Características mecánicas y eléctricas de los motores de inducción.

Este artículo destacará el tema de las características mecánicas y eléctricas de los motores eléctricos. Usando un motor asíncrono como ejemplo, considere parámetros tales como potencia, trabajo, eficiencia, coseno phi, par, velocidad angular, velocidad lineal y frecuencia. Todas estas características son importantes cuando se diseñan equipos en los que los motores eléctricos sirven como motores de accionamiento. Los motores eléctricos especialmente asíncronos están especialmente extendidos en la industria hoy en día, por lo que nos detendremos en sus características. Por ejemplo, considere el AIR80V2U3.

Potencia mecánica nominal de un motor de inducción.

La placa de identificación (en la placa de identificación) del motor siempre indica la potencia mecánica nominal en el eje del motor. Esta no es la energía eléctrica que este motor eléctrico consume de la red.

Entonces, por ejemplo, para un motor AIR80V2U3, una potencia de 2200 vatios corresponde precisamente a la potencia mecánica en el eje. Es decir, en modo de funcionamiento óptimo, este motor es capaz de realizar trabajos mecánicos de 2200 julios por segundo. Denotamos este poder como P1 = 2200 W.

Potencia eléctrica activa nominal de un motor de inducción.

Para determinar la potencia eléctrica activa nominal de un motor de inducción, en base a los datos de la placa de identificación, es necesario tener en cuenta la eficiencia. Entonces, para este motor eléctrico, la eficiencia es del 83%.

¿Qué significa esto? Esto significa que solo parte de la potencia activa suministrada desde la red a los devanados del estator del motor, y consumida irrevocablemente por el motor, se convierte en potencia mecánica en el eje. La potencia activa es P = P1 / Eficiencia. Para nuestro ejemplo, de acuerdo con la placa de identificación presentada, vemos que P1 = 2200, eficiencia = 83%. Entonces P = 2200 / 0.83 = 2650 vatios.

Potencia eléctrica aparente aparente de un motor de inducción.

La potencia eléctrica total suministrada al estator del motor eléctrico desde la red eléctrica es siempre mayor que la potencia mecánica en el eje y más que la potencia activa consumida irrevocablemente por el motor eléctrico.

Para encontrar el poder total, es suficiente dividir el poder activo en coseno phi. Por lo tanto, la potencia total es S = P / Cosφ. Para nuestro ejemplo, P = 2650 W, Cosφ = 0.87. Por lo tanto, la potencia total S = 2650 / 0.87 = 3046 VA.

Potencia eléctrica reactiva nominal de un motor de inducción.

Parte de la potencia total suministrada a los devanados del estator del motor de inducción se devuelve a la red. Es potencia reactiva Q.

Q = √(S² - P²)

El poder reactivo está relacionado con el poder aparente a través del pecadoφ, y está relacionado con el poder activo y aparente a través de la raíz cuadrada. Para nuestro ejemplo:

Q = √(3046² - 2650²) = 1502 VAR

La potencia reactiva Q se mide en VAR, en voltios-amperios reactivos.

Ahora veamos las características mecánicas de nuestro motor de inducción: par de operación nominal en el eje, velocidad angular, velocidad lineal, velocidad del rotor y su relación con la frecuencia del motor eléctrico.

Velocidad del rotor de un motor de inducción.

En la placa de identificación vemos que cuando se alimenta con corriente alterna 50 Hz, el rotor del motor funciona a una carga nominal de 2870 rpm, denotamos esta frecuencia como n1.

¿Qué significa esto? Dado que el campo magnético en los devanados del estator se crea mediante una corriente alterna con una frecuencia de 50 Hz, para un motor con un par de polos (que es AIR80V2U3), la frecuencia de la "rotación" del campo magnético, la frecuencia síncrona n, es igual a 3000 rpm, que es idéntica a 50 rpm. Pero dado que el motor es asíncrono, el rotor gira por una cantidad de deslizamiento s.

El valor de s se puede determinar dividiendo la diferencia entre las frecuencias síncronas y asíncronas por la frecuencia síncrona, y expresando este valor como un porcentaje:

s = ((n – n1)/n)*100%

Para nuestro ejemplo, s = ((3000 – 2870)/3000)*100% = 4,3%.

Velocidad angular del motor asíncrono

La velocidad angular ω se expresa en radianes por segundo. Para determinar la velocidad angular, es suficiente traducir la velocidad del rotor n1 en revoluciones por segundo (f), y multiplicar por 2 Pi, ya que una revolución completa es 2 Pi o 2 * 3.14159 radianes. Para el motor AIR80V2U3, la frecuencia asíncrona n1 es 2870 rpm, que corresponde a 2870/60 = 47.833 rpm.

Multiplicando por 2 Pi, tenemos: 47.833 * 2 * 3.14159 = 300.543 rad / s. Puede traducir a grados, para esto, en lugar de 2 Pi, sustituya 360 grados, luego para nuestro ejemplo obtenemos 360 * 47.833 = 17220 grados por segundo. Sin embargo, tales cálculos generalmente se llevan a cabo precisamente en radianes por segundo. Por lo tanto, la velocidad angular ω = 2 * Pi * f, donde f = n1 / 60.

Velocidad lineal de un motor de inducción.

La velocidad lineal v se refiere al equipo en el que un motor de inducción está montado como un variador. Entonces, si se instala una polea o, por ejemplo, un disco de esmeril de radio R conocido en el eje del motor, entonces la fórmula puede encontrar la velocidad lineal del punto en el borde de la polea o disco:

v = ωR

Par nominal del motor de inducción.

Cada motor de inducción se caracteriza por un par nominal Mn. El par M está relacionado con la potencia mecánica P1 a través de la velocidad angular de la siguiente manera:

P = ωM

El par o momento de fuerza que actúa a cierta distancia del centro de rotación se mantiene para el motor, y al aumentar el radio, la fuerza disminuye, y cuanto menor es el radio, mayor es la fuerza, porque:

M = FR

Entonces, cuanto mayor es el radio de la polea, menos fuerza actúa sobre su borde y la mayor fuerza actúa directamente sobre el eje del motor eléctrico.

Para el motor AIR80V2U3 como ejemplo, la potencia P1 es 2200 W, y la frecuencia n1 es 2870 rpm o f = 47.833 rpm. Por lo tanto, la velocidad angular es 2 * Pi * f, es decir, 300.543 rad / s, y el par nominal Mn es P1 / (2 * Pi * f). Mn = 2200 / (2 * 3.14159 * 47.833) = 7.32 N * m.

Por lo tanto, según los datos indicados en la placa de identificación del motor de inducción, puede encontrar todos los parámetros eléctricos y mecánicos principales.

Esperamos que este artículo le haya ayudado a comprender cómo se relacionan la velocidad angular, la frecuencia, el par, la potencia activa, útil y aparente, así como la eficiencia del motor eléctrico.