Cuestionario Chapman 7 Cap

NOMBRE: MARVIN RAFAEL RIVAS MEJIA CARNET: RM103215

CUESTIONARIO 1. ¿Qué es deslizamiento y la velocidad de deslizamiento de un motor de inducción?  El movimiento relativo es el deslizamiento, el cual es igual a la velocidad relativa expresada como una fracción de la unidad o un porcentaje. El deslizamiento está definido como:  La velocidad de deslizamiento se define como la diferencia entre la velocidad sincrónica y la velocidad del rotor 2. ¿Cómo desarrolla un par un motor de inducción? Desarrollo del par inducido en un motor de inducción. a) El campo magnético giratorio del estator 𝑩𝑺 , induce voltaje en las barras del rotor; luego el voltaje del rotor produce un flujo de corriente en el rotor, que está en retraso con el voltaje debido a la inductancia del mismo; por último la corriente del rotor produce un campo magnético en el rotor 𝑩𝑹, que está a 90 ° en retraso con respecto a sí mismo, y 𝑩𝑹 interactúa con 𝑩𝒏𝒆𝒕 para producir un par en sentido contrario a las manecillas del reloj.

3. ¿Por qué es imposible que un motor de inducción opere a velocidad síncrona? Porque si el rotor del motor de inducción estuviera rotando a la velocidad sincrónica, las barras del rotor serian estacionarias con respecto al campo magnético y no habría voltaje inducido. Entonces si 𝑒𝑖𝑛𝑑 fuera igual a 0, no habría corriente en el rotor ni tampoco campo magnético. Sin campo magnético rotor, el par inducido seria cero y el rotor se frenaría como resultado de las perdidas por rozamiento. En consecuencia, un motor de inducción puede acelerar hasta llegar cerca de la velocidad síncrona pero nunca puede alcanzarla par completo. 4. Dibuje y explique la forma de la curva característica par-velocidad de un motor de inducción típico.

Hay tres regiones, la primera es de bajo deslizamiento y se refiere a que el deslizamiento del motor se incrementa de manera casi lineal respecto al incremento de la carga y la velocidad mecánica del rotor disminuye de manera aproximadamente igual con la carga. La siguiente región es la de deslizamiento moderado. Aquí la frecuencia del motor es más alta que antes y la reactancia del rotor será la misma se vuelve igual a la resistencia del

rotor. La tercera es la región de alto deslizamiento. En esta región el par inducido en realidad disminuye ante un incremento de la carga. 5. ¿Qué elemento del circuito equivalente tiene el control más directo sobre la velocidad en la que se presenta el par máximo? El máximo par posible ocurre cuando la potencia en el entrehierro es máxima. Puesto que la potencia en el entrehierro es igual a la potencia consumida en la resistencia R2/S. 6. ¿Qué es un rotor de jaula de ardilla de barra profunda? ¿por qué se utiliza?, ¿Qué clase(s) de diseño NEMA se puede(n) construir con él? Son los que tienen una jaula cuyos conductores tienen una forma tal que su parte inferior (en el fondo de las ranuras) presenta pequeña resistencia y alta autoinducción y la parte superior (hacia la boca de las ranuras) presenta alta resistencia y baja autoinducción. Para ello las barras se construyen más estrechas cerca de la boca de la ranura que en el fondo.

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Diseño clase B Diseño clase C

7. ¿Por qué es tan baja la eficiencia de un motor de inducción (con rotor devanado o de jaula de ardilla) ante deslizamientos altos? 𝑛

Porque el deslizamiento es un factor de atenuación de la eficiencia, esto se debe a que 𝑠 = 𝑛 𝑑𝑒𝑠 ∗ 𝑠𝑖𝑛𝑐

100% 8. Mencione y describa cuatro maneras de controlar la velocidad de un motor de inducción.  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.

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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 en proporción directa al cambio de frecuencia eléctrica y el punto de vacio sobre la curva característica par-velocidad cambiara con ella. La velocidad sincrónica del motor en condiciones normales se la conoce como velocidad de base. Utilizando control de frecuencia variable es posible ajustar la velocidad del motor por encima o por debajo de la velocidad base.

Un diseño adecuado de un control de velocidad de un motor de inducción puede ser diseñado que va desde un rango desde el 5 % de la velocidad base hasta cerca del doble de esta, para esto es sumamente importante tener criterio sobre ciertos límites sobre el voltaje y par sobre el motor cuando varía la frecuencia. 

CONTROL DE VELOCIDAD MEDIANTE CAMBIO DE VOLTAJE DE LÍNEA.

El par desarrollado por un motor de inducción es proporcional al cuadrado del voltaje aplicado. La velocidad del motor puede ser controlada en un rango limitado, variando el voltaje de la línea, este método de control de velocidad se utiliza a veces para manejar pequeños motores de ventilación. 

CONTROL DE VELOCIDAD MEDIANTE CAMBIO DE LA RESISTENCIA DEL ROTOR.

Es posible cambiar la forma de la curva par-velocidad insertando resistencias extras en el circuito del rotor de la máquina, al cambiar la resistencia en el rotor varia la velocidad de operación del motor sin embargo la inserción de las resistencias extras en el motor reduce en una gran cantidad la eficiencia de la máquina. Por tal razón solo se lo utiliza en periodos cortos.

9. ¿Por qué es necesario reducir el voltaje aplicado a un motor de inducción cuando se reduce la frecuencia eléctrica? Hoy en día para el control de la velocidad de los motores de inducción es el controlador de frecuencia variable de estado sólido, este tipo de variadores puede tener una entrada monofásica o trifásica de 50 o 60 Hz, y puede tener un voltaje cualquiera que va desde 208 a 230 V. y la salida puede estar desde 0 a 120 Hz. Y el voltaje puede ser variado desde 0 hasta el voltaje nominal del motor. Tanto el voltaje como la frecuencia de salida pueden ser controladas mediante la modulación del ancho de pulso. Es importante variar linealmente la frecuencia de salida y el voltaje rms de salida. Al disminuir la frecuencia aparece un incremento del flujo magnético, la cual afecta directamente al flujo de corriente. 10. ¿Por qué el control de velocidad por variación en el voltaje en los terminales está limitado en el intervalo de operación? Debido a que muchas cargas requieren un par muy pequeño en el arranque es decir que requieren una marcha a una baja velocidad, tiene pares que aumentan con el cuadrado de la velocidad. Otras cargas podrían exigir más al motor en el arranque y se necesitaría más que el par nominal en plena carga para poderlo poner en movimiento. El voltaje de salida cambia linealmente con los cambios en la frecuencia de salida para velocidades inferiores a la velocidad de base y se mantiene constante el voltaje para velocidades superiores a la de la base. Los modelos que tienen pares de arranque altos también ocurre el mismo fenómeno es decir el voltaje de salida varia linealmente con la frecuencia para el caso de que la salida se inferior a la velocidad de la base y de igual manera se mantiene constante en el caso de tener la misma velocidad de la base.