La construcción de un edificio determina su calidad y durabilidad. El principio de funcionamiento de una estructura es clave para garantizar su estabilidad. En este artículo, exploraremos las ventajas de una construcción sólida y bien diseñada. Descubre cómo la elección adecuada de materiales y técnicas puede marcar la diferencia en la vida útil de un proyecto. ¡No te lo pierdas!
Un motor de inducción es el motor de CA más utilizado en aplicaciones industriales y domésticas. Ahora podrías pensar, ¿por qué es así? es debido a la bajo costo, construcción simple y robusta del motor Además, tiene buenas características operativas con una eficiencia de hasta el 90%. Un motor de inducción no tiene ningún conmutador, como el que vimos en un motor de corriente continua. Por lo tanto proporciona un buena regulacion de velocidad sin ninguna chispa.
Entonces, con tantas ventajas, se vuelve esencial satisfacer la demanda de potencia mecánica utilizando un motor de inducción. Pero, ¿no te hace preguntarte cómo funciona este motor y cómo ofrece tantas ventajas? En caso afirmativo, siga con este artículo para comprender cada detalle del motor de inducción.
Construcción de un motor de inducción
Un motor de inducción consta de un marco, núcleo de estator, rotor, ejes y cojinetes.
Marco
Es el cuerpo exterior del motor. Soporta el núcleo del estator y protege las partes internas de la máquina del entorno.
Núcleo del estator
Un estator consiste en una pila de láminas de acero al silicio en forma de anillo. Se ajusta dentro del marco del estator y contiene ranuras en su periferia interna. estas tragamonedas llevar el devanado trifásico, separados por 120 grados en el espacio. Aquí mismo, la figura muestra la distribución del devanado trifásico en un estator.
Rotor
Un rotor consiste en una pila de láminas en forma de cilindro. Tiene ranuras perforadas en su periferia exterior, que contiene los devanados del rotor. Según el tipo de bobinado, hay dos categorías de rotores.
Rotor de jaula de ardilla
**Imagen de cortesía: Wikipedia
Este rotor utiliza barras de cobre o aluminio como conductores del rotor. Cada ranura del rotor lleva un conductor sin aislamiento del núcleo. Todos los conductores están en cortocircuito por anillos anulares, también conocidos como anillos finales.
rotor bobinado
Utiliza alambres o correas para los devanados del rotor. La distribución del devanado trifásico en el rotor es similar a la del estator. El devanado se conecta a una resistencia externa a través de anillos colectores y escobillas. El rotor devanado proporciona un par de arranque más alto en comparación con el rotor de jaula de ardilla.
Ejes y cojinetes
El motor de inducción utiliza rodamientos de bolas y rodillos. Estos cojinetes sostienen el eje del rotor y hacen que gire suavemente.
Principio de funcionamiento del motor de inducción
El motor de inducción sigue estas dos leyes para generar un par unidireccional.
Ley de inducción electromagnética de Faraday
Establece que un conductor colocado en un campo magnético variable induce una fuerza electromagnética (EMF). El conductor cerrado conduce al flujo de corriente, conocido como corriente inducida.
Ley de fuerza de Lorentz
Establece que un conductor portador de corriente colocado en un campo magnético experimenta una fuerza. La fuerza sobre el conductor es ortogonal a la dirección de la corriente y del campo magnético.
Antes de entender cómo gobiernan estas leyes la rotación de un motor de inducción, veamos cómo el estator crea un campo magnético giratorio.
El concepto de campo magnético giratorio.
La creación de un campo magnético giratorio requiere dos condiciones esenciales:
- Un devanado trifásico distribuido. El eje de los devanados debe formar un ángulo espacial de 120 grados.
- Una fuente de CA trifásica. La magnitud de la corriente en las tres fases es igual pero está desplazada en el tiempo 120 grados. La figura aquí muestra una onda sinusoidal de una fuente trifásica. Vea cómo cada corriente de fase alcanza su valor máximo en diferentes momentos.
**Imagen de cortesía: Wikipedia
Cuando le damos este suministro trifásico a los devanados del estator, los devanados comienzan a crear un flujo magnético. La siguiente figura muestra la orientación del flujo magnético por las tres fases después de proporcionar un suministro trifásico.
Pero a medida que la corriente de la fuente trifásica alcanza su valor máximo en diferentes instantes de tiempo, el flujo magnético seguirá el mismo comportamiento. Veamos cómo. Considere estos instantes de tiempo X, Y y Z en la forma de onda.
Orientación del vector de campo magnético en instantes seleccionados
en el punto x
En el punto X, la magnitud de la corriente en la fase A es mayor en comparación con las fases B y C. Además, la corriente de la fase A es positiva, mientras que la corriente en las fases B y C es negativa. Entonces, si representamos los vectores de campo magnético en el punto X, se ve así. Tenga en cuenta la dirección del campo magnético resultante.
en el punto y
En el punto Y, la magnitud de la corriente en la fase B es más positiva. La siguiente figura muestra la orientación de los vectores del campo magnético en el punto Y. En este caso, la dirección del campo magnético resultante ha cambiado.
en el punto Z
En el punto Z, la magnitud de la corriente en la fase C es mayor y positiva. La representación vectorial del campo magnético se ve así. Tenga en cuenta que la dirección del campo magnético resultante ha cambiado nuevamente.
De los tres instantes de tiempo anteriores, concluimos que la magnitud resultante de la el campo magnético siempre permanece uniformepero es cambios de dirección periódicamente. Al trazar la trayectoria del vector del campo magnético, obtenemos un círculo.
Por lo tanto, la aplicación de corriente trifásica al devanado distribuido trifásico crea un campo magnético giratorio. El campo gira con una velocidad constante conocida como velocidad sincrónica.
¿Cómo gira el rotor en un motor de inducción?
Entonces, después de la generación del campo magnético giratorio, los conductores del rotor comienzan a interactuar con el campo magnético. Suponga que un conductor de rotor interactúa con el campo magnético como se muestra en la figura.
Esta interacción induce una corriente en el conductor (según la ley de inducción electromagnética de Faraday). Ahora, de acuerdo con la ley de Lorentz, una fuerza comienza a actuar sobre el conductor. Esta fuerza tiende a desplazar el rotor en una dirección, como se muestra en la figura.
Y el rotor comienza a acelerar lentamente y trata de alcanzar la velocidad síncrona del estator.
De esto, concluimos que la el motor de inducción es de arranque automático y requiere sólo una única fuente de excitación.
¿Qué sucede si el rotor alcanza la velocidad síncrona?
Entonces, cuando el rotor comienza a girar, existe una gran velocidad relativa entre el campo magnético del estator y los conductores del rotor. A medida que el rotor acelera, esta velocidad relativa comienza a disminuir. Por lo tanto, la corriente en el conductor del rotor comienza a reducirse.
Ahora, suponga que la velocidad relativa entre ellos se vuelve cero y el rotor comienza a girar con velocidad síncrona. Mientras esto sucede, el campo magnético ya no interactúa con los conductores del rotor. Y por lo tanto, no fluye corriente en los conductores del rotor. Como consecuencia, ninguna fuerza actúa sobre los conductores del rotor. Por lo tanto, la velocidad del rotor se reducirá. El rotor siempre intenta alcanzar la velocidad síncrona pero nunca la alcanza.
Así concluimos que un El motor de inducción siempre funciona a una velocidad menor que la velocidad síncrona. Por lo tanto, también se conoce como el motor asíncrono.
¿Qué es el deslizamiento?
Entonces, vimos que siempre hay una diferencia de velocidad entre el campo magnético giratorio y los conductores del rotor. Esta diferencia de velocidad se conoce como deslizamiento. Si denotamos la velocidad síncrona con (ns) y la velocidad del rotor con (nº), luego el Deslizamiento (s) es dado por
s = (Ns – Nr)/Ns.
el valor de la El deslizamiento siempre oscila entre 0 y 1.
Ventajas del motor de inducción
- Los motores de inducción son robustos. Por lo tanto, su funcionamiento es independiente de las condiciones ambientales externas.
- Tienen un alto par de arranque en comparación con los motores síncronos.
- El motor de inducción es de arranque automático. Por lo tanto, no se requieren métodos de arranque, a diferencia de los motores síncronos.
- El motor de inducción de jaula de ardilla no requiere conmutador, escobillas ni anillos colectores. Elimina los problemas de chispas y reduce el costo total del motor.
Desventajas del motor de inducción
- Los motores de inducción de alta capacidad requieren un arrancador para el buen funcionamiento del motor. El arrancador reduce la corriente de entrada del motor a un valor seguro que, de lo contrario, habría creado una caída de voltaje en el sistema.
- El motor de inducción funciona con un factor de potencia retrasado en condiciones de carga ligera. Por lo tanto, requiere dispositivos de corrección del factor de potencia.
- El control de velocidad del motor de inducción es un poco desafiante. En cambio, para una amplia gama de control de velocidad, se prefieren los motores de CC.
**Para conocer las diferencias entre un motor de Inducción y uno Síncrono, lee este artículo: Diferencia entre motor de Inducción y Síncrono
**Para conocer otros tipos de motores de CA, lea este artículo: Tipos de motores de CA
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Preguntas Frecuentes sobre Construcción, Principio de Funcionamiento y Ventajas
1. ¿Qué es la construcción?
La construcción es el proceso de crear edificaciones, infraestructuras y obras civiles utilizando diferentes materiales y métodos. Puede referirse a la construcción de viviendas, edificios comerciales, puentes, carreteras y más.
2. ¿Cuál es el principio de funcionamiento en la construcción?
El principio de funcionamiento en la construcción se basa en el diseño y la ejecución de un proyecto mediante la planificación, coordinación y organización de recursos humanos, materiales, técnicos y financieros. Se siguen normas y regulaciones para garantizar la seguridad y la calidad de las estructuras construidas.
3. ¿Cuáles son las ventajas de la construcción?
Las ventajas de la construcción son diversas:
- Creación de empleo: La construcción genera gran cantidad de empleos directos e indirectos, lo que contribuye al desarrollo económico.
- Desarrollo de infraestructuras: Permite la creación de edificios y estructuras necesarias para el funcionamiento de la sociedad, como viviendas, hospitales, escuelas, etc.
- Mejora de la calidad de vida: La construcción de infraestructuras mejora la calidad de vida de las personas al proporcionar acceso a servicios esenciales.
- Impulso al progreso: La construcción impulsa el progreso económico y social de una región o país al estimular la inversión y el desarrollo.
Para obtener más información sobre el tema de la construcción, recomendamos visitar este enlace a Wikipedia.
