MANUAL PRÁCTICO DE TRANSFORMACIÓN DE UN
MOTOR TRIFÁSICO DE JAULA DE ARDILLA DE
CUATRO POLOS, EN GENERADOR ELÉCTRICO.
Introducción.
El motor trifásico de jaula de ardilla de cuatro polos, posee un bobinado formado
por 18 bobinas, seis por cada fase, enfrentadas tres a tres. El estator donde están las
bobinas tiene 36 dientes de hierro. Cada grupo de tres bobinas posee una bobina
interior, una intermedia y otra exterior como se aprecia en la siguiente foto:
La bobina interior engloba 7 dientes
de hierro, la intermedia 9 dientes y la
exterior 11 dientes . Como el número total
de dientes es 36 y se tienen cuatro polos,
cada polo esta formado por 9 dientes.
La idea básica de la transformación
consiste en hacer cuatro polos magnéticos
usando imanes estrechos, para que se
adapten bien a la circunferencia del rotor. Mi
propuesta es usar imanes de 10 mm de
ancho, y en base a esa idea, explicaré el
proceso a seguir para obtener los cuatro
polos magnéticos. Es recomendable que el
motor tenga una potencia eléctrica superior a 5 Cv, para que la resistencia del bobinado
de cada fase sea inferior a un ohmio, y el generador que se obtenga tenga rendimiento
energético.
Como ejemplo práctico que explique bien los pasos a seguir, usaré las medidas
del motor cuya foto aparece arriba
Primer paso: medidas del rotor
Lo primero que se debe hacer es tomar medidas muy precisas del diámetro del
estator, y de su longitud. Para ello se debería utilizar un calibre, pero es una herramienta
que no esta al alcance de la mayoría de personas, por eso se puede hacer el siguiente
“truco”: con un palillo de pinchos, se corta un
trozo algo superior al diámetro del estator.
Posteriormente se va lijando con un papel de
lija, y se va probando hasta que entre ajustado
entre dos dientes enfrentados.
Conseguido esto, se mide la longitud del
palillo con una cinta métrica. En última
instancia, y como el rotor se debe llevar a un
taller de torno, en el propio taller se puede medirhttp://www.forofrio.sevillabtt.com/files/transformacion%20de%20motor%20a%20generador%20electrico.pdf
http://www.uv.es/~navasqui/aero/Transmotgen20cv.pdf
http://www.uv.es/~navasqui/aero/Gen8polos.pdf
Motor de imanes permanentes
Los motores de imanes permanentes son motores eléctricos cuyo funcionamiento se basa en imanes permanentes (motores de IP). Existen diversos tipos, siendo los más conocidos:
- Motores de corriente continua de IP
- Motores de corriente alterna de IP
- Motores paso a paso de IP
Uno de los de mayor aplicación es el motor sincrónico de imán permanente (en inglés Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM).
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[editar]Motor Sincrónico de Imán Permanente
Las máquinas de imán permanente son extensivamente usadas en servomotores, accionamientos eléctricos para posicionamiento,robótica, máquinas herramienta, ascensores, etc. Se han llegado a construir máquinas de una potencia por encima de 1 MW por ejemplo para el accionamiento de submarinos. También es posible su aplicación en generación y bombeo a partir de energía solar oenergía eólica.
La construcción de los rotores de los servomotores sincrónicos de imán permanente pueden adoptar una forma cilíndrica con un bajo diámetro y gran longitud (cilinder rotor) llamados de flujo radial, o pueden tener un rotor en forma de disco más liviano rotor de disco (disk rotor), también llamadas máquinas de flujo axial, resultando así en ambos casos un bajo momento de inercia y una constante de tiempo mecánica baja. Por otra parte, para aplicaciones industriales con arranque de línea o mediante arrancadores de voltaje reducido, los motores poseen un damper que protege los imanes de la des-magnetización durante los transitorios asociados en el arranque, y además amortigua las oscilaciones pendulares.
En aplicaciones en que el motor es operado electrónicamente desde un inverter, no es necesario el devanado amortiguador para el arranque pues este lo realiza el control electrónico, y además el devanado amortiguador (damper) produce pérdidas de energía adicionales debido a las forma de onda no senoidales.
Se analizará el caso de estátor trifásico, el cual es similar a uno de una máquina sincrónica trifásica clásica, debiendo destacarse dos tipos de PMSM según el tipo de rotor:
- Imanes montados en la superficie del rotor (Surface-mounted magnets)
- Imanes insertos en el rotor (Buried Magnets)
[editar]PMSM con imanes montados en la superficie del rotor
En el caso que los imanes van montados (pegados o zunchados) en la superficie del rotor, estos por el espacio que ocupan obligan a tener un entrehierro relativamente grande, además los imanes cerámicos tienen efectos de saliencia despreciables. En estos casos no existe devanado amortiguador. El gran entrehierro hace que el flujo de la reacción de armadura (RA) tenga efectos atenuados sobre el rotor, es decir la inductancia sincrónica Ld es pequeña pues tiene una componente de reacción de armadura Lad pequeña y por consiguiente los efectos de la RA son muy atenuados. Por otra parte se deduce que el gran entrehierro resulta en una constante de tiempo eléctrica del estator T = L/R pequeña.
[editar]PMSM con imanes insertos en el rotor
Si los imanes están insertos en el rotor, quedan físicamente contenidos y protegidos, pero el espacio de hierro del rotor eliminado para insertar los imanes hace que no puede considerarse que en este caso se tenga un entrehierro uniforme, se tiene un efecto de saliencia, y aparece una componente de reluctancia del par.
El criterio de diseño en el caso de servomotores deben encuadrar los siguientes requerimientos:
- Velocidad de operación y par controlado a todas las velocidades
- Alta relación [Potencia / peso] y [Par / inercia]
- Par electromagnético suave: sin pares pulsantes debido a las armónicas, ni efectos de posicionamiento preferencial (cogging) debido a las ranuras
- Alta densidad de flujo en el entrehierro
- Diseño compacto con alto rendimiento y factor de potencia
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