Apuntes Motores Eléctricos - Liceo Industrial "Ramón Barros Luco"

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LICEO INDUSTRIAL DE ELECTROTECNIA
RAMON BARROS LUCO
LA CISTERNA
Apuntes tecnológicos para el Modulo M3
Prof: Víctor González Bustamante
Tema : Motores Eléctricos
Son máquinas eléctricas dinámicas, capaces de convertir la energía eléctrica aplicada a
sus bobinas, en energía mecánica expresada como fuerza rotacional en su eje.
Estas máquinas dinámicas se alimentan con corriente alterna y corriente continua, en
sistemas monofásicos y trifásicos para la corriente alterna y en motores serie shunt y
compaund en corriente continua.
En corriente alterna estas máquinas se dividen en ASINCRONICAS y SINCRONICAS por el
efecto motriz, es decir la relación que existe entre la velocidad de giro del eje y la
velocidad de desplazamiento del campo electromagnético que se genera en el interior
del estator cuando el rotor es una jaula de ardilla esto solo se aplica a las máquinas
sincrónicas. Para las máquinas sincrónicas el efecto electromotriz se produce con un
rotor bobinado en este sentido la velocidad de giro del eje será igual a la velocidad del
campo electromagnético regulada por medio de collarines o colectores
En corriente alterna los motores monofásicos se dividen en:
Motores monofásicos de fase partida
Motores monofásicos serie universal
Motores monofásicos con condensador permanente
Motores monofásicos de polos sombreados
Estos motores trabajan con una fase y un neutro por lo que el voltaje que utilizan es de
220 v .Generalmente se utilizan en forma industrial y doméstica. En el ámbito doméstico
se utiliza en lavadoras semiautomática, en aparadores de calzado, en tornos para metal y
madera, en taladros de pedestal y otras máquinas herramientas de uso artesanal y
doméstico; tales como máquinas para amasanderías, reparadora de calzado
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Los motores monofásicos de fase partida son particularmente especiales porque están
compuestos de dos bobinados, uno funciona permanentemente conectado a la fuente de
alimentación y el segundo solo permanece conectado a la fuente durante el periodo dela
partida. El bobinado conectado a la fuente de alimentación recibe el nombre de:
bobinado principal, de trabajo o de funcionamiento. El segundo bobinado se denomina
bobinado auxiliar, bobinado de partida, o bobinado de arranque.
El bobinado principal consume la corriente nominal es decir la corriente de consumo con
carga (In). El bobinado auxiliar se desconecta del principal por medio de 3 sistemas:
interruptor centrífugo, pulsador manual, relé de sobrecorriente.
Según la forma de desconexión estos motores tienen una clasificación de la siguiente
forma: Motor monofásico de torque alto, Motor monofásico de torque medio, Motor
monofásico de torque bajo.
Los motores monofásicos de torque alto se componen de: bobina principal, bobinado
auxiliar condensador de arranque conectado en serie con la bobina auxiliar , un
interruptor centrifugo, conectado en serie con el bobinado auxiliar el condensador de
arranque y estos tres elementos conectado en paralelo con la fuente de alimentación y el
bobinado de trabajo.
Los motores monofásicos de torque medio se componen de: bobina de trabajo, bobina
auxiliar, interruptor centrífugo
Los motores monofásicos de torque bajo tienen dos bobinados y un condensador
conectado entre los dos bobinados. Los bobinados tienen una pequeña diferencia en el
diámetro del conductor magnético
La tecnologia actual permite conocer una variada y creciente tipos de motores eléctricos
por lo que también existe una variada forma de catalogarlos . Uno de estos aspectos es lo
que a continuación describiremos como lo más usado en la indcustria productiva .
*Según la alimentación eléctrica
*Según el tipo de carcaza
*Según el númerto de fases de alimentación *Según la forma de montaje o sujeción
*Según el sentido de giro
*Según la ventilación
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Según su alimentación eléctrica encontramos motores de corriente directa o continua y
de corriente alterna .
Según el número de fases de alimentación podemos encontrar los motores monofasicos
es decir aquellos que funcionan con una sola fase descritos anteriormente . Y los motores
trifasicos son aquellos que funcionancon 3 fases es decir L1-L2-L3 ó R-S-T.
Según el sentido de giro podemos encontrar los que giran horario es decir de izquierda a
derecha considerando que el eje es el centro y las que giran antihorario es decir giran de
derecha a izquierda considerando el eje como centro del motor.
Según el tipo de carcaza estos motores tienen algunas caracteristicas especiales por su
volumen y utilización . La carcaza es la parte externa que proteje y cubre el estator . El
estator contiene el nucleo ranurado . El material empleado para la fabricacion de las
carcazas depende del tipo de motor, del tipo de diseño,y de su aplicación:
*Carcaza cerrada
*Carcaza hermetica
*Carcaza abierta
*Carcaza a prueba de goteo
*Carcaza aprueba de explosión
*Carcaza sumergible.
Según la forma de sujeción podemos encontrar motores eléctricos de brida lateral y
motores eléctricos de brida frontal.
Según el tipo de ventilación estos motores tienen una división basado en la forma como
la turbina que estos poseen tiene la capacidad de refrigerar las bobinas que por circular
por ellas una corriente toman una cierta temperatura que es necesario rebajar. Los
motores eléctricos ventilados y autoventilados.
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PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Los motores de CORRIENTE ALTERNA Y CORRIENTE CONTINUA se basan en el mismo
principio, el cual establece que si un conductor por el que circula una corriente eléctrica
se encuentra dentro de la acción de un campo magnatico, este tiende a desplazarse
perpendicularmente a las líneas del campo magnético
El conductor tiende a funcionar como un electroimán debido a la corriente eléctrica que
circula por el mismo de esta manera propiedades magnéticas, que provocan, debido a la
Interacción con los polos ubicados en el estator el movimiento circular que se observa en
el rotor del motor.
Partiendo del hecho de que cuando pasa corriente por un conductor produce un campo
magnético, además si lo ponemos dentro de la acción de un campo magnético potente,
el producto de la interacción de ambos campos magnéticos hace que el conductor tienda
a desplazarse produciendo así la energía mecánica. Dicha energía es comunicada al
exterior por eje del rotor del motor
VENTAJAS
-A igual potencia su tamaño y peso son más reducidos.
-Se pueden construir de cualquier tamaño.
-Tienen un par de arranque elevado y, según el tipo de motor prácticamente constante
-Su rendimiento es muy elevado (típicamente en torno a un 75% aumentando el mismo
a medida que se incrementa la potencia de la máquina)
-Este tipo de motores no emite contaminantes, aunque en la generación de la energía
eléctrica de la mayoría de las redes de suministro si emiten contaminantes.
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PARTES FUNDAMENTALES DEL MOTOR MONOFASICO
Dentro de las características fundamentales de los motores eléctricos, éstos se hallan
formados por varios elementos. Sus partes principales son: el estator, la carcasa, la base,
el rotor, la caja de conexiones, las tapas y los cojinetes [véase figura 1]. No obstante, un
motor puede funcionar solo con el estator y el rotor.
El estator es el elemento que opera como base, permitiendo que desde ese punto se
lleve a cabo la rotación del motor. El estator no se mueve mecánicamente, pero sí
magnéticamente. Existen dos tipos de estatores [ver figura 2]:
a) Estator de polos salientes
b) Estator ranurado
El estator está constituido principalmente de un conjunto de láminas de acero al silicio
(y se les llama “paquete”), que tienen la habilidad de permitir que pase a través de ellas
el flujo magnético con facilidad; la parte metálica del estator y los devanados proveen los
polos magnéticos.
POLOS SALIENTES
RANURADO
Figura 2: Tipos de estatores
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VELOCIDAD DEL MOTOR MONOFASICO
Los polos de un motor siempre son pares (pueden ser 2, 4, 6, 8, 10, etc.,), por ello el
mínimo de polos que puede tener un motor para funcionar es dos (un norte y un sur).
Las “revoluciones por minuto” del rotor (RPM) se determinan por la siguiente fórmula:
F = Frecuencia de la corriente alterna (50Hz)
FxT
RPM = ----------polos,
T = Tiempo en segundos (60 segundos)
pp = Pares de polo (todo motor tiene un mínimo de un par de
Pp
un norte y un sur)
RPM = Revoluciones por minuto
ROTOR DEL MOTOR MONOFASICO
El rotor es el elemento de transferencia mecánica, ya que de él depende la
conversión de energía eléctrica a mecánica. Los rotores, son un conjunto de láminas
de acero al silicio que forman un paquete, y pueden ser básicamente de tres tipos
[figura 3]:
a) Rotor ranurado
b) Rotor de polos salientes
c) Rotor jaula de ardilla
Polos salientes
Ranurado
Figura 3 Tipos de rotores
Jaula de ardilla
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La carcasa es la parte que protege y cubre al estator y al rotor. El material empleado
para su fabricación depende del tipo de motor, de su diseño y su aplicación. Así pues,
la carcasa puede ser:
a)
Totalmente cerrada
b)
Abierta
c)
A prueba de goteo
d)
A prueba de explosiones
e) De tipo sumergible
CARACTERISTICAS TECNICAS DE LOS MOTORES MONOFASICOS
Uso y aplicaciones
Este motor se usa para mover diferentes tipos de carga tanto en la industria
como en el área doméstica, especialmente en el área artesanal:
-Aparadoras de calzado
-Taladros de pedestal
-Pequeños tornos para metal o madera
-Esmeriles de muela ancha
-Compresoras, pulidoras, serruchos, caladoras ,canteadoras,sierras de
carnicerías
-Lavadoras domésticas, lava vajilla secadoras de ropa
-Bombas de complemento, extractoras
-Bombas hidráulicas
Ventajas que tienen estos motores.
-Velocidad aproximadamente constante para diferentes cargas mecánicas
-Soporta fuertes sobrecargas
-Sencillez en el arranque
-Posibilidad de automatización
-Fácil reparación
-Partida difícil con carga incluida.
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Desventajas que presentan estos motores
-Dificultad para regular la velocidad (r.p.m.)
-Gran corriente de arranque (Ii )
-Sensibilidad a las variaciones de voltaje
-Bobina de arranque e interruptor centrifuga principales causante de fallas
Diagrama de conexiones
Todos los motores monofásicos de fase partida se deben conectar a una
tensión nominal de 220 volt para una frecuencia de 50 ciclos por segundos
Los condensadores de arranque que se usan en estos motores de torque alto
y torque medio son de alta capacidad (micro faradios) para una tensión en
corriente alterna que varia entre 110 y 220 volt.
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CARACTERISTICAS DEL BOBINADO DEL TRABAJO
-Gran cantidad de espiras o vueltas
-Alambre magnético grueso
-Baja resistencia óhmica (ohms )
-Alta impedancia (Rl )
-Diseñado, para funcionar solo en corriente alterna a220 v. y 50 Hz
-Se aloja en el fondo de la ranura del núcleo
-Se construye en forma concéntrica
-Consume la corriente nominal ( In )
-Permanece conectado durante todo el periodo de trabajo
-Conectado a 220 volt con carga es decir moviendo una máquina
No parte y en vacío solo girará levemente.
-Como su bobinado es concéntrico ocupa 2/3 del ranurado total.
CARACTERISTICAS DEL BOBINADO AUXILIAR
-Pocas vueltas o espiras
-Alambre magnético delgado
-Alta resistencia óhmica (ohms)
-Baja impedancia ( Rl )
-Diseñado solo para funcionar en el momento de la partida
-Se desconecta de la fuente de alimentación de tres formas distintas:
a.- Interruptor centrifugo (de acción mecánica- automática)
b.- Botón pulsador
( de acción manual –eléctrico )
c.- Relé de desconexión por sobre corriente ( de acción electromagnético-automático)
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-Se instala sobre el bobinado de trabajo ocupa 1/3 y más del ranurado total del núcleo.
-Su bobinado también es de forma concéntrica
-Al conectarse en paralelo con el bobinado de trabajo eleva la corriente de 2 a7 veces el valor nominal de la placa ( In )
-No se debe conectar por largos periodos a la fuente SE QUEMA.-