UNIVERSIDAD SIMON BOLIVAR Departamento de Conversión y Transporte de Energía Sección de Máquinas Eléctricas Prof. E. Daron B. CAMPO ROTANTE CIRCULAR Y

Transcripción

1 CMPO ROTNTE CIRCULR Y Hoja Nº II-053 CMPO ROTNTE ELIPTICO En el caso de los campos rotantes se puede distinguir entre campos rotantes circulares y campos rotantes elípticos. En general sin embargo, con la palabra campo rotante se suele identificar al campo rotante circular. El nombre de campo rotante circular significa, que la distribución sinusoidal de inducción gira con magnitud y velocidad angular constante. Si ésta se representa por un vector, cuya magnitud y posición sea una medida para la amplitud, entonces el extremo de este vector describe un circunferencia. Dos campos rotantes circulares de distinta magnitud, que giran con la misma velocidad angular pero en sentido contrario, forman juntos un campo rotante elíptico. El extremo del vector resultante describe una elipse con los semiejes (B max + B maxi ) y (B maxd B maxi ). (Si B maxd = B maxi, se origina un campo alterno de amplitud B max ~ = B max R y la elipse pasa a ser una recta). l contrario, un campo rotante elíptico siempre puede descomponerse en dos campos rotantes circulares de magnitud distinta.

2 CMPO ROTNTE CIRCULR Y Hoja Nº II-054 CMPO ROTNTE ELIPTICO Dos arrollados desplazados en el espacio en un ángulo eléctrico γ entre sí, de igual numero de polos y que llevan corrientes de la misma frecuencia y desfasadas entre sí en un ángulo β, originan las siguientes ondas fundamentales resultantes de FMM: Las dos FMM es alternas, después de su descomposición en FMM es rotantes son: FMM [ ( ) ( ) ~ p t p t ] 1 =. p I. N. KT cos. α ω + cos. 1 1 α + ω π. 1 FMM ~ 1 =... [ ( α ω + β γ ) + ( α + ω t cos p. t cos p. β γ )] π. p I Sumando se obtiene: N K T FMM ~ 1+ FMM ~ = FMM ( α t) = [ FMM + FMM.cos( γ β )] cos( p. α ωt)+ +, 1 R R FMM R. sen( γ β ). sen( αp ωt) cos( γ + β ).cos( pα + ωt) + FMM. sen( γ + β ). sen( αp + ω [ FMM + FMM ] ) 1R R. R t Después de juntar los términos de las secuencias positiva y negativa, se obtiene: FMM FMM = FMM Positivo FMM R FMM R FMM 1R R + +.cos( γ β ) 1 = FMM FMM FMM FMM negtivo + +.cos( γ + β ) 1R R 1R R Como se ve estos dos campos rotantes circulares no formarán un campo alterno, o sea, al menos formarán un campo elíptico rotante, si vale: cos ( γ β ) cos( γ + β ) 0 La condición para la formación de un campo rotante es así: sen γ. senβ 0

3 EL MOTOR MONOFSICO DE INDUCCION CON Hoja Nº II-055 RROLLMIENTO UXILIR Un dispositivo de dos arrollados origina un campo rotante lo mas parecido posible a un campo circular, si se cumplen las siguientes condiciones: 1. γ β = π =, entonces para una FMM 1R y FMM R alcanza FMM Positivo su máximo FMM posmax =FMM 1R +FMM R y FMM Negativo alcanza su mínimo: FMM neg min =FMM 1R -FMM R N N. K I = 1 T1 1 K T I : Si γ β = π =, entonces desaparece la FMM de secuencia negativa totalmente. En este caso se origina un campo rotante circular puro. Los motores monofásicos de inducción con rrollamiento auxiliar solo satisfacen la condición. π γ =. Las condiciones restantes, solo pueden satisfacerse de forma aproximada.

4 EL MOTOR SINCRONICO DE INDUCCION CON Hoja Nº II-056 RROLLMIENTO UXILIR La impedancia Z en la fase auxiliar puede consistir de Inductancias, Capacitancias, Resistencias y combinaciones de éstos elementos. La inversión del sentido de rotación se obtiene invirtiendo los terminales 1 y. Según el tipo de impedancia y en el estado de operación en que se halla conectada, se distinguen las siguientes posibilidades: a) Fase auxiliar resistiva. La resistencia óhmica solo sirve para el arranque. Después que el motor ha alcanzado su velocidad de régimen, la fase auxiliar se desconecta (interruptor centrifugo) ya que de otro modo las pérdidas serían demasiado elevadas. veces el arrollado auxiliar mismo consiste de material resistivo. Este tipo de motor es sencillo y barato, pero proporciona un par de arranque sumamente bajo. b) Condensador de arranque. Mediante una escogencia adecuada del número de vueltas del arrollamiento auxiliar y la correspondiente sintonización del condensador, se puede lograr un buen par de arranque. La fase auxiliar se desconecta después que la máquina ha alcanzado su velocidad de régimen.

5 EL MOTOR MONOFSICO DE INDUCCION CON Hoja Nº II-057 RROLLMIENTO UXILIR c) Condensador de operación. El condensador en la fase auxiliar en el caso de un diseño adecuado puede hacer que el campo rotante elíptico en el punto de operación nominal se acerque más a la forma de un campo rotante circular. Un condensador sintonizado para esta condición será sin embargo menor que la capacitancia óptima para el arranque, ya que la impedancia de la máquina varia con la velocidad. Si se quiere combinar las ventajas de un par de arranque elevado con las mejoras operativas mencionadas, habrá que desconectar una parte de la capacitancia de arranque C por medio de un interruptor centrífugo.

6 CONSTRUCCION Y FUNCIONMIENTO DE L Hoja Nº II-058 MQUIN DE POLO SOMBREDO El estator del motor de polo sombreado lleva dos arrollados monofasicos el arrollado principal se conecta a la red monofasica, el arrollado auxiliar está desplazado con respecto al arrollado principal y esta cortocircuitado. Para el análisis, despreciemos en principio el arrollado del rotor, o sea, se supone abierto. Entonces los arrollados principal y auxiliar constituyen un transformador monofasico con el secundario cortocircuitado (siempre y cuando el desplazamiento no sea π ). Para el secundario vale: ' ' 1 1m 0 = ( R ' + jx' ). I + jx ( I + I ) de aquí: ' I I = X m X + X ' m 1 jr O sea, si R no es despreciablemente pequeño, la corriente de la fase auxiliar tiene un desfasaje respecto a la corriente en el arrollado principal. Estando además ambos arrollados desplazados, se cumplen así las dos condiciones para la originación de un campo rotante elíptico.

7 CONSTRUCCION Y FUNCIONMIENTO DEL MOTOR Hoja Nº II-059 DE POLO SOMBREDO En la práctica el motor de polo sombreado está constituido de la siguiente manera: El arrollado principal es un arrollado de alambre de dinamo dispuesto sobre polos salientes. El arrollado auxiliar consiste de un anillo en cortocircuito que se cierra sobre los cuernos del polo. El rotor lleva un arrollado jaula, de aluminio fundido. El sentido de rotación esta fijado por la posición de los anillos de cortocircuito sobre los polos. El motor de polo sombreado (también llamado de polo partido) desarrolla aún en el arranque un campo rotante elíptico y por ello origina sin elementos adicionales un par de arranque. Sin embargo, su rendimiento es bajo; por ello se le construye únicamente para pequeñas potencias. (1 hasta 100 W).