MOTOR ASINCRÓNICO TRIFÁSICO 1) Un motor asincrónico trifásico de 4 polos, se conecta en estrella a una red de 3x380 V y 50 Hz. Los parámetros del circuito equivalente en ohm por fase son: r1 = 0,50 r´2 = 0,625 x1 = 1,50 x´2 = 1,25 Xm = 40 Rp = 360 Las pérdidas mecánicas valen 250 W. Si el deslizamiento a plena carga es del 5%, calcular para dicho estado: a) Velocidad del campo rotante. b) Velocidad de la máquina. c) Frecuencia de las corriente rotóricas. d) Corriente estatórica. e) Corriente rotórica referida. f) Corriente de vacío. g) Pérdidas en el hierro. h) Pérdidas en el cobre. i) Potencias activa y reactiva consumidas por la máquina. j) FP. k) Potencia útil. l) Cupla útil y cupla interna. m) Rendimiento. n) Corriente y FP en el arranque. ñ) Cupla de arranque o) Impedancia estatórica que deberá conectarse para reducir la corriente de arranque a la mitad. p) Resistencia estatórica que deberá conectarse para reducir la corriente de arranque a la mitad. q) Reactancia estatórica que deberá conectarse para reducir la corriente de arranque a la mitad. Respuestas: a) 1500 rpm b) 1425 rpm c) 2,5 Hz d) 17,7 A e) 16 A f) 5,05 A g) 336 W h) 950 W i) (10,4 + j5,38) kVA j) 0,89 k) 8,87 kW l) 59,5 Nm; 61,1 Nm m) 0,85 n) 75,1 A; 0,37 ñ) 63,1 Nm o) (1,09 + j2,72) p) 4,1 q) 3,04 2) Un motor asincrónico trifásico de 6 polos, rotor bobinado, conectado en triángulo, funcionando con carga constante consume 15 kW con una corriente de 47 A de una red 3x220V, la frecuencia de la red es de 50 Hz y la velocidad de la máquina 970 rpm. Funcionando en vacío, el motor consume 760 W con una corriente de 20,5 A. Se sabe además que la resistencia del bobinado estatórico conectado en triángulo y medida entre bornes es de 0,4 y que las pérdidas mecánicas del motor valen 220 W. Calcular: a) FP en carga. b) Cupla electromagnética o en el EH. Página 1 c) Pérdidas en el cobre rotórico. d) Potencia útil. e) Rendimiento. Respuestas: a) 0,84 b) 128 Nm c) 402 W d) 12,8 kW e) 85 % 3) El circuito equivalente de un motor de inducción trifásico de 4 polos, conectado en estrella a una red de 380 V y 50 Hz , presenta los siguientes valores: r1 = r´2 = 0,85 y xe = 5 . Prescindiendo de la rama en paralelo del circuito equivalente, calcular: a) Corriente de arranque. b) Corriente de plena carga si el deslizamiento para este régimen es del 4%. c) Par de arranque. d) Par a plena carga. e) Velocidad del motor cuando consume una corriente igual a la mitad de la de arranque. f) Par interno en las condiciones del punto e. Respuestas: a) 41,7 A b) 9,71 A c) 28,2 Nm d) 38,3 Nm e) 1350 rpm f) 70,9 Nm 4) Un motor asincrónico trifásico de 6 polos, alimentado con un sistema de 3 x 127 V, 50 Hz, conectado en triángulo, tiene los siguientes parámetros en ohm por fase del circuito equivalente: r1 = 0,294 r´2 = 0,144 x1 = 0,503 x´2 = 0,209 Se sabe además que las pérdidas magnéticas más las mecánicas valen 403 W y que la potencia consumida en vacío es de 477 W. Para una condición de marcha con s = 2 % y sin considerar la resistencia de pérdida en el circuito equivalente, determinar: a) velocidad de la máquina, b) potencia útil, c) rendimiento, d) factor de potencia. Respuestas: a) 980 rpm b) 5,22 kW c) 0,80 d) 0,85 5) Un motor de inducción trifásico de 7 CV, 220V, 6 polos, 50 Hz y conexión estrella, consume 7,2kVA de la línea de alimentación con factor de potencia 0,844 cuando suministra su potencia nominal, dando un par de salida de 51,2 Nm. Sabiendo que las pérdidas mecánicas más las pérdidas en el hierro son de 400 W y teniendo presente que en el circuito equivalente no se considera la resistencia de pérdida del núcleo (Rp), calcular, para el motor funcionando en dichas condiciones: a) el rendimiento del motor, b) la velocidad del motor, c) la potencia disipada en el cobre rotórico, d) la potencia disipada en el cobre estatórico, e) la resistencia por fase del estator. Respuestas: a) 0,85 b) 961 rpm c) 227 W Página 2 d) 298 W e) 0,28 6) Un motor trifásico de inducción de 6 polos, 50 Hz y 7 CV tiene los siguientes parámetros en ohm por fase referidos al estator, para una conexión triángulo: r1 = 0,25 r´2 = 0,2 x1 = 0,5 x´2 = 0,3 Xm = 14,3 Rp = 130 Si las pérdidas mecánicas valen 150 W y las pérdidas en el cobre del rotor a plena carga valen 170W, calcular: a) velocidad del motor a plena carga, b) pérdida en el hierro, c) tensión de alimentación a plena carga, d) factor de potencia a la entrada, e) cupla máxima y velocidad a la cual se produce, f) potencia interna máxima y velocidad a la cual se produce. Respuestas: a) 969 rpm b) 271 W f) 818 rpm, 14,4 kW c) 117 V d) 0,88 e) 756 rpm, 173 Nm 7) Calcular la resistencia rotórica referida que deberá conectarse para reducir la corriente de arranque a la mitad en el motor del problema 1. Respuesta: R´arr = 3,86 8) Un motor trifásico con rotor bobinado, tiene el estator conectado en estrella. La máquina es de 4 polos y funciona con una alimentación de 3x380 V y 50 Hz. Los parámetros del circuito equivalente son: r1 = 0,5 , r´2 = 0,51 y xe1 = 2,7. Considerando despreciables las pérdidas mecánicas y la rama en paralelo del circuito equivalente, calcular: a) Par motor desarrollado para un resbalamiento del 4%. b) Par de arranque. c) Velocidad para par máximo. d) Par máximo. e) Resistencia que debe conectarse por fase, en serie con el rotor para obtener el par máximo en el arranque (considerar que la relación de transformación estator/rotor es igual a 2). Respuestas: a) 64,5 Nm b) 56,7 Nm c) 1221 rpm d) 142 Nm e) 0,56. 9) Se dispone de un motor asincrónico trifásico con rotor jaula de 4 polos 220/380 V, 50 Hz, que tiene los siguientes parámetros del circuito equivalente: r1 = 2; x1 = 5 ; r´2 = 1,5 y x´2 = 6 ; se desprecian las pérdidas mecánicas y la rama en paralelo del circuito equivalente. El motor mueve una carga cuyo par resistente es constante y vale 10 Nm. a) Si la red es de 220 V, 50 Hz ¿cómo se conectará el motor? b) ¿A qué velocidad girará el motor con el par resistente de 10 Nm? Página 3 c) ¿Cuál será el rendimiento del motor en las condiciones del punto b? d) Si el motor funciona en régimen permanente en las condiciones del punto b y se va reduciendo progresivamente la tensión de alimentación ¿cuál será la mínima tensión (de línea) de alimentación necesaria antes de que se pare el motor? e) Si se pretende arrancar el motor con el par resistente de 10 Nm ¿cuál será la mínima tensión necesaria en la red para que pueda arrancar la máquina? Respuestas: a) Conexión en triángulo b) 1474 rpm c) 96,3 % d) 118 V e) 216 V 10) Determinar el rendimiento a plena carga de un motor asincrónico de 10 kW de potencia útil, 6 polos, conectado en estrella a una red de 220V, sabiendo que la resistencia de una fase del estator es de 0,288, el par interno desarrollado es de 10,5 mkgf, la velocidad 960 rpm y el cos 0,85. Se sabe además, que la potencia de vacío es de 850 W y la corriente de vacío vale 10 A. Respuesta: = 80% 11) Un motor de inducción trifásico de rotor bobinado, 3x380 V, 50 Hz, conexión estrella y 2 polos, tiene las siguientes constantes, en ohm por fase, referidas al estator: r1 = 1,5 x1 = x´2 = 2,2 Xm = 80 Dicho motor se utiliza para mover una carga a 2400 rpm mediante la conexión en serie de una resistencia R con cada uno de los devanados del rotor. Mediante ensayos realizados en banco de prueba se ha obtenido que el motor, con la resistencia R conectada en el rotor, desarrolla su par máximo para un deslizamiento del 75%, mientras que con los anillos rozantes en cortocircuito dicho par máximo lo desarrolla a 1500 rpm. Calcular: a) el valor de la resistencia R referida al estator, b) el par interno del motor con la carga a 2400 rpm. Respuestas: a) R = 1,15 b) 20,6 Nm Valores característicos de los motores asincrónicos trifásicos En vacío corriente de vacío: 15 a 50 % cos 0 ~ 0,2 resbalamiento ~ 0,5 % potencia activa: 2 a 6 % potencia reactiva: 15 a 25 % A plena carga resbalamiento ~ 3 % cos : 0,75 a 0,85 rendimiento: 70 a 90 % En el arranque rotor en ccto rotor bobinado Iarr 5 a 7 IN 2 a 3 IN UBA – FI Máquinas Eléctricas 65.06 Página 4 Tarr 1 a 2,5 TN 2 a 3 TN