Las máquinas de inducción trifásicas

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7.8. Describa las características y usos de los motores de inducción de rotor devanado y de cada clase NEMA de diseño de motores de jaula de ardilla.

DISEÑO CLASE A. Los motores de diseño clase A son de diseño estándar: con un par de arranque normal, corriente de arranque normal y bajo deslizamiento. El deslizamiento a plena carga de los motores de diseño clase A debe ser menor de5% y menor que el del motor de tamaño equivalente de diseño clase B. El par máximo equivale a entre 200 y300% del par de plena carga y ocurre a un bajo deslizamiento (menor de 20%). El par de arranque de este diseño equivale por lo menos, al nominal de los motores grandes y es 200% o más del par nominal de los motores pequeños. El problema principal de esta clase de diseño es la extremadamente alta corriente de irrupción en el arranque. Los flujos de corriente en el arranque equivalen a entre 500 y 800% de la corriente nominal. Si la potencia sobrepasa 7.5 hp, se debe utilizar alguna forma de voltaje reducido en el arranque de estos motores, para evitar problemas de caída de voltaje en el sistema de potencia al cual se hallan conectados. En el pasado, los motores de diseño clase A fueron de diseño estándar para la mayoría de las aplicaciones que no sobrepasaban 7.5hp y hasta cerca de 200 hp, pero han sido remplazados por motores de diseño clase B en los últimos años. Estos motores se utilizan en ventiladores, sopladores, bombas, tomos y otras máquinas herramientas. DISEÑO CLASE B. Los motores de diseño clase B tienen par de arranque normal, baja comente de arranque y bajo deslizamiento. Este motor produce casi el mismo par de arranque que el motor de clase A con cerca de 25% menos comente. El par máximo es mayor o igual a 200% del par de carga nominal, pero menor que el del diseño clase A, debido al aumento de la reactancia del rotor. El deslizamiento del rotor es relativamente bajo (menor del 5%), aun a plena carga. La aplicaciones son similares alas de los motores de diseño clase A, pero los de diseño clase B son preferidos debido a que requieren poca comente de arranque. Los motores de diseño clase B han remplazado ampliamente a los motores de diseño clase A en las nuevas instalaciones. DISEÑO CLASE C. Los motores de diseño clase C tienen alto par de arranque con bajas corrientes de arranque y bajo deslizamiento (menos de 5%) a plena carga. El par máximo es un poco menor que el de los motores de clase A, mientras que el par de arranque es hasta 250% del par de plena carga. Estos motores son construidos con rotores de doble jaula; por tanto, son más costosos que los motores de las clases ya indicadas. Se utilizan para cargas con alto par de arranque como bombas, compresor y transportador. DISEÑO CLASE D. Los motores de diseño clase D tienen alto par de arranque (275% o más del par nominal) y una baja corriente de arranque, pero también tienen alto deslizamiento a plena carga. En esencia son motores de inducción de clase Acomunes, pero las barras del rotor son más pequeñas y la resistencia del material es más elevada. La alta resistencia del rotor desplaza el par máximo hacia una velocidad muy baja. También es posible que el par máximo ocurra a velocidad cero (100% de deslizamiento). En estos motores, el deslizamiento a plena carga es bastante alto debido a la alta resistencia retórica. Esta típicamente entre 7 y 11 %, pero puede llegar a 17% o más. Estos motores se utilizan en aplicaciones que requieren acelerar cargas de inercias muy altas, en especial grandes volantes utilizados en troqueladoras o en cortadoras. En tales aplicaciones, estos motores aceleran un gran volante de modo gradual hasta alcanzar su plena velocidad, que luego se trasmite a la troqueladora. Después de la operación de troquelado, el motor re acelera el volante durante un moderado tiempo hasta la próxima operación. Además de estas cuatro clases de diseño, la NEMA reconoció las clases de diseño E y F que fueron llamados motores de inducción de arranque suave.

7.9 ¿Por qué la eficiencia de un motor de inducción (de rotor devanado o de jaula de ardilla) es tan pobre a altos deslizamientos?

El mayor esfuerzo de diseño se dirigió a reducir el costo inicial de los materiales de las maquinas, no a aumentar su eficiencia. Esta orientación del diseño se debió a que la electricidad no era tan costosa; en consecuencia, el costo directo del motor era el criterio principal utilizado por los compradores para elegir. Estas técnicas son: ¬ Se utiliza más cobre en los devanados del estator, para reducir las pérdidas en el cobre. ¬ Las longitudes de los núcleos del rotor y del estator se incrementan para reducir la densidad de flujo magnético en el entrehierro de la máquina. Esto reduce la saturación magnética de la máquina y disminuye las perdidas en el núcleo. ¬ Se utiliza más acero en el estator de la máquina, lo cual permite transferir mayor cantidad de calor hacia fuera del motor y reducir su temperatura de operaci6n. El ventilador del rotor se rediseña para reducir las pérdidas por rozamiento con el aire. ¬ En el estator se utiliza acero especial de alto grado eléctrico y bajas perdidas por histéresis. ¬ El acero, de muy alta resistividad interna, se lamina en calibres especialmente delgados (esto es, las láminas se ubican muy juntas unas de otras). Ambos efectos tienden a reducir las corrientes parásitas en el motor. ¬ El rotor es maquinado cuidadosamente para producir un entrehierro uniforme que reduce las perdidas dispersas en el motor.

7.10. Mencione y describa cuatro medios para controlar la velocidad de los motores de inducción.

1. CONTROL DE VELOCIDAD DEL MOTOR MEDIANTE EL CAMBIO DE POLOS.

Existen dos métodos para cambiar el número de polos en un motor de inducción Método de polos consecuentes.-Se basa en el hecho de que le número de polos en los devanados de un motor de inducción se puede cambiar con facilidad en relación 2:1 con solo efectuar simples cambios en la conexión de las bobinas. Devanado de estatores múltiples.- La mayor desventaja del método de polos consecuentes para cambiar la velocidad es que las velocidades deben estar en relación 2:1, para superar esta limitación se emplean estatores de devanados múltiples con diferente número de polos, de los cuales solo se energizaba uno en cada oportunidad. Figura 7: DEVANADO ESTATÓRICO DE DOS POLOS PARA CAMBIO DE POLOS. NÓTESE EL PASO TAN PEQUEÑO EN EL ROTOR DE ESTOS DEVANADOS.

2. CONTROL DE VELOCIDAD MEDIANTE EL CAMBIO DE LA FRECUENCIA DE LA LÍNEA.

Si se cambia la frecuencia eléctrica aplicada al estator de un motor de inducción, la velocidad de sus campos magnéticos nsinc. Cambiará