Motor eléctrico de inducción de corriente alterna.

Motor eléctrico de inducción de corriente alterna, en particular un motor (12-22) alimentado por un variador defrecuencia,

que incluye una carcasa (4) que soporta un rotor (9) a los medios de rodamiento (8) y que soporta un estátor(13) con un núcleo anular (16) coaxial de material magnético que soporta un bobinado activo alimentado por el variadorde frecuencia, caracterizado por el hecho de que el estátor (13) está provisto de un bobinado (20) auxiliar toroidalcerrado sobre sí mismo y que envuelve el núcleo anular (16).

Motor eléctrico de inducción de corriente alterna [0001] La invención se refiere a un motor eléctrico de inducción de corriente alterna que es particularmente aplicable a un motor de inducción en anillo de Gramme, más especialmente un motor alimentado por un variador de frecuencia variable.

De la patente europea 1.533.884 se conoce ya un motor de este tipo que se incorpora en un acumulador de energía cinética. Este incluye un anillo de Gramme, que constituye el estátor fijo de un motor asíncrono. Este motor tiene como función portar el tambor externo al motor a una velocidad definida.

En esta aplicación este motor es ventajosamente alimentado por un variador de frecuencia variable.

La utilización de convertidores de conmutaciones rápidas resulta sin embargo en la generación de descargas, corrientes capacitivas y por acoplamientos inductivos de las corrientes que pueden ser perjudiciales para el rodamiento de estas máquinas.

Ciertas precauciones elementales deben ser tomadas.

Ellas consisten, por una parte, en realizar un camino tan poco impedante que sea posible el retorno de las corrientes de alta frecuencia en modo común hacia el variador, lo que será realizado mediante cables adaptados (faradizados, tierras simétricas, ...) entre la salida del variador y el motor que alimenta y, por otra parte, en realizar una red de equipotencialidad de tierra perfectamente adaptada a las altas frecuencias (HF) , con enlaces por trenzas, conexiones adaptadas, etc.

Además, estas precauciones se pueden completar por otros dispositivos conocidos tales como filtros en salida del variador (filtros modo común, filtros seno, filtros dV/dt) ; utilización de rodamientos o soportes aislados; escobas o cepillos de toma de tierra; pantalla electroestática en el entrehierro del motor, y así sucesivamente.

Estos diferentes dispositivos complementarios tienen sus ventajas y sus inconvenientes.

Otro motor según el estado de la técnica es conocido del documento US-A-5, 977, 679.

La presente invención tiene como objetivo remediar eficazmente las corrientes de baja frecuencia (BF) y alta frecuencia (HF) que resultan de acoplamientos a alta y baja frecuencia inductiva y reducir de manera drástica los inconvenientes de la utilización de variadores electrónicos.

Este objetivo se alcanza según la invención por un motor eléctrico de inducción a corriente alterna polifásico según las reivindicaciones 1 y 7.

La ventaja de un motor según la invención es que el bobinado toroidal auxiliar se opone a la generación de las corrientes que pueden dañar los rodamientos del motor y permite por lo tanto prolongar el periodo de vida de estos rodamientos y prolongar el intervalo de los mantenimientos periódicos.

La invención puede ser aplicada sobre un motor asíncrono convencional, pero se aplica también sobre motores asíncronos cuyo estátor se forma por un anillo de Gramme alimentado por un variador de frecuencia.

Según un aspecto específico, la invención se aplica sobre un motor de un acumulador de energía cuyo estátor es un anillo de Gramme alimentado por un variador de frecuencia.

El bobinado toroidal cerrado sobre sí mismo puede ser realizado sea como un bobinado auxiliar que se agrega al bobinado principal activo que se alimenta por el variador de frecuencia o, alternativamente, como un bobinado único que constituye a la vez el bobinado principal alimentado por el variador de frecuencia y el bobinado toroidal auxiliar, lo que es obviamente menos costoso, el bobinado principal y auxiliar convertidos en comunes que presentan una reactancia de escape estatórico débil y al menos igual a 0, 5 veces la reactancia de escape de un motor convencional.

Para más claridad, algunos ejemplos de realización de un motor eléctrico de inducción según la invención son descritos a continuación a título ilustrativo y no restrictivo, haciendo referencia a los dibujos anexos en los cuales:

La figura 1 es un corte esquemático de un sistema de abastecimiento sin interrupción según EP 1.533.884, equipado con un motor asíncrono según el estado de la técnica;

la figura 2 representa una sección según la línea II-II en la figura 1;

la figura 3 representa una sección semejante a aquella de la figura 2, pero para un motor según la invención; las figuras 4 y 5 representan cortes semejantes a los de la figura 3, pero para otras realizaciones según la invención;

la figura 6 representa una sección esquemática de un motor asíncrono convencional según la invención;

la figura 7 representa una sección según la línea VII-VII en la figura 6.

La figura 1 se refiere a un sistema de abastecimiento eléctrico sin interrupción (ASI) 1 como se describe en la patente EP 1, 533, 884.

El ASI 1 está constituido principalmente por una máquina sincrónica 2 y por un acumulador de energía cinética 3 según la invención, que se instalan en una carcasa.

El acumulador de energía cinética 3 incluye un árbol 5 rígidamente ligado al árbol 6 de la máquina sincrónica 2 y portado por los soportes 7 y por los rodamientos 8.

El acumulador 3 incluye igualmente un tambor 9 de acero que se porta a través de soportes 10 y de rodamientos 11 y que se puede accionar en rotación relativa con respecto al árbol 5 del acumulador de energía cinética 3 y que constituye el rotor de un motor cuyo estátor 13 se forma por un anillo de Gramme, bien conocido por el experto en la técnica, que se fija sobre el soporte central 7 de la carcasa 4, rodeando dicho árbol 5 y estando rodeado en el exterior por la extremidad del tambor 9 del rotor.

Este anillo de Gramme 14 se alimenta por un variador de frecuencia no representado. Se representa más en detalle en la figura 2, y está constituido por un conjunto de placas magnéticas 15 apiladas formando un núcleo 16 laminado circular, que está provisto de muescas longitudinales 17, en las cuales las bobinas 18 son enrolladas alrededor del núcleo 16.

La naturaleza particular del anillo de Gramme 14 permite la utilización de dos tipos de configuraciones de bobinados.

Un primer tipo se representa en la figura 2 en una versión de bobinado principal tradicional de dos polos y veinticuatro muescas 17. Solo las conexiones de una fase se representan por razones de aclaración.

Si se considera la fase 1, estas conexiones son relativamente convencionales y comprenden para una misma fase conductores «entrantes» y conductores «salientes», representado en la figura 2 por las flechas E y S perpendiculares a la superficie del dibujo.

Una fase está entonces constituida en este ejemplo por dos bobinas 18 de cuatro secciones 19, estas dos semi bobinas 18 corresponden a los conductores «ida» y «retorno» de un bobinado «Siemens».

En esta versión tradicional, el bobinado trifásico se puede acoplar en estrella o en triángulo.

Las fuerzas magnetomotrices de las diferentes fases son tradicionales y las teorías de los motores convencionales se pueden aplicar sin modificaciones profundas.

Consideramos un flujo no activo como <f que circula en el anillo de Gramme 14, este puede resultar:

• sea de una discontinuidad inherente a toda máquina eléctrica o a una descentralización del estátor 13 respecto al rotor 9, las corrientes de soporte 8 que resultan de este tipo de asimetría son bien conocidas, la frecuencia de las corrientes es igual a las de la frecuencia de las corrientes de abastecimiento de los devanados trifásicos del estátor y que puede generar las tensiones perjudiciales que en las máquinas de grandes dimensiones;

• sea de un acoplamiento inductivo resultante de corrientes de HF en modo común debidas a las corrientes capacitivas ligadas a las variaciones dV/dt de los variadores.

Debido a las inductancias elevadas de los bobinados, las corrientes de alta frecuencia se canalizan y confinan en las entradas de los bobinados lo cual modifica la simetría de las corrientes, la suma de los amperios-vuelta ya no es nula y provoca la circulación de flujos HF relativamente importantes.

Este flujo, al circular en el anillo 14, no producirá ninguna fuerza electromotriz en las fases, cada fase está de hecho constituida por dos semibobinas 18 de sentidos opuestos y el hecho de conectar el bobinado trifásico en estrella o en triángulo no modificará esta situación.

El árbol 5, los rodamientos 8, la carcasa 4 y sus soportes 7 forman de algún modo un bucle cerrado abcd conductor de corriente que es atravesado por el flujo <f como se representa en la figura 1. Este bucle abcd será el asiento de una fuerza electromotriz relativamente... [Seguir leyendo]

1. Motor eléctrico de inducción de corriente alterna, en particular un motor (12-22) alimentado por un variador de frecuencia, que incluye una carcasa (4) que soporta un rotor (9) a los medios de rodamiento (8) y que soporta un estátor

(13) con un núcleo anular (16) coaxial de material magnético que soporta un bobinado activo alimentado por el variador de frecuencia, caracterizado por el hecho de que el estátor (13) está provisto de un bobinado (20) auxiliar toroidal cerrado sobre sí mismo y que envuelve el núcleo anular (16) .

2. Motor eléctrico según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el motor (12-22) es un motor asíncrono.

3. Motor eléctrico según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por el hecho de que el motor (12-22) es un motor asíncrono tradicional (22) .

4. Motor eléctrico según la reivindicación 3, caracterizado por el hecho de que el núcleo de material magnético se coloca en una carcasa en fundido de aluminio (4) .

5. Motor eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por el hecho de que el motor (12-22) es un motor asíncrono cuyo estátor (13) está formado por un anillo de Gramme (14) alimentado por un variador de frecuencia.

6. Motor eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que el motor (12- 22) es un motor eléctrico de un acumulador de energía cinética.

7. -Motor eléctrico de inducción de corriente alterna, en particular un motor (12-22) alimentado por un variador de frecuencia, que incluye una carcasa (4) que soporta un rotor (9) mediante rodamientos (8) y que soporta un estátor (13) con un núcleo anular (16) coaxial de material magnético que soporta un bobinado activo alimentado por el variador de frecuencia, caracterizado por el hecho de que el estátor (13) está provisto de un bobinado (20) toroidal cerrado sobre sí mismo y que envuelve el núcleo anular (16) y que constituye a la vez el bobinado principal (18) alimentado por el variador de frecuencia y un bobinado que se opone a la generación de las corrientes capacitivas y por acoplamiento inductivo que puede dañar dichos rodamientos (8) y que presenta una reactancia de escape estatórico débil y al menos igual a 0, 5 veces la reactancia de escape de un motor convencional.

8. Motor eléctrico según la reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que el bobinado toroidal (20) único se realiza como un bobinado de fase N con entradas espaciadas 360°/N.

9. Motor eléctrico según la reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que el bobinado (20) se realiza como un bobinado trifásico con entradas conectadas en paralelo, las cuales se alimentan por los terminales trifásicos de salida del variador.