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Calcular el rendimiento del motor
Prepara el equipo para levantar una masa de 400 gramos a través de una distancia de 80,0 cm. Pega una regla de 1 metro cerca de la carga para mostrar claramente la distancia recorrida. Haz que el medidor de energía SEP esté configurado para leer la energía y que la unidad de alimentación esté configurada a 5 V CC.
Profesor: Estamos utilizando un motor para levantar una carga del suelo. Tenemos un medidor de energía, que está conectado directamente a la fuente de alimentación para hacernos saber cuánta energía se está desplazando desde el almacén. El tipo de almacén depende de nuestra central eléctrica local. Aquí quemamos gas, así que será un almacén químico.
Conecta la fuente de alimentación y el contador de energía simultáneamente. Deja que la carga se desplace una distancia de 80 cm y luego apaga el suministro y el contador de energía simultáneamente. (Utiliza la ayuda de un alumno porque se necesitan tres manos y la masa empezará a caer inmediatamente).
Cambia el medidor de energía SEP para leer la potencia media. La potencia media en la vía eléctrica puede leerse directamente en el medidor. El motor cambia esta potencia de forma más o menos eficaz al trabajo mecánico. La potencia en la vía mecánica se puede hallar a partir de fuerza × velocidad.
Fórmula de eficiencia del motor trifásico
El motor eléctrico es un tipo de máquina que convierte la energía eléctrica en energía mecánica utilizando la interacción entre el campo magnético y la corriente en su bobinado para producir/generar fuerza en el motor. Si invertimos este proceso, la energía mecánica se convierte en energía eléctrica, lo que se hace mediante generadores. El electromagnetismo es el principal fenómeno que utilizan los motores.
Un pequeño espacio entre el estator y el rotor se llama espacio de aire. Es necesario tener un espacio entre estos dos componentes, pero es necesario que sea tan pequeño como sea posible, de lo contrario tendrá efectos adversos en el rendimiento del motor.
Como se ha visto, hay muchos tipos de motores y hablamos de nuestras industrias, alrededor del 70% de la energía es utilizada por estos motores y una gran proporción de esta energía se desperdicia. Al reducir este despilfarro, las empresas no sólo ayudan al medio ambiente, sino que también reducen sus costes y mejoran la rentabilidad.
Calcular la eficiencia del motor eléctrico
Las versiones finales de las normas DIN y europeas se basan en la norma IEC; los valores mínimos de la norma EN se especifican en un reglamento de la UE relativo a la aplicación de la Directiva 2009/125/CE para determinados tipos de motores.
Se han introducido los códigos de clase IE1, IE2, IE3 e IE4. Este sistema es similar a los códigos IP, IM e IC utilizados durante muchos años en la industria de la maquinaria eléctrica. IE significa «Clase Internacional de Eficiencia Energética» y está ampliamente aceptado.
El aumento de la clase de eficiencia energética se consigue principalmente con la tecnología asíncrona mediante el uso de materiales más activos. Con cada aumento de la eficiencia, la longitud del bastidor del motor cambia y, si es necesario, el tamaño del bastidor del motor también cambia. Para evitar los saltos de tamaño del motor, existen varias opciones de optimización, como el aumento de los rellenos de las ranuras mediante devanados adaptados, el uso de láminas eléctricas de mayor calidad y, si es necesario, el cobre como material del rotor de la jaula.
Esta clase de eficiencia se describe en la norma IEC 60034-30-1 para los motores de CA de funcionamiento directo en línea y en la IEC TS 60034-30-2 para los motores de CA de velocidad variable. En la norma IEC TS 60034-30-2 también se especifican por primera vez las eficiencias mínimas para la clase de eficiencia IE5.
Pérdidas del motor eléctrico
El rendimiento del motor eléctrico es la medida de la capacidad de un motor eléctrico para convertir la energía eléctrica en energía mecánica; es decir, los kilovatios de energía eléctrica se suministran al motor en sus terminales eléctricos, y los caballos de fuerza de la energía mecánica se extraen del motor en el eje giratorio. Por lo tanto, la única potencia absorbida por el motor eléctrico son las pérdidas sufridas al realizar la conversión de energía eléctrica a mecánica. Así, el rendimiento del motor puede expresarse como
Las pérdidas de potencia (PR en los devanados del motor) constan de dos pérdidas: las pérdidas de potencia del estator PR y las pérdidas de potencia del rotor PR. La pérdida de potencia del estator es una función de la corriente que fluye en el devanado del estator y la resistencia del devanado del estator, de ahí el término pérdida 72R:
Al mejorar el rendimiento del motor, es importante reconocer la relación interdependiente del rendimiento y el factor de potencia. Vuelva a escribir la ecuación anterior y resuelva el factor de potencia:
Por lo tanto, si se aumenta el rendimiento, el factor de potencia tenderá a disminuir. Para que el factor de potencia se mantenga constante, la corriente del estator I1 debe disminuir en proporción al aumento del rendimiento. Para aumentar el factor de potencia, la corriente del estator debe disminuir más de lo que aumenta el rendimiento. Desde el punto de vista del diseño, esto es difícil de conseguir y seguir manteniendo otros requisitos de rendimiento, como el par de ruptura. Sin embargo,