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Curvas de respuesta mecánica par - velocidad III Banda de dispersión Catálogos comerciales Curvas de respuesta mecánica par - velocidad IV Catálogos comerciales Par máximo de un motor de inducción I jXth I1 Rth A jXR’ IR ’ RR ' S + Vth El par será máximo cuando Pg sea máxima, es decir cuando se transfiera a RR’/S la máxima potencia B RR ' 2 2 R th X th XR ' S S T MA X RR ' R th X th X R ' 2 2 Tmax TEOREMA TRANSFERENCIA MÁX. POT 3 Vth2 2 S R th R th2 X th XR '2 Par máximo de un motor de inducción II Tmax 3 Vth2 2 S R th R th2 X th XR '2 RR ' S T MA X 2 2 R th X th X R ' Par El par máximo NO depende de la resistencia rotórica RR’ Resistencia rotórica creciente EL deslizamiento al que se produce el par máximo SÍ DEPENDE DE RR’ Esta propiedad se usa para el arranque mediante inserción de resistencias en máquinas de rotor bobinado S STMAX3 STMAX2 STMAX1 Ensayo de rotor libre Condiciones ensayo: En vacío S0: Motor girando sin carga 1 - S Si S 0 : R R ' S V y f nominales U1(t) + I0(t) + Xs W1 A I0 W2 Z0 + XR’ Rs Ife I U1 RR’ Rfe X Al no circular corriente por RR’ puede considerarse que en este ensayo las pérdidas en el Cu son sólo las del estator P0 W1 W2 Pcuest Pmec Pfe Z 0 R 0 jX 0 Impedancia por fase del motor VLínea 3 Z0 I0 R0 P0 3 I0 2 X 0 Z0 R 0 X s X 2 2 Ensayo de rotor bloqueado I Condiciones ensayo: El ensayo se realiza subiendo gradualmente la tensión de alimentación hasta que la corriente circulante sea la nominal Rotor bloqueado V reducida e I nominal Ucc(t) I (t) 1n + + V W1 A W2 + Tensión de ensayo muy reducida Corriente por X despreciable Xs Muy pocas pérdidas Fe Se elimina rama paralelo Zcc I1n Ucc 3 Rfe despreciable Rs XR’ RR’ Se puede despreciar la rama paralelo Z cc R cc jX cc R cc R s RR ' X cc X s X R ' Ensayo de rotor bloqueado II Xs Zcc I1n Ucc 3 Rs XR’ Se puede despreciar la rama paralelo CÁLCULO PARÁMETROS CIRCUITO EQUIVALENTE RR’ Pcc W1 W2 Pcuest Pcurot Ucc Pcc 3 R cc Z cc 2 I1n 3 I1n RS Se obtiene por medición directa sobre los devanados del estator XS y XR’ Regla empírica según tipo de motor MOTOR CLASE C: X S XR ' X S 0,4 X S XR ' XR ' 0,6 X S XR ' X S 0,3 X S XR ' XR ' 0,7 X S XR ' MOTOR CLASE D: X S XR ' MOTOR CLASE A: MOTOR CLASE B: Ensayo de rotor bloqueado III CÁLCULO PARÁMETROS CIRCUITO EQUIVALENTE X Después de aplicar la Regla empírica anterior para obtener las reactancias de rotor y estator se aplica el resultado del ensayo de vacío X X0 XS RR’ Se obtiene restando a RCC (Ensayo de rotor bloqueado) el valor de RS (medición directa) R R ' R cc R S Características funcionales de los motores asíncronos I Corriente nominal Corriente absorbida en función de la velocidad 18 16 14 Corriente A 12 10 8 6 4 2 0 945 Fabricante: EMOD Potencia: 7,5 kW Tensión: 380 V Corriente: 17 A Velocidad : 946 RPM Polos: 6 950 955 960 965 Corriente de vacío 970 975 980 985 990 995 1000 RPM Velocidad de sincronismo Características funcionales de los motores asíncronos II Potencia eléctrica absorbida en función de la velocidad 10000 Potencia eléctrica consumida plena carga 9000 Fabricante: EMOD Potencia: 7,5 kW Tensión: 380 V Corriente: 17 A Velocidad : 946 RPM Polos: 6 8000 Potencia W 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 945 950 955 960 965 970 975 980 985 990 995 1000 RPM Velocidad de sincronismo Características funcionales de los motores asíncronos III Rendimiento a plena carga Rendimiento en función de la velocidad 0,900 0,800 Rendimiento % 0,700 0,600 0,500 0,400 0,300 0,200 0,100 0,000 945 Fabricante: EMOD Potencia: 7,5 kW Tensión: 380 V Corriente: 17 A Velocidad : 946 RPM Polos: 6 950 955 960 965 Rendimiento en vacío 970 975 980 985 990 995 1000 RPM Velocidad de sincronismo Características funcionales de los motores asíncronos IV fdp a plena carga Factor de potencia en función de la velocidad 0,9 Factor de potencia 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 Fabricante: EMOD Potencia: 7,5 kW Tensión: 380 V Corriente: 17 A Velocidad : 946 RPM Polos: 6 fdp en vacío 0 945 950 955 960 965 970 975 980 985 990 995 1000 RPM Velocidad de sincronismo Características funcionales de los motores asíncronos V Característica mecánica en zona estable 80 Fabricante: EMOD Potencia: 7,5 kW Tensión: 380 V Corriente: 17 A Velocidad : 946 RPM Polos: 6 70 Par (Nm) 60 50 40 30 20 10 0 945 950 955 960 965 970 975 980 985 990 995 1000 RPM Velocidad de sincronismo Características funcionales de los motores asíncronos VI NÚMERO DE POLOS VELOCIDAD SINCRONISMO (RPM) VELOCIDAD TÍPICA PLENA CARGA 2 3000 2900 4 6 1500 1000 1440 960 8 750 720 10 12 600 500 580 480 16 375 360 VELOCIDADES DE GIRO TÍPICAS Fuente: ABB – “Guide for selecting a motor” Características funcionales de los motores asíncronos VII Tª 114 ºC: Motor Clase F: Tª max= 155 ºC Fabricante: EMOD Potencia: 7,5 kW Tensión: 380 V Corriente: 17 A Velocidad : 946 RPM Polos: 6 Evolución de la temperatura de los devanados desde el arranque hasta el régimen permanente térmico Control de las características mecánicas de los motores de inducción mediante el diseño del rotor I Resistencia rotórica creciente Par Si la resistencia rotórica es elevada el par de arranque del motor también lo es Si la resistencia rotórica es elevada el par máximo del motor aparece con deslizamiento elevado S STMAX3 STMAX2 STMAX1 EL RENDIMIENTO DEL MOTOR ES BAJO Si el deslizamiento es elevado la potencia mecánica interna es baja Pmi 1 S Pg Control de las características mecánicas de los motores de inducción mediante el diseño del rotor II Motor con RR’ elevada Motor con RR’ baja Buen par de arranque Bajo rendimiento MOTOR DE ROTOR BOBINADO: VARIACIÓN DE LA RESISTENCIA ROTÓRICA SOLUCIÓN Bajo par de arranque Buen rendimiento DISEÑO DE UN ROTOR CON CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS VARIABLES SEGÚN LA VELOCIDAD DE GIRO Control de las características mecánicas de los motores de inducción mediante el diseño del rotor II Barras de pequeña sección Alta resistencia, baja reactancia de dispersión A menor sección mayor RR’ Barras de ranura profunda Resistencia baja elevada reactancia de dispersión Doble jaula Pueden usarse dos tipos de material con diferente resistividad Combina las propiedades de las dos anteriores La sección y geometría de las barras rotóricas determina sus propiedades eléctricas y la forma de variación de éstas con la velocidad de giro de la máquina