motores electricos
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2.25 Receptor eléctrico (elemento final de control)
El medio de conversión de energía eléctrica, neumática o hidráulica en movimien-
to de fuerza mecánica de transmisión rotacional o lineal se define como receptor. Los
receptores tienen como misión generar los movimientos operativos en los procesos in-
dustriales o máquinas, como a sus ves generar movimientos continuos de potencia con
par de arranque elevados o no.
Los receptores eléctricos son los más utilizados como generadores de movimientos de po-
tencia continuos en forma directa o indirectamente para generar energía neumática u oleohidráu-
lica. Los receptores eléctricos tienen preferencia como generador de movimiento rotacional por su
precisión, velocidad, fácil control y versatilidad. Los receptores eléctricos se dividen en dos gru-
pos: motores de corriente continúa y motores de corriente alterna.
Los motores eléctricos están constituidos por una parte fija (estator) y una móvil (rotor). El
estator compuesto por chapas delgadas de material ferromagnético unidas firmemente y fijadas
dentro de la estructura del motor. La estructura fija se complementa con la carcaza, tapas, bujes
o rodamientos, borneras, bobinas de alambre de cobre, etc. El rotor compuesto por chapas delga-
das de material ferromagnético unidas firmemente montadas sobre un eje de hierro. La estructura
móvil se complementa con el ventilador, bobinas de alambre de cobre, etc.
Los compuestos de hierro y sus aleaciones con cobalto, tungsteno, níquel, aluminio, silicio,
etc. son los materiales magnéticos más utilizados en el diseño y constitución de núcleos de los
transformadores y máquinas eléctricas. En los aparatos eléctricos el empleo de materiales ferro-
magnéticos esta motivada por su facilidad de imantarse por la acción de una corriente eléctrica al
circular por un conductor.
Carcaza
Tapa posterior
Ventilador
Tapa anterior
Rodamiento
Bornera
Tapa de bornera
Protección
Rodamiento
Eje
Estator
Rotor
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La aleación más empleada esta compuesta esen-
cialmente con hierro puro con un porcentaje de silicio.
Los porcentajes de silicio por lo general no superan el 6
% por tornarse en una aleación más dura y por consi-
guiente quebradiza. Esta aleación se lamina en chapas y
flejes de espesores comprendidos entre 0,35 y 0,635
mm recocidos; en el lenguaje corriente se le conoce con
el nombre de acero al silicio o chapa magnética. Las cha-
pas de hierro-silicio tienen un aislamiento ínterlaminar
por oxidación o revestimiento superficial.
El núcleo del estator contiene ranuras longi-
tudinales para el alojamiento de las bobinas de a-
lambre de cobre. Las bobinas consisten en un arro-
llamiento concéntrico de alambre de cobre. A los
arroyamientos de alambre de cobre o bobinas se
los denomina campos.
Toda corriente que circula a través de un
conductor arrollado en forma concéntrica sobre un
núcleo de hierro-silicio genera en su entorno un
campo electromagnético intenso con polos norte y
sur. La intensidad del campo electromagnético es
directamente proporcional a la intensidad de cor-
riente.
El sentido de giro del arrollamiento de alam-
bre de cobre sobre el núcleo le confiere al campo
magnético la formación de polos opuestos (norte y
sur).
En la práctica los conductores de las bobinas
son arrollados sobre el núcleo con el mismo senti-
do de giro. Los polos opuestos surgen del ínterco-
nexionado de las bobinas. Al conectarse los princi-
pios o finales de las bobinas entre si y los extremos
restantes a la alimentación quedan formados los
polos norte y sur.
Chapa silicio ranurada
Montaje terminado
Bobinas montadas
Sentido de giro Bobina y corriente
P = principio de bobina
F = final de bobina
P P
F F
Rotor sin arrollamiento
Estator Rotor
Núcleo del estator
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En los motores con rotor bobinado la intercone-
xión eléctrica entre los campos del estator con el rotor se
efectúa a través de un dispositivo electromecánico inte-
grado por escobillas, porta-escobillas y colector. Las es-
cobillas (carbones) son un tipo de contacto formado por
un bloque de carbón con un resorte. El porta-escobilla es
un conducto metálico aislado fijado a la estructura del es-
tator por el cual se desliza la escobilla empujada por el
resorte.
El colector montado sobre el eje del rotor esta
constituido por un número determinado de láminas de
cobre llamadas delgas, las cuales quedan aisladas entre
sí mediante láminas de micanita. Los extremos de los ar-
rollados de las bobinas del rotor son soldados a las del-
gas del colector. En el movimiento giratorio del colector
las escobillas se deslizan por las delgas cerrando el cir-
cuito formado por las bobinas del estator con el rotor.
El funcionamiento de un motor eléctrico se basa
en la interacción entre los campos electromagnéticos del
estator y rotor, es decir, la acción de atracción y repul-
sión de los campos electromagnéticos generados por la
circulación de corriente eléctrica en las bobinas le dan
movimiento y sentido de giro al rotor del motor eléctrico.
La interacción electromecánica del estator con el rotor
convierten la energía eléctrica en energía mecánica de
potencia o control, energía neumática, energía oleohi-
dráulica, etc.
Escobillas
Colector
Rotor bobinado
N S N S
F
P
F
P
F
P
F
P
Cuatro polos
N S
F
P
F
P
Dos polos
P P F
F
Rotor con arrollamiento
Bobina del rotor
Porta-escobilla
Escobilla Colector
Delga
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Como expresamos anteriormente el funcionamien-
to de un motor eléctrico es la consecuencia de las fuerzas
electromagnéticas generadas por la circulación de una
corriente eléctrica por las bobinas del estator y/o rotor.
En motores pequeños o de muy baja potencia el rotor o
motor están construidos con imanes permanentes, en
consecuencia no hay contacto eléctrico con la parte móvil
o fija del motor, en estos casos interactúan un campo
magnético y uno electromagnético.
Normalmente los motores son máquinas reversi-
bles, es decir, al aplicar energía mecánica haciéndole gi-
rar a su eje producen energía eléctrica, comportándose
como dinamos al producir corriente continua o alternado-
res cuando producen corriente alterna.
2.26 Motor de corriente continúa
El movimiento giratorio de los motores de
corriente continua se basa en el empuje derivado
de la repulsión y atracción entre polos magnéticos.
Creando campos constantes convenientemente o-
rientados en el estator y rotor se origina un par de
fuerzas que obliga al rotor a girar buscando la posi-
ción de equilibrio.
El campo electromagnético del estator se
forma con dos arrollamientos con sentido de giro
opuesto y montados frontalmente sobre el núcleo.
Al circular una corriente eléctrica por las bobinas
del estator se forma los campos electromagnéticos
llamados campos polares con un norte y sur.
El núcleo del rotor contiene una o más espi-
ras. Cada espira esta formada por un arrollamiento
de alambre de cobre conectado a las delgas del co-
lector. A cada arrollamiento se lo denomina bobina
y al conjunto que forma el circuito eléctrico del ro-
tor (bobinas, delgas, colector) devanado. Otra de-
nominación del rotor en corriente continua es ar-
madura.
Estator motor CC
Rotor o armadura
Espira
Escobilla
Colector
Campos
+
-
a
b
Posición inicial: la corriente circula de b hacia a
+
- Posición neutra: no hay
circulación de corriente
+
-
b
a
Posición conmutación: la corriente circula de a hacia b
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El devanado de la armadura compuesto de un
conjunto de bobinas interconectadas en serie for-
mando un anillo. En cada delga del colector se co-
nectan el final de una bobina con el principio de la
siguiente. Todas las bobinas que forman la armadu-
ra poseen el mismo sentido de giro. Las escobillas
dividen al devanado en dos circuitos paralelos con
distinto sentido de giro, es decir, campos magnéti-
cos opuestos.
El flujo de corriente al atravesar el devanado
del rotor origina un campo electromagnético atraí-
do por el campo electromagnético fijo del estator
provocando el giro del eje del motor. Al rotar el co-
lector va conmutando el sentido de circulación de la
corriente eléctrica en las bobinas, por consiguiente
los campos electromagnéticos sucesivos son atraí-
dos por los campos del estator continuando con el
movimiento de giro.
Cuando ocurre la conmutación el campo elec-
tromagnético de la bobina primero es atraído hacia
los campos polares y posteriormente repelido. El
proceso de atracción y repulsión de los campos del
rotor son continuos mientras continué la circula-
ción de corriente por el devanado.
N
S
N
S
N
S
N
S N
S N
S
1 2 3
+
Bobinas
Colector
Delga
Escobilla
Flujo de
corriente en el devanado
Flujo de
corriente en la bobina
+
+
+
-
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2.26.1 Excitación motores CC
La forma de conectar las bobinas del
estator y la armadura con respecto a la
fuente de alimentación del motor de corrien-
te continua se define como excitación. En ba-
se a la configuración de la excitación los motores
de corriente continua se dividen en:
2.26.2 Independiente: los devanados del
estator se conectan totalmente por separado a u-
na fuente de corriente continua, y el motor se
comporta exactamente igual que el de imanes
permanentes. En las aplicaciones industriales de
los motores de corriente continúa es la configura-
ción más extendida.
2.26.3 Serie: consiste en conectar el devana-
do del estator en serie con el de la armadura. Se
emplea cuando se precisa un gran par de arran-
que. La velocidad dentro de ciertos parámetros no
es estable.
Los motores con este tipo de excitación se
embalan (gran aceleración del giro del eje que
puede llegar a destruir el motor) en ausencia de
carga mecánica. Los motores con esta configura-
ción funcionan también con corriente alterna.
2.26.4 Paralelo (shunt): consiste en co-
nectar el devanado del estator en paralelo con el
devanado de la armadura. El par de arranque es
menor que el motor serie, pero su velocidad más
estables. Estator y rotor están conectados a la
misma tensión, lo que permite un perfecto control
sobre la velocidad y el par de arranque.
2.26.5 Compound (compuesta): en este
tipo de motor de corriente continua se combinan
las características del motor serie y del motor pa-
ralelo. El devanado del estator esta compuesto
por un arrollamiento en serie y otro paralelo inter-
conectados al devanado de la armadura.
El modo de interconexión del devanado del es-
tator con la armadura divide a los motores de cor-
rientes continúa compound en:
Excitación corta
Excitación larga
Estator + - Armadura Excitación compound corta
Serie Shunt
+ Estator +
- Armadura - Excitación independiente
+ Estator
- Armadura Excitación paralelo
Estator +
- Armadura
Excitación serie
Estator + - Armadura Excitación compound larga
Serie Shunt
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2.26.6 Polos auxiliares de compensación
En el proceso de conmutación se originan chispor-
roteos sobre las delgas del colector por efecto de reac-
ciones de la armadura. En los motores de corriente con-
tinúa shunt o compound se adicionan polos auxiliares de
compensación intercalados entre los polos principales
contra restando el efecto antes mencionado.
El devanado de los polos auxiliares se interconec-
ta en serie con el devanado de la armadura. El sentido
de giro del arrollamiento de cada bobina del devanado
shunt o la polaridad de cada polo debe ser la misma que
el polo principal anterior al sentido de giro.
2.27 Motor universal
Motor de baja potencia diseñados para tra-
bajar en corriente alterna o continua. Constructi-
vamente posee las mismas características del mo-
tor serie de corriente continua, diferenciándose en
el núcleo del estator por ser de chapa laminada.
Estos motores funcionan en CA o CC.
Los motores universales son motores
con los devanados (estator-armadura) conectados
en serie. Los motores universales se caracteriza
por disponer de un fuerte par de arranque y que la
velocidad del rotor varía en sentido inverso de la
carga (a mayor carga mecánica menor velocidad),
pudiendo llegar a embalarse cuando funciona en
vacío.
El control de la velocidad con un amplio margen
de regulación se efectúa con resistencias variables (po-
tenciómetros) o por combinación de resistencias en serie
y/o paralelo con los devanados. La resistencia conectada
en paralelo con el rotor atenúa el número de revolucio-
nes de la máquina y la resistencia en serie limita intensi-
dad de corriente. La inversión del sentido de giro del
motor universal surge de la conmutación de la conexión
en las escobillas o los campos del estator.
Generalmente se los construye en baja potencia,
siendo por su bajo costo y sencillo mantenimiento de ex
tensa aplicación en electro-domésticos, máquinas herra-
mientas portátiles, etc.
Sentido de giro
Polos Auxiliares
N S
N
S
+ -
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2.28 Motor de corriente alterna
La distribución de energía eléctrica industrial
se realiza por tres conductores llamados fases R-S-
T con un valor de tensión entre fases de 380 Vca 50
Hz (existen otros valores de tensión como 3X220 Vca 60
Hz). La tensión de distribución de energía se denomina
entre otros nombres como: tensión de red, tensión de ali-
mentación, tensión de línea, fuerza motriz (FM), baja ten-
sión, trifásica, etc.
En algunos casos la distribución de energía
se complementa con un cuarto conductor llamado
neutro (N) que esta referido al centro de la estrella
del transformador o generador correspondiente a
baja tensión o salida. El valor de tensión entre un
conductor activo (fase) y el neutro es de 220 Vca
50 Hz (tensión de fase, monofásica, etc.). Con trifá-
sica 220 Vca 60 Hz la monofásica es 110 Vca 60 Hz.
Constructivamente un motor de corriente al-
terna se corresponde a un sistema trifásico de ali-
mentación al estar el bobinaje del estator integra-
do por tres devanados (uno para cada fase de ali-
mentación). Los tres devanados se distribuyen si-
métricamente y desfasados 120º por el ranurado
del estator e interactúan eléctricamente.
Al ser alimentado con energía eléctrica un
motor de alterna se originan corrientes que circu-
lan a través de los devanados desfasadas entre si
120º. El defasaje de las corrientes que fluyen por
los devanados origina un campo electromagnético
rotatorio en el núcleo del estator. En el ejemplo si-
guiente el devanado trifásico de un motor de 12
ranuras y dos polos.
Fase R: línea continúa U-U1
Fase S: línea continúa V-V1
Fase T: línea continúa W-W1
U W1 V U1 W V1
1 2 3 1 2 3
4 5 4 5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Devanados estator trifásico
220 Vca
R S T N
380 Vca
380 Vca
380 Vca
220 Vca
220 Vca
Fase Fase Fase Neutro
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Entre los tres devanados de un motor trifási-
co quedan seis puntas o extremos para la interco-
nexión a la red de alimentación R-S-T. La interco-
nexión de los devanados de un motor trifásico con
respecto a la red de alimentación los divide en co-
nexión estrella o triángulo.
En la interconexión en estrella se unen los extre-
mos de los devanados U–V–W (punto neutro). La ali-
mentación de la red, es decir, las fases R-S–T se conec-
tan en los extremos U1–V1–W1 respectivamente.
En la interconexión en triángulo se unen los extre-
mos de los devanados U con W1, V con U1, W con V.
La alimentación de la red, es decir, las fases R-S–T se
conectan en los extremos W1–U1–V1 respectivamente.
Entre otros datos la chapa de características
de un motor eléctrico contiene la tensión de ali-
mentación. Según el valor de tensión nominal que
contenga la chapa de característica se determina el
tipo de conexión del motor.
Solamente los motores identificados con un valor
de tensión de 380/660 V o 380 V pueden ser conectados
para un arranque estrella/triángulo.
W
V1
W1
U
U1 V
Devanados en triangulo
U
U1
Y1 W
V
W1
Devanados en estrella
U V W
W1 U1 V1
Alimentación de la red
Bornera en estrella
R S T
Alimentación de la red
Bornera en triángulo
R S T
U V W
W1 U1 V1
Borneras de motor trifásico
W
V U
W1
V1 U1
Devanado trifásico Un par de polos
Chapas de características
380/660 V
380 V
220/380 V
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En
los
motores
eléctricos
la
velocidad
angular o de giro del eje se expresa en revoluciones por
minuto (rp m). En motores de corriente alterna o
inducción el número de pares de polos que
conforman el de-vanado del estator y la frecuencia
de la corriente alterna de alimentación determina
las revoluciones por minuto (rpm) del eje del rotor
o inducido.
En la
conexión de
los motores
de corriente
alterna
trifásicos
normalizad
os respetando el orden de las fases R-S-T en la
bornera U-V-W el rotor gi-rara en sentido horario,
es decir, hacia la derecha. Salvo especificaciones
en lo contrario todos los motores giran en ambos
sentidos.
La inversión del sentido de giro de un motor
de CA se efectúa conmutando dos de las tres fases
de alimentación, es decir, conmutando R con S o R
con T o S con T, nunca las tres fases juntas. Las
distintas formas de conmutación de las fases son:
en el conexionado de la bornera, a través de un in-
terruptor conmutador, contactores, etc.
La forma constructiva del rotor o inducido de los
motores de corriente alterna los divide en asíncronos y
síncronos.
Características
Tensión nominal
Conexión
Bornera Tensión de línea
220/380V Estrella
Triángulo
380 V
220 V
380/660V Estrella
Triángulo
380 V
380 V
380V Estrella
Triángulo
380 V
380 V
rpm en 50 Hz Pares de
polos rpm en 60 Hz
3000 1 3600
1500 2 1800
1000 3 1200
750 4 900
rpm = 60 * f (Hz frecuencia)
p (pares de polos)
S N
Un par de polos 3000 rpm
Dos pares de polos 1500 rpm
S S
N
N
Tres pares de polos 1000 rpm
S
N
N
N
S
S
R S T
U V W
R con S
R S T
U V W
S con T
R S T
U V W
R con T
R S T
U V W
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2.28.1 Motor de CA asíncrono
En el rotor o inducido de estos motores es reem-
plazado el devanado de alambre de cobre por un devana-
do en corto circuito (jaula de ardilla) o un devanado bo-
binado con anillos rozantes. En los inducidos jaula de
ardilla el devanado del rotor lo forman unas varillas
de cobre o aluminio soldadas a dos aros del mismo
material. Estos conjuntos llamados jaula de ardilla
están montados dentro las chapas laminadas del
inducido. En algunos modelos de inducido la jaula
de ardilla es fundida dentro del conjunto de lámi-
nas.
Como expresamos anteriormente al ser ener-
gizado un motor de corriente alterna se genera un
campo electromagnético giratorio en la superficie
del núcleo del estator. El campo electromagnético
del estator al barrer el rotor induce una fuerza e-
lectromotriz (fem) en la jaula de ardilla. La fuerza
electromotriz inducida genera una circulación de
corriente y en consecuencia un campo electromag-
nético.
La interacción de ambos campos electromag-
néticos (estator/rotor) genera un par de arranque
suficiente para provocar el movimiento giratorio
del eje. El par de arranque es la fuerza efectuada por el
motor para provocar el movimiento de la inercia estática
del rotor y carga mecánica. No existe conexión eléctrica
directa entre estator y rotor.
Jaula de ardilla
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La velocidad de giro del rotor siempre es me-
nor que el campo electromagnético rotatorio del
estator. A la diferencia entre ambas velocidades se
la denomina deslizamiento. De no haber desliza-
miento no habría movimiento del rotor por no ge-
nerarse fem inducida. A los motores con esta ca-
racterística se los conoce como asincrónicos de in-
ducción.
En los motores de inducción asíncronos con
anillos rozantes el rotor tiene devanados de alam-
bre de cobre análogos a aquellos de estator, con i-
gual número de fases y de polos. Los tres devana-
dos del inducido están conectados en estrella y los
tres terminales libres están conectados a tres ani-
llos metálicos montados sobre una de las extremi-
dades del eje. A través de tres escobillas se inter-
conecta los anillos rozantes y devanados del esta-
tor al reóstato de control del arranque del motor.
Estos motores se ponen en marcha mediante
un reóstato de arranque trifásico conectado al cir
cuito del devanado del rotor por medio de un dis-
positivo integrado por anillos rozantes y escobillas.
De esta forma puede reducirse la intensidad de la
corriente de arranque manteniendo el par del mo-
tor en el nivel necesario para poner en marcha la
carga estática. Generado el movimiento del eje la
resistencia del reóstato se pone a cero alcanzando
el rotor su máxima velocidad asíncrona.
Rotor con anillos rozantes
Anillos rozantes
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2.28.2 Motor de CA síncrono:
En los motores síncronos de corriente alterna
el rotor o inducido lo constituye un imán perma-
nente (para motores de muy baja potencia) o un
electroimán excitado en forma independiente con
corriente continúa. El devanado del estator es similar
al del motor de inducción. Los motores de CA síncronos
son utilizados preferentemente en altas potencias a bajas
revoluciones.
El devanado del rotor es alimentado con cor-
riente continúa a través de dos anillos conectores
montados sobre el eje que resbalan sobre sendas
escobillas. Los anillos de contacto mantienen un ú-
nico sentido de circulación de la corriente continúa,
por consiguiente la polaridad del campo electro-
magnético del rotor.
Al ser alimentado el devanado del estator por
una fuente de corriente alterna desfasada 120º
(trifásica) se genera un campo electromagnético
rotativo que arrastra al campo magnético o electro-
magnético del rotor provocando el giro del eje con
un buen par de arranque.
Normalmente en motores de potencia el ar-
ranque ocurre por inducción del rotor, es decir, el
motor arranca como asíncrono para iniciar la rota-
ción del eje. Posteriormente estando el rotor en
velocidad cercana a la nominal y mediante la
excitación del inducido con corriente continua se
alcanza la velocidad de sincronismo.
El movimiento giratorio del campo electromagnéti-
co del estator y el giro del eje ocurre a la misma veloci-
dad, es decir, que giran en sincronismo (sin deslizamien-
to). Cuando el rotor entra en sincronismo solamente el
campo electromagnético originado por la corriente conti-
núa sigue actuando. En los motores síncronos cuando la
carga mecánica supera el par motor detiene el movi-
miento del eje.
R
S
T
3X380 Vca
Estator Rotor
110 Vcc
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2.28.3 Motor de CA de fase partida
El principio de funcionamiento es similar al
motor de inducción trifásico asíncrono con la dife-
rencia que el motor de fase partida se energiza con
tensión monofásica (entre una fase y neutro 220
Vca o 110 Vca) y su estator contiene dos devana-
dos conectados en paralelo.
El estator esta formado por un devanado
principal o de trabajo que permanece activo mien-
tras perdure la alimentación del motor, y un deva-
nado auxiliar o de arranque que permanecerá acti-
vo o no según el diseño del motor. En el montaje
sobre el núcleo del estator las bobinas de ambos
devanados se desplazan simétricamente formando
una corona. El lado externo de la corona lo ocupa el
devanado principal (muchas vueltas de alambre
grueso) y el lado interno el devanado auxiliar (po-
cas vueltas de alambre fino).
La interacción entre ambos devanados al ser
alimentados con una tensión monofásica provoca
un campo electromagnético giratorio en el estator
induciendo una fem en el rotor. El campo giratorio
se origina por el desfase de las corrientes que cir-
culan por los devanados. Para aumentar o mejorar
el desfase de las corrientes se interconecta un ca-
pacitor en serie con el devanado auxiliar. La fem in-
ducida en la jaula de ardilla a sus ves genera una
corriente alterna que forma un campo electromag-
nético que gira desplazado con respecto al campo
giratorio del estator (deslizamiento-velocidad asín-
crona).
Por lo general en motores superiores a ¼ de HP
de potencia el circuito de arranque se desconecta auto-
máticamente a través de un interruptor centrífugo. El ac-
cionamiento del interruptor centrífugo esta montado so-
bre la parte posterior del eje y el contacto NA (plaqueta)
en la tapa posterior del motor.
Devanado principal o trabajo
Devanado auxiliar o arranque
Accionamiento centrifugo
Contacto NA Plaqueta
Accionamiento centrifugo montado sobre el eje
N
S
S N
T1
T2
A1
A2
Capacitor
Interruptor
centrífugo
Devanado arranque
Devanado trabajo
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En la figura de la página anterior, la línea de trazo
representa el devanado de trabajo y la línea continúa co-
necta en serie el devanado de arranque con el capacitor
y el interruptor centrífugo (plaqueta). Ambos devanados,
es decir, los circuitos de arranque y trabajo se conectan
en paralelo. El dispositivo de desconexión del devanado
de arranque abre el circuito cuando el motor alcanza las
rpm nominales.
La inversión del sentido de giro en los motores
monofásicos se efectúa a través del conexionado de los
extremos de los devanados de arranque y trabajo. La
inversión del sentido de marcha o giro se efectúa al
conmutar los extremos de arranque entre si (A1
con A2) o los de trabajo (T1 con T2), nunca los
cuatros juntos.
En los motores de fase partida de potencia meno-
res de ¼ HP los devanados de arranque y trabajo inter-
actúan en forma continua, es decir, al ser energizados los
devanados y el capacitor permanecen activos constante-
mente asiendo girar el rotor.
Generalmente estos motores tienen definido inter-
namente el sentido de giro. Los tres extremos de cables
externos se identifican como común, arranque y trabajo.
En serie se interconecta el capacitor y el devanado de
arranque.
En motores de inducción de muy baja poten-
cia el devanado de arranque lo constituye una es-
pira de alambre de cobre grueso insertada en cada
masa polar, a este tipo de motores de muy baja po-
tencia se los conoce como motor de polos sombrea-
dos. En la espira de cobre en corto circuito se origina un
campo electromagnético débil pero suficiente para gene-
rar conjuntamente con el campo electromagnético princi-
pal el campo electromagnético giratorio.
T1 A1 A2 T2
T1 A2 A1 T2
A1 T1 T2 A2
A1 T2 T1 A2
Inversión de marcha
Arranque
Trabajo
F
T1
A1
N
T2
A2
220 Vca
Devanado de trabajo
A
T
C Devanado de arranque
Polos sombreados
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En los motores de polos sombreados no se puede
invertir eléctricamente el sentido de giro. Dando vuelta
mecánicamente el rotor pueden utilizarse en cualquiera
de los dos sentidos.
2.29 Motor paso a paso (steppers)
Al ser energizados los devanados de cualquier
motor eléctrico el eje rotara en forma continua, en cam-
bio en los motores paso a paso el eje efectúa un
movimiento angular o girara una determinada can-
tidad de revoluciones.
Las características de funcionamiento de los
motores paso a paso (steppers) los convierten en
ideales para el control de mecanismos o dispositi-
vos en donde se requieren movimientos de posicio-
namiento muy precisos.
Masa polar
Espira en cortocircuito
Polo sombreado
Núcleo
del estator
Núcleo de estator con devanado
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La particularidad de los motores paso a paso
es la de realizar pequeños movimientos angulares
llamados pasos. Con dispositivos de transmisión
mecánicas los movimientos angulares o rotatorios
pueden ser convertidos en movimientos lineales.
Según la precisión requerida del motor el
movimiento angular o paso del eje varia entre frac-
ciones de 0.76º (grados) y 90º (grados). Para el
giro completo de 360º del eje se requiere de 500
pasos de 0.76º, 200 de 1,8º, 100 de 3,6º, 48 de
7,5º, 24 de 15º, 12 de 30º o 4 de 90º.
En los motores paso a paso el devanado de el es-
tator esta formado por un conjunto de bobinas que inter-
actúan parcialmente al ser comandadas manualmente o
automáticamente. Los motores paso a paso de alta pre-
cisión angular son controlados por ordenadores progra-
mables, esto motivado por la complejidad de secuencias
y variaciones a efectuar en el posicionamiento del eje.
Manualmente a través de llaves interruptoras o
pulsadores pueden ser comandados los motores paso a
paso con un número bajo de posicionamientos. Algunos
modelos de motores paso a paso son diseñados con la
parte conocida como rotor permanezca fija alojando el
devanado de excitación y la parte giratoria sea la externa
(ej: ventilador).
En una primera clasificación los motores pa-
so a paso se dividen en:
De imanes permanente.
De reluctancia variable.
Híbridos.
2.29.1 De imanes permanentes
En los motores pasos a paso el campo magnético
del rotor se genera con un núcleo magnetizado artificial-
mente en forma de discos montados sobre el eje. La ter-
minación de la superficie cilíndrica del imán permanente
puede ser lisa o con dientes longitudinales. En otra forma
constructiva los imanes permanentes son adosados a la
masa del rotor.
El rotor de imán permanente al cesar la exci-
tación del estator permanecerá posicionado y está-
tico hasta una nueva orden de giro o movimiento,
característica que no posee ningún otro motor e-
léctrico. El devanado del estator se subdivide en
devanados de pares de polos que trabajan en for-
ma secuencial estableciendo los posicionamientos
del eje.
Rotor con imanes lisos
Rotor con imanes adosados
- 52 -
2.29.2 De reluctancia variable
Los motores de reluctancia variable poseen
un rotor de hierro dulce o aleación de baja retenti-
vidad magnética que en condiciones de excitación
eléctrica del estator ofrece menor resistencia a ser
atravesado por un flujo magnético.
Las superficies que integran el entre hierro
del motor son mecanizadas con un número diferen-
tes de dientes que disminuyen la reluctancia mag-
nética y mejora la alineación del rotor con los cam-
pos electromagnéticos del estator.
El principal inconveniente de los motores de re-
luctancia variable radica que en condiciones de reposo
(sin excitación) el rotor queda en libertad de girar. El po-
sicionamiento del rotor es dependiente de la inercia me-
cánica y no será posible predecir el punto exacto de re-
poso.
A1
A2
A3
C
- 53 -
Los devanados de cada par de polos tienen el
mismo sentido de giro de las bobinas e interconectados
de la misma forma independientemente de las fases que
integran el estator. En la secuencia operativa para el giro
del rotor hacia la izquierda se sigue el orden de las pun-
as A1, A2 y A3, y para el giro hacia la derecha A3, A2 y
A1.
2.29.3 Híbridos
Los motores híbridos comparten las principales ca-
racterísticas de los PAP de imanes permanentes y de los
de reluctancia variable. El rotor de un motor híbrido es
multidentado y contiene un imán axialmente magnetiza-
do y concéntrico alrededor de su eje.
Los dientes sobre el rotor proporcionan
un camino que ayuda a dirigir el flujo
magnético a posiciones preferidas en el
hueco de aire. El imán magnético
concéntrico aumenta el freno mecánico,
el agarre y las características dinámicas
de torsión del motor.
2.30 Devanados de PAP
El ínterconexionado de los devanados de los
pares de polos y la cantidad puntas de conexionado
externo para el control del motor paso a paso los
clasifica en:
2.30.1 Unipolares: el devanado de cada par
de polos o eje del estator esta conformado por dos arro-
llamientos superpuestos (arrollamiento bifilar) que al ser
interconectados poseen distintos sentidos de giro, con un
punto en común (Ac) y dos entradas (A1 y A2).
A1 A2 A3
1er Paso 1 0 0
2do Paso 0 1 0
3er Paso 0 0 1
Devanado tres fases Secuencia de control
A2
A1
Ac
- 54 -
Al recibir señal por A1 el rotor girara en un senti-do permaneciendo el devanado con
terminal A2 inactivo. Recibiendo la señal por A2 el rotor gira a la inversa de lo antes expresado
permaneciendo el devanado con termi-nal A1 inactivo. En las figuras siguientes se puede obser-
var el cambio en los polos al invertirse el sentido de la corriente y el flujo magnético.
En las configuraciones unipolares el control del
motor se efectúa a través de cinco o seis extremos de
ca-bles. La configuración con seis entradas de control es
la más utilizada. En la configuración de cinco entradas
son interconectados los cables Ac con Bc dando origen al
ca-ble C.
2.30.2 Bipolares: el devanado de cada par
de polos o eje del estator esta conformado por un arro-
llamiento con dos extremos de interconexión cambiables
según la secuencia.
La configuración de los motores bipolares requiere
que las bobinas reciban corriente en ambos sentidos, es
decir, para el giro del rotor debe cambiarse el sentido de
circulación de la corriente en el devanado en cada paso.
Bc B1 B2
Devanado 6 entradas
Ac
A1
A2
B1 B2
Devanado 5 entradas
C
A1
A2
Devanado 4 entradas
A1 A2
B1
B2
A1
Ac
A2
A1
Ac
A2
A1 A2 A1 A2
+ Ac
-
N
S
S
N
A1
A2
N
S
B1
B2
S
N
A1 A2 B1 B2
+ Ac
-
- +
+ -
Cambio de polaridad en los devanados
- 55 -
En las figuras precedentes se puede observar el cambio en los polos al invertirse el sentido
de la corrien-te y el flujo magnético. En otras configuraciones, el nú-mero de salidas aumenta en
base a la cantidad de pares de polos.
2.31 Pasos
del PAP
Las
secuencias
operativas de
control para el
giro del rotor en
los motores unipolares o bipolares los
dividen en:
2.31.1 Paso simple: alimentación
de un polo unifilar por ves, con dos pares de
polos avance del rotor cada 90º (1 rpm = 4
pasos).
2.31.2 Paso doble: alimentación de dos
polo por ves, con dos pares de polos avance del ro-
tor cada 90º (1 rpm = 4 pasos). Con esta secuencia
aumenta la tracción del rotor.
2.31.3 Medio paso: alimentación alterna-
da de la cantidad de polo, la secuencia operativa
primero alimenta a dos polos sucesivos y a conti-
nuación un solo polo. Con este sistema de control
A1 B1 A2 B2
1er Paso 1 0 0 0
2do Paso 0 1 0 0
3er Paso 0 0 1 0
4to Paso 0 0 0 1
A1 B1 A2 B2
1er Paso 1 1 0 0
2do Paso 0 1 1 0
3er Paso 0 0 1 1
4to Paso 1 0 0 1
1
A1 A2
B2
B1 2
A1 A2
B2
B1
3
A1 A2
B2
B1 4
A1 A2
B2
B1
Secuencia paso simple
1
A1 A2
B2
B1
2
A1 A2
B2
B1
3
A1 A2
B2
B1
4
A1 A2
B2
B1
Paso doble
2
A1 A2
B1
A1 A2
B1 1
- 56 -
se obtiene para un motor de dos pares de polos a-vances de 45º (1 rpm = 8 pasos).
2.31.4 Micropasos: los motores paso a pa-
so se caracterizan por tener una elevada capacidad de
posicionamiento. Esto hace que sean ideales en sistemas
donde se requiera grandes precisiones en los movimien-
tos.
A cada movimiento cuando la
resolución de una revolución por minuto del
eje esta dada por un gran cantidad de
posicionamientos se lo denomina
micropasos. La técnica de micropasos consiste
en que un motor paso a paso alcance posiciones
intermedias en-tre dos movimientos o pasos.
El control de posicionamiento de estos
motores solamente es posible con ordenadores
programables. El posicionamiento del rotor es
dependiente del campo elec-tromagnético
formado por la circulación de una corriente
eléctrica por una de las fases o bobinas del
devanado del estator.
Para los posicionamientos en micropasos se ener-
gizan dos fases del devanado del estator en forma simul-
tánea. Con la regulación automática de la corriente
que circula por cada fase y por ende del campo e-
lectromagnético se busca el punto de equilibrio
magnético para determinar el ángulo de giro del
micropaso. Para formar los puntos de equilibrio de los
campos electromagnéticos las corrientes eléctricas que
circulan por las dos fases o bobinas no son iguales.
A1 B1 A2 B2
1er Paso 1 0 0 0
2do Paso 1 1 0 0
3er Paso 0 1 0 0
4to Paso 0 1 1 0
5to Paso 0 0 1 0
6to Paso 0 0 1 1
7mo Paso 0 0 0 1
8vo Paso 1 0 0 1
B1
Rotor dentado
- 57 -
2.31.5 Paso bipolar: alimentación de un polo bifilar por ves conmutándose el
sentido de la corriente eléctrica, con dos pares de polos avance del rotor cada 90º (1
rpm = 4 pasos).
A1 A2 B1 B2
1er Paso + - 0 0
2do Paso 0 0 + -
3er Paso - + 0 0
4to Paso 0 0 - +
1
A1 A2
B2
B1
2
A1 A2
B2
B1
3
A1 A2
B2
B1
4
A1 A2
B2
B1
1er Paso A1
A2
A3 C
A1
A2
A3 C
2do Paso
A1
A2
A3 C
3er Paso