Instituto Tecnolgico De Mrida

Ingeniera Mecnica

Refrigeracin.

Motores elctricos.

Alumnos:

Centeno Santana Rafael Jos

Gurubel Gonzlez Roger Alejandro

Sosa Aguilar Arturo Rafael

Grupo: 8M1

Profesor: Lic. Gaspar Prez vila

Semestre: Agosto-Diciembre 2015

Motores Elctricos Pgina I

Contenido

Motores Elctricos

Introduccin ....................................................................................................................................... 1

Fundamentos de operacin de motores elctricos. .................................................................... 2

Tipos de motores .............................................................................................................................. 3

Partes fundamentales de un motor elctrico ................................................................................ 4

Estator ............................................................................................................................................ 5

Rotor ............................................................................................................................................... 5

Carcasa .......................................................................................................................................... 6

Base ................................................................................................................................................ 6

Caja de conexiones ...................................................................................................................... 7

Tapas .............................................................................................................................................. 7

Cojinetes ........................................................................................................................................ 7

Motor con jaula de Ardilla. ............................................................................................................... 8

Funcionamiento .............................................................................................................................. 10

Clasificacin. ................................................................................................................................... 11

Clase A ......................................................................................................................................... 11

Clase B ......................................................................................................................................... 12

Clase C......................................................................................................................................... 13

Clase D......................................................................................................................................... 13

Clase F ......................................................................................................................................... 13

Tipos de Carcasas. ........................................................................................................................ 14

Aplicaciones. ................................................................................................................................... 17

Bibliografa ....................................................................................................................................... 19

Motores Elctricos Pgina 1

Introduccin

En este trabajo, se comprender lo que es el funcionamiento general de los

motores elctricos, as como su clasificacin de ellos por medio de los tipos de

corrientes.

Las partes importantes que conforman un motor elctrico.

Y por ltimo en se hablara sobre los motores elctricos con rotor de jaula de

ardilla.

Motores Elctricos Pgina 2

Fundamentos de operacin de motores elctricos.

En magnetismo se conoce la existencia de dos polos: polo norte (N) y polo

sur (S), el estator y el rotor, ya que los polos magnticos iguales se repelen, y

polos magnticos diferentes se atraen, produciendo as el movimiento de rotacin.

En la figura siguiente se muestra como se produce el movimiento de rotacin en

un motor elctrico.

Un motor elctrico opera primordialmente en base a dos principios: El de

induccin, descubierto por Michael Faraday en 1831; que seala, que si un

conductor se mueve a travs de un campo magntico o est situado en las

proximidades de otro conductor por el que circula una corriente de intensidad

variable, se induce una corriente elctrica en el primer conductor. Y el principio

que Andr Ampre observo en 1820. en el que establece: que si una corriente

pasa a travs de un conductor situado en el interior de un campo magntico,

ste ejerce una fuerza mecnica o f.e.m. (fuerza electromotriz), sobre el

conductor.

Motores Elctricos Pgina 3

Tipos de motores

Existen bsicamente tres tipos de motores elctricos:

a) Los Motores de Corriente Directa [C.D] o Corriente Continua [C.C]. Se

utilizan en casos en los que es importante el poder regular continuamente

la velocidad del motor, adems, se utilizan en aquellos casos en los que

es imprescindible utilizar corriente directa, como es el caso de motores

accionados por pilas o bateras. Este tipo de motores debe de tener en el

rotor y el estator el mismo nmero de polos y el mismo nmero de

carbones. Los motores de corriente directa pueden ser de tres tipos:

Serie

Paralelo

Mixto

Los motores de corriente continua, suelen utilizarse cuando se necesita precisin

en la velocidad, montacargas, locomocin, entre otros.

b) Los Motores de Corriente Alterna (C.A) Son los tipos de motores ms

usados en la industria, ya que estos equipos se alimentan con los sistemas

de distribucin de energas "normales. De acuerdo a su alimentacin se

dividen en tres tipos:

Monofsicos (1 fase)

Bifsicos (2 fases)

Trifsicos (3 fases)

Motores Elctricos Pgina 4

Los motores de corriente alterna, se usan mucho en la industria, sobretodo, el

motor trifsico asncrono de jaula de ardilla (es un cilindro montado en un eje).

c) Los Motores Universales. Tienen la forma de un motor de corriente

continua, la principal diferencia es que esta diseado para funcionar con

corriente alterna. El inconveniente de este tipo de motores es su

eficiencia, ya que es baja (del orden del 51%), pero como se utilizan en

mquinas de pequea potencia, sta no se considera importante, adems,

su operacin debe ser intermitente, de lo contrario, ste se quemara.

Estos motores son utilizados en taladros, aspiradoras, licuadoras, etc.

Partes fundamentales de un motor elctrico

Dentro de las caractersticas fundamentales de los motores elctricos, stos

se hallan formados por varios elementos, sin embargo, las partes principales son:

el estator, la carcasa, la base, el rotor, la caja de conexiones, las tapas y los

cojinetes. No obstante, un motor puede funcionar solo con el estator y el rotor.

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Estator

El estator es el elemento que opera como base, permitiendo que desde ese

punto se lleve a cabo la rotacin del motor. El estator no se mueve

mecnicamente, pero si magnticamente. Existen dos tipos de estatores :

a) Estator de polos salientes

b) Estator rasurado

El estator est constituido principalmente de un conjunto de lminas de acero al

silicio (y se les llama paquete), que tienen la habilidad de permitir que pase a

travs de ellas el flujo magntico con facilidad; la parte metlica del estator y los

devanados proveen los polos magnticos.

Los polos de un motor siempre son pares (pueden ser 2, 4, 6, 8, 10, etc.,), por ello

el mnimo de polos que puede tener un motor para funcionar es dos (un norte y un

sur).

Rotor

El rotor es el elemento de transferencia mecnica, ya que de l depende

conversin de energa elctrica a mecnica. Los rotores, son un conjunto

lminas de acero al silicio que forman un paquete, y pueden ser bsicamente

tres tipos:

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a) Rotor ranurado

b) Rotor de polos salientes

c) Rotor jaula de ardilla

Carcasa

La carcasa es la parte que protege y cubre al estator y al rotor, el material

empleado para su fabricacin depende del tipo de motor, de su diseo y su

aplicacin. As pues, la carcasa puede ser:

a) Totalmente cerrada

b) Abierta

c) A prueba de goteo

d) A prueba de explosiones

e) De tipo sumergible

Base

La base es el elemento en donde se soporta toda la fuerza mecnica de

operacin del motor, puede ser de dos tipos:

a) Base frontal

b) Base lateral

Motores Elctricos Pgina 7

Caja de conexiones

Por lo general, en la mayora de los casos los motores elctricos cuentan con

caja de conexiones. La caja de conexiones es un elemento que protege a los

conductores que alimentan al motor, resguardndolos de la operacin mecnica

del mismo, y contra cualquier elemento que pudiera daarlos.

Tapas

Son los elementos que van a sostener en la gran mayora de los casos a los

cojinetes o rodamientos que soportan la accin del rotor.

Cojinetes

Tambin conocidos como rodamientos, contribuyen a la ptima operacin de

las partes giratorias del motor. Se utilizan para sostener y fijar ejes mecnicos,

y para reducir la friccin, lo que contribuye a lograr que se consuma menos

potencia. Los cojinetes pueden dividirse en dos clases generales:

a) Cojinetes de deslizamiento. Operan el base al principio de la pelcula de aceite,

esto es, que existe una delgada capa de lubricante entre la barra del eje y la

superficie de apoyo.

b) Cojinetes de rodamiento- Se utilizan con preferencia en vez de los cojinetes de

deslizamiento por varias razones:

Tienen un menor coeficiente de friccin, especialmente en el arranque.

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Son compactos en su diseo

Tienen una alta precisin de operacin.

No se desgastan tanto como los cojinetes de tipo deslizante.

Se remplazan fcilmente debido a sus tamaos estndares

Motor con jaula de Ardilla.

El motor de corriente alterno trifsico de jaula de ardilla es el motor elctrico

industrial por excelencia. Fuerte, robusto y sencillo, se usa en un gran nmero de

mquinas con un mantenimiento mnimo.

Un rotor de jaula de ardilla es la parte que rota usada comnmente en un motor de

induccin de corriente alterna. Un motor elctrico con un rotor de jaula de ardilla

tambin se llama "motor de jaula de ardilla". En su forma instalada, es un cilindro

montado en un eje. Internamente contiene barras conductoras longitudinales de

aluminio o de cobre con surcos y conectados juntos en ambos extremos poniendo

en cortocircuito los anillos que forman la jaula. El nombre se deriva de la

semejanza entre esta jaula de anillos y barras y la rueda de un hmster (ruedas

probablemente similares existen para las ardillas domsticas).

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Los devanados inductores en el estator de un motor de induccin instan al campo

magntico a rotar alrededor del rotor. El movimiento relativo entre este campo y la

rotacin del rotor induce corriente elctrica, un flujo en las barras conductoras.

Alternadamente estas corrientes que fluyen longitudinalmente en los conductores

reaccionan con el campo magntico del motor produciendo una fuerza que acta

tangente al rotor, dando por resultado un esfuerzo de torsin para dar vuelta al eje.

En efecto, el rotor se lleva alrededor el campo magntico, pero en un ndice

levemente ms lento de la rotacin. La diferencia en velocidad se llama

"deslizamiento" y aumenta con la carga.

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Funcionamiento

Los devanados inductores en el estator de un motor de induccin instan al campo

magntico a rotar alrededor del rotor. El movimiento relativo entre este campo y la

rotacin del rotor induce corriente elctrica, un flujo en las barras conductoras.

Alternadamente estas corrientes que fluyen longitudinalmente en los conductores

reaccionan con el campo magntico del motor produciendo una fuerza que acta

tangente al rotor, dando por resultado un esfuerzo de torsin para dar vuelta al eje.

En efecto el rotor se lleva alrededor el campo magntico pero en un ndice

levemente ms lento de la rotacin.

El ncleo de hierro sirve para llevar el campo magntico a travs del motor. En

estructura y material se disea para reducir al mnimo las prdidas. Las lminas

finas, separadas por el aislamiento de barniz, reducen las corrientes parsitas que

circulan resultantes de las corrientes de Foucault (en ingls, 'eddy current'). El

material, un acero bajo en carbono pero alto en silicio, con varias veces la

resistencia del hierro puro, en la reductora adicional. El contenido bajo de carbono

le hace un material magntico suave con prdida bajas por histresis.

Motores Elctricos Pgina 11

El mismo diseo bsico se utiliza para los motores monofsicos y trifsicos sobre

una amplia gama de tamaos. Los rotores para trifsica tienen variaciones en la

profundidad y la forma de barras para satisfacer los requerimientos del diseo.

Este motor es de gran utilidad en variadores de velocidad.

Clasificacin.

Para distinguir entre diversos tipos disponibles, la Nacional Elctrica

Manufactureras Asociacin (NEMA) ha desarrollado un sistema de identificacin

con letras en la cual cada tipo de motor comercial de induccin de jaula de ardilla

se fabrica de acuerdo con determinada norma de diseo y se coloca en

determinada clase, identificada con una letra. Las propiedades de la construccin

elctrica y mecnica el rotor, en las cinco clases NEMA de motores de induccin

de jaula de ardilla, se resume en la siguiente tabla:

Clase A

El motor clase A es un motor de jaula de ardilla normal o estndar fabricado para

uso a velocidad constante. Tiene grandes reas de ranuras para una muy buena

disipacin de calor, y barras con ranuras ondas en el motor. Durante el periodo de

Motores Elctricos Pgina 12

arranque, la densidad de corriente es alta cerca de la superficie del rotor; durante

el periodo de la marcha, la densidad se distribuye con uniformidad. Esta diferencia

origina algo de alta resistencia y baja reactancia de arranque, con lo cual se tiene

un par de arranque entre 1.5 y 1.75 veces el nominal (a plena carga). El par de

arranque es relativamente alto y la baja resistencia del rotor produce una

aceleracin bastante rpida hacia la velocidad nominal. Tiene la mejor regulacin

de velocidad pero su corriente de arranque vara entre 5 y 7 veces la corriente

nominal normal, hacindolo menos deseable para arranque con lnea, en especial

en los tamaos grandes de corriente que sean indeseables.

Clase B

A los motores de clase B a veces se les llama motores de propsito general; es

muy parecido al de la clase A debido al comportamiento de su deslizamiento-par.

Las ranuras de su motor estn embebidas algo ms profundamente que el los

motores de clase A y esta mayor profundidad tiende a aumentar la reactancia de

arranque y la marcha del rotor. Este aumento reduce un poco el par y la corriente

de arranque.

Las corrientes de arranque varan entre 4 y 5 veces la corriente nominal en los

tamaos mayores de 5 HP se sigue usando arranque a voltaje reducido. Los

motores de clase B se prefieren sobre los de la clase A para tamaos mayores.

Las aplicaciones tpicas comprenden las bombas centrfugas de impulsin, las

mquinas herramientas y los sopladores.

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Clase C

Estos motores tienen un rotor de doble jaula de ardilla, el cual desarrolla un alto

par de arranque y una menor corriente de arranque.

Debido a su alto par de arranque, acelera rpidamente, sin embargo cuando se

emplea en grandes cargas, se limita la disipacin trmica del motor por que la

mayor parte de la corriente se concentra en el devanado superior.

En condiciones de arranque frecuente, el rotor tiene tendencia a sobre calentarse

se adecua mejor a grandes cargas repentinas pero de tipo de baja inercia.

Las aplicaciones de los motores de clase C se limitan a condiciones en las que es

difcil el arranque como en bombas y compresores de pistn

Clase D

Los motores comerciales de induccin de jaula de ardilla clase D se conocen

tambin como de alto par y alta resistencia.

Las barras del rotor se fabrican en aleacin de alta resistencia y se colocan en

ranuras cercanas a la superficie o estn embebidas en ranuras de pequeo

dimetro. La relacin de resistencia a reactancia del rotor de arranque es mayor

que en lo motores de las clases anteriores.

El motor est diseado para servicio pesado de arranque, encuentra su mayor

aplicacin con cargas como cizallas o troqueles, que necesitan el alto par con

aplicacin a carga repentina la regulacin de velocidad en esta clase de motores

es la peor.

Clase F

Tambin conocidos como motores de doble jaula y bajo par. Estn diseados

principalmente como motores de baja corriente, porque necesita la menor

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corriente de arranque de todas las clases. Tiene una alta resistencia del rotor tanto

en su devanado de arranque como en el de marcha y tiende a aumentar la

impedancia de arranque y de marcha, y a reducir la corriente de marcha y de

arranque.

El rotor de clase F se dise para remplazar al motor de clase B. El motor de clase

F produce pares de arranque aproximadamente 1.25 veces el par nominal y bajas

corrientes de arranque de 2 a 4 veces la nominal. Los motores de esta clase se

fabrican de la capacidad de 25 hp para servicio directo de la lnea. Debido a la

resistencia del rotor relativamente alta de arranque y de marcha, estos motores

tienen menos regulacin de voltaje de los de clase B, bajan capacidad de

sobrecarga y en general de baja eficiencia de funcionamiento. Sin embargo,

cuando se arrancan con grandes cargas, las bajas de corrientes de arranque

eliminan la necesidad de equipo para voltaje reducido, an en los tamaos

grandes.

Tipos de Carcasas.

Carcasa a prueba de agua:

Envolvente totalmente cerrada para impedir que entre agua aplicada en

forma de un chorro o manguera, al recipiente de aceite y con medios de

drenar agua al interior. El medio para esto ltimo puede ser una vlvula de

retencin o un agujero maculado en la parte ms inferior del armazn, para

conectar un tipo de drenado.

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Carcasa a prueba de ignicin de polvos:

Envolvente totalmente cerrada diseada y fabricada para evitar que entren

cantidades de polvo que puedan encender o afectar desempeo o

capacidad.

Carcasa a prueba de explosin:

Envolvente totalmente cerrada diseada y construida para resistir una

explosin de un determinado gas o vapor que pueda estar dentro de un

motor, y tambin para evitar la ignicin de determinado gas o vapor que lo

rodee, debido a chispas o llamaradas en su interior.

Carcasa totalmente cerrada:

Envolvente que evita el intercambio de aire entre el interior y el exterior de

ella pero que no es lo suficiente mente cerrada para poderla considerar

hermtica al aire.

Carcasa protegida al temporal.

Envolvente abierta cuyos conductos de ventilacin estn diseados para

reducir al mnimo la entrada de lluvia o nieve y partculas suspendidas en el

aire, y el acceso de estas en las partes elctricas.

Carcasa protegida.

Envolvente abierta en la cual todas las aberturas conducen directamente a

partes vivas o giratorias, exceptuando los ejes lisos del motor, tienen

tamao limitado mediante el diseo de partes estructurales o parrillas

coladeras o metal desplegado etc. Para evitar el contacto accidental con las

parte vivas

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Carcasa a prueba de salpicaduras.

Envolvente abierta en la que las aberturas de ventilacin estn fabricadas

de tal modo que si caen partculas de slidos o gotas de lquidos a

cualquier ngulo no mayor de 100 con la vertical no puedan entrar en

forma directa o por choque de flujo por una superficie horizontal o inclinada

hacia adentro.

Carcasa a prueba de goteo

Envolvente abierta en que las aberturas de ventilacin se construye de tal

modo que si caen partculas slidas o gotas de lquido a cualquier ngulo

no mayor de 15 con la vertical no pueda entrar ya sea en forma directa o

por choque y flujo por una superficie horizontal o inclinada hacia adentro.

Carcasa abierta

Envolvente que tiene agujeros de ventilacin que permiten el flujo de aire

externo de enfriamiento sobre y alrededor de los devanados de la mquina.

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Aplicaciones.

Motor de ventilador

Bomba de Agua Casera

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Bomba de agua Industrial

Motor de Compresor

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Bibliografa

Internet:

- http://www.nema.org/Pages/default.aspx

- http://es.wikipedia.org/wiki/Jaula_de_ardilla

- http://www.sapiensman.com/electrotecnia/motor_electrico1.htm

- http://www.nichese.com/motor.html

- http://www.pac.com.ve/index.php?option=com_content&view=article&id=95

85:tipos-de-motores-electricos&catid=54:automotriz&Itemid=77

Libros digitales:

- Motores elctricos, Mc Graw Hill,

http://www.mcgraw-hill.es/bcv/guide/capitulo/8448173104.pdf

- Motores de corriente alterna

http://platea.pntic.mec.es/~jgarrigo/SAP/archivos/1eva/introduccion_motore

s_ca.pdf

- Seleccin y aplicacin de motores elctricos

http://ecatalog.weg.net/files/wegnet/WEG-seleccion-y-aplicacion-de-

motores-electricos-articulo-tecnico-espanol.pdf

Libros

- Transformadores y motores de induccin, Editorial Limusa, 4 Edicin,

Gilberto Enrquez Harper.