1. arranque de motores de inducción Métodos: b) Arranque estrella-delta (tensión reducida)

Transcripción

1 INSTITUTO TECNOLOGICO DE COSTA ICA ESCUELA DE INGENIEÍA ELECTONICA TANSFOMADOES Y MAQUINAS ELECTICAS CAACETISTICAS BASICAS DEL MOTO DE INDUCCION OF. JUAN CALOS JIMENEZ II-007. arranque de otore de inducción Método: b Arranque etrella-delta (tenión reducida

2 c Arranque etatórico por reitencia d arranque por autotranforador e arranque rotórico por reitencia f arrancadore etático Se utilizan circuito electrónico de potencia ediante tiritore para el arranque.

3 euen: La corriente de arranque puede elevare hata un valor uy uperior obre la corriente noinal y e corre el riego de dañar el otor, la línea de alientación y la proteccione. En la placa de dato e epecifica una letra código con la que e poible calcular la corriente de arranque del otor. Según la copañía eléctrica, e exige un itea de arranque para el otor a partir de cierta potencia y en Cota ica para potencia uperiore a 30H, e hace neceario un ecanio de arranque. ara el calcular la corriente e eplea la iguiente tabla: I A H * factor_ código 3 * V L calcule I A i el otor e de 40V, 36 A, 5H, y letra E. Control de velocidad de otore de inducción a. variar el delizaiento. Exiten do ecanio para variar el delizaiento, uno e por variación de la tenión de alientación a travé del control del ángulo de diparo de tiritore pero el rango de variación e liitado. El egundo olo e aplicable a otore de inducción de anillo rozante y conite en agregar reitencia retórica variable. Ete étodo reduce grandeente la eficiencia de la áquina a la vez que e uy iple. Control de velocidad ediante variación de la tenión Control por edio de reitencia etatórica 3

4 b. variar la velocidad incrónica. Eto e conigue variando la frecuencia de la tenión de alientación a travé de itea electrónico llaado variadore de frecuencia con lo cuale e poible ajutar la velocidad 0 f n p c. cabiar el núero de polo. Se aplica en otore que poee bobinado últiple de odo que con por encia o por debajo de la velocidad noinal. ecordar que conexione externa ea poible cabiar el núero de polo. La variación por tanto e dicreta e decir olo e pueden obtener variacione fija de 800, 00, 900, 600 rp. 3. Circuito equivalente de un otor de inducción Un otor de inducción depende para u funcionaiento de que el circuito del etator induzca voltaje y corriente en el circuito del rotor (acción tranforadora. ueto que la inducción de voltaje y corriente en el circuito del rotor de un otor de inducción e, eencialente, una acción de tranforación, el circuito equivalente de un otor eléctrico de inducción terinará por er uy iilar al circuito equivalente de un tranforador. Coo en cualquier tranforador, hay una cierta reitencia y auto inductancia en lo ebobinado priario (etator, lo cuale e repreentan en el circuito equivalente de la áquina. La reitencia del etator e denoinará y la reactancia de diperión del etator X. Abo coponente aparecen juto a la entrada del odelo de la áquina. Tabién, coo en cualquier tranforador con un núcleo de hierro, el flujo de la áquina etá relacionado con el voltaje aplicado E. La exitencia de un entrehierro del otor de inducción, que auenta enoreente la reluctancia de la trayectoria del flujo y por tanto debilita el acoplaiento entre el priario y el ecundario. A ayor reluctancia cauada por el entrehierro, ayor corriente de agnetización e neceita para lograr un nivel de flujo deterinado. or lo tanto, la reactancia de agnetización en el circuito equivalente XM tendrá un valor enor que el correpondiente a un tranforador. ara odelar la pérdida en el núcleo e necearia adeá la reitencia c. El voltaje interno del etator E e acopla con el ecundario E por edio de un tranforador ideal de relación de epira a. Aunque en el cao de lo otore de jaula de ardilla e difícil definir eta relación, exite una relación ef de epira efectiva para el otor. En un otor de inducción, cuando e aplica el voltaje a lo ebobinado del etator, e induce un voltaje en lo ebobinado del rotor. En general, cuanto ayor ea el oviiento relativo entre lo capo agnético del rotor y el etator, ayor erá el voltaje reultante en el rotor. El ayor oviiento relativo e da cuando el rotor e haya en etado etacionario, condición conocida coo de rotor frenado o rotor bloqueado. El extreo opueto (0V e da cuando no hay oviiento relativo. El voltaje inducido en cualquier cao entre lo do extreo e directaente proporcional al delizaiento. Siendo E0 el voltaje inducido con rotor bloqueado, entonce E * E 0 La reactancia del rotor de un otor de inducción depende de la inductancia L, de la frecuencia del voltaje fe y de la corriente del rotor. or lo que X π * * f e * L * X 0, donde X 0 e la reactancia del rotor con ete bloqueado y f e la frecuencia de la red. La reitencia del rotor e denoina. Fig. Circuito equivalente inicial de un otor de inducción. 4

5 La corriente en el ecundario (rotor queda entonce coo I E /( + * jx Si e divide por el delizaiento: I E / + jx /( 0 0 * 0 0 E poible tratar lo efecto del rotor, debido a u velocidad variable, coo cauado por una ipedancia variable alientada por una fuente de potencia de voltaje contante E0. De eta fora queda la iguiente ipedancia: Z ( / + jx0 Finalente e tralada lo voltaje, corriente e ipedancia del ecundario al priario por edio de la relación de epira del tranforador. E a ef E * 0 I I / a ef Z a *( / + jx ( ef 0 Si ahora e hacen la iguiente definicione ( a ef * X ( a ef * X 0 el circuito equivalente queda coo en la Fig. Fig. Circuito equivalente final de un otor de inducción. La reitencia del rotor, la reactancia del rotor bloqueado X0 y la relación de epira a ef on difícile o ipoible de deterinar en lo rotore de jaula de ardilla. Sin ebargo, e poible toar edida que dan directaente lo valore de y X. 5

6 4. érdida en un otor de inducción Fig. 3 etiación de pérdida en el otor de inducción 5. Análii del circuito equivalente I V / φ Z eq érdida en el etator: érdida en el rotor: AG conv Fig. 4 tipo de pérdida en el otor de inducción 3V cu 3I y NU C OT 3I tabién OT AG i cu NU adeá AG 3I AG rot y ahora 3 ( conv I Finalente conv AG( otencia de alida (ecánica o, Torque inducido por la áquina (interno velocidad incrónica del capo giratorio Torque de carga 0 τ C ω 0 conv fricc τ otra conv AG ind donde ω ω ω e la velocidad del otor y ω e la 6

7 ANALISIS DE LA CUVA DE TOQUE INDUCIDO ara obtener una expreión ateática del torque inducido e neceario prieraente encontrar una relación de la corriente I en función de la tenión de thevenin. El equivalente e obtiene entre lo punto a y b indicado. ara facilitar lo cálculo e tienen varia upoicione, por ejeplo que c V Vφ + jx + j( X la agnitud de ete núero coplejo e: V Vφ * X + ( X V * X i coniderao que X >>, entonce e puede depreciar y V φ X jx ( + jx Z, ahora i e aue que X X + j( X >> y que X >> entonce la parte real de ete núero coplejo e y por tanto X X X, (, de la ia fora la parte iaginaria e X X. El circuito equivalente de thevenin queda entonce: AG ecuerde que τ ind y que AG 3 I ω 3V τ ind ( ω ( + + ( X S Si, n0, eto e en el arranque por lo que τ A ω S 3V S [( + + ( X ] ( I I V Z + Z 3V + + ( X + V + ( + + ( X V j ( X por tanto La potencia áxia coincide con τ ax. Si e toa la áxia tranferencia de potencia, e debe cuplir que ea igual a la agnitud de la ipedancia de la fuente, e decir Z ( + j X por eo 7

8 i e cuple que + ( X exite áxia tranferencia y e puede depejar el delizaiento al cual el torque e áxio: τ MAX ω S 3V [ + + ( X ] MAX utituyendo en ( e tiene: + ( X Ejercicio : Un otor de anillo rozante de 460V, 5H, 60Hz, 4 polo conectado en Υ, tiene lo io valore de lo paráetro del circuito equivalente del problea vito en clae.. calcular el valor del torque áxio, a que velocidad e da y cual e el delizaiento. cual e el valor del torque de arranque 3. i e duplica el valor de la reitencia del rotor, calcule nuevaente el torque áxio 4. calcule para la condición anterior, el torque de arranque, analice el reultado obtenido, jutifique. 5. calcule el valor de para que el otor arranque con el áxio torque poible, e decir cuando τ A τ MAX 6. i la carga tiene un coportaiento par-velocidad decrito por la iguiente expreión τ x0 ω 60e N, priero analice i el accionaiento puede arrancar y luego calcule c en fora aproxiada la velocidad final del accionaiento. Ejercicio : calcule lo io que en el ejeplo anterior con el iguiente otor: 5 H, 4 OLOS, 0 V, 3φ, 60 HZ, Ino.9 A, conexión Υ. La pérdida por rotación de 76W a un delizaiento del 3%. Nota: El otor de anillo rozante e una variedad de otor de inducción que funciona de la ia fora que el jaula de ardilla, con la diferencia en la etructura del rotor. En ete tipo, el rotor e bobinado con cobre, noralente tre bobina conectada en etrella internaente y llevada al exterior a la caja de borne ediante tre anillo de cobre ontado en el eje del rotor. Eto anillo rozan con enda ecobilla y queda a criterio del uuario que hacer con eta tre terinale. Si e conectan tre reitencia variable, e poible no olo liitar la corriente de arranque ino tabién poder variar la velocidad en cierto rango. 8