Pérdidas en un motor de Inducción; Pruebas que se realizan al motor de Inducción; Circuito Equivalente del Motor de Inducción

Pérdidas en un motor de inducción:

Las pérdidas las podemos clasificar dentro de las siguientes categorías:

1.- Pérdidas en el cobre de los devanados (rotor y estator): Las pérdidas en el cobre de una máquina son las pérdidas por calentamiento debido a la resistencia de los conductores del rotor y del estator: P= (I^2)(R).

2.- Pérdidas en el núcleo: Las pérdidas del núcleo se deben a la histéresis y a las corrientes parásitas. Con frecuencia a estas pérdidas se les conoce como pérdidas de vacío o pérdidas rotacionales de una máquina. En vacío, toda la potencia que entra a la máquina se convierte en estas pérdidas.

3.- Pérdidas mecánicas: Las pérdidas mecánicas se deben a la fricción de los rodamientos y con el aire.

4.- Pérdidas adicionales: Las pérdidas adicionales son todas aquellas pérdidas que no se pueden clasificar en ninguna de las categorías descritas arriba. Por convención, se asume que son iguales al 1% de salida de la máquina.

Pruebas que se realizan al motor de inducción:

1.- Prueba de funcionamiento:

• Se realiza en un dinamómetro, se pone en marcha hasta que su carga sea del 115% durante una hora para lograr una estabilidad de temperatura.
• Posteriormente se eleva a 130% y se toman lecturas.
• Se obtienen potencia y pérdidas (eficiencia).

2.- Prueba de saturación en vacío:

•       En esta prueba el motor se pone en marcha y se lleva hasta un voltaje de 125% del nominal, posteriormente se va reduciendo este de 20 en 20 (V) hasta llegar al mínimo posible.
•         Se usa esta prueba para conocer la distribución de pérdidas en vacío.

3.- Prueba par-velocidad:

• Medición de la resistencia en frío.
• Datos de la prueba en vacío.
• Datos a plena carga.
• Prueba de rotor bloqueado a voltaje nominal.
• Prueba de rotor bloqueado a voltaje reducido.
• Características par-velocidad.

4.- Prueba de elevación de temperatura:

• Se colocaron termopares en partes específicas del motor. 
• Se pone en marcha el motor a plena carga y se deja que las temperaturas de las distintas partes del motor se estabilice (que no varíe un grado en 15 minutos) después de esto se toman lecturas durante 5 horas cada 15 minutos.

5.- Pruebas sintéticas a motores de inducción:

• Una prueba con cargas sintéticas en la que dos frecuencias se aplican simultáneamente al motor equivale a tener cargado el motor en la flecha.

6.- Prueba DC para determinar la resistencia del estator:

• Para encontrar la resistencia aproximada del rotor R2, es necesario conocer R1 de modo que ésta se pueda restar de la total. Básicamente, se aplica un voltaje DC a los devanados del estator del motor de inducción. Puesto que la corriente es DC, no hay voltaje inducido en el circuito del rotor y en éste no fluye corriente resultante. Asimismo, la reactancia a corriente directa del motor es cero. Entonces, la única cantidad que limita el flujo de corriente en el motor es la resistencia del estator, y por tanto, ésta puede ser determinada. 
• Para realizar la prueba, se ajusta la corriente del estator al valor nominal y se mide el voltaje en los terminales. La corriente en los devanados del estator se ajusta al valor nominal para que los devanados se calienten a la misma temperatura que tendrían durante la operación normal. Conociendo el valor de R1 se pueden determinar las pérdidas en el cobre del estator en vacío; las pérdidas rotacionales se pueden deducir de la diferencia entre la potencia de entrada en vacío y las pérdidas en el cobre del estator.

7.- Prueba de rotor bloqueado

También llamada prueba de rotor enclavado. Durante esta prueba que corresponde a la de cortocircuito del transformador, se bloquea o enclava el rotor de tal forma que no se pueda mover, se aplica voltaje al motor y se miden el voltaje, la corriente y la potencia resultantes. Para llevar a cabo la prueba, se aplica un voltaje AC al estator y se ajusta el flujo de corriente al valor aproximado de plena carga. Cuando la corriente está en su valor de plena carga, se miden el voltaje, la corriente y potencia que fluyen hacia el motor. 

Sin embargo, esta prueba presenta un problema. En operación normal, la frecuencia del estator es la frecuencia de la línea del sistema de potencia (50 a 60 Hz). En condiciones de arranque, el rotor también está a la frecuencia de la línea. Sin embargo, en condiciones de operación normal, el deslizamiento de la mayoría de los motores es tan sólo de 2 o 4% y la frecuencia resultante en el rotor está en un rango de 1 a 3 Hz, lo cual crea un problema en cuanto que la frecuencia de la línea no representa las condiciones de operación normal del rotor. 

Después que se han fijado el voltaje y la frecuencia para las pruebas, el flujo de corriente en el motor se ajusta con rapidez cerca del valor nominal y se miden la potencia, el voltaje y la corriente de entrada, antes que el rotor se caliente demasiado.

Circuito equivalente:

El circuito equivalente de un motor de inducción es una herramienta muy útil para determinar la respuesta del motor a los cambios de carga. Para determinar los valores de los parámetros se realizan una serie de pruebas, que deben llevarse a cabo bajo condiciones perfectamente controladas puesto que las resistencias varían con la temperatura y la resistencia del rotor varía también con su frecuencia.

Donde:

V_f es el voltaje de fase.

I_f es la corriente de fase.

I_m es la corriente de magnetización.

I_c es la corriente de carga.

R= r_s + a²r_r, reúne las resistencias de estator y rotor.

X= x_s + a²X_rb, reúne la reactancia de estator y rotor.

R_c= a²r_r(1-S)/S, representa la carga mecánica del motor.