T439.pdf

DZ SES3-0
Y
FPtOTOTZFO
OONSTRUOOZON
DE
MOTOR
DE
!_, Z NEA.Z_i
T:RZEASZOO DE ZNDUOOZON ••
TE S Z S
DE
Previa a la obtención del Titulo de
En
los
la
e s p e c í a 1 i 2 a c i ó n de
Foso
UISÍ
CERTIFICACIÓN
Certifico
que el ' Señor CARLOS ALFREDO
DEL POZO BARREZUETA realizó el presente trabajo para la obtención del Titula
de INSENIERD ELÉCTRICO en la Especialisación POTENCIA.
Ing- Luis Taca V.
DIRECTOR DE TESIS
INTRODUCCIÓN
La
historia de
extiende tan
los
lineales:
atrés como el siglo X I X . ñ
prácticamente
olvidado durante
parece que ha surgido
las
Motores
pe-^r.r de
los U1 timos
un genuino
potencialidades que
de- i rrj. f-r i.-.f -.
30
h3l- •:••- •-. -\: .o 4-.1
arios,
interés en ellos debido
presentan
en
t;,^
su aplicación
a
a
la
de transporte
de
tracción eléctrica.
Actualmente se
alta
velocidad
desarrollan proyectos
usando
motores
USA,
lineales ¡,
industrializados
como
Japón,
Inglaterra., etc.,
y las aplicaciones
en
Francia,,
países
Canadá,
en baja velocidad
son
numerosas y se siguen investigando.
La ventaja mas obvia del uso
tienen engranaj es
lineal-rotativo?
confiables.
pueden
no
por
requieren
lo
que
convertidores
resultan
Son fáciles de construir,
ej ercer un
mecánicos.
y
de estos motores es que no
empuje
en
más
mecánicos
robustos
mantener y reparar
el secundario
sin
y
y
contactas
OBJETIVOS Y ALCANCE
Primeramente se trata cié dar una visión de la teoría de
funcionamiento
acción
en
terrestre,
ciertas
de
los
estas
diversos
máquinas y sus , posibilidades
campos,
corno
la
de
transpórtate ion
la propulsión de lanzaderas, el accionamiento de
transportadoras,
apertura
y cierre
de
portones,
aparatos para prueba de impactos, etc.
Como
ya
se
mencionó,
a
partir
de
los
años
investigadores de distintos países concluyeran que había
terreno
inexplorado
correspondientes
este
avance
posibles
problemas
necesario investigar,
a
de
de
ap11caeiones.
análisis
teórico
60,
un
con
sus
que
era
y la E. P. N, no pueae permanecer aviena
tecnológico,
por lo
cual
es
importante
conocer e investigar esta máquina.
En
prototipo
segundo lugar se pretende construí r nuestro
de
la máquina,
el cual servirla
para
propio
adquirir
experiencia y verificar sus facilidades de construcción,
salidéz y confiab i 1idad,
como
y sus fenómenos particulares,
proveer al laboratorio de máquinas de un motor
trifásico de inducción didáctica.
su
asi
lineal
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN
CAPITULO I
TEORÍA BÁSICA DEL MOTOR LINEAL DE INDUCCIÓN
i. i
1 . i. 1
PRINCIPIOS GENERALES
Antecedentes
1.1.2
La acción electromagnética y el factor de bondad
1.2
CARACTERÍSTICAS GENERALES
1.2.1
Concepción del motor lineal
Ia2.2
Aspectos distintivos entre MIL y máquinas rotativas
1.2.3
Consideraciones
1.2.5
Efectos longitudinales de borde
1.2.6
Efectos transversales de borde
1.2.7
Naturaleza transiente de los campos viajeros.
topolóqicas \4
Clasificación de los mot
"V
1.2.7.1 Análisis transiente de las campos que trabajan.
i. 2. 7. 1.1 Cerradura
de
interruptor
para
presentar
el
crecimiento del campo.
1.2.7.1.2 Análisis Transitorio
1.2.7.2 Crecimiento
a
tracción .
partir
de la
proa
del
empuje
de
\
1.2.8
Efecto piel y flujos de dispersión en el entrehierro
1.2.9
Cálculo de la
fuerza
de
propulsión
para un
1 ineal de inducción de un solo lado
1.2.10
Modelo del circuito eléctrico equivalente
1.2.11
Aplicaciones de estas máquinas
motor
CAPITULO II
DISEñO DEL MOTOR LINEAL PROTOTIPO
GENERALIDADES
2.2
ALTERNATIVAS TÉCNICAS Y ECONÓMICAS
1.2.i
Características propuestas para el diseño
2.2.2
Restricciones del diseño
2.2.3
Peculiaridades del bobinado
2 -3
SELECCIÓN DE PARÁMETROS PARA EL HQDELD
2.3.1
Longitud efectiva del núcleo
2.3.2
Especificaciones generales
2.3.3
Cálculo de las parámetros constructivos
2.3.4
Diseño de los devanados
2.3.4.1 Esfuerzos principales en un motor de inducción
2.3.4.2 Ecuaciones
2 . 3 . 4 . 3 Número
de
espiras
y
sección
del
conductor
devanada primario„
2 . 3 . 4 . 4 Área de ranura
2 . 3 . 4 . 5 Desarrollo del
bobinado
2-4
DIMENSIGNAMIENTO DE PRIMARIO Y SECUNDARIO
2.4.1
Primario.
2.4.2
Secundario.
2.5
DISECO DEL SISTEMA DE CONTROL
2.5.1
Antecedentes
2.5.2
Diseño
del
CAPITULO III
CONSTRUCCIÓN
DEL PROTOTIPO
3.1
DESCRIPCIÓN
3-2
PROCESO DE CONSTRUCCIÓN
3.2.1
Primario
3.2.1.1 Núcleos
3.2.1.2 Bobinado de los núcleos
3.2.1.3 Construcción del vehículo
3.2.2
Secundario
3.2.2.1 Perfil de aluminio y respaldo ferromagnéticc-,
Pista de toma de energía
Sistema de control del vehículo
3.2.4
Sistemas de ventilación
3.3
LISTA DE MATERIALES
3.3.1
Núcleos primarios
Pista de rodamiento y secundaria
Toma de energía
Vehículo
3.3.5
Sistemas de escobillas
3.3.6
Sistema de ventilación
3.4
PLANOS DEL PROTOTIPO
3.5
DETALLES DEL PROTOTIPO
CAPITULO IV
PRUEBAS EXPERIMENTALES
4. i
INSTRUMENTOS Y ELEMENTOS USADOS
4.2
PRUEBAS PRELIMINARES
4.2.1
Prueba de temperatura
4.2.2
Prueba de funcionamiento a otras frecuencias
4.2.3
Determinación de la corriente nominal
4.3
MEDICIÓN DE PARÁMETROS
4.3.1
Circuito eléctrico equivalente
4.3.2
Pruebas para determinar
los parámetros del circuito
equivalente
4.3.2.1 Prueba de vacio
4.3.2.2 Prueba de rotor bloqueado
4.3.3
Valores
de
la
fuerza
de
empuje
al
variar
el
entrehierro y al variar el voltaje
4.3.4
Variación
de la
velocidad
al
variar
el
voltaje
aplicado u (entrehierro fijo. 60 Hs)
4.3.5
Observación de las cor-ríen tes en el oscilas copio .
4-4
ANÁLISIS DEL RESULTADOS
4.4.1
Circuito equivalente.
4.4.2
Aplicación del circuito equivalente efectivo.
4.4.3
Análisis de las pruebas dinámicas
4.5
FORMULACIÓN DE LOS PARÁMETROS NOMINALES DEL PROTOTIPO
CAPITULO I
TEORÍA BÁSICA DEL MOTOR LINEAL DE INDUCCIÓN
1.1
PRINCIPIOS GENERALES
1.1.1
Antecedentes
Siguiendo
de Faraday en
al descubrimiento
de las
1831? los Ingenieros
leyes de inducción
na demoraron en explotar
el fenómeno produciendo generadores AC y otras máquinas.
Un
aspecto
de
este
considerables restricciones
dado a
la EFICIENCIA.
primer
a la
periodo
innovación fue el
se han visto detenidos por la
A pesar
los
que
motores
profesión de Ingeniería
de lo
"correcto"
del
estator
lineales datan
movimiento rotativo
campo
de la
revisión ? podría
relación
y rotor.,
ingeniería
confiabilidad ?
el
poluciones habían
bajo
se
la
convencida
de las
altas
y
de lado
ido hacia
revolución.
costo,
mantenimiento
y
todo
una
Primero
la
tarde
la
ausencia
de
la eficiencia
y factor
de
de calidad.
El
y
mas
los
la
conf iabilidad inherente., renació en 1946
Pasando
1841.,
En este intermedio.,
económica había
sobrepasado a
potencia como criterio
y
que pusieron
decirse hacia una
potencia—peso
de
máquinas cilindricas con pequeños
motores lineales hasta hace poco.
el
énfasis
"TRADICIÓN".
como un todo., estaba tan
eficiencías obtenibles con
espacios entre
puso
Sucede con frecuencia que los avances
de la tecnología
de
que
motor lineal, con su
y vino a quedarse.
al concepto mismo de estos motores, básicamente
puede construir dos
tipos, como lo veremos mas adelante.
1.1
1 os Jiiaric>§_ x
de
1 °3 tubulares .•
propulsión que
actúa entre
del motor lineal un
corte
a
lo
En cada un o ocurre
el primario y
Un motor plana
largo
desenrollándola-
de
una
El segundo
un a fuer;: ~
el secundario
se puede obtener haciendo
máquina rotativa
tipo se
normal
y
obtiene volviendo
a
enrrollar el primer tipo a lo largo de la otra abscisa.
En ambos casos el término
la máquina
que 1 leva
PRIMfiRIQ describe la parte de
el devanado,
usualmente polifásico
energizado desde una fuente exterior.
El SECUNDARIO
se refiere
lleva devanado y que puede
a
la
y
Figura 1.i
parte sólida,,
que
no
ser un riel de aluminio fijado en
hierro.
Fig. i.i HOKINñCÍON DE PRIHARIO Y SECUNDARIO DE UN MIL
El
principio
inducción.,
rotativo.,
de
básicamente
con
operación
es
la presencia
del
motor
el
mismo
que
de
problemas
el
lineal
del
adicionales
estudiaremos mas adelante.
i.1.2
La acción electromagnética y el factor de bondad
de
motor
que
CORRIENTE
f-UERZA ELECTROMOTRIZ
UERZA MAGNETOMÜTRIZ
RESISTENCIA
FLUJO MAGNÉTICO
RELUCTANCIA
Fio. 1,2
En la figura
circuitos
2 se muestra las Ínter reí aciones entre IQ~
eléctrica y
apreciándose que
magnético de
para obtener flujo y corriente se oponen la
resistencia y la reluctancia.
de estos dos
de
parámetros es
la máquina.,
una máquina cualquiera,
y a esto
En otras
palabras, el inverso
proporcional a la buena
se llama "Factor
calidad
de Bondad", dado
por
S =
Le L
Donde
w
es
permeabilidad., cr
la
frecuencia
de
es la conductividad
las áreas transversales de
longitudes promedio
de las
operación ,
es
la
eléctrica, Am y A. son
los circuitos, y Lm y
lineas de
|_i
I __ son las
campo respectivas
de
guia simplificada para
el
pero especialmente en
el
los circuitos .
La ecuación
diseño de
anterior es una
toda máquina eléctrica,
caso de máquinas lineales,
un diseño exitoso de
de sus
la máquina *
aplicaciones requiere de
circuito
magnética.
inmediatamente que
mas
La
efectivas cuando son
físicas
de la máquina.,
tamaño por
un
factor
materiales
máquinas
misma
ecuación
y una
de
en cada
de
El
posibles diseños
dentro
de este
habilidad y
incremente en
real
debe
de (i) tienen que ver con la naturaleza de
lineales
fuente.
que el
Las cantidades en el
que
en
está
las
hecha
que
el
la
máquina
entrehierro
permeabilidad del circuito magnético) y con
la
hacen
las ci.v,"-n siones
dimensión
bondad por 4.
su
demuestra
tamaño,, debido a
máquina que se
2
de
naturaleza
electromagnéticas se
ecuación contiene
incrementar su factor de
primer paréntesis
la cual por lí.
de mayor
de la
qu^ x - . ü i c s le- forma
grandes entrehierros en
las unidades
segundo paréntesis
los
debido a
segundo
paréntesis
y tamaños
paréntesis que
el inventor
y es
el diseñador
su. ingenio
en
domina
la
la frecuencia de
contiene
de máquinas
(n=f_t0
todos
por lo
debe
los
tanto
poner su
para tratar siempre
de
incrementar el valor de G,
El término
"bondad" fue elegido
manera que no se confunda su uso
de las
máquinas tales
peso o
factor de
sabe que
como
deliberadamente de tal
con propiedades específicas
eficisncia, relación
potencia, para las
cuales todo
potencia—
diseñador
una o mas de esta cantidades puede ser incrementada
a voluntad a expensas de las otras.
Es instructivo., sin embargo ?
un cantidad particular.
examinar el efecto de S en
(Por ej emplo aquí escogemos la
' hiuma
otra
propiedad
.".Ú-TI concesiones en ninguna
de una
ti* potencias
de entrada
y
salida dadas.
La figura 1.3 muestra
el efecto
alrededor de G=l parece ser
es
mayor
Motores
que,
con
B
probabilidades
muy
digamos,
menor
que
y vemos que \.
muy notable.
3
son
1/2
re
Máquinas &n qu ,.
generalmente
generalmente
G
aceptables.
tienen
pocas
de comercialización exitosa., excepto en casos
especiales.
Eficiencia
100%
50%
10
100
1000
fig. 1. 3
CARACTERÍSTICAS GENERALARES
1.2.1
Concepción del motor lineal
Si
ardilla.,
polos y
en
un motor
aumentamos
el diámetro
el paso polar
de inducción
trifásico.,
simultáneamente el
del entrehierro?
(fig. 1.4) el campo
de
jaula de
número de
pares de
manteniendo constante
magnético giratorio en el
entren: arro describirá órbitas
curvatura.,
polos
y
en el
sea infinito
largo de un
circulares cada vez
1 imite,
cuando el
el campo
magnético
de nifc?nor
número de
pares de
se desplazará
entrehierro rectilíneo con una velocidad
a lo
lineal
igual a la velocidad tangencial del campo primigenio., o sea
2-rma.
_
Va. —
2pTp,nju
c<
n.
, , t~. ~
Wa.r\
60
donde
60
TP — Paso pular
fa. ~ Frecuencia de la corriente de alimentación
77q¿!
;^r
LLÁJúr^TS
Fig. 1.4 Fracción del estator y del rotor de un fiotor asincrono de elevado número de polos y de gran
diámetro
En el
limite se tendrá
también, que
tanto el
estator
como el rotor., con su jaula, serán de estructura lineal
movimiento del rotor, debido a las fuerzas
creadas
por la
interacción entre
corrientes inducidas será
un desarrollo
movimiento rectilineo.
estator que
electromagnéticas
el campo magnética
a su vez lineal.
ilimitado del motor para
Basta tomar
comprenda un
mínimo de
y el
y las
No es necesario
obtener un campo
una porción finita
4 pares
de polos
de
del
para
16
obtener
un
campo
magnético de
distribución
mas
ÍTíP
senoidal y movimiento rectilíneo.
El namero de ranuras del paquete estatorico seré
K - 2pqm
donde m - número de fases del devanado
q = número de ranuras por polo y fase elegidos
p = número de pares de polos del campo en el
entrehierro final
1.2.2
Aspectos distintivos entre MILS y máquinas rotativas
Una
empuje.,
fuerza que
fuerza de
movimiento
Por
perpendicular a
normal_.
.máquina de
aspectos
(1)
movimiento lineal
tracción o
lineal
horizontal ) „
produce
queremos
decir
otro
una
lado
la dirección
La
fuerza, de
presencia
de
movimiento rectilíneo
que la
distinguen
de
11amada
propulsión.
en
la
fuerza
del empuje
es
(Por
dirección
el
plano
es llamada
fuerza
una fuerza
en
normal
es claramente
una 'máquina
en
una
uno de
los
de
movimiento
rotativo (donde tal fuerza es considerada anormal).
i
Fuerza de Kmpuje
F: Normal
\. Normal
Fia. i.5 FUERZAS EN UH KIL
Con el obj eto
de puntualizar ciertas
diferencias entre
una
máquina lineal
un
motor rotativo., polifásico
imaginario esta
estator
y
contraparte rotát iv.:- ,
de inducción.
unidad puede transformarse
del MIR
desenrolla.,
y BU
se lo
el
corta en
rotor
es
un plano
reemplazado
ccrrí.i..jí_-r•£.i7i. • •-
Por un proceso
en ur. MIL si el
radial
por
y se
un
lo
lámina
conductiva como en la fig„ 1. 6
Fig. i.6 Proceso iiaginario de desenrollar un sotar convencional para obtener un sotor lineal de
inducción
Designamos el
como
el
"estator" como el
secundario.
primario y el
Notamos que
el
bobinas) tiene ahora una longitud finita
activa y tiene un PRINCIPIO
dos entremos lleva
es
único a los
primario
"rotor"
(núcleo y
llamada la longitud
y un FIN.
La presencia de estas
al fenómeno de (2)
EFECTOS DE BORDE, que
motores eléctricos
lineales y no
existe en
máquinas
rotativas.
¿?m_re
o ir ¿^
variables., de la velocidad, y tal l.nómeno dependiente
de la
velocidad no tiene
Es té
ferian .no
d e per n de
contraparte en una máquina de
movimiento
rotativo.
Generalmente
se considera
satisfactoria si tiene
de potencia.
que una
máquina rotativa es
una alta eficiencia
Desde luego
y un alto factor
otros criterios
también se
usan
para evaluar
tales máquinas.
sin embargo.,
el (3) criterio usual de eficiencia y factor de
potencia no es
lo usa
Debido a los efectos de borde.,
aplicable a un MIL de
la misma manera que se
en su contraparte rotativa., y se prefiere utilizar er
diseño el criterio del factor de bondad (G).
También
variación de
se
considera
como
diferencia
principal
la
los parámetros de magnetización X m y r m ? que se
analiza en 1.2.10.
1-2.3
Consideraciones topológicas
Es
casi
un
características
principio
topológicas
general
de una
que
máquina
modif i cadas., las condiciones de operación y
diseño de la
cuando
eléctrica
la máquina., se introducen nuevos
son
los criterios de
nueva máquina cambian considerablemente.
resultada de cambios topológicas en el
las
Como
circuito magnético de
fenómenos que no pueden ser
totalmente explicados por teorías.
Así
pues., una máquina
lineal que consista en una copia
exacta
del resultada
de
solo puede ser usado en
longitud
activa de
reduce cuando
figura
desarrollar un
motor convencional
un número limitado de casos,» pues la
la forma
toma lugar
original
del motor
el movimiento ?
como se
lineal se
ve en
la
1.7.
1_T~U
Lonaitud activa
Lonoiíud
activa
Fie. i.7
Es claro
distancia
que cuando
considerable,,
potencia, EL PRIMARIO
se requiere
y
con
D EL SECUNDARIO
elongación lleva inmediatamente a
de máquina lineal:
una
movimiento sobre
limitada
una
cantidad
DEBEN ELONGARBE.
de
Tal
las dos principales clases
"primario corto" y "secundario corto".
Rotor corto
(Secundario)
Estator corto
(Prieario)
Fiq. I.B CUSES DE MAQUINAS LINEALES
En general
el primario corto es el modelo mas barato de
construir y operar.
su forma, a menudo
El secundario puede ser simplificado en
a una simple lámina de
conductor., y todo
el sistema se
longitud.
alimenta solo por una
Sin embargo en ciertas
de arreglo
descrito asume
formados por
laminado,,
con tal
estructura.
dar
una
Sin embargo
fuerza
ha desarrollado
núcleo de
existe,, además del
que la máquina
puramente
magnética
máquinas planas
con
el entrehierro y
un bloque de
Generalmente
otro
es
ventajoso
bobinado primario,,
empuje
entre
las
De acuerdo con
de
el circuito
acero solo en
acero
ha sido diseñada
doble
que
ayude a
la
precaución
esto
las
ranuras pero
magnético se cierra,
la región
colocar en
dos
lado en
cuales los conductores secundarios ya no van en
operan en
están
en una máquina rotativa.,
superficies opuestamente magnetizadas.
se
y secundaria
ranuras en un
arreglo usual
electromagnético tangencial
para
situaciones., un compromiso
que primario
conductores en
que es el
pequeña extensión de- su
que se energiza.
este
segundo bloque
conducir el
flujo
a
través del secundario.
Aquí
debemos tomar
magnéticos
que
cada
bobinado
de que
determina
los
campos
individualmente.,
pulsen en el espacio en sincronismo,
Con
esta
entrehierro
no esté
ej ecución
la fmm de
logramos doblar
excitación y
saturada, cuadruplicar el
es de extrema importancía
motores en
la que
en la
el entrehierro
a
lo
largo
del
supuesto que la máquina
entrehierro.
Este
punto
aplicación de este tipo
puede sufrir
de
variaciones
importantes.
El desarrollo del
motor de doble lado
se la ilustra en
la figura 1.9,
n a o o o o o o o o o o o o o
o o o r o o c c c o o
fig. 1,9 Kotor linsal con secundario tipo jaula
ETAPA 1
Remover de las ranuras los conductores del rotor.
Acortar el hierro del rotor.
o o o o o o o o o o o o o o o - o o o o o o o o o o
o o
ETAPA 2
Convertimos
los
conductores
del
lámina.
ETAPA 3
Añadimos un segundo bobinado primario
rotor
en
una
sola
En
la
etapa
final .,
el
constructivamente hasta que
conductor, pero aun
secundario
se
lo
simplifica
consiste en una lámina sólida
este último
cambio de
forma sirve
de
para
modificar las condiciones de operación.
La figura
corriente en
(el
l.lO(a) muestra un patrón
el caso
equivalente
de conductor
lineal
Corrientes
de barra
extremos,,
pero en el
de
un
caso de
secundario tipo
rotor
solo pueden
típico de flujo
jaula
fluir
de
de
escalera
ardilla).
por los
conductores
una lámina sólida
se obtienen
patrones como los
mostrados en la figura
de las corrientes
longitudinales bajo
reaporte de flujo
en el entrehierro de
1.10(b)-
la zona
El efecto
activa es
un
tal manera que exista
una mayor densidad a lo largo de las regiones
centrales de la
máquina que a lo largo de cada lado.
Fig. 1.10
DISTRIBUCIÓN DE CORRIENTE EN:
(a) PLACA SECUNDARIA RANURADA
! f rpS"! * r r~~:
Ancho del núcleo
primario
tfcl
(b) ROTOR LAMINA
1.2.4
Clasificación de los motores lineales de inducción
El mas común de los MIL es
un moto polifásico.
Como
en
un motor de inducción polifásico rotativo.,
en el entrehierro es un
ID que
sucede
en
componente hacia
campo viajero.
un
motor
circuito
adelante, una
adelante
magnético.
predomina y
fuerza útil
rotativa.,
Sin
un MIL
tiene
la
una
atrás y
un
componente
de la
hacia
producción de la
las corrientes inducidas
en contraste
un
tiene
a las discontinuidades en
es responsable
Otra vez ?
menudo
componente hacia
embargo
por interacción con
el secundario.
Este, a diferencia de
rotativo, a
componente pulsante correspondiente
el
el campo magnétic>
con su
primario móvil
en
contraparte
(con
secundario
fijo) o un secundario móvil (con un primario estacionario).
Dependiendo
de las
secundario un MIL
de secundario
puede ser de primario
del primario y
corto Fig. 1.11(a) o
corto Fig. l.ll(pb) . También un MIL puede tener
dos primarios cara a
(DSLIM).
longitudes relativas
cara para obtener un
Fig. l.ll(c) si
MIL de doble
el motor tiene un solo primario
lado
es
llamado MIL de un solo lado (SLIM).
El
secundario
de un
MIL puede
consistir de
secundaria o lámina,,
algunas veces reforzada por un
ferromagnético
secundario
o el
de
tipo usual
una placa
material
jaula.
Un
secundario con bobinas es mas bien poco usual.
Como en
o
dos.
Los
similares a
a
menudo el
medio 1leñar.
un motor rotativo., un MIL puede tener tres fases
primarios de
las bobinas de
primario de un
todos estas MIL
son esencialmente
una máquina rotativa, excepto que
MIL tiene las
ranuras finales a
En discusiones
anteriores hemos considerado los
derivados de los motores
y
extendiéndolos.
PLANOS.
en la
Si
Tales
motores
son
movimiento del
o de FLUJD A X I A L
del aguj ero del
primario.
en el
La
que
CLASES DE KOTORES LINEALES"
(b) KIL DE SECUNDARIO CURTO
eje
tendremos un motor
campo
viaja a través
estructura podría ser descrita
Fig. i.11
[a) HIL PRIKñRIO CORTO DE UN SOLO LADO {SLIHJ
motores
alrededor de un
campo,
el
cortándolos
obviamente
un motor plano es enrrollado
dirección del
tubular
de inducción rotativos,,
MIL co^o
ící MIL EE PFÍKARIO CORTO BILATERAL (DSLIH)
como un cañón electromagnético.
Fig. i.12
DIRECION DEL CAMPO
Linear motor
Tubular motor
MOTOR
MOTOR LINEAL
CONVENCIONAL
MOTOR O? UBÜLAR
Fig. i,12 DESARROLLO DE UN HDTOR TUBULAR
Una
ventaja de este
la figura 1.13*
los fines
las
1levan bobinas primarias que
solo donde pasan a
de bobina o
corrientes de polo
de enfriamiento,
estructura es ilustrada en
Las maquinas rotativas convencionales y
máquinas lineales planas
decirse son útiles
tipo de
las
pueden
través de las ranuras.,
cabezales son necesarios para conducir
a polo ? y aparte
se desperdician.
de que proveen área
En los motores
tubulares
las bobinas
y
el
son enrolladas de tal manera
alambrado
circulares
en
se
puede
fila,
ver
que
simplificando
que PQ cae sobre K.T
consiste
de
bobinas
considerablemente
la
estructura.
Jin ce varita
-Q-
Conductor útil
-s-
R
Fin
de los finos de vueli
en bobinados de motores
tubulares
FIB. 1.Í3
Las
diferencias topolágicas
máquinas planas
eléctricos.
no terminan ¡, sin
embargo., con los
de motores lineales
planas,, en las que el
movimiento.
y
circuitos
modificarse
que incluye las
máquinas
campo viajero está en la dirección
Tales máquinas
flujo longitudinal.
un
tubulares
El motor tubular es un ejemplo particular de una
clase completa
plano
entre motores
Los
son descritas
corno máquinas
circuitos electromagnéticos
de tal manera que el
del
de
pueden
camino del flujo esté en un
perpendicular a la dirección del movimiento, resultando
motor de
motores de
planas.
flujo
Los
efectos
de borde
en
fluj o axial son diferentes de aquellos en máquinas
Mientras
las bobinas
plana demandan que
través de
transversal.
de superficie
una corriente que pasa
de un
máquina
en una dirección a
la máquina debe finalmente retornar por la otra? de
tal modo que ] Jdx-0? una
cualquier número
representación
de polos
de
máquina de flujo axial puede imponer
del sistema
las clases
en
de
que se
excitación.
Una
puede dividir
las
28
Fig, i.14
hOTOR LINEAL DE INDUCCIÓN
Primario
corto
ri
p
i.
a
Primaria ;
móvil |
J i-
V
V
->
*
V
' /
-•••
"i
! Secundario
corto
t
f
—
| Secundario
j
móvil
?
3 e cunei a rio
camp1 le¿sto
jaula o lámina
asegure\da a
núcleo de? hierro
Lámina Secundaria i
r
Tubular
f l u j o axial
j
i r
flujo
transversal
flujo
longitudinal
•-1 flujo
longitudinal
B .P . de ani—
lio de gramme
bobina primaria
de superficie
Primario
Magnético
circuito
•abierto
flujo
transversa
Primario
Magnético
circuito
abierto
i
Doble lado
Magnéticamente
Un solo lado
eléctricamente
doble lado
eléctricamente
Un solo lado
Magnéticamente
Un solo lado
eléctricamente
1.2.5 Efectos longitudinales de borde
a las
Debido
los
MIL., ocurren
bordes frontal
ciertos
máquinas cilindricas.
de estos bordes es
magnético además
cuando
ocurre
secundario*
bordes-
efectos
que
En ambas clases
de la
presentan
de máquina la
componente viajera
movimiento
relativo
establecen
transientes
se
no se
primario en
producir ondas estacionarias
Estos efectos de borde
analizados
y lateral del
en detalle
acción
en el núcleo
usual»
entre
en
Segundo,
el
primario
eléctricos
por
y
los
de entrada y salida han sido
en publicaciones
reciente
y sólo
un
sumario de los resultados se incluye aqui.
En
máquinas
de primario
corto los
principales efectos
son los siguiente:
1) La distribución
no uniforme.
GENERAL ES
La
de flujo a lo largo
distribución varia
COMO SI EL
de la máquina es
con la .velocidad.
MOVIMIENTO RELATIVO
EMPUJARA TD00
EN
EL
VOLUMEN DE FLUJO A LA PARTE POSTERIOR DE LA MAQUINA.
2)
PERDIDAS
CONVENCIONAL
DE
EXTRAS,
NO
MAQUINAS.
secundario en el caso
CALCULABLES
Estas
POR
LA
TEORÍA
en
el
miembro
ocurren
de una máquina conectada en serie, y en
el primario en el caso de una conección en paralelo.
3)
LA
FUERZA
CONVENCIONALES,
máquinas
NO
siendo en
convencionales.
notablemente afectados por
primario
y
velocidad en
por
la
ES
general
un
POR
poco menor
FORMULAS
que
para
Este efecto y el efecto previo, son
el número de polos
velocidad:
relación al
CALCULABLE
mientras
sincronismo y
polos, menores son los efectos.
a lo largo del
mas baj a
mayor
es
la
el número
de
Como
consecuencia
ligero, como
diferencia
de
motores; a
no es
(3):
las
máquinas
la velocidad
marcada, excepto
no
correrlffh
sincrónica indicada,
en
máquinas de
menos de
cuatro palos.
Los
efectos
DINÁMICOS
causados
longitudinales de
Y ESTÁTICOS.
por el
longitud finita
Los
relativo
entre un
secundario infinitamente
apreciar las consecuencias de los efectos
asumimos
que
sincrónica.,
a
un
una
velocidad
contorno
C
posiciones C0? C^? . . . ? C^
en la
figura 4.3.
Debido a que
voltajes
está en C=.
También debido
en
1 as
en
no
a
la
secundario
primario
lar ge-.
de
Para
convenc i únal
ocupa
\¿
la velocidad secundaria
y
y corrientes localmente
a CU?
como
es
inducidos cuando
C
a que no existe flujo concatenado
hay voltajes inducidos
pos i ci on es C o.
posición C0
el
de borde son
dinámicos de borde,
convencionales
C^, los
contornos cambian en el tiempo,, y
de la
igual
en
en los instantes t0 •> ta.? . . - , t^.
sincrónica?
con el contorno no
se clasifican
efectos dinámicos
movimiento
y un
borde
f 1 u j os que
Pero
con ca ten an 1 os
por tanto inducen
en el secundario.
a altas
en C0 y C^-.
voltajes
Cuando C se mueve
velocidades las
corriente
inducidas se atenúan mas bien lentamente de CJL a C3.
Zona activa
I/"
Secundario
fijo
Primario móvil
FIB. 1.15 EFECTO DE BORDE A LA VELOCIDAD SINCRÓNICA
Estas corrientes
borde?
y
pérdidas
aún
a
la
se las
velocidad
adicionales
incrementar
son fuerzas
la
y
de frenado
potencia y empuje
Estas
denominar corrientes
sincrónica
fuerzas
velocidad»
Esto resultarla en
puede
que
al
fuerzas adicionales en
MIL
una reducción en
de salida del
producen
incrementan
en la región
se
es u as
de
de bajo
deslizamiento.
la eficiencia., factor de
MIL con relación
a las
que
tendría si no hubiera efectos de borde.
Debido a la
de las
longitud finita del primario, la
corrientes de efecto de borde
del entrehierro (L<X£Q) es
más rápida
atenuación
fuera de la zona activa
que dentro-de la
zona
activa.
Debido al inevitable
desbalanee en la impedancía de
bobinados trifásicos se introduce
por tanto corrientes
fases
aun
cuando
terminales.
efectos de borde estáticos,
desbalanceadas fluyen en las
se apliquen
Los efectos de
los
voltajes
diferentes
balanceados
borde estáticos causan
a
los
pérdidas
adicionales y un reducción en el empuje de un MIL.
Los efectos
de borde
estáticos,
aun cuando el secundaria esté en
dinámico
esté ausente.,
borde dinámico*,
de flujo
en
son
concatenaciones de flujo.
presentes
reposo y el efecto de
amplificados
que distorciona
el entrehierro
que estarán
por el
la distribución de
causando mas
borde
efecto
de
densidad
desbalanee en
las
1., 2 ., 6
Efectos transversales de borde
Sabemos
que
el primario
lineal de inducción
el
de
transversales
ancho que
este
de
de un
generalmente
el primario (fig„
físico
se
los
el secundario.,
Estas
ni L
J«»
efectos
patrón
corrientes
La densidad de corriente
MIL, que ...tenga su
p r i_m arjLp y
mayores efectos
borde.,
secundario e~:
transversales de
Por
mismo
borde que
uun
en que el secundario, es mas ancho que el primario,, y par a
reducir los efectos seria una buena idea
del secundario»
las
efectos
densidades con una componente longitudinal
J,.t es la mayor fuente de efectos transversales de
ancho tendrá
i.ió) las
1 laman
Despreciando
una componente transversal
tan to ¡, un
motor
por el momento¡; examinemos el
inducidas en
(fig u 1„16) tienen
J« y
aspecto
borde.
longitudinales de borde
de corriente
el secundario
tienen anchos finitos y que
secundario es más
consecuencias
y
Estos efectos
incrementar el ancho
no deben ser confundidos
'efectos causados por los caminos de
secundaria, „
La mayor inf iuencia de
•9S incrementar la
implica
con
retorno de corriente
los efectos transversales
resistividad secundaria equivalente»
que" :para simular' ,-los efectos
transversales
Esto
debemos
considerar urv" MIL que carezca de estos efectos pero que tenga
un secundario cuya resistividad sea mayor
que la resistividad
real „
La figura 1-16
u E? 1
secunda rio n ó
resultado de
sobresaIi&ntes
pueden
es
ser
i c ua les., es o
pfectos transversales de
des cent ral ¿.2 adora
LATERAL.
revé1 a que en genera1 1os
en el
secundario que
bé=c.
borde, hay una
causé-.
Como
fuerza
INESTABILIDAD
Fin alíñente-, la densidad de corriente
a ser una
campos
fuente de reacción de
en
el
entrehierro
longitudinal tiende
armadura que distorsiona los
1 levando
generalmente
a
una
reducción en la salida del MIL.
17
fia. 1.16
En resumen las
principales consecuencias de este
efecto
son
a) Un incremento en la resistividad secundaria
b) Tendencia a la inestabilidad lateral
c) Distorsión de campos en el entrehierro
d ) Deterioro del comportamiento del MIL
afectada por los
anteriores factores .
1.2.7
Naturaleza transiente de los campos viajeros.
En
un
motor
campos magnéticos
de inducción
lineal
que viajan en
borde delantera de la unidad
posterior.
De esto sigue
polos.,
y
que
trabaje
entrehierro., la
naturaleza
que
Específicamente, debído a
los
desde
y decaen en el borde
que-, si se comparan con un motor de
tenga
con
el mismo
la
capacidad de
transiente
movimiento.,
el entrehierro crecen
cero en el
inducción rotativo
en
de
misma
número
densidad pico
tracción es
los
y tamaño
de
en
el
menor debido a
la
campas
magnéticas.
la transíencia se encuentra que
el
estator y
la pista individualmente "perciben o "e/.p&r
diferentes
pequeña
valores
es la
oposición en el
de
fuerzas
fuerza en
la
estator.
estator a,
examinar
como
en una pista
en la
escogerán puntos
de estator.,
es la
fijos, o
Esto
sean monofásicos y
transiente^ así, la
fuerza
de
y una contribución
proa del estator
de vista
mas
correspondiente
el entrehierro
núcleo del estator., o a la pista.
entrehierro que
mientras
de? esta pérdida
viajeros en
crecen desde cero
popa, se
pista , mayor
o su "percepción"
los campos
tracción;
Hay una diferencia
entre pérdidas de conducción
del
de
a fin de
en cuanto a
y pasan a la
a la cara
del
presenta campos en el
aparte de las
proa del
corrientes
estator, la fuente
de transiencia se la asocia con t=0 .
Un modelo
sugiere por
para presentar la tr ansien cía
de la proa
si mismoP ahora compone un par 1 , r/4 en paralelo ,
racionalmente excitada por una corriente monofásica.
lo fuera por el
fase al
como
que
cierre de un interruptor cuando
que se cierra es
a y t=0 .
referencia,, tal corriente
Como si
el ángulo de
En el marco del
estator
es expresada en términos de ^
( wt ) y en el marco de la pista, por S^.
Las
otras
ecuaciones 2 , 3 y
tres
escritas
en términos
soluciones describiendo
de
interruptor .,
usando
la
respectivamente,
corrientes
de pista.,
de la
de
en términos de
estator,
el transiente
muestran >
funciones
4 f escritas
racional de
transformada
corrientes
y densidad
en
"entrada" de paso í o
con
de
de
el
^)
S^i ( y
son
cerradura
Heavy— side ,
y
magnetización,
entrehierro B
como
cierre de interruptor)
en la fase- - a)
Tres pasos siguen ahora:
Se selecciona
un producto de cualquier
que puedan ser de interés (el producto
la pista,, de
mas tardes
las ecuaciones 3 y 4
par de soluciones
/_ t B>
!~'
fuerza
en
es dibujado en la fiq.
ó,
para mostrar cambios cuando la "entrada de proa" o
cerradura de interruptor la fase a se mueve entre O y ir) .
b) Integramos
este producto entre
O y
TE, con respecto
a, y
dividiendo para TI como lo indica la ecuación 5.
c) Integramos el resultado de (b) respecto a fy (o S¿.) , de O a
PTC (o
Spit) como indica
la ecuación 5, y
as^ damos un
v^icr
colectivo para los p o Sp polos de un entr ehierro trabr-o anclo*
El análisis transiente
es aplicado a su vez al
y a la pista., y lleva a diferentes versiones.,
estator.
por ejemplo., de
potencia de tracción o pérdidas en la pista.
En
la
popa?
conductor de
los
campos
magnéticos
que
enlazan
el
la pista dejan el entrehierro? por su aumento en
reluctancia., ganan
energía a
expensas de
una disminución
y
una pérdida de energía resistivamente en la popa.
1.2.7.1 Análisis transiente de los campos que trabajan.
1.2.7.1.1
Cerradura
de
interruptor
para
presentar
el
crecimiento del campo.
La
figura
viajeras
de
1.17 representa
estator ?
como
2
se
versiones
las
ve
desde
nominalmente la versión monofásica de estator:
Isen(
de
corrientes
la
proa;
y la versión desde la pista a deslizamientos:;
Isen(swt+a)
Ambas aparecen
dibujadas
en escala
común de
tiempo.,
cero en
la proa.
lig.i.i? Comparación ER tiempo ds ias versiones as estator y pista de la corriente as estator.
a)
Corriente de estator vista como I (sen swt-i-a)
por un
observador que "entre" al entrehierro a t~0b)
Corriente de
estator
I (sen wt+a)
corno se la ve desde
la
proa del e s t a t o r „
•x.
r/k
f i g . 1,12 Csr^acura d5 interruptor para presentar crecimiento desde la proa un ta^po viajero en ='.
entreriisrrc.
37
La f ig „
pasar
i „ 1S
corriente de
alta impedancia a
modela
muestra
un interruptor,,
estator desde
una
un circuito con L
un crecimiento
unido
de
cerrándose
para
fuente monofásica
y P/4 en paralelo;
i^ en
la
pista., y
de
esto
de
i,^,
magnetizando el entrehierra„
La i n du ctancia
doble
de1 campo man o polar L se mués t ra como un
arrol1amiento?
entidades
debido
separadas
de
a
estator
que
y
carresponden
pista,,
pero
a
se
las
asume
completo acoplamiento„
Para valores en el
marco de
referencia de la pista 3
la
fuente racional tiene frecuencia de deslizamiento..
1.2.7-1.2
En
su
Anal isis transitorio.
la fig u i „ 18 una corriente inyectada i~I sen(swt+a) y
corriente
de
magnetización
de
en t rehierro
i0,,
se
relacionan,, usando el operador Heavyside—Laplace S¡, par E
LSi,a ~: r(i»iffl)/4 i! o (S+r/4L)iQ ~ ir/4L
escribiendo r/4L ~ ay
llegamos a
una versión desde la
pista
de la corriente de magnetización de entrehierro.
(S+a)ÍQ — ai ~ la sen(Swt+a)
y esto tiene la solución transiente
i0/I = ce exp. (-ctt) f^ exp (at) sen (swt+a) dt
J o
la cual se convierte
i«/I - -{a'(cí2+S2 w£ 53-ící sen ( swt+a )™sw eos (swt+a)
- ex p (—at} (a sen a — sw eos a)}
Es conveniente escribir cc/w ~ h y
'
wt = 4,
de tal
ir •
manera
que en términos
popa o
marco
de la pista con
deslizamientos,, y entrada de
cerradura del interruptor fase a ¡, las soluciones en el
de
referencia de
la
pista son
expresadas por
las 3
ecuacioness
H (t) ™ ie;;/ I " { h/ C h2 +sa ) } { h » sen ( s«i|ri-a ) — s . eos í 5r|¡rf-a) ( h. sen (a) - s, eos (a) ) „ exp (~Nj]ii) 3*
(2)
haciendo i^ = ¿"~i<a llegamos a
( h . sen (a ) - s., eos C a ) ) „ ex p (-hujn) 3La densidad
de f l u j o
retrasa ira por TE/2.,
H-": ( t )
( B „ sen ( a )
Para
™~ B/ I
en el
B
~~ "C p.ta h/j2cj ( h*~ "t"S^ 5 j* - Cs « sen ( sirp^a) ^'h u eos ( st¡||j!"i"a ) —
Crecimiento a partir de la
1-19.
( 4)
ecuaciones en
ángulo s^ es reemplazado por
términos
de estator _,
el
nj&..
proa del
muestra el
de la fuerza de tracción
al
IQ/2g y
luego
expresar estas
pista "entra"
|_io
entrehierro
+ h „ eos ( a ) ) „ exp (-h|i) >
La f i g -
(3)
empuje de tracción
crecimiento a
i^3 cuando la
entrehierro_„
partir cíe la
fase a¡,
procede en
a la
pasos de
proa
cual
30° desde
cero hasta 150*.
u/t.
la
£s\olor •
fig. 1.19 nostrando el crecisiento en fuerza ds tracción a diferentes ángulos ds 'entrada a la pi=:=!.
—
La~
funcionen
respectivamente
•-. IETUC-
H¿ i t) ,
, presentan crecimientos
magnetización ig, en
y de
de-
el estator, CJF la
la densidad de
H^(t;
de la
v
h-r.; t ;•
cementé de
corriente oe pista i3,
flujo en el en t r e h i e? r r c
&, cad •- un o
en
términos de la corriente aplicada de estator i.
Los valores medios
de la fuerza de empuje de la pista se
obtienen de 2 integraciones del producto
integración respecto
de
a la fase
H-H3£t): primero una
de entrada a, e independiente
likü
I/TE p™ HsHsCt) da = fC-fj)
J o
entonces? para un estator con p pasos polares > «|: vari ¿«t^eI/TT f^" f (f) d$ = f (p)
o
De este modo? el empuj e en la pista., partiendo de un estator
de p pasos polares se encuentra que es:
F^ = ÍK t bnoI a hs/4y(h2+S2 )>(p-q) [Nev^ton]
siendo
q = íi- C cosspu+AsenspTc) exp ( -hpit) } t 2h/u( h2+s2 )
y
A = (h/2s)~s/2h
que es
de
el número de pasos
la.
tracción.,
son
polares de estator
inefectivos
debido
que en sentido
al
limitado
crecimiento del campo.
1.2.8
Efecto piel y fluj o de dispersión en el entrehierro
En
motores
lineales
de
alta
mecánicas requieren
una distancia
los
de un
dos
primarios
primario y el
MIL
de
velocidad
restricciones
relativamente grande entre
doble
lado (o
entre
el
hierro posterior del secundario de un MIL de un
solo
lacio); esto es,
primario
hay una
y el secundario.
lado, grande
distancia aprecíate! e
Por ejemplo,
en un
entre el
MIL de doble
y de alta velocidad,, el espesor del secundario d
puede ser del
orden de 8 a 10 mm y la distancia entre los dos
primarios g
(conocida como el entrehierro)< puede ser tal que
g/d sea entre 3 y 6 B
qrande como 100
efecto piel
La frecuencia de entrada
Hz.
Por tanto
puede ser tan
a un deslizamiento de 10X
no es despreciable-
el
Este efecto puede ser tomado
en cuenta usando un factor de corrección adecuado.
Al
ser muy
producido
en
grande el
el
entrehierro,
primario
secundario, produciéndose
no
llega
el flujo
en
un gran flujo
su. totalidad
de dispersión.
tanto tenemos altas corrientes de magnetización
de
potencia.
Esta
condición debe
magnético
tomarse en
a!
Por
y bajo factor
cuenta
para
asegurar un análisis preciso de un motor de inducción lineal.
Fio. 1.20 FLUJO DE DISPERSIÓN EN EL EKTREHIERRÜ
1.2-9
Cálculo
de la
fuerza
de
propulsión
lineal de inducción de un solo lado.
En
motor-
la
figura
1.21 se
indica
solo
para un motor
{15}
el secundario
del
El sistema de coordenadas (X ? Y,Z) es fijo en relación
al primario; es este sistema, el campo magnético
producido en
el entrehierro (Y=h+0) se expresa en forma compleja como
Bv = Bm ej c~*-f3~ >
donde
[3 = 2TE/
entre polos);
primaria;
y
entrehierro.
sistema
(:jj
= TE/T, siendo T el paso
w es
la frecuencia angular
Bm (real)
Es
velocidad
este
jj
a
es
la amplitud
de las
de la
conveniente llevar a cabo
de coordenadas
secundario;
polar (la distancia
(x ; y ? z) que
sistema
lo
largo
viaja
del
eje
el
onda B
en relación al
secundario
X.
en el
el análisis en un
sea fijo
con
corrientes
a
Transformando
la
(i)
obtenemos
B
B
(2)
como la expresión
del campo del entrehierro
(en y=h+0 ) en ei
sistema de coordenadas secundario.
U, - U
s = deslizamiento =
w
donde U« = velocidad lineal síncrona =
13
y
-^x
Conductor secundar!
*X
Hierro de
Fig. 1.21
El campo que se
supone sean meramente
aquí
que se
desplana (2) induce
en la dirección z
produzca una fuerza
del secundario, dada por
corrientes., que
se
en el secundario; de
en el cuerpo
(o un empuje)
f •-= J X B (N/m3)
Para
Además,
evaluar
£== que
o
f w = -J*BX
(3) notamos
es la
única
ÍN..T.--)
que
J^ =
crE-e (ley
componente del
de Qhm).
campo eléctrico
dentro del secundario, debe tener la formé
de modo que la ecuación de Maxwell
]7xE = -¿)B/)t
se convierte
en la relación
sw
Consecuentemente (3) se convierte en
13
f« = (crEz)( ---- E»)
de la cual el tiempo promedio tiene como valor
crf3
( f K ) p>r~om
~
SW
El
problema
significa
1
~~
E as
Ez
CNXm^H:)
(¿i)
2
se
reduce ahora
determinar la
función
a
encontrar
G(y).
Las
Ez?
lo que
ecuaciones
de
Maxwell pueden combinarse para dar
que
es
equivalente
a
la
siguiente
ecuación
diferencial
ordinaria para G ( y ) :
d^G
)6
(B)
En (7) y (3) la constante f^2- está dada por
BWS
T^ = Jswiacr(l-í- --- )
( m35 )
O"
Donde
^i
y
e son
respectivamente
permitividad del secundario.
la
permeabilidad
Ahora, para un buen
y
conductor y
a frecuencias de potencia,
decir
que
la
we/r será muy pequeña (esto quiei o
corriente
de
desplazamiento
despreciable en comparación con la corriente
Mas aún.,
Í32 será
despreciable comparada
"^ D/Z) t
será
de- conducción J.
con sw^a»
Per-
;o
tanto, (8) pasa a ser
d3G
= (jswpcr)G.
(9)
d v=3
y las condiciones de frontera son E
sw
G(h)= -
3m
(de la continuidad de Bx en y=h)
13
B'(0) = O
(de la continuidad de H M en y=0)
La solución deseada es
swB m cash/y
G(y)
= -
donde
13 cosh^h
y
(6)
/ = J swjacr ^45°
-
(10)
^
se convierte en
crsw Bm2 coBh/"y cosh"f*y
/ ^ \
,__.
"i 1 M } pji—om ~"
-__^____,
.
2(3
donde
espesor
a =
, .„
Dm2
2Í3
Integrando esta
del secundario.,
cosh ay + eos ay
O
coshfh cosh'ph
4~2sw|_icr.
h,
crsw
—
—
,
~~"
cosh ah 4- eos ah
expresión
obtenemos para
en todo
la fuerza
el
en el
tiempo promedio por unidad del área del secundario
senh ah + sen ah
Se nota que para una máquina real ah es
que senh ah y sen ah se aproximan a ah ? y cosh
aproximan a 1.
asU»
Bm= h =
2Í3
ah y eos ah se
Por lo tanto (11) queda simplificada:
crsw
FM =
pequeño., de modo
Bm^ h
2
(N/m3)
(12)
Finalmente,,
secundario
máquina
si
el
es 1 (que
espesor
(la
corresponde a
u* :--•-.;•= .on
z)
la laño i tu a 5:;ial
del
de la
giratoria sin "recortar")., entonces*
por polo
en el secundario se
la fuerza to i: 1
*
obtiene multiplicando il'2\-
IT « 1 /2
(N)
El empuje
giratorio es
U<U«
dado por
(13)? así
en la dirección
y desaparece
para U=UOT -
también experimenta una
como el
par en el
motor
del movimiento secundario
Evidentemente el
para
secundario
fuerza normal? pero esa no se calcula
aquí .
T = Paso polar (m)
^ = Longitud de onda de la corriente primaria (m)
w = Frecuencia angular de la corriente primaria ( i/seg)
B = Campo magnético en el en t rehierro (Tesla)=( Weber/m3)
1 = ancho del motor lineal (m)
(j = Conductividad del secundario
h = Espesor del secundario (m )
s ~ Deslizamiento
\J^- Velocidad sincrónica (m/s)
J = Corriente por unidad de área ( Amp/m^)
1.2.10 Modelo del circuito eléctrico equivalente. (-
La
principal
diferencia
lineales consiste en
mueve?
el
secundario
entre
que en los MIL,
es
motores
rotativos
y
mientras el primario se
continuamente
reemplazado por
un
nuevo
material.
Este
nueva material
tenderé a
resistir LUÍ
súbito incremento en penetración de flujo y sol o
permitirá un
aumento gradual de
entrehierro.
La
entrada
la densidad
de nuevo
modificará
material
el comportamiento
circuito equivalente
el efecto
y su
del
en el
influencia en
motor.
apropiado para el
cuantificar la influencia
la distribución
de flujo
Para
el flujo
obtener
MIL, será
de la entrada
un
necesario
de nuevo material en
de flujo en el entrehierro, y tomar en cuenta
de borde.
Este se puede hacer
examinando la rama
de magnetización del circuito equivalente.
El primario
directa para
espacio.
hoja
del MIL puede
producir una
Esta onda
conductora
ser alimentado con
onda de flujo
de flujo
puede ser
secundaria
corriente
estacionaria en
el
establecida con
la
retirada.
Si
el
conductor
secundario es
reemplazado instantáneamente? el flujo
a desaparecer
al
original
ilustra
al
tiempo
transcurrir
en la figura
cero
el
1.24.
y
luego subirá
tiempo.
Este
El tiempo ha
a
tenderá
su
valor
mecanismo.,
se
sido normalizado,
cuando T^ como base., de tal manera que X = t / T^
Al tiempo
cero., la
lámina crecerá muy
rápidamente como espejo de las
primarias., nulificando
flujo a casi cero.
Eddy
es
El
controlado
concatenación de
corriente secundaria de
las
aumento de corrientes secundarias
de
la lámina
constante
L21/R21.
tiempo de magnetización,
de
tiempo
Esta constante
embargo, pequeña (alrededor de 5X) comparada
de
y
corrientes
el
la
primarias
la
reduciendo
por
FMM
eddy en
de
es, sin
con la constante
de tal manera que para propósito
práctica puede despreciarse.
de eddy
al tiempo
casi igual
decaerá
tiempo
a la
cero y
t'sto « u.ni*.:. ..¿
referida al
corriente
primaria
exponencialmente con
para este
el
decaimiento
..
bobinado primario
de magnetización
tiempo.
será
qt,;:- !' -•
La
J ¡n
constante
la constante
c-r*
de
y
de
tiempo
secundario total í
T2 == (Lm + L2I) R21
La corriente secundaria de eddy se
de magnetización
primaria Im.
corrientes
de eddy
secundaria
que
entrehierro y está
secundaria de
y actuará a
cerca
de 90
rotativo
al
corriente
En el motor de inducción estas
corresponden
resiste
opone a la
al
flujo de
crecimiento
en oposición de fase
del
a Im.
la
corriente
flujo
La
en
corriente
eddy referida al primario se la denomina la I2e
la corriente
grados.
en un
secundaria de deslizamiento I2i
Esta condición
constante
transiente
es similar a
de arranque
i
Flujo total
/-e
íig, í.22.a Ausento de flujo total en el sntrehiErra
en
un n-otor
donde
motor resiste el crecimiento del flujo en el entrehierro.
en el entrehierro en PU
el
el
1
L '- áe eddy
á...iu3 en PU
fig. í.22.b ñüf&Entü ds f l u j o total en si entrehierro
Con corrientes
la
FMM por
trifásicas aplicadas
unidad de
distribuyen
longitud
sinusoidal mente a
y la
no
afecta
a
la
valores RM3 o
discusión,
efectivos.
núcleo primaria esto
longitud del motor
primario.
Como
unidad de
primaria
Si se 1 leñan
provoca una
las vueltas
puede ser
usada
Si
estas
del
ondas
como
de
sobre la longitud del
bobina
del primario
la corriente de
para
se
Es conveniente
FMM uniforme por unidad
por
por
magnetización
represertar la
FMM
su vez da
no hay saturación
corriente de magnetización, también
fij;.o
todas las ranuras del
del motor, el cual., a
en el entrehiero.
ambos
la Longitud-
el tiempo.
y densidad de flujo
unidad de longitud
flujo
de
representar
longitud son fijas,
Im
densidad de
lo largo
motor y cambian de posición con
~>l primario.,
por
lugar al
presente., la
representara la
densidad
del fluj o.
Además
lámina
podemos
secundaria
este entra
y
uniforme.
El
se
examinar
el
considerando un
mueve
a
reemplazo
gradual
pequeño elemento
través de
pequeño elemento generará
este
campo
de
la
como si
magnético
inicialmente máximas
ccm&ntes oe
el
borde
eddy y r-du^.rí le- u,-,.,.:* j*¿
delantero del
densidad de
motor, -
_ .3 T i LO o - cero en
permitirá entonces
flujo crezca exponencialments
con una
de tiempo T2 5 mientras las corrientes de eiid
Cuando este elemento del riel pasa más
la
FMh
primaria
reflejad por
tratan
de
corrientes
una
vista
corrientes de
mantener
el
de eddy en
constante de
bordes
por
y
riel
eddy en
flujo
el riel
tiempo.
de entrada
el
constante
SE desvanecen.
allá del primario
desaparecerá
la salida
del
entrehierro.
decaerán muy
del motor,
se
y
será
del riel
que
Estas
rápidamente cor
Estos cambios transcurren
salida
que la
en loe
muestran en
,a
figura 1.23 en función ds T2.
ITMM en el entrecierro
por unidad de
'\M en el secundario
l
í
\
\
2
3 c
Xije"^-^"
¿í
5
6
x
*/
por unidad de longitud
/ -<-a e c,^ -Iwv eT
/
/
/
Loiü ituc del
^
Motor
3 Q
Tiempo normalizado
, TÍO. 1,23 Distribución tís FHH efectiva a velocidad > O
bi
esta explicación intuitiva de la influencia de T2 es
aceptada^
puede
cuantificacion
cambios
cuenta
del
del
efecto
circuito
estos
densidad
entonces
flujo
a
del
la
base
barde.
Se
equivalente clasico
fenómenos.
de
formar
para
pueden
para
hacer
formar
La distribución espacial
lo laroo de
la
longitud
la
en
de
del
la
motor
dependerá, sin embargo, de la velocidad del primario relativa
a la lámina secudarla.
en
una
constante
La distancia movida por el primario
secundaria de tiempo VT2 donde
V
es
la
ve1oc i d ad p r imar i a.
Para
una
velocidad
primaria
estar expresada en términos de T2.
en
esta
sigue:
la
distancia
la longitud del
escala de tiempo normal izada puede
El
pueae
primar 10
obtenerse
como
tiempo que toma el motor para atravesar un punto
en el riel 'as:
Tv = D/V donde D es la velocidad del motor.
Tv en términos de la constante de tiempo T2 es:
Q= Tv / T2.
Por lo tanto Q,
del
sin dimensiones, representa la loncutud
motor en esta escala normal izada
de
tlempo.
Asi,
a
velocidad cero, la longitud del motor es infinitamente larga.
En
cuanto
efectivamente
la
veloe idad
encongerá.
aumenta
la
long itud
del
motar
La curva de ime entre x=0 y
x=Q
representa la distribución de la FMM por un idad de longitud a
lo largo de la longitud del motor.
Este concepto, entonces,
provee un med10 de describ ir la distribución de FMM
a lo larao del motor a cualquier velocidad.
efectiva
Ahora &£ claro
pérdida
significativa de
motor.
será
que a una altó
A velocidad
flujo
cero., sin
despreciable»
indica
pérdidas
la
de
de
del
motor
a
los
significa
inversa del "factor
Lm.
borde.
Ei valor de
Q ? por
resistir
efectos
Se notará
que Qv
depende de
las dimensiones
de
un motor
borde.
baja
eléctrico R2 y
alta
antes
este hecho puede
de
de los motores
es una velocidad
básicas del
las
con
alguna manera explicar el pobre comportamiento
lineales.
flujo
La relación O usada
de bondad" y
del
de
para
usar
resistencia de circuito
reductancia magnética o bajo
delantero
e rectos
valor de Q.
debido
Desafortunadamente, esto
es la
el borde
embargo, la pérdida del
habilidad
salida
velocidad, alta
en
La. reducción
entonces, requerirá un alto
tanto,
velocidad conducirá a u.n^
constante que
motor y
el material
secundario.
Qv = D R21 / C Lm + L21 )
Las
usadas
motor.
FMM
corrientes primarias
para
representar la
De la misma manera,
negativa
por
unidad
corrientes secundarias
motor.
un
de
de magnetización
FMM por
longitud.
eddy
I2e
Sin embargo, cuando estas
bobinado
corrientes
primario
promedio
en
magnetización primarias.
unidad de
las corrientes de
de
ya han
longitud del
contra fase o
El valor
varia a
lo
de
las
largo
del
corrientes se reflejan
arrollado.,
contrafase
ellas
a
El valor promedio
de eddy por unidad de longitud I2e es:
aparecerán
las
sido
corrientes
en
como
de
de las corrientes
51
Q
I2e prom - Im / Q p exp (-x) dx - Im C l - exp
JO
El
valor
promedio de Ime,
la corriente
<-Q) 3 / G)
efectiva
de
magnetizac ion pro un idad de longitud, es:
Ima prom -
Irn - 12ea
= Im Cl - (1 - e x p í —x) ) / Q3
El efecto desmagnetizante de la corriente secundaria
eddy
I2ea
puede
inductancia
ser
c on ec tad a
representado
en
por
medio
pa ra1e1o con Lm
y
de
de
una
11evan do
ia
corriente de eddy Í2ea, como se ve en la figura 1.24.
Esta inductancla sin embarga,
corriente
de
contribuye
la
en
inductancia
inductancia
de
esta simp1emente sacando
magnetización
nada a la excitación.
El
Lm
•carnario
y
de
esta
debe elegirse de tal modo que produzca la misma
pérdida de excitación que la de la corriente prometí 10
la
long itud
no
del
motor
12e.
El valor
requerido
sobre
de
la
po r
un
inauctancia en paralela es, entonces:
Lm Imea / I2ea = Lm -CQ /\ i ~ exp Í-Q) 3 - 1 >
Este
circuito
p a ralelo p ued e ser reemplazado
circuito equivalente serie,
mostrado en la fig.
inductancia t a t a1 seria:
Lm
Lm
•*
l-exp (~Q.i -1
1.24,
cuya
Lm
i ig .
i . 24
*
j
l-e=ípl-Q> |
| I ~
i
Elemento inductivo de la rama, de maonetizac ion a e
' un MIL
",
y I leva una
corriente de magnetización
-
...
Im = Imes * I2ea
Notamos
IonQi tud
que
cuando la velocidad tiende a
del motor tiende a infinito,
cero,
o
la
la inductancia de
ls
rama de magnetización se convierte en LM y el motor lineal se
hace
equivalente a un rotativo cuando los efectos
de
borde
desaparecen.
PERDIDAS POR CORRIENTES DE EDDY EN LA LAMINA
Hay
se
debe
otro aspecto de la corriente secundaria de eddy que
tomar
secundario.
en
cuenta.
Cuando
esta
circula
en
asumirá la misma clase de camino que la que
el
usd
la corriente de deslizamiento 12, pero desplazada por casi la
mitad de un polo.
las
eddy.
La resistencia de este circuito es R2l, y
pérdidas térmicas serán producidas por las corrientes de
Estas
pérdidas
pueden
ser
evaluadas
por
la
determinación del valor RMS I2e sobre la longitud del motor.
El valor RMS de I2e es:
2 Q
r
I2er =
I
L
Im
T
J O exp
Q
-,0.5
<-2x>
dx
j- 1 -
1 2er —
exp (~2Q) -j v. '::
I
1 íít
J
29
Para la sección de la lámina bajo el primario
Perdidas por corriente de Eddy -
Como el motor pasa
magnetización vista
una fuerza
sobre la
por la
Mil equivalente
lámina, la FMM primaria
lámina desaparecerá;
reflejada
y una
y esto
corriente en
de
ere?
ic-
lámina la cual trata de mantener el flujo.
La energía
la
resistencia
magnética en el punto de salida, se disipa £~
de
la
lámina.
puede ser representadas como
Estas pérdidas?
sin
embarqc
la variación de tiempo de cambio
de energía magnética cuando sale del en t rehierro.
La
energía magnética
en el
entrehierro
por unidad
ae
longitud en el punto de salida está dado por?
Eaergia ha^nética^ 0. 5( Lia +L21 ) Im( l-expl-Q))*1 / D
donde
Im
(i— exp( — Q))
es
la
corriente
de
magnetización
efectiva en el punto de salida.
Las
pérdidas
multiplicando la
de
potencia
expresión de
se
pueden
energía por
ahora
la velocidad
motor v para dar s pérdidas de potencia a la salida
= 0.5 ÍLm +L21)
Im* { l-exp(-Q) >=
= Im= R21 { Í-exp(-Q) >3 / (2Q)
obtener
v/D
del
Anódi ando 1 c s 1 LI 1 t i m a s ecuaciones te-nemos :
Pérdidas
totales
debido a
las
corrientes
de e d d r " ,
en
l¿
potencia en
el
lámina:
-
Im 22 R2I •[ l - e x p ( - Q ) j / Q
Para tomar
en cuenta
estas pérdidas de
circuito equivalente es necesario añadir una
rama de magnetización
Esta adición
elemento
magnetización.
ocurren
El
pasando
como se muestra el la figura 1.25
es suficientemente exacta.,
inductivo
resistencia a la
domine
la
rama
de
siempre que
intíuctancií.
el
de
empuje debido a estas pérdidas, las cuí.1^:
el
entrehiero, se
obtiene
dividiendo las
pérdidas totales par la velocidad del motor:
Considerando la forma de las 3 fases:
Empuje del motor debido a
las pérdidas por corrientes de
eddy :
3 Im- R21 { i-exp(-Q) }
v Q
R
Q
a
fio.i.25 Circuito squivslEnts del lotor lineal ds inducción
.ES
1.2.11
Aplicaciones de estas maquina E:
La ventaja
convertidores
lineal es
que
mas obvia del motor 1ineal es que no requiere
mecánicos rotativo-1ineal.
robusto y
permiten
mas confiable»
Por
tanto el motor
Algunas otras
ventajas
aplicarlos donde se utilizan motores
rotativos
son las siguientes:
1.
La propulsión
obtiene un
aceleración
es independiente
de
la fricción,,
se
menor uso de ruedas y pista especialmente con alta
y desaceleración.
Pistas grasosas
o resbalosas
no son problema.
2*
La aceleración
que
cuando se aplica
La
conducción
en
y desaceleración
la propulsión
fuertes
pueden ser
a través de
gradientes
es
ma^ore-s
la E ru^--;.. 7.
pnsitle
sin
complicaciones D
3. Fací 1ídad
de mantenimiento5 reparación y reemplazo de
piezas.
4. Habilidad para ejercer un
empuje en el secundario sin
contactos mecánicos., asi como conveniente
control
de empuje y
velocidad„
5.
Existencia
de
una
fuerza
normal
que
puede
ser
ventajosa en máquinas de levitación.
6. Construcción mas
sencilla que los
motores rotativos H
asunto que justamente lo vamos a demostrar en esta tesis.
7. Como no hay acoplamiento mecánico del
puede ser manipulada
por esfuerzo manual en
fal la de potencia, como
un
segundo
matar
el motor
puede ser
motor. la carga
el evento de una
es de por si
incorporado
un embrague,
como un
equipo de
reserva donde no se puede permitir una pérdida de tiempo.
S.
El motor generalmente
calza en forma conveniente y a
natura Inrtrr te adecuado
transporte y ofrece
transporte.
antigua
La
y algunos
la
si = t&iTi^.c
i _•
ciertas ventajas sobre otros esquemas
de
de los
de
ía
hIL para
desarrollaba 10.000
mi/h, pero que se
los
50s,
MIL para esta aplicación
esquemas propuestos
década
hp y
de
los
propulsión fue
Westinghouse5 un lanzador de
en
entonces se
Varias
de
ha hecho
HIL'S
consideraciones
tracción es
deseable
para
único
otro
se usó en 1946
Cen
la
de
que
sobre las
225
Sin embargo
Universioaa
de
el interés en >-!
caín|_7
considerables progresos
haci¿.
propulsión
indican
montar
Entre este
el "Electropult11
abandonó por su costo inicial.
con HIL
es
recientemente
el
obtenía velocidades
experimentos
aplicaciones
60
aviones que
Hánchester,, Inglaterra) revitalizaran
y desde
a los
en una patente americana de 1905.
mitad
desarrollo del
api icacj.on&s
idea de usar un
parecen basados
año y
para
que
y
transportación.
para
el primario
propósitos
en
el vehículo
de
y
dejar que la pista sirva como secundario.
Mientras
un estudio
del
"US Dept.
propone el esquema (fig. 1.26) para
lados.
Debe
un solo
transportation"
pista? Laithwaite sugiere
varias alternativas, entre ellas el esquema
eléctricamente de
of
lado,, pero
notarse que el esquema 1
eléctrica como magnéticamente.
FI6. 1.26 KOTOR DE DOBLE LADO
(fig.i.27) que es
magnéticamente de
dos
es de doble lado tanto
FI6, i.27 HOT3R DE UN SOLO LADO
Debido a que el MIL para
una máquina
eficiencia
grande).
que produce
y
Esto
último es
de gran
grandes entrehierros
rotor.
esta tesis.
alus
potencia
una bendición, puesto
eficiencia que
polares.
que determina
de aplicación
es el
de alta
(maquine
que permite
podrían opere*-
desventajoso para un
entrehierro el
Este tipo
de
y grandes pasos
un gran entrehierro es
sólo el
potencia mecánica „ debe ser
consecuentemente
diseñar máquinas
es
transportación es esencialmente
Mientras
cor
que
motor lineal, no
la eficiencia
que analizaremos
del
en
CAPITULO # 2
DISEEÍÜ DEL MOTOR LINEAL PROTOTIPO
2-1 GENERALIDADES
.C o m o s e
u t i .; i z a
PB
h a m e ncionado
a c t u a 1 m e n te en
obtener datos
entender
mejor
re?:.;;:* 1 dan „
prototipo
su
deberá
establecerán
cumplir,
El
en
•í t.- n;: .-•
que nos
per . can
teorías
qu
lo
qu
el
ír.áquin-r.
_,ue
concia ;:::i.: ne-s
diseñaré
una
paso se-:-;' -:..
. 6r>
ajustar los parámetros de d-iseric ¿
la^
materiales
3 a b o r a t a r j.. o s
y
la
paráít.' : • 'os
constrL
espacio,,
1 os
y se
se
y n u e s t r a i n te .: i
la^
ciertcs
siguiente
v-f re ;. •:. va, tratando de
de
y
d =- .TI o t o r •=•.
A continuación se ca 1 cu 1 ara su E
• ünstru rcion,
f a_ . a idarí&s
experiencias
comportamiento
Se
este tipo
di v e r s o s c a m p D s ¡,
y acumular
ir ten te hacer 1 o „
d/r
antes,,
y h&rramienLas
t a 11 e r e £
de
qu.:.
]a
se
E = . si a
Pni 2. lerna cí>.
D e t > e m o s t o ni a r
no
í. i-
o p t i m i z a;
t e n t ati v a
qu e
tentativos. ftsí
Potencia
e n c u e n t a que
los
m £terialess
f unc i on e
s
el objeta v o de este t r = " a j o
con
si n o
unos
• "i a c e r
>j. rva
p a r ¿; r e t r o s
m á c . i. n a
i g u a 1 ~ •• ~ t e
se asignararT rangos de Corriente, Volt? ^ y
debido a que
no se
poseen ecuaciones cíe
dise-r
ni
gu.í¿. para real izar e^tos cal cult's previas..
,-*T ' . "V-
2 -2
ALTERNATIVAS TÉCNICAS •: ECOM...'.^_ICAS
Un
motor lineal
como se
vio en el
alca: ce
de)
conseguirse -~f~
capitule- anteri or -
trab¿-.jo
did-.ctico para uso
puedi-j
a
hacer
S£ ha
ur • vehicuic
en los labórate ~ios de
diversas
f ~ •' ias
pro pues te
terrestre
"¡ a EPN
F
por
-;mo
: -_po
li -_tal
'¡ tino-
aiQ'-' var i¿-s característica;*
2.2.1
Características propuestas para el Diseñe
a) P r i m a r i o corto y M ó v i l ,
( q u e es el mas económico de
construirse) .
b) Secundario s i m p l e , de l á m i n a de a l u m i n i o y respaldo
f erromagnetico .
c ) Plano ( n o t u b u l a r ) .
d) Bobina primaria de superficie, con
bobinados de doble
capa y ranuras finales a medio llenar.
e) De un solo lado electromagnético.
f)
Voltaje de alimentación trifásico, hasta unos iOC
voltios y frecuencia 60 Hz .
g)
Baja velocidad (comparando velocidades de transporte
terrestre) .
h) Baja potencia de salida < 60 W.
i) Proporcionará potencia
mecánica suficiente para mover
una masa que incluye a si misma y al vehículo.
VISTA ESGUEKñTICft DEL VEHÍCULO PROPUESTG
¿
/
5tf CVfieJAA Al
Al a.
fio. 2.1 Vista lateral de un eptor lineal tís inducción.
Para asegurar una
necesariamente
basa para el diseño
práctica
sino
restricciones mecánica,, térmicas
de una máquina na
demostrativa.,
varias
y de pérdidas se imponen
en
nuestro motor.
1„
Profundidad de
ranura
menor
que S
veces
el ancho
del
diente
2. Longitud de la Máquina menor o igual a 200 rom.
3 u Aumento pico de temperatura de bobinas menor a 60" C«
4 „ Patencia e1é c trica de en t rada man o r a i Kw-
La restricción 1
protegerá al motor contra la ruptura de
los dientes de armadura™
motor
didáctico y
Las restricciones 2 y 4 permitan un
económico -
3
permite operarlo
enfriado
únicamente por aire fornado„
También hay restricciones
en el diseno Magnético que
se
expresan de acuerdo con la siguiente tabla,,
- Campo Haqnét...co
-
Diente de armadura
2-2-3
-":•;..
1.55 Tesla
Pista
J
1 B 55 Tesla
Entrehierro
¿c
1.55 Tesla
Peculiariuades del Bobinado
Recordamos
motor
Pica de densidad de ...f.l.u... o
rotativo
aproximación
que ai MIL pueda desarrollarse a partir de un
por el
requiera-,
método
ce cortar
sin embargo ¡,
y extender,,
ciertos cambios
Esta
en
los:
bobinados primarios., y hay dos arreglos posibles (fig-1 y 2;.
El esquema d&
la figura 1 puede
cambio en las bobinas a los
capa con bobinas
Notarnos que
polos de los extremos son
es un aspecto único de las
puede
entremos de un bobinado de
completas,
polos, pero los
ser obtenida sin ningún
tener un
número
Desde luego 3 la
el bobinado tiene 5
mas del. i \.
£~t.c?
máquinas de inducción lineal, y un
impar (y
ecuación
doble
aún fracciona 1)
de
de divergencia §„ f B.ds=0
polos.
debe ser
siempre satisfecha.
El arreglo
es
pasible
de la figura tiene
con
concentradas
bobinados
como
en
de
un número par
una
la
sola
armadura
capa
de
de polos y
con
un
bobinas
gerter ador-
hidroeléctrico (fig. 2.4).
Hay un buen número posible de bobinadas primarios para MILS.
Un
bobinado de
1leñar resulta
a
doble capa
menudo
en
un
con ranuras
MIL que
finales a medio
exhibe
una
buena
actuación„
-j-
4
.
7J-
FIB.2.2 Hotor lineal de inducción con nósero iapar de polos y ranuras finales a nedio llenar
-r
N
1
iI
;/
'/
.,
.. -. . K
-7 íT-r"
Fiq.2.3 MIL con número psr ds polos
Á
A
A
B
r.3
SELECCIÓN DE
PARftHETRDS PAf-^
EL
PROTOTIPO;
PRIHARIC ^
SECUNDARIO
2-3.1 Longitud efectiva del Núcleo. [17]
'*"
De acuerdo a la distribución de las
al final de
los pasos polares solo existe la mitad del número
de alambres comparado con
la inducción
de
los otros.
magnética es
partes medias del
depende
bobinas del estator^
Asi, en estas
la mitad de
devanado completo.,.
la corriente
y
partes.,
la que existe
El
el campo,
en las
empuje por pola F p
entonces la
relación
entre los empujes viene dada por
F« -
1
4
F pues la inducción es proporcional al numera
de conductores F ^ W3
Luego el empuje total en el estator sale como
F-t = 2 F» +¿F
Con el número de polos
(2p) se obtiene que el número de polos
totalmente ocupado por el devanado es (2p-2). Derivamos
¿ F - (2p-2) F
2F
1
F
= 2 — F — —
4
2
F
F-t, = - + 2pF - 2F
2
Ft = F(2p - i.5)
Este
empuje
será
producido
por
la
superficie
del
estator; entonces,, la longitud efectiva del hierro será:
L^ - (2p - 1.5) TP
Asi mismo
nos queda que
L^T =
aL-r donde L-r
= longitud
63
f¿sica del hierro y a es el factor de
cuenta
el fin de los polos»
reducción para tomar en
Este factor tiene valores de 0.a
para un número de polos mayor que 4»
2.3.2
Especificaciones preliminares
Se
han
asurn i d o
y
d e te rm i n ad o
las
s i g uien tes
carácteríáticas eléctricas y mecánicas„
- Velocidad sincrónica del vehículo v = 6 m/s
- hasa promedio (vehículo mas motor) m = 10 Kg.
- Dimensiones Máximas del núcleo
Long :•- tud
= 20 cm«
Anc";c<
~-
3 cm.
Profundidad =
5 cm.
-- Motor
lineal: Primario corto,, móvil,, plano., de un solo lado
electromagnético, trifásico,, de inducción,, de 4 polos.
- Secundarios
espeso^-
Lámina de
y
reacción
cr = 3.a x lO"7'
de aluminio
~íJ /m
la
de 5 mm.
conductividad
de
del
materia*
- rrecuer. lia de operación 60 c/seg B
— Devanar-: • primario
de dable
capa.,
con ranuras
finales a
medio i .1 ens.r -
2-3-3
C¿:i zulo de los Parámetros constructivas- Í23>
Se usarán
que
derivaciones teóricas
obtenemos de
diversas artaculos
para obtertsr los parámetros' de
y curvas experimentales
sobre
el motor
1ineal
construcción y operación de la
máquina.
i, - . Selección del
paso polar
la máquina de inducción-
TP,
del devanado primario
para
T
= 0.05
=
60
2,-
Selección preliminar del entrehierro í:
Es
evidente y un
hecho conocido
grande exigirá.
de la
magnetización,
resultando
potencia.
Al
pérdidas
1 inea eléctrica una
asi
aumentar
de
de
eficiencia
la
de
borde
entrehierro.
del
aumentarán
de
los
y
el
empuje
disminuirá
Por
tanto
con la limitante
de
factor de
provenientes
máquina.
entrehierro pequeño
al ta corriente
una reducción
el
potencia
longitudinales
que un entrehierro muy
las
efectos
y
la
seleccionaremos.
únicamente de que
un
; ay¿
peligro de roce»
T^
§
5cm
=
=
lo
0-4 CÍTK = 4 mm.
K
l<
elegimos asi para coincidir con tablas y tener referencias
y por f a c i l i d a d e s constructivas.
3.™
Eficiencia Máxima esperada
*n —
t
—
-e / i i
I \ f bn
er
?
OJ
Cjfmax)
£• ^
Para S= 4 m m . ¡, v = 6 m / s .
^ m a x . = 0.58
12 m/s
6 m/s
fio. 2.5
3 m/s
;• Vriv;-^tc
f- ¿r-ffv
v
esperad.;
= 6 ÍTJ --'s. ^
7 = O. 5E
l.L
Factor de potencia esperado
v = 6 m/s.
Cosf = (V^S^S
Cosf = 0.45
1.0"
v s ~6m/s
f
,..ú-
^- ¿f mm
8 mm
-12 mm
O.b-
0.2
fia. 2.7
uongitud tísica del núcleo ou a-JiercLa longitud efectiva del núclee es
1 ^, .f
\-Á\
_
í -T» i-, _ 1
t=. \
\P 1 . D J
—
{ £L— 1
R'ií"; i"tc
^ H1 r w> ,1 *-' . '. • i-'
—
•-
1 *">
c
1 *1 . ^'
/-T
C iTí .
La longitud física sería:
Lf =
Lxf
2p - 1.5
4-1,5
4
2p
Lf = 12.5/0,625 = 20 cm.
Potencia mecánica requerida
Pm = masa x aceleración x velocidad
v = 6 m/s
m = 10 Kg.
a = 1.2 m/sa
Pm= 10 x 1.2 x 6 = 72 Watts
a.-
Fuerza de propulsión requerida
Pm
p
72
—
^^
V
;;;;
^^
J~ j\gl*J •£ Q pj 5 J
G
Potencia eléctrica de entrada
Partimos de:
P m - P _ a „ e x J^- x Cosí x k
k=constantes que depende
de las dimensiones y
capacidades del motor
de donde
Pm
P » 1 _ c:
—
Jk. Cosf x k
Se asume k=l.5 para este tipo de Motores
72
F — i —cr —
>
—
„
,____^___
.
,„
.
,„„
Cíí~\
— i j-ou
wanus
0.58 x 0.45 x 1.5
10.- Campo Magnético
en
el entrehierro
propulsión requerida. {15}
para desarrollar
la
69
Partimos de la ecuación de la
fuerza por polo
discutida
en el capitulo anterior„
1/4 Bm38
luhrsLL,
[Newtanj
donde
Bm = Lampo sr- si entrehierre
1 = Longitud ---^ial di- la máquina giratoria sin "retostar"
er = Conductividad d e Ü
s e c u. n o • ^ r i o
h = Eroesor d^ 3 secundario
onda
T ~ Pe :-o poli
U« = ''-> loc.id¿
sincró-iica
Para nuestro caso:
De acuerdo crr. 2.3.- el No. ...e
1 = O. ~ 3 m „
po1os
cr = 3. ? x ÍQ7r
/m
por
h = 0.005 m.
r
__
—
•—l _
.¿.T
—
~
O
a¿.
i,
X
sfecti vos por efecti - os
núcleo
será (23—1.5) . &s
decir 4-1 = 5 - 2 - 5
.-'•, í~l ^.
V.-' . Ut_i
—
—
f"S
•!
V « j.
r-.
fu i
núcleos P
Lc.mo
tendremos
5
sor¡ 2
polos
efecto vos.
UVIl
=
é
Fpolr: = Ftotsl/5 = 12/5 = 2.-t
¡Ti / S n
Per tanto la ecuación SD convierte ens
Fpolo = 2.4 = l/4xBm=xO,03x3.Sx:0^x0.OO5x0.1xÜ.2x<
Dpspe j anee.- e 1 va lar Bm tenemos
En- = ll.£ • • * 10-- Tes la
&- = 118^- aauss
E;-, '.o quiere
decir que
cerró a] -_anzamc~-
con este
a dei ¿-rrollar
campo
magnético en
la prcpulsiór
el
mecár ca
requerida.
2.3.4
Diseño de los devanados. {20]•
2.3.4.1 Esfuerzos principales en un motor de inducción
Estas son:
a) Densidad de campo magnético en el entrehierro Bfim.
b) Corriente
total por unidad de longitud a lo largo del
"estator" A [amp/cm].
Cuyos
valores
admisibles máximos
son
hasta 10 Kw.
B6m =>
4000 a 4700 gauss
A
180 a. 3SO amp/cm
2.3.4.2 Ecuaciones.
Potencia aparente del motor.
P-
=
Mi
VN:L
IMS.
Mi = N° de fases del bobinado
VrjjL y INO. = vol taj e y corriente nominales
VMO. '* ENX
ENi - 4.44 fi N
donde
Ervjo. = Voltaje inducido
fa.
— Frecuencia de la red
í(j_
= Factor de devanado
^
— Flujo por polo
4
-y
= BSm Tr-P 1
1
= Longitud axial del rotor
T = Paso polar
para
motores de
2.3.4 . ¿ Números tí e
espiras
y
secciór
del
conductor
de".
devanado primario .
Se parte
de la aplicación de A a. [corriente por unidad de
longitud]
= N° de conductores en una ranura .
= Paso de ranura
HJL
donde
~
= corriente en amperios por conductor
Defo.no ahora
Zx = N c de ranuras del estator
L;r = longitud f¿sica del estator
TR = Paso de ranura
U
Expresando en estos términos tenemos
P
- T3 VL.U
Ii_
180 = 4"3 70 It_
IL_
COS ^U
0.45
= 3. 3 A
Para cada núcleo
IL.
= 3.3/2
= 1.65 A
El numero de conductores por fase *.
2 No.
= 2 p m Zi
Na
Cálcu.lü dp~
variar
Ia:T
variaciones de 21
la. constante Aj.
V H'C.iii en el
(Densidad de corriente) en A m p / c m .
¥
maxwel 1
•' •
Bfcm
gauss
ncb condu
r. bobina
-•
Ai
3*
entrenierro a
Na.
[ cond/ran] Cesp/f ase]
180
90 . 90
545 . 40
50100
5010
45.45
190
95.90
572 - 40
47810
4781
47.75
200
101.00
606 . 00
45160
4510
50 „ 50
210
106. OO
636 . 00
43030
4303
53 . 00
220
111.11
666 H 60
41060
4106
55-50
230
116.16
699 . 60
39120
3912
58.08
240
121 .21
727 . 32
37630
3763
60 „ 60
250
126.26
757.56
36130
3613
63.13
200
131 .31
788.16
34720
3472
65.65
270
136 = 36
818,16
33450
3345
68.18
280
141.41
848.46
32250
3225
70 . 70
290
146.46
878.76
31140
3114
73.23
300
151.51
909 . 06
30100
3010
75.75
310
156.56
939.36
29130
2913
78.28
320
161.61
969 . 60
23210
2821
30 . 80
330
166.66
999.96
27370
2737
83 . 30
340
171.71
1030.26
26570
2657
35.85
350
176.76
1060.60
25800
2530
88.38
360
131.81
1090.90
25090
2509
90.90
370
186.85
1121.10
24410
2441
93 . 4O
380
191.90
1151.40
23770
2377
95.95
390
196-95
1131.70
23160
2316
98 . 50
400
202 . 00
1212. 00
22580
2258
j
í
101. OO
;
i
74
Se
escoge un
-requerido en
co b re
valor que
el entrehierro
en las ran uras
sobrepase
pero que
del n ú c 1 eo ?
el
número de
no implique
de tal manera
gauss
demasiada
q ue resu Ite-
re 1 a t i vamen te f áci 1 de man i pu lar»
Se toma
A
= 400
21 = 202 conductores por ranura
Nx - 1212 espiras per fase
Bm = 2258;
gauss en e} entre hierro
Ncb ~ 101 conductores por bobina
Se usará un conductor :H- 23 AWG¡, cuyas características son s
Sección ~ .253179 mm32
Material : cobre esmal tado
El cual trabajará con una densidad de corriente de
d = 6 ,,39 A/rom32
la cual
está dentro
del
rango
permitida para
máquinas
de
corriente al terna „
2.3.4.4" Área de ranura
Según
entra r
sección
4 O/
en
1 a experiencia ¡,
un a ran ur a
total neta de
del área
de
la
1 os
pueden
conductores que
ser co locados
los conductores
ranura „
Esta
tienen
en el la .,
no sobrepasa un
cif ra es
que
si la
35 a
val ida si
el
vcJ '.-<?jt? r I'ÍT ina 1 cié
sea
una fase
el aislamiento
de
la
no e = m^ o-'
ranura es
ene 400
común,
vol tíos .
sin tener
•:
que
reforzarlo.
La
sección
total
de los
conductores
que
ocupan
una
ranura es E
SAec=,r,d
= A „«-,«=! # Zx = .258179 * 200 = 51.6 mm2
Si 51-6 rom3 corresponden a 40Z,
el área total
requerida
será 130 mm^ por lo menos.
Considerando
del embobinado,,
el papel
aislante., el
sistema de fij ación
y además que tenemos una dimensión fija (4 mm
de ancho) , se pensó en una ranura de 35 mm de profundidad.
Área tota 1 de ranura
= 4 mm ;-;
35 mm = 140
mm3 f que
se
permite colocar fácilmente el bobinado.
2.3.4.5 Desarrollo del bobinado.
Se seleccionó un
trifásico, de
24
(doble capa) y
bobinado imbricado
ranuras.,
4
polos, dos
paso diametral l a
7.
de polos
haces
alternos,
por
ranura
Acoplamiento estreí la.
q = 24 / (4 x 3) =2 ranuras por pole. fase.
El
esquema
desarrollado
del
bobinado
aparece
en
la
S1
52
E1
fig. 2.8 Bobinado de los núcleos
E2 E3
2. 4
D I M E N S I O N E S DE P R I M A R I O Y SfcDJrjQr.r- i'"'
Eln
et: ta^
precesión que
c i r r u n ^ t . - u <; :• -~
;•*• -•-
dimensiones t e n d r á n
.i* <e-j•:•
•-i" J o
definir
l a s p¿u t r-^ ; ¡ .tt?gran res
con
de
la m á q u i n a .
2 . 4 . 1 Primario
El
bloque
de láminas
de
acero
silicoso
será de? l.?s
siguientes dimensiones:
Longitud:
Ancho:
200 mm
20 mm
Profundidad: 50 mm
Profundidad de ranura:
35.00 mm
Ancho de ranura:
4.00 mm
Ancho de diente:
4.16 mm
Paso de ranura:
No de ranuras:
200 / 24 mm
24
El bobinado tendrá las siguientes características:
4 polos
Doble capa
Bobinado de superficie
100 espiras por bobina
200 espiras por ranura
Conductor tt 23 AWB
Paso polar
o.5 m
2.4.2 Secundario
El motor se ha planificado tipo tíij'aitica* con facilidad
de
observar
ls
producción
de
móvilmente
lineal.
y
para,
adaptarlo a las di men s i on es del L a bo rato ri c de Maq u i n as.
El
secundario
será
una
lámina
oe
aluminic tí e
las
siguientes características E
Longitud:
3 m
Espesor i
5 mm
Conductividad:
3.8 * Í07" ^/ m
2.5 DISECO DEL SISTEMA DE CONTROL
2.5.1 Antecedentes
Revisando la expresión de velocidad
v - 2 x f x T
vemos que podemos
o el
paso
variar la velocidad variando la
polar.
El paso
física de la máquina, por
variarlo.
polar depende
lo cual no podemos en
La frecuencia de la corriente
puede variarse
con los
de la
elementos del
frecuencia
estructura
nuestro caso
aplicada., en cambio,
laboratorio, y
nos da
las siguientes relaciones, para un paso polar fijo:
Por
lo
cual,
al
disminuir
disminuye la velocidad.
la
frecuencia
de
operación
CONTRDL DE INVERSIÓN DE SEN'IDC D= *AF,:^ PDF ¡V^S^. DE FAEE
Fe
Fj;
N
Apagar
C aux
C aux 1
C aux 1
MS2
MSI
On
MS3
MS3
.
'
PISTA
MSI KS2
Cl Contacror de marcha
hacia la
C2 Contactor de marcha
hacia
derecha,
ia izquierda.
CAPITUi_C fe.7.
CONSTRUCCIÓN DEL PROTOTIPO
3.1 DESCRIPCIÓN
El
prototipo
rodamiento
y el
•ferrocarri ies
consta
sistema
es
un
atornilladas,,
para que
Para
de aluminio
y
una pista
similar
el
al de
vehículo
con piezas
constituya el
se ha dispuesto
que sirvan de
vehículo
en general
convencionales*
utilizado una estructura
bobinados, y
de
soporte
se
de
los
ha
sólidamente
de 2
de cuatro pequeños
núcleos
rodé» .TÍ i en to-
ruedas., suj e tas con ven i en temen te por pernos
.5!
carro.
El
que
motor es plano y de un solo lado, lo que quiere decir
la cara
ranurada
reacción de aluminio,
del
núcleo enfrenta
a
ésta lámina de reacción
la lámina
de
se sujeta a la
pista en posición horizontal.
La pista
entre
tal
Sobre
si y que
modo
que
consta de 2 tubos cuadrados de 40x20 mm. unidos
mantienen una
distancia fija entre
permiten circular
esta estructura
las
metálica
se ha
aluminio, convenientemente aislada
alimentación trifásica
toma la
por medio de
La pista
de alimentación está
de cobre
de 1/2" de
ancho por
vehículo.
fijado la
lámina
Por debajo de la
hay una pletina de hierro de 3 mm. que
El vehículo
del
de
de los tubos metálicos por
medio de bloques de fibra aislante.
feromagnético.
ruedas
ellos de
lámina
constituye el respaldo
energía de una pista
un juego de
escobillas.
constituida por tres
1/8" de espesor
de
pletinas
que recorren
todo el
lar yo
-.v?
1a
'•.< .-.> *_?cturia
del
carro,
en
posición
vertical.
En
realidad
se
trata
de
2
motores
trlí ásicri^
tenemos 2 núcleos bobinados idénticos trabajando
Originalmente
se
enfrentados en
pensó
y probó
un
sistema
posición vertical, con
p».t&?s
en p^r,, íaln.
de
2
la lámina de
núcleos
aluminio
entre ellos, pero tras varias pruebas en
que la lámina que i^e
usó
lugar
resultó
muy
alineación? se
flexible
optó
por
y
no
este
daba
sistema.,
el
a
una
cual
ventaja de permitir un entrehierro extremadamente
buena
tiene
la
pequeño sin
mayor problema.
Los
núcleos
vehículo están
menos de 0.5
de
los
integradas par
ranuras para
mediante
un
en
alambrarlos
capa
y
con
4
proceso
ca^a
de
con
bobinado de
cada uno
en
é>
a
bordo
del
acero silicoso
devanado.
de
cada
un bobinado
polos.,
terminado el
vehículo,
la
van
los cuales se ha procedido
alojar el
minucioso
que
láminas de
mm. de espesor en
realizar
aberturas
estatores
fresado,
núcleo
de
estas
procedió
a
superficie doble
terminales c/u,
los núcleos
conexión
se
a
realizaron,
24
y
trifásico, de
salidas
Se
de
se los
estreílas y
una
instaló en
los
vez
el
2 núcleos
finalmente en paralelo.
El
sistema se
alimenta con
hasta 100 voltios.
3.2
PROCESO DE CONSTRUCCIÓN
tensión trifásica
variable
:-;.:>.:
- • É-cutar
este t:-'1 ¿=; rso se
t-f :-1-.;• o i r a construir
1 r-
siguíenrts í?± enien tos :
s)
Priff.g-n^ t
constituidos
por
I OL
núcleos
rsnu rado
y
bobinados trifásicos ubicados en cada núcleo,
b) Secundario i con s t i tu i d o po r
la lámina
de aluminio,
tj.n riel de
y por un
reacción, es decir
respaldo ferromagnetico
ya
mencionado.
c) Vehículo: que soporta
las bobinas primarias
d) Pista de rodamiento.
e)
Toma de energía: pletinas de cobre •/ escobillas»
^) Caja con sistemas de control
3.2.1
Primario
3.2.1.1 Núcleos
Estos
se
construyeron
silicoso de menos
cm de
Teslar
de 0.05 cm
utilizando
láminas
de espesor., 20 cm de
de
acero
largo y 3
ancho cuya densidad de campo máxima es teóricamente
y
que
se
transformadores.
usa
Se
normalmente
en
la
determinó que alojaran
construcción
24 ranuras
1.6
de
de 4
mm. de ancho.
El paso de ranura se lo hizo de
diente
= 2OO/24 -
4 = 4.33
mm.
200/24 mm. y el ancho de
Profundidad
de diente = 35
mm.
Para
proceso
realizar estas ranuras en los núcleos
de
fresado
útil izando
una
taller de máquinas - herramientas de
de
la EPN.
Con esta
máquina, y
máquina
se acudió al
fresadora
la Facultad de
con una fresa
del
Mecánica
tipo sierra
Alemania,
"•&
realizó
ensamblado con
los
pernos y
cortes en
cara
l
sujetado en
r: ••¿
de suma paciencia v prolijidad ció cono
del
r;Uclee<
-. . £st& ir-roce5c
-aitadc oc-~- núcleos
con ranuras perfectamente regL!ic.*-e= .
fig. 3,í Proceso de fresado
Una vez
ensamblarlos
obtenidos los
nuevamente
realizados para el caso
cortocircuitar las
las láminas
para
con
que
pernos
y aislados
láminas.
con barniz
asegurarnos
núcleos ranurados
ubicados
en
haya
F de
pérdidas
poliuretano ER
por
Tensión dieléctrica en seco
2000 Vol/mil
Tensión dieléctrica en húmedo
1200 Vol/mil
10 minutos
sobre 600 horas
41
corrientes
Este barniz presenta las siguientes características:
Resistencia química
no
Así mismo se barnizó cada una de
parásitas £de foucault).
Tiempo de sacado al aire
¿
agujeros
con un espagueti para
rojos ciase
no
se procedió
3. -1.1.".
Bo bina de- de IOE nucieoE.
Este tiene en definitiva las s-i guíenles caracterial i cas:
Trifásicc
Doble capa
Cuatro polos
Ranuras finales a medio llenar
Tipo imbricado
18 bobinas por núcleo
Grupos de 2 bobinas
q
=2
ranuras x - p o l o fase
m
=3
fases
2p = 4
polos
Conductor No. 23 AUJG
100 vueltas por bobina
200 conductores
por ranura
Bobinados de los dos núcleos conectados en paralelo
El
esquema adoptada
capitulo anterior., y
para
este
se amplía con la
trabajo aparece
el
figura en que aparecen
las conexiones.
A
A En el núcleo 1
B En el núcleo 2.
TÍO, 3.2 LonExion==
en
Una
ven aue
se
P'-DJ- -rf±. ..=•:
bocinas utilizando un molde.
^^.v :-.n~d.j * ^ _
Be
fabricó de uní
36 bobinas
que BE
requerían para
aisló
ba rn i 2
tipo
con
colocación
aisladas
de papel
caña de
del
bobinas en
núcleo
seca ron
. ,_-r
y a
guadua a manera de cuñas para
se
la^
p»*e >, i a
para
de hierro
ü ?^
se
y
caca ranura.
las ranuras*
se muevan de su 1 Ligar.
la
mantener
procedió
colocar tacos
a
de
evitar que las bobinas
El siguiente pase fue la conección d ^
los grupos bobina para
Una
en
H::..-:-
j -:.-:¿ acb núcleos
Cuan d o
p res pan
las bobinas
instalar las
F.
,._ r "..,.;
integrar cada
una oe las tres-
fases.
vez probadas las fases., cada una con respecto a la otre. *•
luego
con
respecto
a
correspondientes con
tierra,
borneras correspondientes
del
carro.
ubicadas
dichas borneras
correspondiente
marco
letras X „ Y r Z , U 5 V , W y
las
En
se
para
que
cada
los
terfT¡j.r¡ = is?=
se los conectó
sobre
la estructura
se realizaron
núcleo
esté
er
los
puentes
conectado
en
estrella y ambos núcleos trabajen en paralelo-
3.2-1.3
Construcción del vehículo
El vehículo.,
rectangular
empernadas de
Las bobinas se
de
como se
explicó antes.
aluminio
con
tal manera de
fijan en
cara hacia abajo? y se ha
que los
ejes de las
sentido
vertical.
uniones
la parte superior
estructura
convenientemente
obtener una rigidez
suficiente.
del carro con
ranurado la estructura de tal
ruedas puedan variar
Esto
es una
permite
que el
la
modo
su posición en
entrehierro
el
pueda
aumentar o disminuir a voluntad.
Los ejes
de las
ruadas son
pernos pasantes
ajustables
ro-
v
_- .
• :- ?
ruEda=. -=r-~
p-=qu£-r»o=.
rodé/na er-; . - ,
pe'"mi le un oí!-" o con un mínimo rozamíen to .
<-¡ un
lacle
del
vehículo
se
ha fijado
"escobi 1 las" para tomar energía de la
por
tres
barras de
circula por
coore.
las barras ^
Dada
se probó
un
sistema
de
piste , est¿ constituid-la peque-na
co^ rúente qut¿
este sisteme v
que nc
dio
muestras de desgaste ni de producción de soldaduras por arco.
3.2.2
Secundario
3.2.2.1 Perfil de aluminio y respaldo ferromagnétxcc.
Para instalar el
base,; que
secundario se procedió a construir
constituye al mismo
uniendo con
cuadrados
de
hierro
unión se fijaron
de
20x40
cm.
2"x3mm.
abajo.
de ancho
Se trata
de 12 cm.
manteniéndolos
que
es
el
una
de
de fibra aislante, para
respaldo
con sus
de un perfil de los
a
una pletina
de
ferromagnético
ya
de aluminio de 5 mm. de espesor
horizontal?
a
Sobre las pletinas
ellos fijar sucesivamente
mencionado, y un perfil
6
mm. ?
pequeños bloques
continuación sobre
de
pista de roda/ri ent.:
pedazos de pletina de hierro de l/2Mxi/S" y tubos
distancia fija entre ellos
hierro
tiempo la
un=
bordes doblados
y de
hacia
que se usan para borde
inferior de puerta y se lo denomina sardinel.
3.2.2.2 Pista de toma de energía.
Fijada a
toma
la base del secundario se construyó la pista de
de energía.
Esta se
decir perpendicular a
cuadrados de 20x40 mm.
estos
tubos se fijaron
instaló en posición
vertical, es
la anterior., usando igualmente 2.
unidos con
pletina de hierro.
tubos
Sobre
pequeños bloques de fibra aislante, y
a, su. ver
SOLO re
ellos
pie-tinas de coore
se
fijaror. cor
de 1/2"i; 1/8" de ls=
tornillos,
laE
r^e^
cus les, el motor tomaré
su eneroía «1 recorrer le pista ce roo^rriento.
3.2.3
Sistema de control del vehículo
Para que el vehículo pueda ser probado
se procedió
a armar
únicamente seria.,
su propio
en el leDoratorio
sistema de
de arranque-parada y
control ¡, el
cual
cambio de sentido
de
marcha por inversión de fase.
Este
se
lo
efectuó con
diagrama quE aparece
en una pequeña
2
contactoresP
siguiendo
en el capítulo anterior
caj a metal ica de 15x15 P
pudiera controlar el
el
y se lo instf ¿c;
de tal manera
a*.-e &£•
funcionamiento independientemente de los
elementos que están disponibles en el laboratorio.
Se usó el diagrama ya indicado en el capítulo de diseño.
3.2.4 Sistemas de ventilación.
Este
es
un
sistema
forzado, es decir, que se
la
parte
alrededor
superior
liO V y
del
aire
que
potencia de apenas
una toma de energía
1<?. pista en toda
por
tiro
sacar por
se
calienta
se perforó dos aberturas
sobre las aberturas.
motor 5 constituida por
recorre
el
Para ello
consumen una
Se alimentan de
aire
lámina superior del vehículo,
pernos los extractores
con
de
colocan extractores para
del vehículo
del bobinada.
circulares en la
de extracción
y se fij ó con
Los
extractores
14 W cada uno.
independiente de la toma
un alambre
su longitud y
de cobre
desnudo que
una escobil la que la
recorre.
3-3 LISTA DE MATERIALES
1.3.i Núcleos primarios
- Láminas de acero si 1 icos o cié menos de O. 5mm cié
espesor, recortadas a 160x20x1 cm.
180
- Pernos de sujecc ion de 1/8" x 1 "
— 6
- Alambre esmaltado fc 23 AWG
4 Ib
- Barniz de aislamiento clase F
I-carro
- Cinta aislante
i
- Ángulo de hierro 1/8" x 3/4"
1 rr.
— Barriera para conexiones
i
- 5p ag e 11 para a i s1am i en to
1 m
— Papel prespan para aislar las ranuras
1 Pi
— T rozos pequemos de caha de guadua
ILote
3.3.2 Pista de rodamiento y secundario
- Tubo cuadrado de hierra de 20x40 mm
12 m
- Pletina de hierro de i/2 x 1/8"
2m
— Bloques de fibra aislante de 2x2x3 cm
6
- Bloques de f ibra aislante de 1x2x4 cm
—
6
— Pletina de hierro de 2" x 3mm
3m
— Perfil de aluminio de 5mm x ó cm
3m
3.3.3
Toma de energía.
- Pletina de cobre de 1/2" x 1/8"
9 m
— Alambre desnudo ds cobre 4tíO QWG
3m
— Aisladores de porcelana para 110 V
2
- Bornera de conexiones
—
i
o
o
DE A L U M I N I O
f 10 AWC
DE S O P O R T E
BLOQUE" A I S L A D O R
CAUCHO ANTICHOfijUES
P L A T I NA
5 mm
DE C O B R E DE TOMA DE ENERGÍA 1/2*1/8
A L A M B R E DE COBRE
PLATINAS
C A J A DE C O N E X I O N E S
LAMINA
TUBO C U A D R A D O P I S T A DE R O D A M I E N T O
R U E D A S G U I A SUPERIOR Y LATERAL
V E H Í C U L O DE E S T R U C T U R A DE ALUMIN 10
Z/S2ZL
V I S T A LATERAL
MOTOR LINEAL
DE INDUCCIÓN
2 O » A O mm
BOBINADO
DE A I R E
LATERAL
S O P O R T E DE 'NUCL EOS
GUIA SUPERÍ OR
H I E R R O ANO U LO
RULIMAN
RULIMAN GUIA
P E R F I L DE A L U M INI O
NÚCLEO
E XTRACTOR
5 him
1/7'x
E S C O B I L L A DE C A R i O N
P L A T I N A DE C O B R E
B L O Q U E DE M A T E R I A L A I S LAN T E
TUBO C U A D R A D O
VISTA
FROTNTAL
MOTOR LINEAL
DE INDUCCIÓN
NÚCLEO
ESCOBILLA
PLATINA
BLOQUE
RULI MANES
PER FIL DE A L U M I N I o
S
7_
a
3
1
LAMINA
E
LA
DE C UlA
AISLANTE
ANTICHOÜUC S
R I E L DE M E T A L 20 * ^ 0 m m
CAUCH 0
ESCOBILLA
LOS A L A M B R E S
1/2 r I./ 811
DE MATERIAL
DE C O B R E
DE CARBÓN
METALÍ'CA P A R A
A B E R T U R A PARA P A S A R
D E V E N T I L A C I Ó N (SIN E L E X T R A C T O R )
O E A C E R O BOBINADO
A
ABERTURA
3
1
(SIN EXTRACTORES
DE A I R E )
PLANTA
MOTOR LINEAL
DE INDUCCIÓN
50
35
PERSPECTIVA
NÚCLEO
RANURADO
MOTOR LINEAL
DE INDUCCIÓN
-11
<r
ÚJ
!]1
tfl
D
ti!
IJ'I
'!
L'.
i..'
U
J
a
ü
i])
.ü
O
u
-'
u.
UJ
a
o
uj
m
Jl'
u
..-I
ri
ü
líi
con
e1
vehículo
o r ¿?. t. ~j n c-
Fig. 3.7
Vistf
frontal
vehícu1o y la pista.
del
..-!„•» ,.;.* «,,.•,,_•_.. _-^._-.--.,.'. «;-,;•'. " M '- - -*X'- - --""••-—"73 - V -J -"'.'„':. '* -'•.- ""^~rr-«:"_^•,.r^F_3 |,^--r- •-~-T?"'"-J: K-^--:^T-'.- : *;?:•• r"r^">- ;-*:>-^Tri . -J^—^s^^-- -¿^-^
á
•criTssics ce
(•.' -:
—
de
f--.-'^!
Lar.:. ~ ;•
Fig. 3,^
Detalles del vehículo
—
Bobina
ángulo
y
soportada
pernCE
en
fondo del vehículo.
- Caucho parachoques.
cor
el
interior
del
que
Nucí 20
bobinado
completamente,,
ranuras
1 leñar.
finales
con
a
las
medio
FÍQ.
Fig. 3.13
Control del
vehículo
Vista lateral.
CAPITULO £ 4
PRUEBA.. EXPERIMENTAL EK. EL ..
En
esta
¡;-r.rte
sxDerieT cias
ci1" cuito
CÍE
co~ e i
electrice
comportamiento en
ií
tesis
ET-:
D*-uebs
vehicu I c con- irt'ioc- .
equivalente que
lo que
y
Se determina
nos permita
se refiere
ss
hace
un
calcular su
a potencias,
pérdidas,
eficiencia,, ere.
El motor se
lo somete a
pruebas estéticas
y dinarr-icas .
Las pruebas
estéticas se
utilizan parí
componentes
del circuito
equivalente electrice,,
obtienen usando las
rotativo.
obtener los
pruebas normales que
Las pruebas
dinámicas se
se
va^o»~e=
y este?
SF
L-san er. ur ¡TIC -_o -•'
las realiza mientras el
vehículo circula a ID largo de la pista de pruebas.
Para
determinar
máquina, se
con la
circuito
modifica los parámetros
teoría
máquinas
el
de
lineales
un
circuito
y
que pone
equivalente
nuevo
el secundario
material 5
incremento
en
crecimiento
en'trehierro .
el
es continuamente
cual
penetración
gradual
de
tiende
de
la
propio
manifiesto
diferencia entre motores rotativos y motores
en éstos
de
la
de la máquina de acuerde
equivalente
de
real
a
flujo
densidad
la
de
principal
1 ineales5 ya que
reemplazado por
resistir
y
las
solo
de
un
súbito
permite
flujo
un
en
un
el
Ls entrada, de nueve material y su influencia en
el flujo modificará el comportamiento del motor .
4,1 INSTRUMENTOS Y ELEMENTOS USADOS.
•—,e
wJ'Sr
—
iU.Ii +•
1 "i " ~" f~'— J. - . - * - » . — -
"IJ- ~i—'tr—•
cr.—• T-in-J>• -i • ••- • • .TU".
^ ir. -r
V— p • •— -— _
T ermófrietf"c
cía: te-,-
Vatímetros
con
pur t.¿-
monof c t £ i C w = ce
rangc 120, 240
-
c;—"» f-C.., :- 11s"
. •** —, .t »
ZTt ' i- >- -. •
Wa tí me tro
DIITI&'!:; ." : :;.• .
bsj r
•"'¿c'rc-'-
.Ja
:•
. .:
;.::
V y 1,? Amp.
trifásico para
si mi lares rar^os
HP vol *_ajE
;
corriente.
Amperímetro de corriente alterna cié rango H-24 voltios.
Vanac trifásico hasta 240 V.
Resistencia de 1 ohmio.
Oseiloscopio Tektronix,
Transformadores de corriente 1C, 20 * 5C / ^
4.2 PRUEBAS PRELIMINARES.
Una
procedió
vez
a
terminada
probar
obstáculos en la
se
en
la
construcción
primer
lugar
del
su
movimiento
pista en uno u otro sentido,
preparó un valor de
vehículo
uniforme
y
entrehierro de prueba y
suave
para
el
sin
A continuación
se aplicó un
voltaje trifásico para observar entre que valores se
movimiento
ss
vehículo,
logra un
a
fin de
adaptarlo a la pista de 3 metros de largo.
Entre hierro promedio
(psrásetrD difícil d= ssdir)
3.5 a 4.0 mm
Voltaj e mínimo para obtener movimiento
65 Voltios a 60 Hz
Voltaje máximo
7? Voltios a 60 Hz
Pasado este valor
de voltaj e el carro choca
contra el tope de cada extrema de la pista.
fuertemente
f a SE n c
/ =» e a e;:,; E no
so i':
la maquinécontíiciDneE
no S£-
r nut i c- =
ü c-s hav =- CÜHS t r ^ ; ci:; • _ • . . ' . - : .
asá métr'i css . tan te
que pre\ 1 ec&n er¡ el
motor
^_-ie
li.ne^.l,
c.r.;cT
COOtL.-
;-.ue=
del
entrehierro niagnéticc cambia constan tornen -_
4.2.1 Prueba de temperarara.
En
un
primer
ventilación forzada.
que
que
era
se
mámente,
nc-
pero tra» las
impera.t j ve- conaiaerar la .
lograba. 11 egar
a un
que se con t r o 16 con ay ud a
-;£
h=>ti=
considersao
pr xme ?-£-.= D^u&bss, se
la
v_r
Er. esta forma s =• oeve^T^--^
valo-' ei=-taijle (.:•= terriD^?•"=?."'-"•-: »
; .-
de un t sr me me r r - d i c i i al * . j c er. 5 1
vehículo y cuya punta de prueba» un bimetal, se
coloca en iai
bobinas.
En
la
figura podemos
ver la. curva
de
temperatura, en
función del tiempo, tendiendo hacia le estabilización.
Fio. 4.1
La. íTiévcv i£campe
-
a^ ü c-~ fTíOCiE-icJí e¡-:; s ter¡ tsr-s
p^e-D-Ti
.nos t'~i-.'"
n r -i- "*•.-.. .
raí onat i ríPr'"' t e jj*"e .: : = ~ =; .
D:r=o¡~-"": :
el con vehier. * e rr.arcc concr-ptuc. 3 i;=- re
-IS s iert& provee*
El circuito equivalente
COMPORTAMIENTO, v
inrernc DE
la
Dar lo general
máquina .
obtenerse
ae los
luego
incorporar. ;, 1
se
presentar
es escencialmente
LOE
cato? c=
principio se puede obtener
1=
maquina
la r¡é.quina por
modele .
m*s
ae
no requiere datos de diseño
terminales de
problemas
ur modele
E*
dif íci Ie=
pueden
meüicaones v
ÍIID"_DI" j. ineal
de
tienen £
medicior .
pT-rc
la misma ciase de oatos aue
en
en el
motor rota 1 1 VD .
El
es bien
]a
circuito equivalente del motor
de inducción rotativa
conocido, y puede ser representado como se muestra en
figura
primario.
4 , 2 con
En e 1
en t rehierro 1 leva
sus
parámetros por
caso del
motor lineal,
a densidades de
fase y
el uso de
flujo bajas
hacer que las pérdidas en el hierro sean muy
manera que la
componente de pérdidas en
despreciadas
sin pérdida
embargo, &I
en cuenta
un g ran
que tienden a
pequeñas, de tal
el hierro puedan ser
significativa de
circuito equivalente dei
referidos al
precisión .
motor rotativo no
Sin
toma.
el comportamiento del motor lineal, y esta falla es
atribuida a ': fenómeno conocido como "efecto de borde" ,
Como ya
se mencionó , en
los motores 1 mea les ,
mientras
.;:.-_
r: • , ;•.-:-• •' i -i
re&;TDlarado
el
£-~
increm&ntc
entrehierro.
seré
e^
por un nuevo
s Ú D Í t - D in c r e m e n t o
un
en
gr^aual
F ara
y cuanto
en
cuenta e',
encuentra
ú n i c a m e n t e el
en
se-iur,,-;.^.1" i i
m a t e r i a l , e¿
pE-nelr s ~¿.ór c:;t-,
oe
la
e-E
cual
co~
taend-a
' 1 :_o - '•
d e n s :.•;.; t-¿
cl~-
'-; o'l r; p t ? r m i t i r a
'f:uj.D
obtener u~ c i r c 1 - ¿ - L Ü e q u i v a l e n t e
necesario c u a n t i f i c a 1 -
nuevo m a t e r a a i
se
mueve*
la i n f l u e n c i a
I a d i s t r i b u c i o r : a ee f e c t o el
el
t e r - r . . ce
oorde.
v
c i r c u i t o eo LE i va l e n t e "£s,tl L a n - t ^ ,
Fie. 4.2 Circuito equivalente del sptor oí inoucciór: roíativt
r
Circuito equivalente del sotar de inducción lineal
e!;
adecuado,
la e n t r a d a
f l u j o en el
e f e c t o oe
capitulo
de
er
de
entrehierro
Este a n á l i s i s
aquí
mostramos
!
Es
un~
cantidad
& ir
di n ¡ r •" ^ i c- •" ~ =
q _; =•
"• -3 p
longitud del motor en e= cí.is- noríns I i z =-r's c^ ' ^
Es
la
velocidad
del
Dri'~.^.' .ic
*-=:-:-t- . :- ¿
secuncé-r la .
:3i
_m
3i
Resistencia secundaria
referios a: primario
Inaucrencis de magnetisacion
Inductancia de dispersiór
4-ó «2 Pruebas
para
determinar
1 os parámetros
del circuito
equivalente,
4.3.2.1 Prueba en Vacio
En esta-.
prueba,
se
máquina y se la hace
flecha.
El
en
el
voltaje
de la placa, y
la placa.
Las
balanceado que
a
lecturas
que
salida.
resulte exitosa es oue
La
sincronismo < en este caso.,
a su
es
especificada
se toman
son los
corrientes de linea
condición para que esta
el deslizamiento sea
decir que se esté trabaj ando
le
se aplica
de la frecuencia
voltajes de entrada (de linea línea); las
y la potencia de
nominal
trabajar sin carga alguna acoplada
voltaje polifásico
normalmente el
también
aplica
prueba
muy pequeño,
es
a una velocidad cercana a la
de
la medición fisica d& la. inducción
fTiagnéti ca
no va a ser
pista, lo
que no permite alcanzar una velocidad cercana a los
6 metros
por segundo
resol vio más bien ootar
iriductónc :i a
de
posible, dada la corta
requeridos.
Ante
longitud de la
esta 1 imitación„
por hacer un calcu3 o del valor
magnetización
Xm,
basado
en
se
de la
las
caractf?rí-vtic is fisicas
del motor lineal , específicamente
t¿ .
el número de vueltas de
alambre por fase y en las dimensiones
del motor.
Estimación de la inductancia.
Para
ello se
considera
la
disposición física
de
los
núcleos y su conexión en paralelo.
-/o-
//
Fig.
Las condiciones
necesarias para
estimar la
inductancia
de la máquina son:
1. Funcionamiento
en estado estable.
2. Máquina detenida.
Se
del
considera un circuito magnético lineal, independiente
circuito
servirá
como
secundario,
parámetro
y se
estima
de referencia
la
para
inductancia
la
prueba
corresponde a la formulación el circuito equivalente.
En el circuito magnético tenemos:
que
que
101
Se considera significativa solo la reluctancia del aire
L = N* po A / g
donde
po =
4 u % lO""7" [Weber/amp . vuel ta . m]
g =
entrehierro promedio
A =
área que atraviesa el fluj o
Para el caso
g = 0.004 m
y
A
=
ancho
p romed i o
del
núcleo
afectada por
Y. Innaitud
una
ir- -T e tí e
corriente
A = 0,03 x O.166m
Lx = N25 pa A / g
L^ " NF po A / g
L^ - C Lo. * Uz ) / ( Lx - La. )
Como
Lo. == L^
Lt = 0.5 Lx
N3
L-t = —:
po A
-^
=
600= % 4-nxÍO-"7 * (0.03 % 0.166)
•
2 g
2 * (0.004)
!_t = 0,2815
• Xit = 120 TI L-t = 106.7 ohms
a
60 Hz
Este valor;
X x t = X m + Xix
= 106.7 ohms
4.3.2.2 Prueba de rotor bloqueado
Esta prueba
parado; en este
(s=l) y
se 1leva
a cabo con el
rotor mecánicamente
caso con el vehículo mecánicamente
se aplica un
voltaje tal
que circule
dfeten ido,
la corrie?nU-
noíTur.a}
a e r - e" a.
p l a c a , en
?~ o ten cié
caro». -
a
n ¡ ^ H t - ^ ' O case 20
de
írn 7, rae s .
al fc""ft *~eni er ro
reactancia
hace en el
de
en
0-3
K: .
v D i t.3 _'; Eel
fiieno r
un
-
•
D -
ci r CL'.J
rriaginetízsción no
eci ar="3 com
transformador»
LOE valores.
termina'; es ae
i.;
resistencia oe ^oto^ bloq^eauc. ^or.
RI
Al
observan
jXll
examinar el circuito
1 as
siguientes
JX12
equivalente de la figura 4.4 se
relaciones „
suponiendo
F\_
independiente de la frecuencia y Ra:_ = Keu' ífrec linea / 20)
O1
<l
o
t**
•
I-1
tn
¡XI
'
o
-0
o
00
03
»
O
(.n
XI
en
en
•
O
xj
en
•
O
ÜUl
i
i
C1
Ch
L_J
z
r—i
m
C-(
3
-n
C
m
rn
H
3>
Cj
q
•C
3
—i
rn
II
—p
03
03
v'oi ta j e a p i í c a a c r
i er¡tr ~ r i •='.•
O. 08
4.3.5 Observación de las corrieni.es er, ei osciloscopic.
Se procedió a
conectar un osciIoscopio aue nos
determinar las formas
conectar y
desconectar
de onda oe la
el aparate.
corriente al momento de
El
circuito para poaer
hacer las lecturas fue el siguiente;
Variac trifásico
Qscilosco^o
permita
E?
tn
VP
O
ÍTr?
'í
rv
<¡
CD
'-i
c'
OZT
_l
4 . 4 . 1 C i r c u a to e a u i v a l e r t e .
Ri
o«
= 106..'
1O6.7 -
DhífiE
(as
la
prueba anterior
6.66 = 99.04 ohms
(j
<?9 . 04 ) ( Fu '
+ J
6 . 06 )
*' + j ( 1 0 6 . 7 )
a. = 6 . 4 5 -
4 . 6 5 = 1.8
i (j 9 9 . O 4 ) C R * 1 + j 6 . 6 6 )
I.
.__.
„
„
,
^
R*
„„„„.
J106.7
¡
R.'
J106.7
R*-
+ j(106.7;
R,
- 54 52.7 R* ' + 11172.5 = G
-
=1.8
Resol vi en a o la. ecuación cuaarar íes
-5425.7 z 5456.79
R
ohm =
Se descarta la orra raír
Por lo ranro el circui ta equivalente eléctrico auedeM a
con iarmado asi .
4.63
jó.06
O 6. 6o
j99.04
Se modifica el circuito equivalente,
ae acuerdo con la
teoría anterior.
D
= O- 2 -r 0.2 = 0.4- m = long. del motor
R
= R ' =-2.048 / s ohms
a
12
X
= 99.O4 ohms
m
s donoe
Xm
99 . .04
= 0.2627 henry
i 20
X
= ó . 66
1T
Del c a D i t u i c (7
¡-
r¡
! V
Se ca I cu 1 e I a =
variaciones de G! y i_m
er: función de B y
se ara ti Ce,c
Desl isamientos
V i ÍTI/B }
t?
L m ¡ henr - _• = :
•'* m
w-' . .' i I ' ~ ,'
0 r 48t>t
0 „ 0^46^
2 -.--.& I
0.49io
0.05517
20.80
0 . 4966
0.05565
0 r 5122
0. 05712
21 . 53
5 . 40
0 . 5407
0.05978
22.53
0.15
5.10
0. 5725
0 „ 06268
23 . 63
0.20
4.80
0 . 6080
0 . 06582
24.83
, 4 . 20
0.6952
0 . 07337
27.65
3 . 00
0 - 9733
0.09477
35.73
0 . 60
4 . 8660
0.209138
78.85
O . 42
6.9530
O.2249O
84 . 80
0 . 26270
99. 04
(":- B 00
c. 00
1
0 .01
i
\5
5* 9 4
0 . 02
5 . 88
5.70
;
!
1
I
-
0.10
:
:
1
0 . 30
0 . 50
0 . 90
i
i
O . 93
1 . 00
0 . 00
05
]
I
!
1
Se
ve
que
s mayor
velocidad
hay
una
significativa
pérdida de flujo en el borde delantero del motor4.4.2 Apiicacion de3 circuito equivalente efectivo.
Fara
normal
un deslizamiento
este
para
tipo
S = 0.2 que
de
es un deslizamiento
motores,
incluso
es
el
deslizamiento esperado para este motor, secv'-.n el diseña:
- •*—24
83
~ • *-*
•—'
4.6:
J6.66
J6.66
11.05
J24.83 (11.05 + J6.66)
= 4.65 + j 6.66 +
11.05 + J31.5
Zt = 10.91 + J15.S7 = 18.93
I = 70 / [ -T3 # 18.93
54.80
54.80 3
=.
Ohms
2.135
-54.8
eos ^ = O.576
Potencia neta de entrada:
Pin
=
^"3 % 70 * 2.135 * 0.576 = 149.2
Watt
Potencia que atraviesa el entrehierro:
P«
= 149.2 - 3 (2.135)2 % 4.05 = 85.61
Potencia desarrollada:
Pd
= Po d~8) = 03.49
Potencia de salida:
P-.i = 68.49 - Perd = 68.49 - 5 = 63.49 Watts
Eficiencia =
= 0.425 H
149.2
42.5
_Q
cual s= una e f i c i e n c i a aerare- ce i o= l i t r i t e s en au =
trabaja una maau.ina lineal.
Este valor es Da je con reí ac ion s una rraouiné ^otati /a,
la
cual *
si es ae baja DOteñe la tiene un iimite
tolerad;e
mínimo o e hasta 70/. y si as de alta DO teñe i a, de nasta 85'..
4*¿*3
-
Análisis oe las prunas dinámicas
Las curvas as corriente aue se ven en e i ose 11oseODIO
muestran
una. disminución
momento.
por lo que ootíemos confirmar que estamos aun en
ei
periodo
ae
de
15
comente
arranque en toda la
en
nc
trayectoria
n inoun
ae
la
oísta^ tanto en el un sentido como en ei otro.
-
La variacion de ve1oc idad por variación de va11& j e es muy
sensiblev y es e 1 método que se emp 1 ea.*
-
£1 smouje medido aumenta al aumentar ei voltaje aplicado*
pues
es-camas
aumetantío la potencia api icada^
mismo el empuje aumenta al disminuir el
pero
asi
entrehierra*
lo
cual va de acuerdo con las teorías vistas.
4.5.FORMULACIÓN DE LQS PARÁMETROS NOMINALES DEL PROTOTIPO.
Para
una
máquina
los
parámetros
nominales
de
vc-i tao =• nomina¿
C.Q r r ; en te n om i n a 1
Po t en c ia n omin aI
CAPÍTULO tt 5
CONCLUSIONES
V RECOMENDACIONES
= .1. CONCLUSIONES
1.
Al
ser
Í5~
formuladc
ref e rene ie.=
un<=
tsar icas
1 imi iaar.= .
visión teorice, amolla.
ds
.¿
íT.=.au-ina.
orlentaaa ai cisehc.
2•
5s
ha. loo rede
construí r" y nacer funcionar
i ineai protón IDO, con
un
contacto
emp u je
mecánico;
en aue el
magne-cico
sopre
es
aue
decir
inpependients ae la fricción.
ten is.
me cor
io eme se pudo ver T isicamen-ce Xa.
proautccion de movimiento lineal,
ejerce
ur
ei
la
secundario
orí mere
propulsión
acumular
es
Hasta el momento seio se
referencias teóricas sobre el funcionamiento
este motor.
«ir.
de
Con e=-ca construcción se na contribuido 3.
aiouns
experiencia
real
sobr*e
maquinas
lin-aies.
3;
La
pisra
de prusoas.
metros de largo,
el
que tiene una longitud ds
no es suficien temente larga para
motor alcance a vencer la mere la inicial.
alcanzar la velocidad nominal.
todo
motor
deslizamiento,
dsslizamlento
vslociaao
lineal
el
trabaja
prototipo
oarticu1 ármenle
metíiq¿
tres
aue
ni para
5i bien es cierro que
en
una
zona
lo hace en un
alto.
a voltaje nominal es
de
rango
(5=0.9J .
bastante
alto
de
La
baja
(0 . 4 m • s ,i comparada. con i a s incr-on íes lo n\f s; *
que
parece
ser
que
nos encor t r amos en
i5
DO-
zona
ioe-
arranoue ds la máquina, en tooc su reccr •- 1 ce .
4)
En la orea ice ion ael comportamiento de un motor
hav
ur
numere
imc iaen
oe
obtener
factores QLIS ayuaar
resul tado=
configuración
del
má=
c i rcui to
y
en t rehierro
producir
variable.
valores
ae
en la
empuje
y
arro =
que
oree 1505.
L¿
maonst ice
con =ran temen -es camn lando v esto l l e v a é
El
iineel
e_= t- e
inenact i
pract ic=..
t lenas-
fuer ras
*
vert ice ; es
dif erantes a aauel los opten id os a e un moasio.
La
incert idumbre
en t rehierro
lineal
y
montado
notarse
que
vehículo
aquel los
en
un veniculo
transporte
y
son
en
lado,
encontrara
usado
cambios
resistenc ia de riel mucho
para
producir
la
un
£1
potencia
de
motor
granees.
obtenidos en estas pruebas.
disefíado
medición
'falta de uní f ormidad
un motor de un solo
de
entren ierro
ser
su
y dificultades de
Debe
en
un
en
ei
mavorss
que
MIL.
de
debe
sal ida
repuer ida en el caso de tener las peores cond iciones.
5)
Se
asi
un
ha comprobado que la construcción
y
mantenimiento
mo"cor lineal es definitivamente mas simple aue
morar rotativo.
traoñjo
ds
ranurado
en
pues se pudo inclusive realizar el
oe núcleos
con
un
proceso
de
e\ tan de
el
teai esc
'*
carc
rr.et .:oc
ce
troau.eiaac ,
c1
En
un
motor
res is teñe ia
lineal ae inau.rc i on ,
a e maonet iz ación son ,
i s. rea-." tañe i a
a d i f erenc la de
>'
le
aue ocurre en ios motores rotat i vos-* valores var ISD les ^
que
dependen
motor ,
de
Uno
ai ta
sicinif icat iva
delantero
ejemplo
la velociaac a la o,ue
de
ve loe itiad 1 levara
a
mué VE
una
flujo de concatenación en
ael motor .
los
se
si
perdida.
el
boroe
Se ae termino teóricamente en
valores de
reactanc 15
d&
un
maonet i saciar
entre ios que ose i la la maauína para di f eren -ees valones
de aesl izamiento (ae S=0 a S=i) .
RECOMENDACIONES
E;;tsder
ls
pista.
en forma 1 ineal o
circular,
para
poder ver con mas claridad los fenómenos producíaos»
Estudiar
lineales,motores
camparat ivamente
tales
corno
tubulares,
y
otros
la máquina
sus
tipos
de
sincrónica.
aplicaciones
en
maquinas
o
los
diversas
áreas.
Estudiar
proyectos
de motores linsales a los
que
se
haya incorporado la levitacion por tracción o repulsión
veyors " , 1 EE raper N'¿7 7-."".^ ÚUTÍ:-
Duncar. ,
"Linear
inductior-
moto1"
ruit model " . IEE Frac;., -.;c- . i"-".. ,
1" .
Na i-, amura .
I mear
"Experimental re = ul t.£ c-f
inductiori
mc?to>-' .
^'t.E- . N ; í l . Januar
th& sinc 1 s
I E-E
- = iwe-c
tr ar¡= r --:;. z~
or-
fnagnetics-, Vol MAS-15, W¿. NovemD£?r 1979.
lí .
ManueJ Co^tez , "Curso de íuáquir.í-E El ezur a C¿-E '" . ~: ~ ~. f
ID.
Nasar .
"Máquinas-
eléctricas
»
\i
elecrronts-c ^~-^ i:-•= ' .
Colección Shaum
16.
O. C.
Coho ,¡
evaluation
G . B. Aiman . J . I .
of
a
high
speed
Robinson .
double
induction motor" ,. IEEE Transactions
"Experimenta 1
BidecT
ir¡ Powe^
linea1"
Apparatus
and Sistems. Ras 94 PP 10-17. 1975
17.
P-K &uding."Some Remarks on
linear
motor»
Electrical
for
Machines
low
the device of three - phase
synchronous
Conference
Papers
speed"
—
Linear
IEE*
Power
División. 1974, Üct, London
1S.
M.G. Resin, N.M. Pi rumian,
"Some
aspects
application"
of
Linear
the
F.N. Sarapulov.,
linear
Electrical
motors
Machines
N.D.Yasenev
desing
antí
Conference
Papers — IEE5 Power División. 1*^74, Oct, Lo-- don
19.
Tecnología
de
la
Electricidad,
Tamo:
Bobinado
de
máquinas eléctricas
20 .
IMarváez Carlos. "Cal culo,
diseño y consrrucción
a e una