Motor de induccion

Rotor Bloqueado

Construccion de un motor de induccion

Un motor de inducción tiene físicamente el mismo estator que una máquina sincrónica, pero la construccion del rotor es diferente. Un estator típico de dos polos se muestra en la figura 7-1. Parece (y es) igual al estator de una máquina sincrónica. Hay dos tipos diferentes de rotores que pueden disponerse dentro del estator del motor de inducción. Uno de ellos se llama rotor de jaula de ardilla o simplemente rotor de jaula, mientras que el otro es llamado rotor devanado.
El otro tipo de rotor es el rotor devanado. Un rotor devanado tiene ungrupo completo de devanados trifásicos que son las imagenes especulares de los devanados del estator. Las fases de los devanados del rotor están conectadas usualmente en Y, y los extremos de los tres alambres del rotor están unidos a anillos rozantes dispuestos sobre el eje del rotor. Los devanados del rotor están cortocircuitados a través de escobillas montadas en los anillos rozantes. En los motores de inducción de rotor devanado, sus corrientes rotóricas son accesibles en las escobillas del estator, donde pueden ser examinadas y donde se puede insertar resistencia extra al circuito del rotor. Es posible obtener ventaja de este hecho para modificar la característica par-velocidad del motor.

Concepstos basicos de un motor de induccion

 
En esencia, la operación de los motores de inducción es igual a la de los devanados de amortiguación en los motores sincrónicos. En seguida se repasará la operación básica y se definirán algunos términos importantes de los motores de inducción.
Desarrollo del par inducido en un motor de inducción
La figura 7-6 muestra un motor de inducción de jaula de ardilla. Al aplicar al estator un conjunto trifásico de voltajes, fluye un conjunto trifásico de corrientes estatóricas que producen un campo magnético que rota en direccion   contraria a las manecillas del reloj. La velocidad de rotación del campo magnético está dada por

donde v = velocidad de la barra, relativa al campo magnético.
B = vector de densidad de flujo magnético
1 = longitud del conductor en el campo magnético
Elmovimient relativo del rotor con respecto al campo magnético del estator produce voltaje inducido en una barra del rotor. La velocidad de las barras de la parte superior del rotor, con relación al campo magnético, es hacia la derecha de modo que el voltaje inducido en las toas superiores es hacia fuera de la página, mientras que el voltaje inducido en las barras inferiores es hacia dentro de la página.
Esto origina un flujo de corriente hacia fuera en las barras superiores, y hacia dentro en las inferiores. Sin embargo, puesto que el conjunto del rotor es inductivo, la corriente pico del rotor queda en atraso con relación al voltaje pico del rotor (véase figura 7-6b). El flujo de corriente del rotor produce un campo magnético del rotor

Finalmente, puesto que el par inducido en la máquina está dado por

la dirección del par resultante va en sentido contrario a las manecillas del reloj. Puesto que la dirección del par inducido en el rotor va en sentido contrario a las manecillas del reloj, el rotor se acelera en esa dirección.
Sin embargo, existe un límite superior finito para la velocidad del motor. Si el rotor del motor de inducción estuviera rotando a la velocidad sincrónica, las barras del rotor serían estacionarias con respecto al campo magnético y no habría voltaje inducido.

Concepto de deslizamiento del rotor

El voltaje inducido en una barra del rotor de un motor de inducción depende de la velocidad del rotor con respecto a los campos magnéticos. Puesto que el comportamiento de un motor de inducción depende del voltaje y la corriente del rotor, con frecuencia es más lógico hablar de su velocidad relativa. En general se utilizan dos términos para definir el movimiento relativo entre el rotor y los campos magnéticos. Uno de ellos es la velocidad de deslizamiento, definida como la diferencia entre la velocidad sincrónica y la velocidad del rotor:

El otro término utilizado para describir el movimiento relativo es el deslizamiento, el cual es la velocidad relativa expresada sobre una base en por unidad o en porcentaje. El deslizamiento está definido como

Prueba de rotor bloqueado
La tercera prueba que se puede realizar en un motor de inducción para determinar los parámetros de circuito se llama prueba de rotor bloqueado o algunas veces prueba de rotor enclavado.
Durante esta prueba que corresponde a la de cortocircuito del transformador, se bloquea o enclava el rotor de tal forma que no se pueda mover, se aplica voltaje al motor y se miden el voltaje, la corriente y la potencia resultantes.
La figura 7-54a muestra las conexiones para realizar la prueba de rotor bloqueado. Para llevar a cabo la prueba de rotor bloqueado, se aplica un voltaje ac al estator y se ajusta el flujo de corriente al valor aproximado de plena carga. Cuando la corriente está en su valor de plena carga, se miden el voltaje, la corriente y la potencia resultante que fluyen hacia el motor.

Sin embargo, esta prueba presenta un problema. En operación normal, la frecuencia del estator es la frecuencia de la línea del sistema de potencia (50 ó 60 Hz). En condiciones de arranque, el rotor también está a la frecuencia de la línea. Sin embargo, en condiciones de operación normal, el deslizamiento de la mayoría de los motores es tan sólo de 2 ó 4% y la frecuencia resultante en el rotor está en un rango de 1 a 3 Hz, lo cual crea un problema en cuanto que la frecuencia de la línea no representa las condiciones de operación normal del rotor. Puesto que la resistencia efectiva del rotor es una función de la frecuencia para motores de diseño clases B y C, la frecuencia incorrecta del rotor puede llevar a obtener resultados falsos en la prueba. En una situación típica se utiliza una frecuencia de 25% o menos de la frecuencia nominal. Aunque esta aproximación es aceptable para rotores de resistencia constante (diseños clases A y D), no es aplicable cuando se trata de encontrar la resistencia normal de rotor en un rotor de resistencia variable. Debido a estos y otros problemas similares, se debe tener mucho cuidado al realizar las mediciones durante estas pruebas.
Después que se han fijado el voltaje y la frecuencia para las pruebas, el flujo de corriente en el motor se ajusta con rapidez cerca del valor nominal y se miden la potencia, el voltaje y la corriente de entrada, antes que el rotor se caliente demasiado. La potencia de entrada al motor está dada por

La resistencia de rotor bloqueado R es igual a

Por desgracia, no hay una forma sencilla de separar las contribuciones de las reactancias recíprocas del rotor y estator. Durante años, la experiencia ha demostrado que las reactancias del rotor y del estator son proporcionales en motores de ciertos tipos de diseño. La figura 7-55 resume esta experiencia. En la práctica corriente, no hay problema real al analizar puesto que la reactancia es la suma de en todas las ecuaciones del par.