Maquinas Electricas Unidad 4

7/24/2019 Maquinas Electricas Unidad 4

1/23

UNIDAD 4MOTORES DE CORRIENTE ALTERNA.

Se denomina motor de corriente alterna a aquellos motores elctricos quefuncionan con corriente alterna. Un motor es una mquina motriz, esto es, un

aparato que convierte una forma determinada de energa en energa mecnica de

rotacin o par. Un motor elctrico convierte la energa elctrica en fuerzas de giro

por medio de la accin mutua de los campos magnticos.

Un generador elctrico, por otra parte, transforma energa mecnica de rotacin

en energa elctrica y se le puede llamar una mquina generatriz de fem. Las dos

formas bsicas son el generador de corriente continua y el generador de corrientealterna, este ltimo ms correctamente llamado alternador.

!odos los generadores necesitan una mquina motriz "motor# de algn tipo para

producir la fuerza de rotacin, por medio de la cual un conductor puede cortar las

lneas de fuerza magnticas y producir una fem. La mquina ms simple de los

motores y generadores es el alternador.

$n algunos casos, tales como barcos, donde la fuente principal de energa es de

corriente continua, o donde se desea un gran margen, pueden emplearse motores

de c%c. Sin embargo, la mayora de los motores modernos traba&an con fuentes de

corriente alterna. $'iste una gran variedad de motores de c%a, entre ellos tres tipos

bsicos( el universal, el sncrono y el de &aula de ardilla.

4.1 Estudio de las partes constitutias de los motores de corriente alterna

as!ncronos.

$l motor asncrono trifsico est formado por un rotor, que puede ser de dos tipos(a# de &aula de ardilla) b# bobinado, y un estator, en el que se encuentran lasbobinas inductoras. $stas bobinas son trifsicas y estn desfasadas entre s *+-en el espacio. Segn el !eorema de erraris, cuando por estas bobinas circula unsistema de corrientes trifsicas equilibradas, cuyo desfase en el tiempo es tambinde *+-, se induce un campo magntico giratorio que envuelve al rotor. $ste
http://es.wikipedia.org/wiki/Motor_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alternahttp://es.wikipedia.org/wiki/Generador_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Barcohttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_continuahttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alternahttp://www.mitecnologico.com/iem/Main/EstudioDeLasPartesConstitutivasDeLosMotoresDeCorrienteAlternaAsincronoshttp://www.mitecnologico.com/iem/Main/EstudioDeLasPartesConstitutivasDeLosMotoresDeCorrienteAlternaAsincronoshttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alternahttp://es.wikipedia.org/wiki/Generador_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Barcohttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_continuahttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alternahttp://www.mitecnologico.com/iem/Main/EstudioDeLasPartesConstitutivasDeLosMotoresDeCorrienteAlternaAsincronoshttp://www.mitecnologico.com/iem/Main/EstudioDeLasPartesConstitutivasDeLosMotoresDeCorrienteAlternaAsincronoshttp://es.wikipedia.org/wiki/Motor_el%C3%A9ctrico


2/23

campo magntico variable va a inducir una tensin en el rotor segn la Ley deinduccin de araday(

$ntonces se da el efecto Laplace " efecto motor#( todo conductor por el que

circula una corriente elctrica, inmerso en un campo magntico e'perimenta unafuerza que lo tiende a poner en movimiento. Simultneamente se da el efectoaraday " efecto generador#( en todo conductor que se mueva en el seno de uncampo magntico se induce una tensin. $l campo magntico giratorio, avelocidad de sincronismo, creado por el bobinado del estator, corta losconductores del rotor, por lo que se genera una fuerza electromotriz de induccin.La accin mutua del campo giratorio y las corrientes e'istentes en los conductoresdel rotor, originan una fuerza electrodinmica sobre dic/os conductores del rotor,las cuales /acen girar el rotor del motor. La diferencia entre las velocidades delrotor y el campo magntico se denomina deslizamiento.

La diferencia del motor asncrono con el resto de los motores elctricos radica enel /ec/o de que no e'iste corriente conducida a uno de sus devanados"normalmente al rotor#. La corriente que circula por el devanado del rotor se debea la fuerza electromotriz inducida en l por el campo giratorio) por esta razn, aeste tipo de motores se les designa tambin como motores de induccin.

La denominacin de motores asncronos obedece a que la velocidad de giro delmotor no es la de sincronismo, impuesta por la frecuencia de la red. 0oy en da sepuede decir que ms del 12 de los motores elctricos utilizados en la industriason de este tipo, traba&ando en general a velocidad prcticamente constante. 3oobstante, y gracias al desarrollo de la electrnica de potencia "inversores y

cicloconvertidores#, en los ltimos a4os est aumentando considerablemente lautilizacin de este tipo de motores a velocidad variable.

La gran utilizacin de los motores asncronos se debe a las siguientes causas(construccin simple, ba&o peso, mnimo volumen, ba&o coste y mantenimientoinferior al de cualquier otro tipo de motor elctrico.

0ay dos tipos bsicos de motores asncronos(

% 5otores de &aula de ardilla( el devanado del rotor est formado por barras decobre o aluminio, cuyos e'tremos estn puestos en cortocircuito por dos anillos a

los cuales se unen por medio de soldadura o fundicin.% 5otor de rotor bobinado( el devanado del rotor de estos motores est formadopor un bobinado trifsico similar al del estator, con igual nmero de polos.Las mquinas asncronas tambin se puede utilizar como generador y como frenoelectromagntico. 6ara ser usadas como motor deben suministrar potenciamecnica, consumir potencia elctrica y el deslizamiento debe ser 7s7*.

CARACTER"STICAS INDUSTRIALES DE LOS MOTORES


3/23


4/23

Los datos que proporcionan generalmente los fabricantes de motores asncronosson los que se indican a continuacin(% !ipo y tama4o constructivo.% :lase de proteccin.% 6otencia.

% !ensin.% - a izquierda y a la derec/a de laprimera bobina y se alimenta cada grupo.

!res posiciones del giro, con la distribucin de potencia del campo resultante.

Si cada grupo de bobinastiene un nmero escaso de stas, el campo magnticocreado tendr una ondade forma cuadrada. 6ara apro'imarla a una senoide loque se /ace es aumentar el nmero de bobinas en cada grupo "fase#, ydistribuirlas lo m'imo posible en el estator.

)olos R)M a /0 R)M a 2/0+ ? ?>

@ *A *1

> * *+1 BA C

* > B+

*+ A >

*@ @+1.> A*@.?

*> ?BA @A

*1 ???.? @
http://www.mitecnologico.com/iem/Main/PrincipiosBasicosDeOperacionDelCampoMagneticoGiratoriohttp://www.mitecnologico.com/iem/Main/PrincipiosBasicosDeOperacionDelCampoMagneticoGiratoriohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cilindrohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Ferromagnetico_de_hierro&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Ferromagnetico_de_hierro&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Bobinahttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alternahttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Bobinahttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ondahttp://es.wikipedia.org/wiki/Funci%C3%B3n_senohttp://www.mitecnologico.com/iem/Main/PrincipiosBasicosDeOperacionDelCampoMagneticoGiratoriohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cilindrohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Ferromagnetico_de_hierro&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Bobinahttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alternahttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Bobinahttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ondahttp://es.wikipedia.org/wiki/Funci%C3%B3n_seno


5/23

+ ? ?>

La velocidad de rotacin del campo magntico o velocidad de sincronismo est

dada por(

donde es la frecuencia del sistema, en 0z, y es el nmero de par de polos enla mquina. $stando as la velocidad dada en revoluciones por minuto "rpm#.$l volta&e induca ruu

donde( velocidad de la barra en relacin con el campo magntico

( vector de densidad de flu&o magntico

( longitud del conductor en el campo magntico( representa la operacin Dproducto vectorialD

Lo que produce el volta&e inducido en la barra del rotor es el movimiento relativodel rotor en comparacin con el campo magntico del estator.

4.3 An*lisis de las caracter!sticas de uncionamiento del motor de inducci+n

Se suspende un imn permanente de un /ilo sobre una tornamesa de cobre oaluminio que gira en un co&inete colocado en una placa fi&a de /ierro. $l campo delimn permanente se completa as a travs de la placa de /ierro. $l pivote debera

estar relativamente sin friccin y el imn permanente debe tener la suficientedensidad de flu&o. :uando gira el imn en el /ilo, se observar que el disco queest deba&o gira con l, independientemente de la direccin de giro del imn.

$l disco sigue el movimiento del imn, como se muestra en la figura debido alas corrientes parsitas inducidas que se producen por el movimiento relativo deun conductor "el disco# y el campo magntico. 6or la ley de Lenz, la direccin delvolta&e inducido y de las corrientes parsitas consecuentes produce un campomagntico que tiende a oponerse a la fuerza o movimiento que produ&o el volta&einducido.
http://www.mitecnologico.com/iem/Main/AnalisisDeLasCaracteristicasDeFuncionamientoDelMotorDeInduccionhttp://www.mitecnologico.com/iem/Main/AnalisisDeLasCaracteristicasDeFuncionamientoDelMotorDeInduccion


6/23

Las corrientes parsitas que se producen tienden a producir a su vez un polo Sunitario en el disco en un punto ba&o el polo 3 giratorio del imn y un polo 3unitario en el disco ba&o el polo S giratorio del imn. 6or lo tanto, siempre que elimn contine movindose, continuar produciendo corrientes parsitas y polos de

signo contrario en el disco que est aba&o. $l disco, por lo tanto, gira en la mismadireccin que el imn. pero debe girar a velocidad menor que la del imn. Si eldisco girara a la misma velocidad que la del imn, no /abra movimiento relativoentre el conductor y el campo magntico y no se produciran corrientes parsitasen el disco.

Caracter!stica de 5uncionamiento del Motor de Inducci+n

$l funcionamiento de un motor, en general, se basa en las propiedadeselectromagnticas de la corriente elctrica y la posibilidad de crear a partir deellas, unas determinadas fuerzas de atraccin y repulsin encargadas de actuarsobre un e&e y generar un movimiento de rotacin.

Suponiendo que un motor de induccin comercial de &aula de ardilla se /aga

arrancar con el volta&e nominal en las terminales de lnea de su estator "arranque atravs de la lnea# desarrollar un par de arranque de acuerdo que /ar queaumente su velocidad. 8l aumentar su velocidad a partir del reposo "* por cientode deslizamiento#, disminuye su deslizamiento y su par disminuye /asta el valoren el que se desarrolle el par m'imo. $sto /ace que la velocidad aumentetodava ms, reducindose en forma simultnea el deslizamiento y el par quedesarrolla el motor de induccin.


7/23

Los pares desarrollados al arranque y al valor del deslizamiento que produce elpar m'imo ambos e'ceden "en el caso normal# al par aplicado a la carga. 6or lotanto la velocidad del motor aumentar, /asta que el valor del deslizamiento seatan peque4o que el par que se desarrolla se reduzca a un valor igual al paraplicado por la carga. $l motor continuar traba&ando a esta velocidad y valor de

equilibrio del desliza%miento /asta que aumente o disminuya el par aplicado.

Se muestra la relacin entre los pares de arranque, m'imo y nominal a plenacarga que desarrolla un motor de induccin, como funcin de la velocidad de stey del deslizamiento. $sta figura es presentacin grfica de la corriente y el pardesarrollados en el rotor del motor como funciones del deslizamiento desde elinstante del arranque "punto a# /asta la condicin de funcionamiento en estadoestable "en general entre marc/a en vaco y marc/a a plena carga % puntos c y d#cuando los pares desarrollado y aplicado son iguales.


8/23

4.4 Estudio de la corriente del rotor para la o&tenci+n de la reactancia dema,netiaci+n $ de dispersi+n.

$n un motor de induccin tipo &aula ardilla, cuando se le suministra tensin al

devanado del estator, se induce un volta&e en el rotor de la mquina. 6or lo generala mayor movimiento relativo entre los campos magnticos del inductor y delinducido, mayor ser el volta&e resultante del rotor y la frecuencia del mismo.:uando el rotor de la mquina es bloqueado, se presenta el mayor movimientorelativo entre los campos magnticos de rotor y estator, de tal forma que se induceun mayor volta&e y frecuencia en el rotor de la mquina.

La magnitud y la frecuencia de volta&e inducido en la parte rotatoria de la mquinason directamente proporcionales al deslizamiento del rotor.

Ee tal forma que si se representa la magnitud de la tensin inducida del rotor arotor bloqueado como $9, la magnitud de la tensin inducida con cualquierdeslizamiento.

La reactancia del rotor de un motor de induccin depende de la inductancia delrotor y de la frecuencia de la tensin adems de la corriente en el rotor. Siconsideramos una inductancia del rotor L9.

:ombinando esta ecuacin con la de frecuencia del volta&e inducido con cualquierdeslizamiento tenemos siendo F9 la reactancia del rotor bloqueado.

$n la figura A.> se muestra el circuito equivalente del rotor, la intensidad decorriente para este circuito es

Figura 5.6 Modelo del circuito de rotor de un motor de induccin

4. O&tenci+n de las )-rdidas en el co&re $ desliamiento del rotor.
http://www.mitecnologico.com/iem/Main/EstudioDeLaCorrienteDelRotorParaLaObtencionDeLaReactanciaDeMagnetizacionYDeDispersionhttp://www.mitecnologico.com/iem/Main/EstudioDeLaCorrienteDelRotorParaLaObtencionDeLaReactanciaDeMagnetizacionYDeDispersionhttp://www.mitecnologico.com/iem/Main/EstudioDeLaCorrienteDelRotorParaLaObtencionDeLaReactanciaDeMagnetizacionYDeDispersionhttp://www.mitecnologico.com/iem/Main/EstudioDeLaCorrienteDelRotorParaLaObtencionDeLaReactanciaDeMagnetizacionYDeDispersion


9/23

:omo se indic en el apartado anterior la relacin de los campos magnticosdeterminan el volta&e inducido en la barra del rotor. La diferencia entre la velocidadsncrono y la velocidad del rotor se conoce como velocidad de deslizamiento y eldeslizamiento a su vez nos permite describir el movimiento relativo de los camposy es igual a la velocidad relativa e'presada como una fraccin de la unidad o un

porcenta&e.

Las prdidas que se producen en un motor de induccin, son muy similares a la deun transformador elctrico con la nica diferencia de que en un motor de induccinla potencia de entrada es una potencia elctrica y la potencia de salida es unapotencia mecnica, en la figura A.B se aprecian las prdidas que ocurren en lamquina antes de la entrada de potencia /asta su salida. Se puede observar comolas primeras prdidas son prdidas elctricas producidas en los devanado delestator y conocidas como prdidas en el cobre, despus aparecen las prdidas de/ierro tambin conocidas como prdidas en el ncleo y que obedecen a lacantidad de potencia perdida por /istresis y corrientes parsitas en el estator,despus la potencia es transferida al rotor de la mquina a travs del entre /ierroe'istente entre rotor y estator /asta potencia se le conoce como potencia en elentre/ierro. 6osteriormente se producen las prdidas en el cobre del rotor y lasprdidas mecnicas provocadas por la friccin y rozamiento de los elementos enmovimiento, finalmente se consideran las prdidas miscelneas para obtener asla potencia de salida en el e&e por rotor de la mquina.

Figura 5.7 Modelo del circuito de rotor de un motor de induccin, S. J. C

4.2 O&tenci+n del circuito e6uialente del motor de inducci+n.

:uando se le registra un motor de induccin trifsico las intensidades de corrienteson iguales en magnitud y tienen una diferencia de fase *+G elctricos. Lo mismoocurre en las corrientes de los devanados del rotor.

Eebido a que los devanados del estator y del rotor estn acopladosmagnticamente, un motor de induccin es muy similar a un transformadortrifsico con la nica diferencia que en un motor se tendra el secundario giratorio.


10/23

6or lo anterior e'puesto el motor trifsico puede representarse por fase medianteun circuito equivalente con cualquier deslizamiento.

$n la figura A.1 se muestra un circuito equivalente por fase que representa elfuncionamiento de un motor de induccin H?I, si se observa es el mismo circuito

equivalente para un transformador elctrico, slo que en este caso R1 !"1representa la resistencia del estator y la reactancia de dispersin del estator, Rc J"m representan las prdidas magnticas en el ncleo del motor. $l transformadorideal representa el entre /ierro entre rotor y estator.

Rr J"r representan la resistencia y la reactancia del rotor.

Figura 5.# Circuito e$uivalente por %ase de un motor de induccin tri%&sico, '.S

La figura A.C se muestra el circuito equivalente del motor de induccin referido allado del estator, tal como se /izo con los circuitos equivalentes del transformador,finalmente en la figura A.* se muestra precipite equivalente de la figura A.Cmodificado para representar la resistencia del rotor y de la carga.

Figura 5.( Circuito e$uivalente por %ase de un motor de induccin tri%&sico re%eridoal lado del estator, '.S.

Figura 5.1) Circuito e$uivalente de la %igura5.( modi%icado para mostrar lasresistencias del rotor de la carga, '.S

4.7 Cone8iones normaliadas en los motores de inducci+n


11/23

Los motores elctricos de induccin trifsicos pueden conectarse en estrella o biendelta, el uso de una u otro tipo de cone'in es decisin del fabricante del equipo.Sin embargo como sabemos, una de las desventa&as principales de este tipo demotor es que su velocidad se mantiene constante independientemente de la carga

conectada al motor.

3ormas tcnicas para la fabricacin de motores elctricos como son la J$: y3$58, estas normas adems de establecer criterios para la fabricacin demotores tambin establecen la marcacin de terminales de los mismos. 3$58utiliza para el marcado nmeros que van desde el * /asta el *+, mientras que J$:combina las letras U, .

La marcacin de los nmeros obedece a nivel de tensin con el cual podr ser ellegislador motor o bien cuando se desea un motor con dos o ms velocidades.

4.7.1 Estrella do&le paralelo

La cone'in estrella doble o tambin conocida como estrella paralelapreferentemente es usada en motores 3$58 cuando se desea conectar el motor ala tensin menor y con potencias de /asta + :6 y en motores J$: tambin paraindicar una menor tensin y en potencias /asta de C :6.

4.7.( Estrella serie.

La cone'in estrella generalmente izada en motores 3$58 para la tensin msalta y en potencias /asta + :6 y en motores J$: para la mayor tensin.

4.7.3 Delta serie

Los parlantes de la Serie Eelta de K/arfedale 6ro son el resultado de muc/osa4os de e'periencia en el uso, dise4o y manufactura de parlantes profesionales.3o sentimos muy orgullosos de dise4ar y construir cada parlante K/arfedale 6ro yqueremos agradecerle a usted por confiarnos su sonido.

La nueva Serie Eelta se basa en la slida reputacin de sus predecesoras, las

series LF y ELF, ambos grandes 'itos a escala global.

La Serie Eelta /a sido dise4ada para entregar un desempe4o e'celente, calidad y

confiabilidad en un formato que es apropiado para instalaciones fi&as y de tour.

4.7.4 Delta paralelo
http://www.mitecnologico.com/iem/Main/DeltaSeriehttp://www.mitecnologico.com/iem/Main/DeltaParalelohttp://www.mitecnologico.com/iem/Main/DeltaSeriehttp://www.mitecnologico.com/iem/Main/DeltaParalelo


12/23

La cone'in de ngulo doble tringulo paralelo es utilizada en motores J$: para la

tensin menor y potencias mayores a C :6 y en motores 3$58 para la menor

tensin y potencias mayores a + :6.

Ee acuerdo con las cone'iones anteriormente descritas los fabricantes de motores

efectan combinaciones de estas cone'iones para que los motores puedan

funcionar con las dos tensiones de servicio a las que fueron dise4ados.

8s podemos tener las siguientes combinaciones(

a# !ringulo para la menor tensin=estrella para la mayor tensin.

b# $strella doble para la menor tensin=estrella para la mayor tensin.

c# !ringulo para la mayor tensin=tringulo doble para la menor tensin.

;tra caracterstica importante en los motores trifsicos es lo relativo al nmero de

terminales para cone'in, las cuales van de acuerdo con los dise4os de cadafabricante y con las formas y que pueden ser arrancados motores.

8s, encontraremos motores con tres terminales para cone'in, lo cual nos

indicar que nicamente podr ser conectado a un solo nivel de tensin y de la

cone'in trifsica es interna y su arranque ser volta&e pleno.

;tros motores tendrn seis terminales para cone'in, en este caso el motor puede

ser conectado en tringulo o en estrella y adems podr ser arrancado atencin

reducida utilizando el mtodo estrella%Eelta.


13/23

!ambin e'isten motores que tienen nueve terminales para cone'in, esos

motores se pueden conectar en doble estrella o en doble tringulo con la nica

limitante de que debe arrancarse a volta&e pleno.

6or ltimo podemos encontrar tambin motores con *+ terminales para cone'in y

pueden conectarse de la misma forma que los de nueve terminales con la venta&a

que pueden ser arrancados a tensin reducida por el mtodo estrella%tringulo.

$n las figuras A.** a la A.+Ase muestran la marcacin de terminales de acuerdo

con la norma 3$58.

*epartamento de MetalMec&nica+cademia de MetalMec&nica

Figura 5.11 Conein estrella Figura 5.1- Conein tri&ngulo

6 terminales. 6 terminales


14/23

igura A.*? :one'in doble estrella o Figura 5.1 Conein estrella serie

estrella paralela C terminales ( terminales

4.9 Caracter!sticas de arran6ue del motor de inducci+n de rotor deanado almodiicarle la resistencia +:mica en el circuito del rotor

$l motor de corriente alterna tipo rotor devanado, opera ba&o los mismos principiosque los motores de &aula de ardilla, pero difieren en la construccin del rotor. $n

este tipo de motor como su nombre lo indica el rotor est devanado con un

propsito muy definido.
http://www.mitecnologico.com/iem/Main/CaracteristicasDeArranqueDelMotorDeInduccionDeRotorDevanadoAlModificarleLaResistenciaOhmicaEnElCircuitoDelRotorhttp://www.mitecnologico.com/iem/Main/CaracteristicasDeArranqueDelMotorDeInduccionDeRotorDevanadoAlModificarleLaResistenciaOhmicaEnElCircuitoDelRotorhttp://www.mitecnologico.com/iem/Main/CaracteristicasDeArranqueDelMotorDeInduccionDeRotorDevanadoAlModificarleLaResistenciaOhmicaEnElCircuitoDelRotorhttp://www.mitecnologico.com/iem/Main/CaracteristicasDeArranqueDelMotorDeInduccionDeRotorDevanadoAlModificarleLaResistenciaOhmicaEnElCircuitoDelRotorhttp://www.mitecnologico.com/iem/Main/CaracteristicasDeArranqueDelMotorDeInduccionDeRotorDevanadoAlModificarleLaResistenciaOhmicaEnElCircuitoDelRotor


15/23

Unas del de las limitantes del motor con rotor tipo &aula de ardilla es que durante

su funcionamiento no /ay forma de influir desde el e'terior sobre la corriente del

circuito en el rotor, en cambio en un motor con rotor devanado si es posible variar

la resistencia del circuito del rotor conectando resistencias adicionales, pues el

rotor es e'citado e'ternamente mediante anillos rozantes.

Si se introduce en el circuito del rotor del motor de induccin una resistencia, se

aumenta el deslizamiento de la mquina para cualquier valor dado del par.

6ara valores peque4os de deslizamiento, el par es prcticamente proporcional a la

corriente del rotor y al flu&o en el entre/ierro.

$l flu&o en el entre /ierro de un motor de induccin es prcticamente constante, ya

que la atencin a las terminales, y por lo tanto la fem, son casi constantes. Si se

introduce en el circuito del rotor una resistencia, su impedancia se incrementa.

6ara valores ba&os del deslizamiento, que es donde normalmente el motor

funciona, la reactancia del inducido es peque4a comparada con la resistencia,

siguiendo la impedancia, por lo tanto, casi toda la resistencia. Si l deslizamiento

se mantiene constante, la fem inducida del rotor no cambia. La corriente del

inducido, que es igual a esta fem dividida por la impedancia del rotor, disminuye,

debido al aumento de resistencia dando como resultado que el par tambin

disminuya.

6ara volver a llevar el par a su valor inicial, se debe aumentar la corriente del

inducido, y para aumentar esta corriente, se debe aumentar la fem inducida.

Eebido a que el flu&o del entre/ierro es constante, el aumento de la fem sida slo

se puede obtener /aciendo que los conductores del rotor corten al flu&o a mayor

velocidad, por lo tanto, para un par dado, el deslizamiento aumenta cuando se

intercala una resistencia del circuito del rotor.

$n la figura A.+* se observa que se obtiene el par a plena carga con un

deslizamiento mayor cuando la resistencia del rotor se aumenta. La magnitud del

par m'imo no se modifica, pero el deslizamiento que corresponde este par se

desplaza /acia el punto de velocidad cero, es decir, que el par m'imo se obtiene


16/23

para un valor mayor del deslizamiento. $l rotor gira a menor velocidad, pero esta

disminucin de velocidad cero se tiene a e'pensas del rendimiento, ya que las

prdidas J+9 en el circuito del rotor aumentan.

Figura 5.-1 e%ecto producido so/re las curvas par0desliamiento al intercalar una

resistencia en el rotor.

4.; Aplicaciones de los motores de inducci+n poli*sicos

Eebido al ba&o costo en su construccin y el mnimo mantenimiento que requiere

para su operacin, el motor de corriente alterna de induccin trifsica es el de

mayor uso en las aplicaciones industriales.

8 continuacin se indican a manera de e&emplo alguna de las aplicaciones de los

motores trifsicos de corriente alterna de induccin tipo &aula de ardilla y de rotor

devanado(

8scensores.

ombas centrfugas.

ombas de desplazamiento alternativo.

andas transportadoras. !rituradoras.


17/23

5quinas /erramientas. $mbotelladoras.

:ompresoras de arranque sin carga.

0iladoras.


18/23

4.1/ )rincipios de los motores mono*sicos

Los motores elctricos son mquinas elctricas rotatorias que transforman la

energa elctrica en energa mecnica. Eebido a sus mltiples venta&as, entre lasque cabe citar su economa, limpieza, comodidad y seguridad de funcionamiento,

el motor elctrico /a reemplazado en gran parte a otras fuentes de energa, tanto

en la industria como en el transporte, las minas, el comercio, o el /ogar.

Los motores elctricos satisfacen una amplia gama de necesidades de servicio,

desde arrancar, acelerar, mover, o frenar, /asta sostener y detener una carga.

$stos motores se fabrican en potencias que varan desde una peque4a fraccin de

caballo /asta varios miles, y con una amplia variedad de velocidades, que puedenser fi&as, a&ustables o variables.

Un motor elctrico contiene un nmero muc/o ms peque4o de piezas mecnicas

que un motor de combustin interna o uno de una mquina de vapor, por lo que es

menos propenso a los fallos. Los motores elctricos son los ms giles de todos

en lo que respecta a variacin de potencia y pueden pasar instantneamente

desde la posicin de reposo a la de funcionamiento al m'imo. Su tama4o es ms

reducido y pueden desarrollarse sistemas para mane&ar las ruedas desde un nico

motor, como en los automviles.

$l inconveniente es que las bateras son los nicos sistemas de almacenamiento

de electricidad, y ocupan muc/o espacio. 8dems, cuando se gastan, necesitan

varias /oras para recargarse antes de poder funcionar otra vez, mientras que en el

caso de un motor de combustin interna basta slo con llenar el depsito de

combustible. $ste problema se soluciona, en el ferrocarril, tendiendo un cable por

encima de la va, que va conectado a las plantas de generacin de energa

elctrica. La locomotora obtiene la corriente del cable por medio de una pieza

metlica llamada patn. 8s, los sistemas de almacenamiento de electricidad no

son necesarios.
http://www.mitecnologico.com/iem/Main/PrincipiosDeLosMotoresMonofasicoshttp://www.mitecnologico.com/iem/Main/PrincipiosDeLosMotoresMonofasicos


19/23

% :uando no es posible o no resulta rentable tender la lnea elctrica, para

encontrar una solucin al problema del almacenamiento de la energa se utilizan

sistemas combinados, que consisten en el uso de un motor de combustin interna

o uno de mquina de vapor conectado a un generador elctrico. $ste generador

proporciona energa a los motores elctricos situados en las ruedas. $stos

sistemas, dada su facilidad de control, son ampliamente utilizados no slo en

locomotoras, sino tambin en barcos.

$l uso de los motores elctricos se /a generalizado a todos los campos de la

actividad /umana desde que sustituyeran en la mayora de sus aplicaciones a las

mquinas de vapor. $'isten motores elctricos de las ms variadas dimensiones,

desde los peque4os motores fraccionarios empleados en peque4os instrumentos

/asta potentes sistemas que generan miles de caballos de fuerza, como los de las

grandes locomotoras elctricas

$n cuanto a los tipos de motores elctricos genricamente se distinguen motores

monofsicos, que :ontienen un &uego simple de bobinas en el estator, y

polifsicos, que mantienen dos, tres o ms con&untos de bobinas dispuestas en

crculo.

Segn la naturaleza de la corriente elctrica transformada, los motores elctricos

se clasifican en motores de corriente continua, tambin denominada directa,

motores de corriente alterna, que, a su vez, se agrupan, segn su sistema de

funcionamiento, en motores de induccin, motores sincrnicos y motores de

colector. !anto unos como otros disponen de todos los elementos comunes a las

mquinas rotativas electromagnticas

Motores de corriente contin


20/23

elctrico aprovec/a este tipo de fuerza para /acer girar un e&e, transformndose

as la energa elctrica en movimiento mecnico.

Los dos componentes bsicos de todo motor elctrico son el rotor y el estator. $lrotor es una pieza giratoria, un electroimn mvil, con varios salientes laterales,

que llevan cada uno a su alrededor un bobinado por el que pasa la corriente

elctrica. $l estator, situado alrededor del rotor, es un electroimn fi&o, cubierto con

un aislante. 8l igual que el rotor, dispone de una serie de salientes con bobinados

elctricos por los que circula la corriente.

:uando se introduce una espira de /ilo de cobre en un campo magntico y se

conecta a una batera, la corriente pasa en un sentido por uno de sus lados y ensentido contrario por el lado opuesto. 8s, sobre los dos lados de la espira se

e&erce una fuerza, en uno de ellos /acia arriba y en el otro /acia aba&o. S la espira

de /ilo va montada sobre el e&e metlico, empieza a dar vueltas /asta alcanzar la

posicin vertical. $ntonces, en esta posicin, cada uno de los /ilos se encuentra

situado en el medio entre los dos polos, y la espira queda retenida.

6ara que la espira siga girando despus de alcanzar la posicin vertical, es

necesario invertir el sentido de circulacin de Na corriente. 6ara conseguirlo, se

emplea un conmutador o colector, que en el motor elctrico ms simple, el motor

de corriente continua, est formado por dos c/apas de metal con forma de media

luna, que se sitan sin tocarse, como las dos mitades de un anillo, y que se

denominan delgas. Los dos e'tremos de la espira se conectan a Nas dos medias

lunas. Eos cone'iones fi&as, unidas al bastidor del motor y llamadas escobillas,

/acen contacto con cada una de las delgas del colector, de forma que, al girar la

armadura, las escobillas contactan primero con una delga y despus con la otra.

:uando la corriente elctrica pasa por el circuito, la armadura empieza a girar y Na

rotacin dura /asta que la espira alcanza la posicin vertical. 8l girar las delgas delcolector con la espira, cada media vuelta se invierte el sentido de circulacin de la

corriente elctrica. $sto quiere decir que la parte de la espira que /asta ese

momento reciba la fuerza /acia arriba, a/ora la recibe /acia aba&o, y la otra parte

al contrario. Ee esta manera la espira realiza otra media vuelta y el proceso se

repite mientras gira la armadura.


21/23

$l esquema descrito corresponde a un motor de corriente continua, el ms simple

dentro de los motores elctricos, pero que rene Nos principios fundamentales de

este tipo de motores.

Motores de corriente alterna

Los motores de corriente alterna tienen una estructura similar, con peque4as

variaciones en la fabricacin de Nos bobinados y del conmutador del rotor. Segn

su sistema de funcionamiento, se clasifican en motores de induccin, motores

sincrnicos y motores de colector.

Motores de inducci+n

$l motor de induccin no necesita escobillas ni colector. Su armadura es de placas

de metal magnetizable. $l sentido alterno de circulacin, de la corriente en las

espiras del estator genera un campo magntico giratorio que arrastra las placas de

metal magnetizable, y las /ace girar. $l motor de induccin es el motor de

corriente alterna ms utilizado, debido a su fortaleza y sencillez de construccin,

buen rendimiento y ba&o coste as como a la ausencia de colector y al /ec/o de

que sus caractersticas de funcionamiento se adaptan bien a una marc/a a

velocidad constante.

Motores sincr+nicos


22/23

Los motores sincrnicos funcionan a una velocidad sincrnica fi&a proporcional a la

frecuencia de la corriente alterna aplicada. Su construccin es seme&ante a la de

los alternadores :uando un motor sincrnico funciona a potencia :onstante y

sobree'citado, la corriente absorbida por ste presenta, respecto a la tensin

aplicada un ngulo de desfase en avance que aumenta con la corriente de

e'citacin $sta propiedad es fa qUe /a mantenido la utilizacin del motor

sincrnico en el campo industrial, pese a ser el motor de induccin ms simple,

ms econmico y de cmodo arranque, ya que con un motor sincrnic se puede

compensar un ba&o factor de potencia en la instalacin al suministrar aqul la

corriente reactiva, de igual manera que un :ondensador conectado a la red.

Motores de colector

$l problema de la regulacin de la velocidad en los motores de corriente alterna y

la me&ora del factor de potencia /an sido resueltos de manera adecuada con los

motores de corriente alterna de colector. Segn el nmero de fases de las

comentes alternas para los que estn concebidos los motores de colector se

clasifican en monofsicos y 6olifsicos, siendo los primeros los ms Utilizados Los

motores monofsicos de colector ms Utilizados son los motores serie y los

motores de repulsin

4.11 Tipos de motores mono*sicos

Motor mono*sico.

$ste tipo de motor es muy utilizado en electrodomsticos porque pueden funcionarcon redes monofsicas algo que ocurre con nuestras viviendas.$n los motores monofsicos no resulta sencillo iniciar el campo giratorio, por lo

cual, se tiene que usar algn elemento au'iliar. Eependiendo del mtodoempleado en el arranque, podemos distinguir dos grandes grupos de motoresmonofsicos(

Motor mono*sico de inducci+n.

Su funcionamiento es el mismo que el de los motores asncronos de induccin.Eentro de este primer grupo disponemos de los siguientes motores(
http://www.mitecnologico.com/iem/Main/TiposDeMotoresMonofasicoshttp://www.mitecnologico.com/iem/Main/TiposDeMotoresMonofasicos


23/23

*. Ee polos au'iliares o tambin llamados de fase partida.+. :on condensador.?. :on espira en cortocircuito o tambin llamados de polos partidos.

Motor mono*sico de colector.Son similares a los motores de corriente continua respecto a su funcionamiento.$'isten dos clases de estos motores(*. Universales.+. Ee repulsin.

Motor mono*sico de ase partida.

$ste tipo de motor tiene dos devanados bien diferenciados, un devanado principaly otro devanado au'iliar. $l devanado au'iliar es el que provoca el arranque delmotor, gracias a que desfasa un flu&o magntico respecto al flu&o del devanadoprincipal, de esta manera, logra tener dos fases en el momento del arranque.

8l tener el devanado au'iliar la corriente desfasada respecto a la corrienteprincipal, se genera un campo magntico que facilita el giro del rotor. :uando lavelocidad del giro del rotor acelera el par de motor aumenta. :uando dic/avelocidad est pr'ima al sincronismo, se logran alcanzar un par de motor tanelevado como en un motor trifsico, o casi. :uando la velocidad alcanza un BA 2de sincronismo, el devanado au'iliar se desconecta gracias a un interruptorcentrfugo que llevan incorporados estos motores de serie, lo cual /ace que elmotor solo funcione con el devanado principal. $ste tipo de motor dispone de unrotor de &aula de ardilla como los utilizados en los motores trifsicos.$l par de motor de stos motores oscila entre *A y ? r.p.m., dependiendo siel motor es de + @ polos, teniendo unas tensiones de *+A y ++

Maquinas Electricas Unidad 4

Documents

Transcript of Maquinas Electricas Unidad 4