INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
E.S.I.M.E. TICOMÁN
INGENIERÍA AERONÁUTICA
REACTIVOS DE SISTEMA ELÉCTRICO EN AERONAVES
PRESENTAN
ING. MA. DE LOS ÁNGELES NIETO HERNÁNDEZ
M. en C. JORGE SANDOVAL SANDOVAL LEZAMA
M. en C. FELIPE GONZÁLEZ LEÓN
ACADEMIA DE ELÉCTRICA - ELECTRÓNICA
Unidd IV
MOTORES DE CA TRIFASICOS
MOTORES TRIFASICOS DE INDUCCIÓN
1. ¿Como se genera el campo magnético giratorio en una máquina de CA y cual es su sentido de giro? Un principio básico del funcionamiento de las máquinas de corriente alterna, consiste en que si un sistema trifásico de corrientes, todas de igual magnitud y desfasadas 120°, fluye en un embobinado trifásico se producirá un campo magnético giratorio de magnitud constante. Un embobinado trifásico consta de tres embobinados separados que se hallan espaciados 120 grados eléctricos
2. ¿Cuál es la expresión que relaciona f, n y p frecuencia, !elocidad del campo giratorio y n"mero de polos# de una máquina de ca? Teniendo en cuenta que fm nm!"0, es posible establecer la relaci#n entre la frecuencia eléctrica e$presada en hert% con la &elocidad mecánica resultante de los campos magnéticos e$presada en re&oluciones por minuto. 'sta relaci#n es( fm nm) 120
$. ¿Cuál es la construcción del motor de inducción %aula de ardilla y del motor de rotor de!anado?
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*
&. 'xplicar el funcionamiento de un motor de inducción %aula de ardilla en términos del momento de torsión inducido +e aplica un sistema de &oltaes trifasicos a los de&anados del estator, y sus corrientes circularan en los embobinados, las cuales produciran un campo magnetico girtorio en sentido contrario a las manecillas del relo siendo su &elocidad n120f!) 'l campo magnético giratorio pasa sobre las barras del rotor e induce &oltaes en sus barras, produciendo corrientes inducidas que se atrasan en relaci#n a los &oltaes. 'l fluo de corriente del rotor produce un campo -r. 'l momento de torsi#n Ƭ-r/-s 's el momento resultante en sentido contrario a las manecillas de relo. +i el rotor gira a &elocidad sncrona , las barras permanecen estáticas en relaci#n al campo magnético giratorio y no se inducirán &oltaes, no habrá corriente, ni campo magnético en el rotor, por lo tanto no hay par inducido y el rotor se frenará. Un motor de inducci#n puede acelerarse cerca de la &elocidad sncrona sin alcan%arla.
(. ¿)or qué los motores de inducción se llaman tam*ién motores as+ncronos? )or que la !elocidad de los campos magnéticos es diferente
. ¿Cuál es la ra-ón por la cual se ponen los conductores de un rotor %aula de ardilla en corto circuito? l poner en corto circuito las terminales del rotor aparece una corriente que en uni#n con el campo magnético giratorio da lugar a un par de fuer%as que pone en mo&imiento al rotor en el mismo sentido que el campo giratorio
. ¿/ue es el desli-amiento y por que es una caracter+stica importante en las máquinas de inducción? 0ndicar su expresión. 'l desli%amiento es la diferencia de las &elocidades del rotor con las del campo de estator e$presada en tantos por ciento
t
. ¿Cuál es la expresión que relaciona la frecuencia del rotor con la frecuencia del estator? fr 3 nsin# 4 nm#5 6 nsin# fe y si nsin# 127 fe6p
8esulta9 fr p nsin# 4 nm## 6 127
:. 'xplicar la expresión de fuer-a electromotri- inducida en el rotor de un motor de inducción
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17. ¿Cuáles son las principales diferencias entre un transformador y un motor de inducción? 4on el paralelismo entre motores de inducci#n y transformadores, se &a a obtener un circuito equi&alente para utili%arlo como herramienta de análisis y as poder conocer la respuesta de la máquina. 'l siguiente diagrama muestra un motor ideal, es decir, en un motor que no se pierde energa al efectuar la con&ersi#n. +i a este diagrama se agregan los parámetros en los cuales aparecen las perdidas, se obtiene el circuito equi&alente. +i se toma ahora esta 5ltima transformaci#n del secundario y se coloca nue&amente frente a un primario como la figura anterior se puede obser&ar que el primario y el secundario tienen igual fuer%a electromotri% e igual corriente lo que permite eliminar el acoplamiento magnetico quedando finalmente como se muestra en la figura
11. ¿Cual es el comportamiento de las cur!as caracter+sticas de un motor de inducción %aula de ardilla? a# !elocidad contra par,
•
A
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)A8 A=;'@A >A '>BC0 8B@B8 <0;0=D'EEEE
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*# corriente contra par,
A medida que el par aumenta la corriente aumenta con el parEEEla intenciad es proporcional al par
"
c# desli-amiento contra par, <'>0FA;0'@BE )A8 •
E0 '> )A8 A=;'@A '> <'>0FA;0'@B @A;G0' <08'C@A;'@' )8B)B8C0BA>
d# factor de potencia contra par. •
0 '> )A8 A=;'@A H.). ;'IB8A
12. 'xplicar *re!emente el funcionamiento de un motor de rotor de!anado. 'n un sistema trifásico se genera un campo magnético giratorio mediante tres fases9 ECuando el motor se conecta a una fuente de alimentación trifásica, la corriente pasa por los tres de!anado s del estator y esta*lece un campo magnético giratorio.
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E>a !elocidad del campo magnético queda determinada por las fuentes de alimenticio trifásica y se le llama !elocidad sincron+a. ns# 127 f 6 p
1$. ¿Cuales son las !enta%as y6o des!enta%as del motor de rotor de!anado so*re el de %aula de ardilla? 'ste método tiene dos !enta%as 9 0ncremento del par de arranque y disminución de la corriente de arranque. .EConforme el motor se acerca a la !elocidad normal de operación la resistencia del reóstato se reduce gradualmente y queda fuera del circuito del rotor cuando se llega a plena !elocidad. .E>a des!enta%a del motor de %aula es que no son posi*les las conexiones externas al rotor ,as+ el control del motor de*erá ser efectuado enteramente en el estator.
1&. ;encionar algunas aplicaciones de los motores de rotor de!anado y de %aula de ardilla. A)>0CAC0B'. .E 'l motor del inducido con rotor de!anado se emplea cuado se requiere un fuerte par de arranque y frecuentemente cuando se necesita regular al !elocidad .E >as aplicaciones corrientes de este tipo de motor son las gr"as, ascensores, *om*as, ferrocarriles , laminadoras.
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Con el paralelismo entre motores de inducción y transformadores, se !a a o*tener un circuito equi!alente para utili-arlo como Jerramienta de análisis y as+ poder conocer la respuesta de la máquina. 'l siguiente diagrama muestra un motor ideal, es decir, en un motor que no se pierde energ+a al efectuar la con!ersión. i a este diagrama se agregan los parámetros en los cuales aparecen las perdidas, se o*tiene el circuito equi!alente.
i se toma aJora esta ultima transformacion del secundariuo y se coloca nue!amente frente a un primario como la figura anterior se puede o*ser!ar que el primario y el secundario tienen igual fuer-a electromotri- e igual corriente lo que permite eliminar el acoplamiento magnetico quedando finalmente como se muestra en la figura
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1. 'n un circuito de arranque de un motor as+ncrono ¿/ué caracter+sticas de protección tiene incorporadas? 'xplicar cada una. )rotección Contra Corto Circuito )rotección Contra o*re Carga )rotección Contra Ga%o olta%e
Corto circuito 'sta es suministrada por los fusi*les. i un cortocircuito repentino se forma dentro del motor y causa un flu%o de corriente !arias !eces mayor que la corriente nominal, estos fusi*les se funden, desconectando el motor de la fuente de energ+a y e!itando que se queme. 'stos fusi*les no de*en quemarse durante el arranque normal del motor, pues son diseKados para soportar corrientes !arias !eces mayores que la corriente de plena carga, antes de que a*ran el circuito. 10
o*re carga 'sta la darán los aparatos rotulados B>. 'stos aparatos de protección constan de 2 partes, un elemento calefactor de so*recarga y los contactos de so*recarga. 'n condiciones normales, los contactos permanecen cerrados, cuando la temperatura del elemento calefactor se ele!a suficiente, los contactos se a*ren, desenergi-ando el rele!ador, el cual a su !e- a*re los contactos del mismo Ga%o !olta%e 'sta tam*ién es proporcionada por el control, ya que la alimentación del control para el rele!ador, !iene directamente, a tra!és de las l+neas, Jasta el motor. i el !olta%e aplicado al motor cae demasiado, tam*ién lo Jará el !olta%e aplicado al rele!ador, por lo que este se desenergi-ará, a*riendo los contactos del rele!ador y remo!iendo la potencia de los *ornes del motor.
1. ¿/ue factores se de*en modificar para !ariar la !elocidad de un motor de inducción?
)uede suceder que la !ariación de algunos de los parámetros mencionados, traiga como consecuencia efectos no deseados, que ocasionen pro*lemas de la operación de la máquina
MOTORES SÍNCRONOS
1. ¿/ue significa s+ncrono y por que a estas maquinas se les llama as+ 2. 0ndicar la correspondencia del diagrama fasorial con el diagrama de campo del generador s+ncrono. $. 'xplicar mediante los diagramas fasoriales de los campos magnéticos, cómo un generador s+ncrono puede cam*iar su operación a motor s+ncrono. &. 'xplicar el efecto de polos desli-antes. (. ¿/ué sucede en un motor s+ncrono al incrementar la carga? . ¿/ué pasa en un motor s+ncrono al incrementar la corriente de campo? . ¿/ue es un motor so*reexitado y su*exitado y cual es la !enta%a de que operen en condición de so*reexitado en un sistema? . ¿A que se le conoce como corrección de factor de potencia? :. 'xplicar el ciclo de arranque normal de un motor s+ncrono sin de!anados de compensación# 17. 0ndicar cuales son los métodos *ásicos para arrancar un motor s+ncrono? 'xplicar cada uno. 12
!I!LIOGRAFÍA SUGERIDA
1.
. @ratado de 'lectricidad. Corriente
2. . @ratado de 'lectricidad. Corriente Alterna. 'd. Musta!o Mili. ;éxico 1::1. 21 páginas.
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. CJapman. ;aquinas 'léctricas. ;c MraL Nill
9os motores de inducci#n no tienen la clase de problemas de arranque que los motores sincr#nicos. 'n muchos casos, los motores de inducci#n se pueden arrancar conectándolos simplemente a la lnea, solo que a &eces no se hace as pues la corriente que se necesita para arrancar puede causar una cada de &oltae en el sistema de potencial, tal que no se permite el arranque directo con la lnea. )ara los de rotor de&anado, el arranque se puede lograr relati&amente con baas corrientes, insertando una resistencia adicional en el circuito del rotor durante el arranque, con esta resistencia aumenta el momento de torsi#n de arranque y disminuye la corriente de arranque. )ara los de aula de ardilla, la corriente puede &ariar ampliamente, dependiendo de la potencia nominal del motor y de la resistencia efecti&a del rotor en condiciones de arranque.
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)ara calcular la corriente del rotor en condiciones de arranque, todos los motores aula de ardilla tienen una letra c#digo para el arranque, esta letra limita la cantidad de corriente que el motor puede tomar de la lnea en el momento del arranque. 'stos limites se e$presan en términos de potencia aparente del arranque en funci#n de sus caballos de fuer%a nominales. )ara determinar la corriente de arranque de un :. ;., deberán leerse en su placa( el &oltae nominal, los caballos de fuer%a y la letra de c#digo
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