Teoría del motor de inducción de rotor bobinado y jaula de ardilla

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Máquinas asíncronas Son más conocidos como motores de inducción porque su principio de funcionamiento se basa en la inducción. Recordando la ley de Faraday, si un cable se mueve en un campo magnético, entonces se genera una diferencia de voltaje entre sus dos extremos. También se puede decir que existe un voltaje o fuerza electromotriz inducida en el alambre.

Recuerde también que lo importante es el movimiento relativo entre el cable y el campo magnético; es decir, el alambre puede permanecer estacionario mientras el campo magnético se mueve.

Motor asincrónico: Otro nombre para un motor de inducción.

Este principio, junto con el campo magnético giratoriocomo base para el funcionamiento del motor de inducción y generadores. Por lo tanto, la diferencia entre máquinas síncronas y de inducción se puede decir acostado en su rotor.

En otras palabras, radica en cómo se crea el campo magnético en el rotor. En este sentido, la estructura del estator de una máquina síncrona y una máquina de inducción es la misma, y ​​solo los rotores son diferentes entre sí.

Es deciren principio, se puede intercambiar el estator de dos motores síncronos y de inducción del mismo tipo (en tamaño y potencia)

dos tipos Motor de inducción. La diferencia nuevamente viene en la estructura del rotor, y ambos tipos se nombran según la estructura del rotor. Se da un tipo motor de jaula de ardilla y el otro se da motor de inducción de rotor bobinado (WRIM).

El rotor del motor de jaula de ardilla no tiene devanados, y el rotor no necesita estar conectado eléctricamente a la electricidad.

Este último, sin embargo, tiene un devanado de rotor, como sugiere su nombre. Los devanados deben estar conectados a circuitos fuera del rotor, pero no a las tres líneas de tensión. Los devanados del rotor giratorio se fijan por medio de anillos deslizantes, que deben conectarse a circuitos externos fijos.

anillos colectores son anillos circulares metálicos montados y giratorios en el eje del rotor y conectados al devanado del rotor pero aislados del cuerpo del rotor.

Los cepillos están accionados por resorte para garantizar un buen contacto con la superficie de los anillos. No giran y están conectados a circuitos externos.

Recuerde que teníamos escobillas y un conmutador en las máquinas de CC. La diferencia entre los anillos rozantes y los anillos rozantes es que el primero está hecho de una sola pieza de metal, mientras que el segundo está hecho de varias piezas de metal separadas alrededor de un anillo.

En ambos casos, están aislados de sus pozos. Además, para las máquinas de CC solo hay un interruptor, pero para las máquinas de CA hay dos anillos (para monofásicos) o tres (para trifásicos).

Motor de inducción de jaula de ardilla: Tipo de motor de inducción de CA en el que el devanado del rotor tiene poca resistencia y, por lo tanto, transporta una corriente muy alta. Para soportar altas corrientes, la estructura del rotor se cambia y se parece más a una jaula que a un devanado.

Motor de inducción de rotor bobinado (WRIM): Un tipo de motor de inducción de CA en el que se enrolla el rotor. Los devanados son accesibles con anillos deslizantes. Otro tipo es el motor de jaula (ardilla) que no tiene bobinado de alambre ni anillos deslizantes.

Motor de inducción de rotor bobinado trifásico

Respeto Figura 1 en el que un cable de un solo bucle (por simplicidad) se coloca dentro de un campo magnético giratorio.

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Tenga en cuenta que el bucle de cable individual está conectado a una resistencia y juntos forman un bucle cerrado. Tenga en cuenta también que la resistencia está fuera del bucle de alambre y que su conexión al bucle de alambre es a través de anillos deslizantes que están montados en el eje que sujeta el bucle.

Figura 1 Bucle de bobinado del rotor conectado al circuito externo mediante anillos colectores.

Los extremos de los bucles están conectados a los anillos colectores y dos cepillos forman la conexión entre los anillos colectores y el circuito externo.

La rotación del campo magnético del estator es equivalente a mover el cable en un campo constante. Las siguientes líneas describen lo que sucede como resultado:

  • A medida que el campo magnético se mueve, induce un voltaje en el cable.
  • Como los extremos de los cables están conectados a la resistencia y forman un circuito cerrado, se desarrolla una corriente en el bucle (incluida la resistencia), proporcional al voltaje inducido.
  • Debido a la corriente en el bucle, se genera una fuerza que empuja cada lado del cable en bucle en direcciones opuestas, creando un par. Este par hace girar el bucle de alambre y su eje.
  • Esto es lo que sucede en un motor de inducción de rotor bobinado de CA. No hay conexión eléctrica para el devanado del rotor (el cable de bucle), pero el devanado del rotor forma un circuito cerrado a través de la resistencia externa.
  • Se ve que el par se desarrolla si hay corriente en el devanado del rotor. Si no hay corriente, el par se reduce. En otras palabras, mientras haya corriente en el devanado del rotor, hay movimiento. Esta corriente existe cuando hay movimiento relativo entre el campo magnético y el devanado del rotor. Si el rotor gira a la misma velocidad que el campo magnético, no hay movimiento relativo. Por eso, para mantener la corriente, en un motor, el rotor siempre gira más lento que el campo magnético.
  • Por simplicidad y claridad, yo Figura 1 y la descripción anterior, solo había un bucle. Se pueden conectar otros bucles en un ángulo diferente en paralelo al bucle que se muestra, utilizando los mismos anillos colectores.
  • Un lazo, o varios lazos paralelos entre sí (dos conexiones), corresponde a una máquina monofásica. Pero, la discusión también es válida para máquinas trifásicas, que tienen tres lazos separados (o tres juegos de lazos paralelos). El devanado del rotor de una máquina monofásica tiene dos terminales que deben conectarse al exterior del rotor a través de dos juegos de anillos colectores y escobillas. Un devanado de rotor trifásico tiene tres terminales y requiere tres anillos colectores.
  • La corriente que fluye en el devanado del rotor no puede ser una corriente continua; por lo tanto, tiene una naturaleza alterna en una frecuencia determinada.
  • el es resistencia externa se puede utilizar para diversos fines (p. ej., para controlar la corriente en el devanado del rotor si es necesario). También puede cambiar las características de rendimiento de una máquina.
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Bobinar el rotor suele ser un trabajo costoso y los conjuntos de escobillas y anillos deslizantes aumentan el costo y requieren reparaciones. Por estas razones, los motores de inducción de rotor bobinado son relativamente caros. Sus homólogos de motor de jaula de ardilla son mucho más baratos y económicamente superiores.

Motor de inducción de jaula de ardilla

En referencia a Figura 1, la resistencia externa probablemente sea reemplazada por un trozo de cable sin resistencia. Esto provoca inmediatamente un aumento significativo de la corriente en los devanados del rotor.

Para compensar la corriente más alta, el grosor de los cables en el devanado del rotor debe aumentarse en consecuencia. Además del aumento del grosor del cable, notamos que en tal caso, por lo tanto, no hay necesidad de una serie de anillos colectores porque las resistencias externas ya no están y, por lo tanto, los bucles de cable pueden cerrarse dentro del rotor. en su lugar. que fuera del rotor. Esta última realidad fue la base de la motor de jaula de ardillaen el que se ha eliminado el sobrecoste de anillos colectores y escobillas.

El devanado grueso de un motor de jaula de ardilla de cobre, latón o aluminio consta de varias barras (para transportar corrientes muy altas) que están cortocircuitadas (formando componentes paralelos) en ambos extremos.

Debido a que las barras de metal están unidas a dos anillos circulares en sus extremos, conectándolos entre sí, forman una jaula, como se muestra en Figura 2. De ahí que el nombre «jaula de ardilla» provenga de la forma de las barras conductoras.

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Es la forma más simple de una jaula, donde las barras son secciones circulares; son paralelos entre sí y paralelos al eje del rotor.

Estructura de jaula de máquina de inducción de jaula de ardilla.

Figura 2 Estructura de jaula del motor de inducción de jaula de ardilla

Las barras pueden estar en ángulo (como una jaula torcida) o tener una sección diferente a la circular. Estas son variaciones del diseño del motor de jaula de ardilla por diferentes razones o propósitos.

La jaula de aluminio o cobre está incrustada en un material no ferroso para aumentar la permeabilidad del devanado del rotor. El medio no ferroso está laminado (como los metales en un transformador) para evitar o reducir las corrientes de Foucault, reduciendo así el calor y las pérdidas. Por lo tanto, la jaula no es hueca.

Un rotor hueco tendría un rendimiento mucho menos eficiente. Se muestra en la Imagen 3a. (Este es un motor monofásico porque es muy pequeño.) En la figura se muestra un motor trifásico de jaula de ardilla de 1.5 hp. Figura 3b.

Los motores de inducción son los más utilizados en la industria. De estos, la mayoría son del tipo jaula de ardilla. Esto es por la obvia razón económica; Como se mencionó anteriormente, más allá del costo inicial más alto, los motores de inducción de rotor bobinado requieren trabajo de mantenimiento en sus escobillas y anillos colectores, mientras que el motor de jaula de ardilla es relativamente libre de mantenimiento. Con eseSi no es necesario por alguna razón técnica, después de que el motor de jaula de ardilla tenga un rendimiento aceptable, será candidato para un trabajo.

Máquina de inducción de jaula de ardilla

imagen 3 Motor de inducción de jaula de ardilla: (a) motor monofásico muy pequeño y (b) motor trifásico de 1.5 hp.

como generador, se puede decir que casi la única aplicación de los generadores de inducción es en aerogeneradores. El rendimiento intrínseco de esta máquina responde bien a la naturaleza del viento, a una velocidad variable y fuera de nuestro control.

Anteriormente, casi todos los aerogeneradores eran del tipo jaula de ardilla, pero poco a poco se están utilizando más y más generadores de inducción de rotor bobinado debido a sus ventajas para captar más energía del viento, a pesar de su coste adicional. Sus beneficios superan el mayor costo.

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