E N S A Y O D E I N S T A L A C I O N E S I N D U S T R I A L E S

E D I S O N B U R I A B A D

U N I V E R S I D A D P O L I T E C N I C A S A L E S I A N A

MOTORES ELECTRICOS, TIPOS, CARACTERISTICAS Y APLICACIONES.

Pues todo comenzó gracias al científico Hans Christian Oersted quien demostró que al colocar una espira alrededor de una brújula y al ser atravesada corriente por esta se genera en su interior un campo magnético, la cual actúa sobre la aguja produciendo un giro, lo que se parece al hacer girar un imán sobre el rotor con lo cual se consigue el motor eléctrico, al mismo tiempo tenemos energía mecánica con el movimiento del rotor.

Por esta razón si se coloca dos conductores horizontalmente y son atravesados por corriente se genera un campo magnético el conductor se desplaza perpendicularmente al campo magnético, es decir, sube o baja, si en lugar de un conductor la corriente atraviesa una espira el campo magnético provoca que un lado de la espira suba y el otro baje. Aunque es basado principalmente en las fuerzas de atracción y repulsión

Campo Magnético en una espira.

Fig. 1

Los motores transforman energía eléctrica en energía mecánica de ahí sus múltiples ventajas como son el uso de estos en las industrias (transporte, minas), comercio o el hogar, de igual manera se los usa en aparatos domésticos, automóviles, Equipos de Tecnologías de la Información, Equipos de Visión y Sonido, ,Equipos Médicos Aplicaciones Industriales y Robots, Juguetes y Entretenimiento.

Tipos de Motores.

Corriente Alterna

Monofásicos

Estos motores usan corriente alterna con una fase y un neutro, este tipo de motores se usan en la red habitual.

Polifásicos o Trifásicos.

Estos motores son usados en las industrias donde se usan tres fases proveyendo un uso más eficiente a los conductores. Donde se encuentra desfasado a un ángulo de 120°, donde sus retornos se conectan a un neutro común, en algunos casos se puede omitir.

o Rotativos

Motores Síncronos

Estos motores funcionan a velocidad constante y está determinado por la frecuencia de la red eléctrica denominado como velocidad de asincronismo.

Motores Asíncronos o de Inducción.

En estos el estator gira a una velocidad denominado de sincronismo, es decir, que el rotor gira a una velocidad un poco menor a la del campo magnético originado por el estator.

Siendo estos los motores más usados en las industrias por lo cual tenemos una gama de motores en función de su velocidad de sincronismo:

Numero de Polos

Hz Velocidad de Sincronismo

Velocidad del Rotor

2 50 3000 rpm 2900 rpm

4 50 1500 rpm 1450 rpm

6 50 1000 rpm 950 rpm

8 50 750 rpm 700 rpm

De jaula de ardilla

El rotor está formado por un grupo de barras de aluminio o de cobre.

De anillos rozantes

Permite conectarse el rotor con bobinas en el exterior.

o Lineales

Corriente Continua

Este tipo de motores utilizan corriente suministrada por una fuente de alimentación como puede ser una pila o batería las cuales se toma la misma polaridad.

Excitación Derivación.

Excitación Serie.

Excitación Compuesta.

De imanes permanentes.

Sin escobillas.

Motores Especiales

Motores Paso a Paso

Motores de Reluctancia

Motores Magneto-hidrodinámicos

Motor Universal

Motores de 400 Hz

PARTES DE UN MOTOR

Las partes de un motor trifásico son los siguientes:

ESTATOR

Es la parte fija del motor compuesta en su parte externa por la carcasa de acero que contiene el núcleo magnético, donde la carcasa protege al motor del calor excesivo generado por el mismo; En el interior del núcleo se encuentran muchas ranuras donde se bobinan el devanado inductor.

ROTOR

Es la parte móvil del motor, se encuentra acoplado al núcleo del mismo, en el que se encuentran varias ranuras cortocircuitadas en sus extremos por anillos conductores; a este tipo de rotores se le denomina jaula de ardilla. El eje es sujetado a la carcasa por

unos cojinetes que transmiten el par de fuerzas a la carga por la transmisión de los engranajes, y este actúa adecuando la velocidad del motor a la velocidad de la carga.

REFRIGERACION

Es un ventilador acoplado al eje de giro llamado auto ventilación aunque existen motores con ventilación forzada.

CAJA DE BORNES

En este se encuentra los terminales de los devanados estatoricos para su conexión a la alimentación. Existen 2 terminales por devanado y uno por fase.

ENTREHIERRO

Este debe ser muy reducido para minimizar los flujos de aire pues el aire conduce peor el flujo que el hierro.

CONEXIONADO DE UN MOTOR TRIFASICO

Los motores trifásicos son de bi-tensión, es decir, que se puede conectar a dos tensiones diferentes la primera es la tensión de fase nominal (la máxima tensión aplicada en la bobina). Si esta es muy alta puede provocar daños en el aislamiento sobrecalentándolo lo cual afecta su tiempo de uso.

Fig. 2 Conexión Estrella Fig.3 Conexión Triangulo

RENDIMIENTO Y CURVA CARACTERISTICA

Los motores asíncronos tienen en su placa una serie de parámetros los cuales explican el máximo rendimiento de la carga los cuales reciben el nombre de parámetros nominales del motor.

Entre ellos se pueden destacar:

Potencia Nominal

Tensión e intensidad nominal

Velocidad nominal

Frecuencia nominal

Par nominal

Factor de potencia nominal

Lo que indica que el motor no puede tener más potencia que la nominal pero estos motores tienden a desarrollar de 2 a 7 veces su par nominal. A continuación una gráfica que muestra lo dicho.

CURVA PAR MOTOR-VELOCIDAD

Fig.4

TIPOS DE ARRANQUE

Entre los tipos de arranque podemos hablar de:

MOTORES TRIFASICOS

ARRANQUE DIRECTO

Es cuando se le aplica directamente la tensión dela red.

ARRANQUE CON RESISTENCIAS ESTATORICAS

Se colocan resistencias en serie antes de la conexión al estator con lo que se produce una caída de tensión, conforme adquiere velocidad se van desconectando.

ARRANQUE CON AUTOTRANSFORMADOR

Mediante el uso de un transformador reducimos la tensión de red en la entrada durante el arranque.

ARRANQUE ESTRELLA TRIANGULO

Se trata del arranque de un motor con una tensión de forma reducida o conexión estrella y luego con tensión alta o conexión triangulo con lo que tenemos una intensidad reducida.

ARRANQUE ESTATICO

Se usa un convertidor electrónico de frecuencia, primero se aplica una frecuencia en rampa de aceleración hasta su valor nominal.

MOTORES MONOFASICOS

Entre los tipos de arranque de estos motores podemos destacar:

ESPIRA DE SOMBRA

Se coloca una pequeña bobina de arranque en cortocircuito a un ángulo pequeño con lo cual se logra tener un par de arranque pequeño.

FASE PARTIDA

Se encuentra desfasado a 90° del bobinado principal, ambos están conectado a la red monofásico, con esto se logra crear un par de fuerza de arranque es usados en los compresores.

FASE PARTIDA CON CONDENSADOR

Es usado para lograr obtener un arranque más elevado colocando en serie junto a un bobinado auxiliar un condensador de arranque.

MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA

En función de la excitación podemos destacar los siguientes:

DERIVACION SHUNT, PARALELO O INDEPENDIENTE.

Permite regular la velocidad al variar la intensidad como la tensión del inducido, es utilizado en máquinas, herramientas, ventilación y bombas todas con velocidad constante.

EXCITACIÓN EN SERIE

Al aumentar la potencia aumenta la fuerza contra-electromotriz, pero la tensión baja la corriente del inducido con lo que se regula la potencia, es usado en tracción de trenes y tranvías.

COMPUESTA O COMPOUD

Se bobina en serie y paralelo con lo que obtenemos características de serie y derivación.

Por lo tanto la aplicaciones de todos estos motores se usan en Industrias tanto grandes como pequeñas con el distintivo de cada motor el cual es diferente

Bibliografía

1. TecnologíaMotor Eléctricohttp://www.areatecnologia.com/EL%20MOTOR%20ELECTRICO.htm

2. Motores EléctricosHandbook of Electric Motors. Hamid A. Toliyat y Gerald B. Kliman. CRC Press.

3. CoRioLiS – Ingeniería Eléctrica.Motores Industriales (Parte I)Dani R.P.diciembre 1, 2008 / visto enero 21, 2013http://coriolisblog.wordpress.com/2008/12/01/motores-industriales-parte-i/