Máquinas asíncronas

1. Máquinas asíncronas Jesús Fraile Ardanuy Área de Ingeniería Eléctrica Dpto. de Ingeniería Civil: Hidráulica y Energética. ETSI Caminos, Canales y Puertos Universidad Politécnica de Madrid J.F.A.

2. Introducción • Campo giratorio (Teorema Ferraris) • 1888 Motores bifásicos • Ferraris • Tesla J.F.A.

3. Introducción (II) • Westinghouse compra patente Tesla. • Primeros motores bifásicos comerciales. • 1890 Dobrowolsky (AEG) MOTOR ASÍNCRONO TRIFÁSICO. • Rotor en JAULA DE ARDILLA. • 1893 Doble Jaula de ardilla. J.F.A.

4. Introducción (III) • Máquina de INDUCCIÓN • La corriente que circula por un devanado (el rotor) se debe a la fem inducida por la acción del flujo del otro devanado (estátor) • Máquina ASÍNCRONA • Gira a una velocidad inferior a la de sincronismo de la red. J.F.A.

5. Introducción (IV) • Simple. • Robusta. • Poco mantenimiento. • 80% de los motores son asíncronos. • Inconvenientes: • Regulación de velocidad. J.F.A.

6. Aspectos Constructivos J.F.A.

7. Aspectos Constructivos (II) J.F.A.

8. Aspectos constructivos (III) ESTATOR: • Apilamiento de chapas de acero. • Ranuras para los devanados. • Devanados desfasados 120º eléctricos. • Alimentado por corrientes trifásicas. • Se obtiene un: FLUJO GIRATORIO DE AMPLITUD CONSTANTE J.F.A.

9. Aspectos constructivos (IV) J.F.A.

10. Aspectos Constructivos (V) ROTOR: • Chapas apiladas. • JAULA de ARDILLA: • Conductores de Aluminio cortocircuitados por los extremos. • DEVANADO: • Arrollamiento trifásico: • Un lado en ESTRELLA. • El otro conectado a unos ANILLOS. J.F.A.

11. Aspectos constructivos (VI) ROTOR: JAULA DE ARDILLA DEVANADO (anillos) J.F.A.

12. Aspectos Constructivos (VII) CAJA DE BORNES J.F.A.

13. Aspectos constructivos (VIII) Los devanados del estátor se conectan en: ESTRELLA TRIÁNGULO J.F.A.

14. Aspectos Constructivos (IX) • Conexión ESTRELLA (Mayor tensión) • Conexión TRIÁNGULO (Menor tensión) J.F.A.

15. Principio de funcionamiento • 3 tensiones corrientes trifásicas (f1) • Campo magnético giratorio de amplitud constante. Velocidad de SINCRONISMO J.F.A.

16. Principio de funcionamiento (II) • Generación de un campo magnético giratorio. J.F.A.

17. N N N Instante T1 S S S Principio de funcionamiento (III) • Desarrollando los devanados del estátor: Número de pares de polos, p=3 J.F.A.

18. Principio de funcionamiento (IV) • El flujo giratorio atraviesa las espiras del rotor. • Se inducen unas f.e.m.s. • Como están cortocircuitados, aparecen corrientes en el rotor que reaccionan con el flujo del estátor. J.F.A.

19. Principio de funcionamiento (V) • Al circular corriente por el rotor → Aparece una fuerza sobre el conductor. J.F.A.

20. Principio de funcionamiento (VI) • La fuerza no actúa sobre los conductores sino sobre los dientes. J.F.A.

21. Principio de funcionamiento (VII) • Si la velocidad se aproxima a n1 • Menor es la f.e.m. en el rotor. • Menor es la corriente inducida. • Menor es la fuerza. • Menor es el par motor. ….. La máquina se frena. NUNCA SUPERA LA VELOCIDAD DE SINCRONISMO n1 J.F.A.

22. A plena carga: 3-8% Deslizamiento J.F.A.

23. Circuito equivalente. Rotor Parado Se comporta igual que un transformador. DIFERENCIA: La inducción se produce por un campo magnético de amplitud constante y giratorio en el espacio (fem de movimiento) En el trafo, la fem se produce por un campo magnético alternativo fijo en el espacio (fem de transformación) J.F.A.

24. Velocidad = 0, deslizamiento, s=1 f.e.m. inducida en el ROTOR f.e.m. inducida en el ESTATOR Rotor Parado Similar a un TRANSFORMADOR con el primario en el estátor y el secundario en el rotor. J.F.A.

25. Circuito equivalente. Rotor girando La frecuencia del rotor depende del deslizamiento, s J.F.A.

26. f.e.m. inducida en el ROTOR Velocidad del campo giratorio creado por el rotor (mismo número de polos que el estátor) Velocidad del campo giratorio del rotor, referencia externa (n2+n): Rotor girando J.F.A.

27. Rotor girando. F.m.m. J.F.A.