Motores Eléctricos con rotor Tipo Jaula de Ardilla

CAPITULO III: APLICACIONES DEL MOTOR DE CORRIENTE

ALTERNA

CAPITULO II. MOTOR ASÍNCRONO TRIFÁSICO SEGÚN EL TIPO DE ROTOR : JAULA DE

ARDILLA O CORTOCIRCUITO

CAPÍTULO I. GENERALIDADES, MOTORES ELÉCTRICOS

AMÉZQUITA CADENA ROSARIO

CALLIRGOS BURGOS CARLOS

FERNANDEZ SILVA ENRIQUE

Chiclayo, 2015

Motores eléctricos

Transforma la energía eléctrica

en energía mecánica

Compuestas por un estator y un rotor.

Son reversibles Funcionan como generadores o como dínamos.

Utilidades

C

L

A

S

I

F

I

C

A

C

I

Ó

N

Denominado también motor de corriente directa o motor CC.

Convierte la energía eléctrica en mecánica.

Provocan un movimiento rotatorio.

Está compuesto principalmente por un estator y rotor.

Motores de corriente continua:

Motores de corriente alterna:

Funcionan con corriente alterna.

Tienen mayor uso en la industria y en la vida

cotidiana.

• Es la parte fija del motor.

El estator

• Es la parte móvil del motor.

El rotor

• Es la parte externa de un motor .

La carcasa

PARTES BÁSICAS MOTORES DE CORRIENTE

ALTERNA

CLASIFICACIÓN DE LOS MOTORES DE CORRIENTE ALTERNA

Motores Síncronos Motores

Asíncronos

SÍNCRONOS

La rotación del eje está sincronizada con la frecuencia de la corriente de alimentación.

Depende de la frecuencia de la red eléctrica a la que esté conectado.

Su velocidad de giro es constante.

Asíncronos

Creado es su forma más simple por Galileo Ferraris y Nikola Tesla.

La velocidad de giro del motor no es la de sincronismo

Presentado en 1888 en el Instituto Americano de Ingenieros Eléctricos, actualmente IEEE.

El 80% de los motores eléctricos utilizados en la industria son de este tipo

La gran utilización de los motores asíncronos se debe a las siguientes

causas: fácil construcción, bajo peso, poco volumen y económico

La corriente que circula por el devanado del rotor se debe a la

fuerza electromotriz inducida en él por el campo giratorio; por esta

razón, a este tipo de motores se les designa también como motores de

inducción.

Tienen un devanado en el estator.

Son motores con rotor en jaula de ardilla.

Debido a su pequeña potencia utilizan el arranque directo.

Se utilizan en electrodomésticos, bombas y ventiladores, etc.

No arrancan solos debido a que el par de arranque es cero.

Monofásicos:

Es una máquina eléctrica rotativa.

Convierte energía eléctrica trifásica suministrada en

energía mecánica.

Son fabricados en las más diversas potencias (1 Hp

hasta varios miles de caballos de fuerza)

Se emplean en bombas, ventiladores, grúas, maquinaria elevada,

sopladores, etc.

Trifásicos:

Tipos de Motores

Trifásicos: Rotor en corto circuito

• Conocido como Jaula de Ardilla.

• Barras de cobre y aluminio, inyectados en las ranuras y unidas por ambos extremos.

Rotor Bobinado

• Devanado trifásico similar al del estator, los devanados del rotor están conectados a anillos colectores montados sobre el mismo eje.

La ley de la inducción de Faraday dice que la fuerza electromotriz inducida, ε, en un circuito es igual al valor negativo de la rapidez con la cual está cambiando el flujo que atraviesa el

circuito.

ECUACIÓN

El signo menos es una indicación del sentido de la fem (fuerza electromotriz) inducida. Si la bobina tiene N vueltas, aparece una fem en

cada vuelta que se pueden sumar

“

“La fuerza electromotriz inducida en un circuito es proporcional a la rapidez con la que varía el

flujo magnético que lo atraviesa, y directamente proporcional al número de espiras del

inducido.”

Ley de Faraday

Rango de Operaciones de los motores Eléctricos

(AMBIENTE DE OPERACIÓN)

La temperatura de trabajo

La clase de aislamiento

Altura sobre el nivel del mar

Tiempo de operaciones

Comprende todos los aspectos del medio externo al cual se somete el motor eléctrico y las características del diseño del motor que lo protege.

En la selección del motor, se deben analizar, al menos, cuatro datos de placa del motor, los cuales están íntimamente ligados a las condiciones externas de trabajo.

A continuación, se describen estos cuatro aspectos, a saber: temperatura de trabajo, tipo o clase de aislamiento, tipo o grado de encerramiento (protección al medio) y altura sobre nivel del mar.

Ambiente de operación

Es la temperatura ambiente máxima (°C) a la cual el motor puede desarrollar su potencia nominal sin peligro.

En la norma NEMA MG 1-2007, sección 7.8, se indica que “El valor de la temperatura ambiente máxima será de 40 °C, a menos que se especifique otra cosa”

Si la temperatura ambiente es mayor a la señalada, todo el sistema de enfriamiento se afecta.

La temperatura de trabajo

Se indica la clase de materiales de aislamiento utilizados en el devanado

del estator.

Son sustancias aislantes que cubren el cobre del

conductor.

Son sometidas a pruebas para determinar su

duración al exponerlas a temperaturas

predeterminadas.

La clase de aislamiento

Sólo si la ubicación de la instalación del equipo es

superior a los 1000 metros sobre el nivel del mar

(msnm), se debe considerar este aspecto.

En el efecto de enfriamiento mediante la refrigeración, el aire está en función de su

densidad.

La presión atmosférica y la densidad del aire se reducen

a altitudes mayores a los 1000 msnm, lo que provoca

que la disipación de calor del motor se reduzca.

Por ende, la máquina se caliente más. Como guía

general, por cada 100 metros por encima de los 1000 metros, la temperatura

aumenta 1%.

Altura sobre el nivel del mar

Vida promedio a 40 ºC de

temperatura ambiente operando

continuamente: 10 años

Tiempo de operaciones

ESTATOR

• Es la parte inmóvil del motor.

• Función: sostener, al menos parcialmente, la máquina, pero fundamentalmente constituye la parte del circuito magnético que contiene los devanados inductores alojados en las ranuras adecuadas a ese fin y en correspondencia con su superficie interna

ROTOR

• Alojado en el interior del estator y constituye el circuito inducido de la máquina.

• En un motor de jaula de ardilla, está constituido por un sistema de barras conductoras (de cobre o aluminio) paralelas al eje de rotación, inyectadas directamente en las ranuras practicadas a lo largo de toda la periferia externa del núcleo ferromagnético

Estructura del Motor asíncrono

• Constituido por varios devanados como los del estator

• Presenta una estructura más compleja y delicada con necesidad de mantenimiento periódico y dimensiones generales elevadas.

Rotor bobinado

• Constituido por barras cerradas en cortocircuito, por lo que, gracias a una mayor simplicidad constructiva, da origen a un tipo de motor muy simple, robusto y económico Rotor en cortocircuito o

Jaula de ardilla

Motores

asíncronos

trifásicos

Tipos según el rotor

El motor de rotor en cortocircuito es el de construcción

más sencilla, de funcionamiento más seguro y de

fabricación más económica. Es el motor relativamente

más barato, eficiente, compacto y de fácil construcción y

mantenimiento. Siempre que sea necesario utilizar un

motor eléctrico, se debe procurar seleccionar un motor

asincrónico tipo jaula de ardilla y si es trifásico mejor.

Motor es con rotor tipo jaula de ardilla

ROTORES TIPO JAULA DE ARDILLA

Rotor de jaula simple

Se suele utilizar el aluminio inyectado a presión; las aletas de refrigeración hechas en la misma

operación hacen masa con el rotor.

Estos motores tienen un par de arranques relativamente pequeños y la intensidad absorbida

en la puesta en tensión es muy superior a la intensidad nominal.

Rotor de jaula doble.

Este rotor contiene dos Jaulas concéntricas, una exterior bastante resistente y otra interior de menos resistencia. Al principio del arranque, el flujo es de frecuencia elevada y las corrientes

inducidas se oponen a su penetración en la jaula interior.

Tipos

Jaula de ardilla clase A

Jaula de ardilla clase D

Jaula de ardilla clase B

Jaula de ardilla clase E

Jaula de ardilla clase C

Clases de motores de inducción según NEMA:

Uso a velocidad constante.

Muy buena disipación de calor.

Durante el periodo de 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.

Tiene la mejor regulación de velocidad pero su corriente de arranque varía entre 5 y 7 veces la corriente nominal normal.

CLASE A

Se les llama motores de propósito general; muy parecido al de la clase A debido al comportamiento de su deslizamiento-par.

A este tipo pertenecen la mayoría de los motores con rotor jaula de ardilla.

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

Las aplicaciones típicas comprenden las bombas centrífugas de impulsión, las máquinas herramientas y los sopladores.

CLASE B

Tienen un rotor de doble jaula de ardilla, el cual desarrolla un alto par de arranque y una menor corriente de arranque.

Acelera rápidamente, sin embargo cuando se emplea en grandes cargas, se limita la disipación térmica del motor.

Las aplicaciones se limitan a condiciones en las que es difícil el arranque como en bombas y compresores de pistón.

CLASE C

Se conocen también como de alto par y alta resistencia.

El motor está diseñado para servicio pesado de arranque, con cargas como cizallas o troqueles, que necesitan el alto par con aplicación a carga repentina la regulación de velocidad en esta clase de motores es la peor.

CLASE D

Son motores de doble jaula y bajo par. Están diseñados principalmente como motores de baja corriente. Necesita la menor corriente de arranque de todas las clases.

Se fabrican de la capacidad de 25 hp para servicio directo de la línea.

CLASE F

Los motores se utilizan en los sectores industriales más

variados, como por ejemplo las industrias alimentaria, química, metalúrgica, papelera, minera o las instalaciones de tratamiento

de aguas.

Además son utilizados en los sistemas de elevación, como

ascensores o montacargas; de transporte, como las cintas

transportadoras; los sistemas de ventilación y climatización.

Motos asíncrono trifásico tipo Jaula de Ardilla es el más utilizado en la industria, el

consumo de energía de estos motores constituye

aproximadamente el 75% del consumo total del sector

industrial.

Tipo Jaula de Ardilla

• Los motores de jaula de ardilla son utilizados en los más diversos sectores de la industria.

• Se usan para accionamiento de máquinas o equipos que requieran torque variable o constante, tales como ventiladores, bombas, trituradoras, correas transportadoras, compresores, laminadores, mezcladoras y otros.

Motores de Jaula de ardilla

• En cargas que poseen una elevada inercia.

• Limitaciones de corriente de arranque.

• Son utilizados para accionamiento de cargas como: molinos de bolas, molinos de cemento, ventiladores, extractores, laminadoras y picadoras, aplicados en la industria de cemento, minería, siderurgia, entre otras.

Motores de Anillos

• Estos motores son fabricados para atender las solicitudes de los clientes, son aplicados en bombas, trituradoras y mezcladoras.

Motores Verticales

• Se fabrican motores con características de seguridad específicas.

• Aptos para operar en locales donde son manipulados, procesados o almacenados, productos inflamables; preservando la vida humana y garantizando el mantenimiento del patrimonio.

Motores para Atmósferas Explosivas

.

Aplicaciones según el tipo de motor

Leroy Somer (0.25 - 0.75 kW)

• Motor equipado con un marco de aluminio, y tiene una gama de poder de 0.25 a 0.75 kw. Esto garantiza el funcionamiento de alta calidad y confiable debido a su tamaño compacto que lo hace el peso ligero. Este dispositivo también destaca una frecuencia de suministro de energía de 50-60 HZ.

SIEMENS (0.75 - 200 kW, 750 - 3 600 rpm | SIMOTICS SD

• Motor con marco de hierro fundido, son más resistente de condiciones ambientales. Son utilizados en trituradoras y mezcladores así como las atmósferas asertivas que prevalecen en las industrias petroquímicas y de proceso.

Motores Asíncronos en el Mercado

Demag (0.06 - 45 kW):

• Motores de rotor cilíndrico Z. Son fiables y efectivos de este modo, son válidos para una amplia gama de aplicaciones. Y en todas partes convencen por su potencia de hasta 45 KW.

SIEMENS - Motor eléctrico asíncrono para grúas (1.1 - 481 kW, 727 - 1 726

rpm):

• Soporta varias condiciones atmosféricas extremas tales como aire salado, humedad alta, y velocidades del fuerte viento, los motores de la grúa de Siemens se diseñan específicamente para ofrecer energía y flexibilidad crecientes de la eficacia a sus usuarios.

.

CARACTERISTICAS DE MOTORES ASÍNCRONOS EN EL MERCADO

MOTOR POTENCIA (KW) VOLTAJE (V) VELOCIDAD (RPM)

SIEMENS para grúas 1.1 - 481 250 1726

SIEMENS 0.75 - 200 200 3600

Bonfiglioli 0.06 – 30 215 1500

Jhonson Electric 2.38 W 280 3500

ABB 0.25 - 3 230 3200

MCD MONOFASICO 1.1 230 2800

MCD TRIFÁSICO 3 400 2800

MCD MONOFASICO AUTOFERRANTE 2.2 230 2800

ALREN 0.12 230/400 3000

SIEMENS para tren de laminación 2.55 – 66 295 1460

Hubner 2 200 3000

Motive 220-280 2700

Cantoni 0.06-200 230 1350

ENGEL 0.2 – 2.2 24 - 48 8500

VEM 2.2 – 315 250 500 - 1500

NEMA 0.25 - 200 220 2800

Características Motores Asíncronos en el Mercado

Se familiarizo al estudiante con conceptos básicos de un motor eléctrico.

Se logró familiarizar al estudiante con la máquina asíncrona tipo jaula de ardilla y se llegó conocer el funcionamiento de las partes del motor de corriente alterna.

Se conocieron las diferentes clases de motores de inducción según NEMA y el ambiente de operaciones en el que un motor eléctrico trabaja a condiciones normales.

Identificamos las diferentes aplicaciones que puede tener un motor tipo jaula de ardilla en la industria.

CONCLUSIONES

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

A.E.Fitzgerald. Máquinas Eléctricas. Sexta Edición. México D.F. 2004

“Cristóbal de Monroy”. Máquinas Eléctricas. Generalidades. Tecnología Industrial.

Serrano Iribarnegaray, L; Cervera Vicente, A., Riera Guasp, M.: Motores asíncronos

trifásicos. Curvas características y otros datos de interés industrial.

Directy Industry- http://www.directindustry.es/

Linea Master. Motores de inducción trifásicos

Jesús Fraile Mora. Máquinas Eléctricas. Quinta Edición. España. 2003

ABB – “El motor asíncrono trifásico - Generalidades y oferta de ABB para la coordinación

de las protecciones”