Maquinas Eléctricas-Chapman-5ta-edición

264 CAPÍTULO 6 Motores de inducción
con inercias muy altas, en especial grandes volantes que se utilizan en troqueladoras o en cortadoras.
En dichas aplicaciones estos motores aceleran un gran volante en forma gradual hasta alcanzar su
plena velocidad, que luego se transmite a la troqueladora. Después de la acción de troquelado, el
motor vuelve a acelerar el volante por un tiempo bastante largo hasta la próxima operación.
Además de estas cuatro clases de diseño, la NEMA reconocía los diseños clases E y F, que se
llamaron motores de inducción de arranque suave (véase la figura 6-28). Estos diseños se distinguían
de los demás por tener corrientes de arranque muy bajas y se utilizaban para cargas con un par
de arranque bajo en situaciones donde las corrientes de arranque fueran un problema. Estos diseños
son obsoletos hoy en día.
EJEMPLO 6-6
Un motor de inducción de 460 V, 30 hp, 60 Hz, con cuatro polos, conectado en Y, tiene dos diseños de rotor
posibles, un rotor de jaula de ardilla sencilla y un rotor de doble jaula. (El estator es idéntico en ambos.)
El motor con el rotor de jaula de ardilla sencilla se puede modelar con las siguientes impedancias en ohms
por fase referidas al circuito del estator:
R 1 0.641
X 1 0.750
R 2 0.300
X 2 0.500 X M 26.3
El motor con el rotor de doble jaula se puede considerar como una jaula exterior de fuerte acoplamiento
y alta resistencia en paralelo y una jaula interior de bajo acoplamiento y baja resistencia (similar a la
estructura de la figura 6-25c). El estator y la resistencia y reactancias de magnetización son idénticos a las
del diseño de jaula de ardilla.
La resistencia y la reactancia de la jaula exterior del rotor son:
R 2o 3.200 X 2o 0.500
Nótese que la resistencia es alta porque la barra exterior tiene una sección transversal muy pequeña, mientras
que la reactancia es igual que la reactancia del rotor de jaula de ardilla puesto que la jaula exterior está
muy cerca del estator y la reactancia de dispersión es pequeña.
La resistencia y la reactancia de la jaula interior del rotor son:
R 2i 0.400 X 2i 3.300
En este caso la resistencia es baja porque las barras tienen un área transversal grande, pero la reactancia
de dispersión es bastante alta.
Calcule las características par-velocidad asociadas con los dos rotores distintos. ¿Cómo se desempeñan
uno en comparación con el otro?
Solución
La característica par-velocidad del motor con rotor de jaula sencilla se puede calcular de la misma manera
que en el ejemplo 6-5. La característica par-velocidad del motor con rotor de doble jaula también se puede
calcular de la misma forma, excepto que con cada deslizamiento la resistencia y reactancia del rotor son
la combinación en paralelo de las impedancias de las jaulas interna y externa. A bajos deslizamientos, la
reactancia del rotor carecerá relativamente de importancia, y la gran jaula interior desempeñará un papel
más importante en la operación de la máquina. A altos deslizamientos, la alta reactancia de la jaula interior
casi la remueve del circuito.
A continuación se muestra un archivo M de MATLAB que calcula y hace la gráfica de las dos características
par-velocidad:
% Archivo M: torque_speed_2.m
% Archivo M para calcular y hacer la gráfica de la curva par-
% velocidad de un motor de inducción con rotor de jaula doble.