Cogging y arrastre de motor de inducción

«Cogging y arrastre de motor de inducción: desentrañando los problemas más comunes en la industria»

¿Qué es Cogging y Crawling?

El fenómeno de cogging y crawling del motor de inducción ocurre debido a un diseño inadecuado del motor o al funcionamiento del motor alimentando la fuente de suministro rica en armónicos. En el caso de cogging del motor de inducción, el motor no acelera en absoluto y se detiene. El fenómeno de cogging también se llama bloqueo magnético.

en el caso de la marcha lenta del motor de inducción, el motor acelera hasta la velocidad de 1/7 o 1/13 de la velocidad síncrona del motor y funciona a una velocidad lenta. Si el par de carga es menor, el motor puede seguir funcionando a una velocidad más baja. Los efectos adversos de rastreo y cogging del motor de inducción puede erradicarse o minimizarse teniendo cuidado al diseñar el motor y también teniendo cuidado cuando el motor funciona a través de un variador de frecuencia.

Cogging del motor de inducción

Si el número de ranuras del estator es igual o un múltiplo entero de las ranuras del rotor, el motor puede negarse a entregar el par debido al bloqueo magnético entre los dientes del estator y los dientes del rotor causado por la reluctancia mínima. La reluctancia es mínima cuando las ranuras del estator son iguales o un múltiplo entero de las ranuras del rotor.

El fenómeno de bloqueo magnético creado entre el estator y los dientes del rotor se llama coqueteando El fenómeno del cogging se puede evitar tomando una combinación adecuada de las ranuras del estator y del rotor al diseñar el motor. El cogging en el motor de inducción es un fenómeno no deseado.

Condiciones que conducen al fenómeno de cogging

Si la frecuencia del armónico coincide con la frecuencia de la ranura, provoca una modulación del par y puede crear la condición de bloqueo magnético. Las características del motor de inducción de la negativa de arranque se conocen como cogging o el bloqueo magnético o el fenómeno de bloqueo de los dientes.

¿Cómo reducir el fenómeno Cogging?

Existen las siguientes formas para erradicar el problema del cogging.

1. El número de ranuras del estator no debe ser igual al de las ranuras del rotor.
2. Las ranuras del rotor son sesgado.Las ranuras del rotor no están hechas paralelas al eje del eje. Esta disposición que se muestra en la imagen a continuación se llama sesgo del rotor.

El orden armónico de las ranuras del rotor y del estator:

Los armónicos de las ranuras del estator dependen del número de ranuras del estator y del número de polos. El orden armónico de ranura generado en el estator es 2Ss/P+/-1 y el orden armónico de ranura del rotor es 2Sr/P+/-1, donde Ss y Sr es el número de ranuras del estator y del rotor y P es el número de polos. Si el número de ranuras del estator y del rotor son iguales para un número particular de polos de la máquina, el orden armónico producido será el mismo.

Si el orden armónico de la ranura del estator y del rotor es 11 y 13. El orden armónico de la ranura 11 producirá un campo giratorio hacia atrás y el orden armónico 13 producirá un campo giratorio hacia adelante.

Si el 11, el orden armónico produce el mismo campo giratorio hacia atrás solo si la velocidad del rotor es cero. El campo producido por el orden armónico de la ranura 11 sería estacionario cuando,

norter-(nortes-norter/11)=-ns/11 norter=0 ——–(1)

El orden armónico de la ranura 13 producido por el estator y el rotor sería estacionario si;

2Ss/P+1 = 2Sr/P+1

Ss = Sr ——-(2)

2S_s /(P-1) = 2S_r/(P+1)

Ss-Sr =P ——–(3)

Donde Ss y Sr son las ranuras del estator y del rotor respectivamente. P es un número de polos.

Desde arriba, está claro que el fenómeno de cogging ocurrirá si;

1. El número de ranuras del rotor es igual al número de ranuras del estator.
2. La diferencia entre el estator y las ranuras del rotor es igual al número de polos.

Los puntos anteriores se tienen en cuenta al diseñar el motor para evitar el cogging.

Problemas resueltos de Cogging y Crawling de Motor de Inducción

Un motor trifásico de inducción de jaula de ardilla de 440 voltios, 6 polos y 50 Hz tiene los siguientes datos de diseño.

Longitud bruta del estator = 0,20 m
Número de ranuras del estator = 45

Calcule el número de ranuras del rotor para un funcionamiento sin cogging.

Para evitar coqueteos,

Ss > Sr
Sr # SS
Las ranuras del rotor deben ser inferiores a 45.
ss – Sr ≠ ±3P
señor –±3P ≠ ±Sr →45 -3×6 → 45 -18 →27

Para evitar ganchos y copas síncronos en las características de par de deslizamiento

ss – Sr ≠ ±P, ±2P, ±5P
ss – Sr ≠ (45 – 6), (45 – 12), (45 – 03) ≠ 39, 33, 15

Para evitar un funcionamiento ruidoso

ss – Sr ≠ ±1, ±2, (±P ±1), (±P ±2)
ss – Sr ≠ (45 – 1), (45 – 2), (45 – 7), (45 – 8)
ss – Sr ≠ 44,43,38,37

Teniendo en cuenta todas las condiciones anteriores Sr = 42.

Rastreo del motor de inducción

Cuando el motor de inducción funciona con accionamiento VF, los armónicos de orden par e impar se generan en el motor. La corriente de armónicos produce un campo magnético giratorio en el estator y el flujo se vincula al rotor. Como resultado, la corriente comienza a fluir en el rotor que produce el par positivo y negativo con respecto a los fundamentales. El par positivo y negativo producido por los diversos órdenes de corriente armónica aumentan o disminuyen el par neto del motor. La reducción del par neto deteriora la eficiencia del motor.

El orden de los armónicos y la secuencia de fase de la corriente armónica se indican a continuación.

orden armónico	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Secuencia de fase	+	_	0	+	_	0	+	_	0	+	_	0

La secuencia de fase de los 5^el El orden armónico es opuesto a la secuencia de fase de la corriente fundamental. La corriente fundamental produce el par positivo y los 5^el La corriente armónica de orden produce el par negativo. El par neto del motor siempre es menor que el par producido por la corriente fundamental si se distorsiona el voltaje alimentado al estator.

De manera similar, la corriente de los armónicos de séptimo orden produce un par positivo y la velocidad sincrónica de los armónicos de séptimo orden es Ns/7. Si la demanda de par es menor, el motor puede obtener un punto de funcionamiento estable a una velocidad de Ns/7. Por ejemplo, el motor de 1500 RPM de velocidad puede seguir funcionando a la velocidad de 1500/7 = 214 RPM y la velocidad del motor no aumenta más allá de este punto. El fenómeno de hacer funcionar el motor a baja velocidad se conoce como gateando El motor puede arrastrarse a Ns/7 por 7^el ordenar armónicos, y también puede arrastrarse a Ns/13 por 13^el corriente armónica de orden.

¿Cómo 7^el y 13^el orden Armónicos Causa Rastreo

El deslizamiento del motor en 5^el y 7^el La frecuencia armónica de orden es la siguiente.

s = (Ns-N)/ Ns

La velocidad síncrona del motor para frecuencia fundamental es Ns e igual a 120f/P. La velocidad sincrónica de los armónicos de quinto orden;

(f5=250 Hz) =120*(f5/P)= Ns/5

El deslizamiento del motor en los armónicos de quinto orden

s(5f)= Ns- (-Ns/5)/Ns
s(5f) =1.2

Como el deslizamiento es más que la unidad, el 5^el Los armónicos de orden ejercerán un par negativo en el rotor.

El deslizamiento en el 7^el ordenar armónicos

s(7f) = Ns- (Ns/7)/Ns
s(7f) = 6/7
s(7f) = 0,857

El desliz en el 13^el ordenar armónicos

s(13f) = Ns- (Ns/13)/Ns
s(13f) = 12/13
s(13f) = 0,923

Si el requerimiento de torque es menor, el motor puede seguir operando a 0.857 o a 0.923 de deslizamiento por 7^el y 13^el frecuencia armónica de orden.

Un motor de 1500 RPM puede obtener su punto estable de operación a 214 y 115 RPM durante 7^el y 13^el frecuencia armónica de orden respectivamente. El fenómeno de funcionamiento del motor de inducción a bajas RPM se conoce como arrastre.

Las características de deslizamiento de par del motor de inducción para frecuencias de orden de armónicos se indican a continuación.

La eficiencia general del motor que opera bajo corriente armónica se deteriora porque la corriente armónica no solo reduce el par del motor sino que también aumenta el calentamiento en el motor debido a las mayores pérdidas de cobre. Si la suma total de los pares negativos producidos por las diversas corrientes armónicas de secuencia de fase negativa es mayor que la corriente que produce el par positivo, es posible que el par neto no sea suficiente para accionar el equipo y el motor puede negarse a arrancar.

El gateo y el cogging son no predominante en los motores de inducción de anillos rozantes. El dentado y el arrastre están casi ausentes en los motores de inducción de rotor bobinado o de anillo deslizante.

¿Por qué el Cogging está ausente en un motor de inducción de anillos colectores?

En un motor de inducción, las barras del rotor están separadas y el conductor también tiene más espacio entre ellas. El par producido no es uniforme durante toda la revolución. Al sesgar las barras del rotor, el fenómeno de dentado se puede reducir en mayor medida.

En un motor de inducción de rotor bobinado o de anillos deslizantes, el devanado del rotor se distribuye a través de ranuras. El rotor bobinado tiene más ranuras y las ranuras están más cerca entre sí en comparación con las ranuras del motor de inducción de jaula de ardilla. Esta disposición de rotor devanado produce un campo magnético uniforme y más par a lo largo de la revolución y se elimina el dentado.

¿Por qué está ausente el rastreo en el motor de inducción de anillo deslizante?

El motor de inducción de anillo deslizante o de rotor bobinado produce mucho más par en comparación con el motor de inducción de jaula de ardilla. La resistencia externa agregada a la resistencia del rotor aumenta el par del motor y, por lo tanto, el motor pasa rápidamente a través de 1/7 y 1/13 de la velocidad síncrona del motor y, por lo tanto, se elimina el arrastre.

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