UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES
FACULTAD DE INGENIERÍA
ELECTROTECNIA GENERAL “A” (65.03)
CURSO 2
CAMPO ROTANTE
Campo Magnético Giratorio:
En la Universidad de Turin (Italia),Galileo Ferraris (1885) descubrio la generación de un campo giratorio a partir de un bobinado fijo en el espacio mediante el cual hacía girar un disco de cobre.
La Academia de Ciencias de Turín declaró: “un dispositivo basado en ese principio no podría tener ninguna aplicación industrial como motor”
El Ing. Nikola Tesla (Servio) (1853-1943) sin conocer lo hecho por Ferraris,construyó un motor a inducción, George Westinghouse contrató a Tesla y le compró la patente, construyendo en 1893 un motor de 300 CV.
Características básicas:
Si recordamos una de las propiedades de los sistemas trifásicos es la de generar campos magnéticos giratorios con bobinados fijos.
Colocando tres bobinas con sus ejes dispuestos a 120º entre sí, conectadas en estrella, y alimentándolas con un sistema trifásico, obtenemos un campo magnético giratorio.
o’ B
nS
p
S p
f . 60 (rpm)n
En este caso reemplazando: rpm 3.000 1
60.50 n
S
donde: nS velocidad sincrónica en rpm f frecuencia de red en Hz pp número de pares de polos
T
S
R
~
~
~
o
Si en el interior del campo magnético que generamos, se coloca un elemento conductor, se inducen en él fems(Faraday) que darán lugar a la aparición de corrientes.
Al tener corrientes dentro de un campo magnético, se producirán fuerzas sobre el conductor( F = I.L B) que tratarán de moverlo de modo de evitar la variación de
flujo (Lenz) (similar al concepto de inercia de los cuerpos).
El conductor que gira o “rotor” lo hará a una velocidad “n” muy próxima a la velocidad del campo giratorio “nS”, pero nunca alcanzará dicha velocidad.
Este “retraso” se produce porque allí reside el principio físico de funcionamiento del motor: para que las líneas de campo magnético corten al conductor del rotor, deben sobrepasarlo.
X
U
X
Final Fase R
Comienzo Fase R
V
Y
Comienzo Fase S
Final Fase S
W
Z
Comienzo Fase T
Final Fase T
Estator de una máquina asincrónica trifásica: vista en corte
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
Ir Is It
t = t0
90° 180°
t = t1t = t2 t = t3 t = t4
iR
iS
iT
iR
iT
iS
0° 270° 360°
t=t0 t = t1 t = t2 t = t3 t = t4
iR ( t ) = IM sen w t
iS ( t ) = IM sen ( w t – 120° )
iT( t ) = IM sen ( w t – 240° )
X
U
X
V
Y
W
Z
BS (t) BT (t)
B (t)
Tiempo t0
X
U
X
V
Y
W
Z
BS (t)
BT (t)
BR (t)
B (t)
Tiempo t1
X
U
X
V
Y
W
Z
BS (t) BT (t)
B (t)
Tiempo t2
X
U
X
V
Y
W
Z
BS (t)
BT (t)
BR (t)
B (t)
Tiempo t3
X
U
X
V
Y
W
Z
BS (t) BT (t)
B (t)
Tiempo t4=t0
iT( t ) = IM sen ( w t – 240° ) [ A ]
iR ( t ) = IM sen w t [ A ]
iS ( t ) = IM sen ( w t – 120° ) [ A ]
HS ( t ) = HM sen (wt – 120° ) 120° [ A. Vueltas / m ]
HT ( t ) = HM sen (wt – 240° ) 240° [ A. Vueltas / m ]
HR ( t ) = HM sen w t 0° [ A . Vueltas / m ]
BR ( t ) = BM sen wt 0° [ T ]
B S ( t ) = BM sen (wt – 120° ) 120° [ T ]
BT ( t ) = BM sen (wt – 240° ) 240° [ T ]
B total = BR + BS + BT B total ( t ) = ( 1.5 BM sen wt ) x + ( 1.5 BM cos wt ) y
B
IM
F
Cupla Motora
IM
B
F
F
B (giratorio)
S
IM
x IM
F
Bibliografía:Ing. Norberto A. Lemozy, Apunte Campo Magnético GiratorioIng. Alejandro E. de los Ríos, Presentación Campo RotanteIng. Salvador L. Barbieri, Explicación TP Nº 4 Cátedra Electrotecnia General A. Museo de Física de Milán (Italia): Campo Rotante (Galileo Ferraris)