Ventajas Ventajas de los mo tores mo tores de inducc ión ión
Doble Jaula Jaula de ardilla frente a otros
1.- Estos motores pueden arrancar a plena carga porque aumentan su par de arranque y disminuye su corriente de arranque. Par en los Motores de Jaula de Ardilla.
Motor jaula normal arrq n
I/I n
4-7
arrq
M /M arrq n 0,8 - 1,2
Motor de doble jaula
I/I
arrq n
M /M arrq n
3,3 - 5,5
1-2
Motor con ranura profunda
I/I
arrq n
4 - 4,8
M /M 1,2 - 1,5
2.- Pueden ser arrancados con tensión reducida en vació (Sin carga) Prueba en vacio (IEEE 112 /1978 ITEM 4.6) El montaje del motor se realiza conforme a la siguiente figura. Con el motor trifásico en vacío la tensión de alimentación se regula hasta que el voltímetro indique la tensión nominal del motor a ser probado (ver placa).
Esquema.
Las condiciones son las siguientes: La velocidad debe ser constante. El eje del motor debe estar completamente libre. La frecuencia debe ser la nominal del motor.
Con la finalidad de verificar las curvas de vacío sobreponerlos con las B vs H. Bmax = ( VLL x 10-8 ) / 4.44 x f x A x N H = ( N x 3 If ) / Lm
(Gauss)
(Amper-Vuelta/metro)
Donde: Lm = Longitud media al paquete magnético en m. N A L C f VLL
= = = = = =
Número de vueltas del bobinado estatórico por fase. Area transversal del paquete magnético estatórico = L x C Longitud del paquete magnético en m. Altura de la corona en m. Frecuencia del sistema Hz. Tensión de línea en Voltios.
ZO =
VO / IO
RO =
PO / IO2 = R1 + RM
XO = { ZO2 - RO2 }1/2 = X1 + XM
3.- No requieren de elementos extra para su arranque 4.- Facilidad en su mantenimiento
5.- De aplicación casi universal a cualquier trabajo Desventajas de los mo tores mo tores de inducc ión
Doble Jaula de ardilla frente a otros
1.- Pérdidas en la potencia absorbida. La potencia absorbida o potencia de entrada en un motor asíncrono de jaula de ardilla conectado a una línea de corriente trifásica viene dada por la expresión:
P = √3 . VL . IL . cosφ donde VL es la tensión de línea, I L la intensidad e línea y cos φ el factor de potencia del motor. Las pérdidas en los devanados del rotor y el estator vendrán dadas por la expresión: Pcu = m . If 2. R donde m es el número de f ases de la red que alimenta al motor, I f la intensidad de fase y R el valor de la resistencia de dichos bobinados o de la jaula de ardilla. Además habrá que añadir las pérdidas en el hierro Pfe debidas a los efectos de histéresis y a las corrientes de Foucault y las pérdidas mecánicas Pmec originas por los rozamientos. Estos dos tipos de pérdidas son difíciles de cuantificar en tanto que no corresponden a una expresión matemática concreta. Si restamos todas estas pérdidas de la potencia de entrada tendremos la potencia útil Pu, que nos permite obtener el rendimiento de la máquina: = Pu / P
Aplicaciones Industriales Su construcción robusta, adecuado hace que estos motores sean utilizados en ambientes agresivos tales como: las embarcaciones navieras, la industria textil, industrias químicas, etc. Teniendo en cuenta la categorización, será muy importante y
necesario hacer una buena selección del motor para lo cual el torque de la carga es la información base. Las cargas más importantes son nominados a continuación : - Compresores de aire. - Electro ventiladores centrífugos y axiales pequeños, medianos y grandes. - Máquinas que requieren de un arranque moderado. - Procesos que utilicen velocidad constante. - Electrobombas centrifugas. - Fajas transportadoras. - Cargas que cuenten con un torque bajo, medio y elevado.
Clasificacio n s egún NEMA y IEC. Según sea la forma, profundidad y cantidad de barras, así será el comportamiento del motor de inducción en el Arranque y en la Operación Normal. La forma de definir la operación de un motor de inducción es por medio de su curva: Par – Velocidad (O Torque – Velocidad), que relaciona su capacidad de producir Par desde el arranque, hasta su operación normal, en función de la velocidad (RPM). Basados en esta variable, la NEMA (Asoc. De Fabricantes de Máquinas Eléctricas de USA) y la IEC (Comisión Electrotécnica Internacional) definen los tipos de motor para la aplicación de carga, a saber: - NEMA: Define el Diseño (Design en inglés) según el tipo de curva producida, y hay 4 principales: A, B, C y D. - IEC: Define la Categoría (Category), establecieron 3 principales: N, H y D. El Diseño B de NEMA y la Categoría N de IEC corresponden al motor de propósito general, o de aplicaciones estándar. Ver figuras siguientes:
Al mirar las curvas N y D, de IEC, así como las B y D de NEMA, la diferencia constructiva primordial es que las curvas D, con alto par de arranque y alto deslizamiento, se logran con la colocación de barras de Sección Pequeña, es decir alta resistencia y baja reactancia al estar cercanas al estator. Y las curvas B de NEMA y N de IEC se logran con ranuras de mayor sección y más profundas, es decir con baja resistencia pero alta reactancia al estar alejadas. Cuando se colocan 2 jaulas en un mismo rotor, se logra combinar lo mejor del diseño de Bajo Par de Arranque, con el diseño de Alto Par de Arranque, obteniéndose un motor intermedio, muy adecuado para cargas que requieren alto par en el arranque, pero que al tomar velocidad demandan menos al motor, para mantenerse girando, como es el caso de: Máquinas lavadoras de ropa industriales, o grandes bobinadoras. Es así como nace el motor Diseño C (NEMA) y Categoría H (IEC), conocido como: Motor de Doble Jaula de Ardilla.
Dañ o Típ ic o Los motores de Doble Jaula presentan un daño común que es la apertura (Rompimiento) de la Jaula Externa, ya sea ruptura en las barras o en los anillos. La causa del daño es Excesiva Cantidad de Arranques Sucesivos o Arranque con Excesiva Carga, lo que produce alta temperatura, provocándose el rompimiento de la jaula, ya que el núcleo laminado es más rígido y fuerte, es la jaula quien lleva la peor parte, hecha de Aluminio o Cobre.
Tipos d e envolventes o c arcazas La NEMA reconoce los siguientes: 1.- Carcaza a prueba de agua. Envolvente totalmente cerrada para impedir que entre agua aplicada en forma de un chorro o manguera, al recipiente de aceite y con medios de drenar agua al interior. El medio para esto último puede ser una válvula de retención o un agujero machuelado en la parte más inferior del armazón, para conectar un tipo de drenado. 2.- Carcaza a prueba de ignición de polvos. Envolvente totalmente cerrada diseñada y fabricada para evitar que entren cantidades de polvo que puedan encender o afectar desempeño o capacidad. 3.- Carcaza a prueba de explosión. Envolvente totalmente cerrada diseñada y construida para resistir una explosión de un determinado gas o vapor que pueda estar dentro de un motor, y también para evitar la ignición de determinado gas o vapor que lo rodee, debido a chispas o llamaradas en su interior. 4.- Carcaza totalmente cerrada envolvente que evita el intercambio de aire entre el interior y el exterior de ella pero que no es lo suficiente mente cerrada para poderla considerar hermética al aire. 5.- Carcaza protegida al temporal. Envolvente abierta cuyos conductos de ventilación están diseñados para reducir al mínimo la entrada de lluvia o nieve y partículas suspendidas en el aire, y el acceso de estas en las partes eléctricas. 6.- Carcaza protegida. Envolvente abierta en la cual todas las aberturas conducen directamente a partes vivas o giratorias, exceptuando los ejes lisos del motor, tienen tamaño limitado mediante el diseño de partes estructurales o parrillas coladeras o metal desplegado etc. Para evitar el contacto accidental con las parte vivas.
7.- Carcaza a prueba de salpicaduras. Envolvente abierta en la que las aberturas de ventilación están fabricadas de tal modo que si caen partículas de sólidos o gotas de líquidos a cualquier ángulo no mayor de 100º con la vertical no puedan entrar en forma directa o por choque de flujo por una superficie horizontal o inclinada hacia adentro. 8.- Carcaza a prueba de goteo envolvente abierta en que las aberturas de ventilación se construye de tal modo que si caen partículas sólidas o gotas de líquido a cualquier ángulo no mayor de 15º con la vertical no pueda entrar ya sea en forma directa o por choque y flujo por una superficie horizontal o inclinada hacia adentro. 9.- Carcaza abierta envolvente que tiene agujeros de ventilación que permiten el flujo de aire externo de enfriamiento sobre y alrededor de los devanados de la máquina.
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