Transcript

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA ELECTRONICA Y TELECOMUNICACIONES

Nombre:
RAUL SAMANIEGO TELLO

Curso:
3ro “A”

Año:
2012 - 2013

Tema: MÁQUINAS ASÍNCRONAS Y ASINCRONAS

La curva característica más importante de una máquina que va a suministrar. la práctica totalidad de los motores eléctricos de las características señaladas son motores de inducción. se elimina la rama en paralelo. potencia mecánica) entonces. o a recibir. CARACTERÍSTICAS. Y en cuanto a los generadores de energía eléctrica de gran potencia. Si los cálculos que se van a hacer se centrarán en el rotor (par. construyan estas curvas. Los pequeños motores que intervienen. la práctica totalidad son máquinas síncronas. han tenido un éxito espectacular en su implantación como elemento motor en las aplicaciones industriales de cierta potencia. su característica mecánica: curva par/velocidad. se tendría: . En cambio. las máquinas de inducción no han tenido demasiado éxito. fotocopiadoras. De hecho. partiendo del circuito equivalente por fase. es decir. una potencia mecánica es. o de inducción. con la ayuda de una hoja de cálculo electrónica. el nuevo circuito tiene evidentes ventajas para calcular por ejemplo la corriente en Corriente del secundario referida al primario: e incluyendo el valor de la corriente. a veces en gran número.) son.Las máquinas asíncronas. máquinas de corriente continua o similares. Se puede obtener una expresión analítica sencilla de esta curva si. lógicamente. entre los motores de baja o muy baja potencia. en la mayoría de los casos. y entre los equipos de generación. Disponiendo del circuito equivalente de la máquina asíncrona. como componentes de otras máquinas (ordenadores. etc. se obtiene el equivalente Thevenin entre los puntos A y B. sistemas de control. la construcción de las correspondientes curvas características es una labor simple que se puede llevar a efecto con gran brillantez utilizando un ordenado Si propone a los alumnos que.

el par es directamente proporcional a la tensión de alimentación al cuadrado. de modo que si se aumenta o disminuye la tensión de alimentación. esto nos orienta sobre cómo calcular el par máximo de la máquina: Para ello habría que ver cuándo el circuito equivalente es capaz de enviar la máxina potencia a esa resistencia especial R2/s. a la vista de la última expresión. Visto así el par. lo que permite una forma sencilla de variar este deslizamiento simplemente variando aquella resistencia. lo que no cambia es el par máximo. El teorema de la máxima transferencia de potencia nos ayuda en esto. que aunque el valor de R2 haya cambiado. Lógicamente16 esto sólo se puede hacer en los motores cuyo rotor está bobinado y sea accesible. Dependencia con la tensión de alimentación. Efectivamente. si se sustituye el valor de deslizamiento de par máximo en la expresión del par. vemos que desaparece R2. se puede afirmar que el par suministrado por la máquina es proporcional a la potencia que el conjunto del circuito entrega a la resistencia R2/s. Si por ejemplo se quiere llevar el par máximo hasta velocidades próximas a la velocidad nula – condiciones de arranque– bastará con añadir a la resistencia del rotor otras resistencias adicionales para que el deslizamiento de par máximo se aproxime a la unidad.Dado que la velocidad de sincronismo es una constante. ésa será la condición de par máximo. Esto es: el deslizamiento de par máximo max cumplirá con: Si miramos esta expresión. . Esta variación afectará por igual a todos los pares. equivalga al resto de las impedancias del circuito. el cual sigue siendo el mismo. Y así resulta que cuando la impedancia R2/s. el par aumentará o disminuirá en la proporción que lo haya hecho la tensión al cuadrado. observamos que el deslizamiento de par máximo es directamente proporcional al valor de la resistencia del rotor. lo que es lo mismo: el par máximo no depende de lo que valga R2 pudiendose aumentar o disminuir sin que el par máximo sufra variación alguna. En esa gráfica se observa precisamente. Como es evidente. En los gráficos adjuntos se muestra en uno de ellos cómo varía la característica mecánica de una máquina asíncrona a medida que se va duplicando la resistencia efectiva del rotor.

el deslizamiento ya no es la unidad y las frecuencias de las corrientes del rotor son iguales a f. las frecuencias del estator y del rotor coinciden. mal flujo máximo que lo atraviesa y al coeficiente del devanado. . donde las fuerzas electromotrices de todas las espiras van en fase por tratarse de un devanado concentrado y la fuerza electromotriz total se obtiene como suma aritmética de las fuerzas electromotrices individuales. lo que indica que en estas circunstancias. Este hecho obliga a realizar una suma geométrica de las fuerzas electromotrices inducidas en las diferentes bobinas. es decir s 1. Ahora la nueva fuerza electromotriz inducida en este devanado es La fuerza electromotriz anterior E2sproducirá unas corrientes en el rotor de frecuencia f2de tal forma que éstas a su vez crearán un campo giratorio. pero muy cercanos a la unidad) para tener en cuenta que las fuerzas electromotrices de las diversas espiras del devanado. Si se denomina E2 el valor eficaz de la fuerza electromotriz por fase del rotor. se cumplirá: De una forma simi1ar. cuya velocidad respecto a su propio movimiento será considerando que el rotor está devanado con el mismo número de polos que el estator. llevan un desfase entre sí. N2al nº de espiras por fase. se cumple n 0 . si se denomina E1al valor eficaz de la fuerza electromotriz inducida por fase en el estator. cosa que no ocurre en el caso de los transformadores.APLICACIONES FUNCIONAMIENTO COMO TRANSFORMADOR En el caso de que el rotor esté parado. en el sentido del campo giratorio. se tendrá: La diferencia con el transformador estriba en que en los motores aparecen unos coeficientes de devanado que representan factores reductores (cuyos valores son menores. al estar distribuido en ranuras por 2 Máquinas asíncronas o de inducción las periferias del estator y del rotor. FUNCIONAMIENTO COMO MOTOR Cuando el rotor gira a la velocidad n. es decir .

en general de m2fases. las leyes del bobinado del estator son las que determinan el número de polos del motor. Así. que el número de fases del estator y del rotor deban ser iguales. pero la misma jaula de ardilla en el interior de un estator de 4 polos daría lugar a 9 fases. se habrán formado 18 fases. si el rotor tiene 36 barras y el estator tiene 2 polos. un rotor trifásico de dos polos y 6 barras o conductores en total. En consecuencia la velocidad absoluta del campo del rotor será:lo que indica que el campo del rotor gira en sincronismo con el campo del estator. se tendrá de nuevo una velocidad relativa entre el campo magnético en el entrehierro y los conductores rotóricos. En cambio el motor en jaula de ardilla está 2 Máquinas asíncronas o de inducción formado por un gran número de barras puestas en cortocircuito.. Si. Lo anterior es fácil de comprender: si se considera. es decir. Los motores con rotor devanado o con anillos se construyen normalmente para tres fases. No es necesario sin embargo. Debe hacerse notar que esta interacción sólo es posible si las fuerzas magneto motrices están enclavadas sincrónicamente. por lo que las diferencias de fase que aparecen entre las corrientes de las diversas barras del rotor coinciden con el ángulo eléctrico que forman las mismas. son las fuerzas magneto motrices de ambos devanados. igual que las del estator. se podrá decir que se ha logrado un devanado pentafásico con 1 espira por fase. por ejemplo. Esto motivará la inducción en el mismo de fuerzas electromotrices y . las que interaccionan para producir el flujo resultante en el entrehierro.Como la máquina gira a n r. Debe destacarse que cuando el rotor es de jaula de ardilla. aspecto que representa una exigencia constructiva de estas máquinas. etcétera. ya que el campo giratorio dentro del cual se mueve el rotor es independiente del número de fases del estator. lo que requiere que el número de polos con el que se confeccionan ambos arrollamientos sean iguales. Realmente. En el rotor se obtienen corrientes por inducción. considerando una máquina bipolar. la velocidad del campo giratorio del rotor respecto al reposo será n. En general se podrá decir que si el rotor tiene NB barras y 2p polos se tendrán m2fases:donde cada fase está formada por una única espira.p. FUNCIONAMIENTO COMO GENERADOR Si mediante una máquina motriz cualquiera se acelera el rotor de la máquina de inducción. dando lugar a un devanado polifásico. se habrá formado un devanado trifásico en el que cada fase consiste en una sola espira (dos barras opuestas formarían la espira). cuyo estator esté conectado a una red trifásica. el rotor tienen 10 barras. es decir. hasta una velocidad superior a la de sincronismo. si las ondas de fuerza magneto motriz de estator y rotor giran a la misma velocidad n1.m.

-a y consecutivamente el rotor es alimentado con un voltaje de c-c. El funcionamiento como generador de la máquina asíncrona exige que la red primaria. con un voltaje . opuesto al par de la máquina motriz. es decir. los sentidos de las fuerzas electromotrices y de las corrientes rotóricas serán opuestos a los que existían en el funcionamiento como motor. a la vez que fijan la pulsación de la corriente y la velocidad de sincronismo del campo giratorio. lo que hace es ceder a esta red la energía correspondiente al par resistente. un cambio de signo en el par determinado por la acción del campo del estator sobre las corrientes inducidas en el rotor. también. induciéndose con esto un voltaje entre terminales del generador Su operación como motor sincrono se realiza cuando el estator es alimentado trifásico de c.corrientes de frecuencia correspondiente a la diferencia de velocidades. que da lugar a tener un campo magnético giratorio que atraviesa o corta los conductores del estator. es conocido como entrehierro. al cambiar el signo de la velocidad relativa. En estas condiciones. si bien ahora. que mantiene la velocidad del rótor por encima de la de sincronismo. la máquina de inducción en vez de tomar energía eléctrica de la red primaria. El espacio comprendido entre el rotor y el estator. El Generador Síncrono Los generadores síncronos o alternadores son máquinas sincrónicas que se usan para convertir potencia mecánica en potencia eléctrica de corriente alterna. 2 Máquinas asíncronas o de inducción Tal inversión de sentido implicará. Su operación como alternador se realiza cuando se aplica un voltaje de c-c en el campo de excitación del rotor y a su vez éste es movido o desplazado por una fuente externa. Esta máquina tiene la particularidad de poder operar ya sea como generador o como motor. MAQUINAS SINCRONAS La máquina síncrona está compuesta básicamente de una parte activa fija que se conoce como inducido o ESTATOR y de una parte giratoria coaxial que se conoce como inductor o ROTOR. suministren a la máquina de inducción la energía. a la que se halla conectado el estator. Esto significa que en lugar de un par motor tendremos ahora un par resistente. esté alimentada por otras fuentes de energía eléctrica que. pasa a funcionar como generador.

denominado devanado amortiguador. Rotor: El rotor. o parte rotativa. Contiene un devanado trifásico de corriente alterna denominado devanado inducido y un circuito magnético formado por apilamiento de chapas magnéticas. al lado de una bobina. El entrehierro variable (máquinas de polos . que impide el funcionamiento de la máquina a una velocidad distinta a la de sincronismo.El generador síncrono consiste en un electroimán girando. lo cual producirá un campo magnético rotatorio dentro de la máquina. Máquina de rotor liso: El devanado de campo está distribuido en varias bobinas situadas en diferentes ángulos. Este campo magnético rotatorio inducirá un sistema trifásico de voltajes dentro del embobinado del estator del generador. Si en un generador síncrono se aplica al embobinado del rotor una corriente continua. CARACTERISTICAS Estator: El estator. Además. de una máquina síncrona es similar al de una máquina asíncrona. para esto tiene que haber una velocidad relativa entre el rotor (también llamado campo) y el estator (o armadura). llamado rotor cilíndrico generalmente. Entonces el rotor del generador se impulsará por medio de un motor primario. se producirá un campo magnético en el rotor. de una máquina síncrona es bastante diferente al de una máquina asíncrona. estator conectado en estrella el cual por efecto de la rotación del rotor va a inducir tensión trifásica en el estator. contiene un circuito magnético formado por apilamiento de chapas magnéticas de menor espesor que las del estátor. El resto de las características del rotor están relacionadas con el objetivo de obtener un campo entre el rotor y el estátor de carácter senoidal y dependen del tipo de máquina síncrona:   Máquina de polos salientes: El rotor presenta expansiones polares que dan lugar a un entrehierro variable. APLICACIONES Como generador: Una turbina acciona el rotor de la máquina síncronica a la vez que se alimenta el devanado rotórico (devanado de campo) con corriente continua. o parte estática. Contiene un devanado de corriente continua denominado devanado de campo y un devanado en cortocircuito.

y se alimentan el devanado rotórico (devanado de campo) con corriente contínua y el devanado estatórico (devanado inducido) con corriente alterna. que hace aparecer en los bornes del devanado estatórico (devanado inducido) una tensión senoidal. Al conectar al devanado inducido una carga trifásica equilibrada aparece un sistema trifásico de corrientes y una fuerza magneto motriz senoidal. .salientes) o la distribución del devanado de campo (máquinas de rotor liso) contribuyen a crear un campo más o menos senoidal en el entrehierro. Como motor: En este caso se lleva la máquina síncrona a la velocidad de sincronismo. pues la máquina síncrona no tiene par de arranque. La interacción entre los campos creados por ambas corrientes mantiene el giro del rotor a la velocidad de sincronismo.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA ELECTRONICA Y TELECOMUNICACIONES Nombre: RAUL SAMANIEGO TELLO Curso: 3ro “A” Año: 2012 .2013 Tema: MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA DC .

Los hay de distintos tamaños. Accionar un motor DC es muy simple y solo es necesario aplicar la tensión de alimentación entre sus bornes. formas y potencias. El motor de corriente continua está compuesto de 2 piezas fundamentales : • Rotor • Estator Dentro de éstas se ubican los demás componentes como : • Escobillas y portaescobillas • Colector • Eje • Núcleo y devanado del rotor • Imán Permanente • Armazón ROTOR . pero todos se basan en el mismo principio de funcionamiento. los motores DC no pueden ser posicionados y/o enclavados en una posición específica. A diferencia de los motores paso a paso y los servomecanismos. Estos simplemente giran a la máxima velocidad y en el sentido que la alimentación aplicada se los permite. Para invertir el sentido de giro basta con invertir la alimentación y el motor comenzará a girar en sentido opuesto.En la imagen anterior se observan algunos clásicos micromotores DC (Direct Current) o también llamados CC (corriente continua) de los usados generalmente en robótica.

Imparte la rotación al núcleo. separadas entre sí y del centro del eje por un material aislante. devanado y al colector. y están conectadas eléctricamente con el colector. • Colector: Denominado también conmutador. Fabricado con capas laminadas de acero. transmitiéndola al circuito por medio de las escobillas (llamadas también cepillos) ESTATOR Constituye la parte fija de la máquina. Estas bobinas están alojadas en las ranuras. proporciona un camino de conducción conmutado. Su función es suministrar el flujo magnético que será usado por el bobinado del rotor para realizar su movimiento giratorio. • Devanado: Consta de bobinas aisladas entre sí y entre el núcleo de la armadura. El acero del núcleo debe ser capaz de mantener bajas las pérdidas por histéresis.Constituye la parte móvil del motor. Está formado por : • Eje: Formado por una barra de acero fresada. tiene dos funciones primordiales : servir como soporte y proporcionar una trayectoria de retorno al flujo magnético del rotor y del imán permanente. . Está formado por : • Armazón: Denominado también yugo. proporciona el torque para mover a la carga. para evitar cortocircuito con dichos elementos. de modo que gira con éste y está en contacto con las escobillas. el cual debido a su movimiento rotatorio. para completar el circuito magnético. El colector se encuentra sobre uno de los extremos del eje del rotor. • Núcleo: Se localiza sobre el eje. Este núcleo laminado contiene ranuras a lo largo de su superficie para albergar al devanado de la armadura (bobinado). está constituido de láminas de material conductor (delgas). Las laminaciones tienen por objeto reducir las corrientes parásitas en el núcleo. su función es proporcionar un trayecto magnético entre los polos para que el flujo magnético del devanado circule. La función del colector es recoger la tensión producida por el devanado inducido.

• Imán permanente: Compuesto de material ferromagnético altamente remanente. sino que su significado se extiende también al campo de la geometría (para describir a la línea o figura que. entre otros. se puede hablar de generador eléctrico. un generador de números aleatorios (concepto propio del campo de la estadística) y un generador infinitesimal. y se origine el movimiento del rotor como resultado de la interacción de estos campos. entonces se puede advertir la existencia de dos clases de dispositivos: los primarios (como alternadores o dinamos que transforman en energía eléctrica la energía de otra naturaleza que reciben o acumulan) y los secundarios (como pilas . TIPOS DE GENERADORES El término generador (del latín generātor) no sólo se utiliza para hacer referencia a todo aquello que genera (provoca) algo (como se puede apreciar en frases como “Javier es un talentoso generador de proyectos creativos” o “Los magos son generadores de ilusiones”). generador de Van de Graaff. engendra una figura o un sólido geométrico) y a las maquinarias (para mencionar a los equipos que producen la fuerza o la energía). Si se hace foco en los equipos ideados para generar corrientes eléctricas y se analizan las diferentes alternativas al respecto. se encuentra fijado al armazón o carcaza del estator. pues. Su función es proporcionar un campo magnético uniforme al devanado del rotor o armadura. de modo que interactúe con el campo formado por el bobinado. un sistema generador en álgebra lineal. por su movimiento. un conjunto generador enmarcado en la teoría de grupos. Así.

la que se produce en el electrodo de carbón da lugar a una disminución de electrones. hay generadores definidos como ideales que. resultando de signo positivo (ánodo). en parte. desde la perspectiva de la teoría de circuitos. La tensión producida por una pila es constante y al aplicarla sobre un circuito eléctrico produce una corriente continua. Transforma energía producida en ciertas reacciones químicas en energía eléctrica capaz de mantener una diferencia de potencial constante entre sus polos o bornes. Uno es de cinc y tiene forma de envoltura cilíndrica. como las que se emplean para alimentar un aparato de radio portátil. Se produce . dando lugar a una diferencia de potencial capaz de producir una corriente eléctrica exterior. Un termopar es un generador termoeléctrico que transforma calor en electricidad. Los generadores eólicos. los cuales ofrecen una parte de la energía eléctrica obtenida con anticipación). La reacción química que se produce en el electrodo de cinc libera electrones. Una pila de combustible típica es la que se basa en las reacciones hidrógeno-oxígeno que se producen con pérdida de electrones en un electrodo y ganancia en el otro. Este tipo de corriente se caracteriza porque el sentido del movimiento de los portadores de carga se mantiene constante. los generadores termoeléctricos de radioisótopos y los generadores síncronos son otros tipos de generadores que enriquecen al concepto. Recibe este nombre porque las sustancias que participan en las correspondientes reacciones químicas son. Además de ellos. introducidas desde el exterior como si de un combustible se tratara. se dividen en generadores de voltaje o tensión y en generador de corriente o intensidad. el otro es una barrita de carbón. está formada por dos elementos o electrodos de diferentes sustancias. con lo que éste se convierte en un polo negativo (cátodo). Entre ambos existe una pasta intermedia o electrolito que contribuye al proceso de generación de tensión. La pila de combustible es otro tipo de generador químico de uso frecuente en el suministro de energía eléctrica a naves espaciales. Una pila cinc-carbón. al cual pertenece la pila eléctrica o pila seca. El tipo de generadores más conocido es el generador químico.o baterías recargables.

sumergiendo una de las soldaduras en hielo fundente .cuando dos hilos conductores unidos entre sí por sus extremos respectivos se someten a una diferencia de temperatura.