de chapa se determina o se lee la eficiencia, y con la lectura de la potencia de entrada se determina la potencia de salida. Esta acción no es invasiva y no requiere sacar el motor de servicio ni de un equipamiento adicional, pero parte de suponer que la eficiencia es constante para cualquier estado de carga e igual a la de la chapa. En motores medios y grandes el error cometido no es muy grande ya que la curva de eficiencia de estos motores es prácticamente plana; ahora bien, en motores menores de 5 kW la eficiencia baja apreciablemente con la carga y el error cometido puede ser grande, sobre todo si el motor está subcargado. Medición de velocidad con un estroboscopio o tacómetro óptico Debido a lo cerca que está la velocidad del rotor de la velocidad sincrónica y a su poca variación con la carga, la medición de velocidad debe hacerse en este caso utilizando este tipo de tacómetro. Su nivel de invasividad es bajo, ya que funciona proyectando un haz de luz sobre el eje del motor y conectándolo a la misma red de alimentación. Es necesario sacar el motor de servicio sólo para hacerle una marca en el eje. Su exactitud está alrededor de 1 r/min en motores de cuatro polos. Ahora bien, es necesario también disponer de este instrumento o comprarlo, en cuyo caso su precio es superior al de un amperímetro de gancho. La medición de la velocidad y el cálculo del deslizamiento pueden ser utilizados para determinar la potencia de salida, ya que el par o momento electromagnético es proporcional al deslizamiento. Medición de la corriente y la tensión Un hook-on o instrumento de gancho puede servir para determinar la corriente y la tensión de trabajo del motor, y con ella ayudar a determinar la potencia de entrada. Es poco invasivo aunque la medición de tensión lo es algo más. Estos instrumentos pueden tener un error de hasta 0,5 %. No es necesario sacar el motor de servicio. Si existe una pizarra o panel con amperímetro y (o) voltímetro que lean la corriente y la tensión del motor el método no es invasivo, pero hay que tener en cuenta que la exactitud de los instrumentos de panel no es buena en general. Medición del consumo mediante un analizador de redes

La conexión de un analizador de redes a la entrada del motor es el método más exacto para determinar la potencia de entrada del motor. También pueden leerse la corriente y la potencia reactiva y determinar el factor de potencia. Es invasivo y, a menos que el instrumento esté conectado permanentemente, es necesario detener el motor para su instalación. Este instrumento es relativamente caro. Medición directa del par o momento Puede emplearse un medidor de par cuya medición, unida a la de la velocidad, da la potencia de salida. Es muy exacto, pero también es caro y altamente invasivo, y necesita sacar el motor de servicio para la instalación del medidor, y adicionalmente su costo es elevado. Realización de ensayos sin carga Este método necesita desacoplar el motor y conectarle instrumentos de medición para llevar a cabo los ensayos. A partir de estos ensayos y, en combinación con otras acciones, puede determinarse el consumo del motor y la potencia entregada a la carga. Estimación estadística de pérdidas Se refiere a estimar el valor de algunas de las pérdidas, tales como las adicionales, las de acero y las mecánicas, a partir de un conocimiento previo del tipo y fabricante del motor del cual se poseen datos relativos de pérdidas. El método es muy sencillo y económico, y no invasivo, pero su exactitud depende del conocimiento que se tenga de la probable distribución de sus pérdidas.

20. ¿Cuáles son las diferencias fundamentales entre un motor asíncrono de doble jaula de ardilla y de simple jaula de ardilla? En el motor asíncrono de simple jaula de ardilla el rotor es usado para motores pequeños, en cuyo arranque la intensidad nominal supera 6 ó 8 veces a la intensidad nominal del motor. Soporta mal los picos de cargas. Esta siendo sustituido por los rotores de jaula de ardilla doble en motores de potencia

media. Su par de arranque no supera el 140 % del normal. Sin embargo en los motores de doble jaula de ardilla el rotor tiene una intensidad de arranque de 3 ó 5 veces la intensidad nominal, y su par de arranque puede ser de 230 % la normal. Éstas características hacen que este tipo de rotor sea muy interesante frente al rotor de jaula de ardilla simple. Es el más empleado en la actualidad, soporta bien las sobrecargas sin necesidad de disminuir la velocidad, lo cual le otorga mejor estabilidad.