El control de velocidad de una máquina de inducción se derivó de que las máquinas de C.C. son ideales para el control de velocidad, pero éstas económicamente tienen un precio elevado respecto a una máquina de inducción. Así mismo el régimen de la velocidad asíncrona es casi constante por lo que el control de velocidad es idóneo para cargas que necesitan una velocidad constante.
Partiendo de la ecuación se puede observar que la velocidad de una
máquina depende directamente de la frecuencia , del número de polos
y del deslizamiento .
Así mismo se puede cambiar la velocidad reduciendo la tensión que es suministrada a la máquina por la red. A continuación se describen brevemente los métodos utilizados para el control de velocidad.
A.3.1 Control de velocidad por cambio de número de polos
Cambiando el número de polos se modifica la velocidad del campo magnético giratorio y por consecuencia la velocidad de rotación. El método consiste en utilizar los devanados del estator. Para que el control sea viable el rotor que se utiliza tiene que ser tipo jaula de ardilla ya que el
A.3 Control y regulación de velocidad
Existen dos métodos para el control de velocidad por el número de polos:
Polos consecuentes
Devanados de estator múltiples
El método de polos consecuente se desarrolló en 1897, se basa en que el número de polos en los devanados del estator se pueden cambiar con un factor de 2:1 modificando la conexión de las bobinas. En la Figura A.3 se puede observar el flujo de corriente en un instante de tiempo en operación normal, el campo magnético sale del estator en la fase superior y entra en la parte inferior, es decir, en este devanado se producen dos polos magnéticos [Stephen, 2006].
Suponga que se invierte la dirección del flujo de corriente en la parte inferior del devanado como se ve en la Figura A.4, esto resulta en que el campo magnético sale del estator tanto en la parte superior como en la inferior en el mismo instante de tiempo implicando que es un sólo polo magnético. El flujo magnético regresa al estator entre las dos partes del devanado de fase, generando un par de polos consecuentes. Ahora la máquina tiene cuatro polos magnéticos, es decir, el doble de los que tenía antes. B B N S N S a1 a1' a2 a2' i(t) a1' a2 a2' a1
Figura A.4 Fase de un devanado de polos cambiantes al invertir la conexión de la bobina [Stephen, 2006].
La principal desventaja de este método es que las velocidades deben de tener una relación 2:1. La solución de este problema era utilizar el método de devanados múltiples con diferente número de polos y energizar sólo un grupo de polos a la vez.
A.3.2 Regulación de la velocidad variando la frecuencia
Como se describió en la ecuación la velocidad asíncrona
depende de la frecuencia de suministro. Si se utiliza el control por frecuencia variable se puede ajustar la velocidad por arriba y debajo de la velocidad nominal de una máquina. El variado de la frecuencia puede
B B N
N
S
a
1a
1'
a
2a
2'
a
1'
a
2a
2'
a
1S
N
N S S B BA.3 Control y regulación de velocidad
controlar desde el 5% de la velocidad nominal hasta el doble de ésta, sin embargo se deben de vigilar los valores de tensión y corriente para tener una operación segura.
Cuando se opera con frecuencias menores a la nominal la tensión aplicada debe disminuir linealmente para evitar que el acero se sature y producir corrientes de magnetización excesivas. Así mismo cuando se opera con frecuencias mayores a la nominal, la tensión del estator se mantiene en su valor nominal disminuyendo el flujo e incrementando el par resultante. Actualmente este control de velocidad es el más utilizado debido a los controladores en estado sólido que existen se pueden utilizar en cualquier máquina de inducción [Stephen, 2006].
A.3.3 Variando la tensión aplicada al estator
Como se mencionó en la ecuación el par desarrollado es
proporcional al cuadrado de la tensión aplicada. El control variando la tensión es utilizado para controlar pequeños motores. Si se desea controlar por este método la velocidad se encuentra en un intervalo muy reducido para una carga específica
A.3.4 Variando la resistencia del circuito del rotor
El control de velocidad variando la resistencia del rotor se logra insertando resistores en el estator lo cual genera que se obtenga una curva de par velocidad por cada valor de resistencia que se agregue. La
ACADEMIA DE ELECTROTECNIA 2011
APÉNDICE B
DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS DE
LA MÁQUINA
B.1 INTRODUCCIÓN
El circuito equivalente de una máquina sirve para conocer el comportamiento de ésta al momento de ser energizada, ante la carga o en condiciones no nominales, entre otros. Al utilizar una máquina real es necesario conocer los parámetros de ésta por medio de tres pruebas de laboratorio:
Prueba de CD para la determinar la resistencia del estator
Prueba de vacío
Prueba de rotor bloqueado
Las pruebas anteriores se deben de realizar con especial atención en la temperatura de los devanados, debido a que la resistencia depende de la temperatura. A continuación se da una breve explicación de lo que consisten las pruebas mencionadas.
Vivir no es sólo existir, sino existir y crear, saber gozar y sufrir y no dormir sin soñar. Descansar, es empezar a morir. .