I. Introducción Objetivos

Identificar e instalar los diferentes tipos de arranques de motores eléctricos.

Identificar los contactos necesarios de acuerdo a los requisitos del motor eléctrico.

Historia Los motores hidráulicos son los más antiguos conocidos (Herón de Alejandría, S. I a. J.C.), utilizaban como fuerza motriz la energía de una masa de agua que cae desde cierta altura, llamada salto. Esta energía se transforma en trabajo útil disponible en el eje de la máquina, que antaño era la rueda hidráulica, actualmente la turbina.El motor nace por la necesidad de trabajos que, bien por duración, intensidad, manejabilidad o mantenimiento, no puede ser realizado por animales.

Cronología del motor:

Alrededor del 600 d. De J.C. aparecen los molinos de viento, que convierten la energía del viento en movimiento de máquinas.En 1712 el inventor inglés Thomas Newcomen (1663-1729) construye una máquina de vapor con pistones y cilindros que resulta muy eficiente.- En 1770 el militar francés Nicolás-Joseph Cugnot (1725-1804) consigue amoldar su motor a vapor a su carreta.-1782. El ingeniero escocés James Watt (1736-1819) construye una máquina a vapor mucho más eficiente que la máquina de Newcomen.- El ingeniero franco-belga Etienne Lenoir (1822-1900) construye en 1859 un motor de combustión interna.- El alemán Nikolaus Otto (1832-1892) construye un motor de 4 tiempos en 1877.- Germán W. Daimler construye en 1883 un motor de combustión interna muy veloz.- El ingeniero inglés Charles Parsons (1854-1931) diseña el primer generador electrónico de turbina a vapor.- 1892. El alemán Rudolf Diesel inventa un motor (llamado motor diesel posteriormente) que funciona con un combustible que se prende a gran presión. En la práctica el motor resulta ser mucho más eficiente que los motores de combustión interna existentes en aquel momento.- 1903. Los hermanos Orville (1871-1948) y Wilbur (1867-1912) realizan el primer vuelo con motor con su Kitty Hawk que usa un motor de combustión interna.- El ingeniero británico Frank Whittle (1907) construye en 1937 el primer motor a reacción que funciona.- Hans von Ohain, ingeniero alemán, construye y pilota el Heinkel He 178, primer avión con motor a reacción. En 1939.

- 1970.Se utiliza el motor a reacción con turboventilador, el más frecuente hoy en día en los aviones, sustituyendo a los antiguos motores 4 tiempos con hélices.

II. TeoríaConcepto: Sistema material que transforma una determinada clase de energía (hidráulica, Química, eléctrica, etc.) en energía mecánica. Máquina destinada a producir movimiento a expensas de otra fuente de energía.

Tipos de motores: Existe una gran variedad de motores distintos, con una finalidad distinta, para un tipo específico de vehículo, para un determinado uso, unos más caros, más ecológicos, etc.Estos son los más importantes:

Combustión interna: Motor en que la energía suministrada por un combustible es transformada directamente en energía mecánica.

Explosión: transforma la energía obtenida por combustión de una mezcla gaseosa carburada, proveniente del carburador, en energía mecánica utilizada para propulsar un émbolo que actúa sobre una biela la cual mueve el cigüeñal y a través de transmisiones provoca el movimiento de las ruedas.

De reacción o cohete: La acción mecánica se realiza mediante la expulsión de un flujo gaseoso a gran velocidad, que crea una gran cantidad de movimiento al ser expulsada por la parte posterior a una velocidad muy elevada.

Eléctrico: Se dividen en tres categorías fundamentales: Asíncronos, Síncronos, y de colector. Los dos primeros funcionan solo con corriente alterna, monofásica, trifásica o polifásica, mientras que el tercer tipo se utiliza tanto con corriente alterna como continua.

Térmico: Transforma la energía térmica en energía mecánica.

Stirling: que obtiene potencia mecánica de la expansión de un gas encerrado a alta temperatura.

Diesel: motor que aspira aire puro, sin mezcla de combustible. En el tiempo de compresión, el aire se comprime, con lo que alcanza una temperatura extraordinariamente alta.

De arranque: Motor eléctrico adicional utilizado para efectuar la puesta en marcha del motor de explosión, mediante un sistema de acoplamiento de engranajes.

Émbolo rotativo: trabaja con un ciclo de 4 tiempos que realiza en una rotación de émbolos, el cual presenta un perfil triangular de lados curvos, en una cavidad con forma de elipse.

De émbolos libres: Tiene dos émbolos desprovistos de biela y que se mueven en un mismo cilindro, uno frente a otro, con movimientos alternativos opuestos, teniendo lugar la inyección de combustible en la parte central.

De pólvora: Máquina en la que se prendía una carga de pólvora en el interior de un cilindro, para poder impulsar el pistón.

Vapor: El vapor penetra por un cilindro, por debajo de un émbolo, y se condensa con un chorro de agua fría. Este proceso genera un vacío parcial, y la presión atmosférica que actúa por encima del émbolo lo hace bajar.

Hidráulico: utiliza como fuerza motriz la energía de una masa de agua que cae desde cierta altura llamada salto.

Eólico: Utiliza el empuje del viento con ayuda de máquinas llamadas aeromotores.

Motores eléctricos

Un motor eléctrico es una máquina eléctrica que transforma energía eléctrica en energía mecánica por medio de campos electromagnéticos variables. Algunos de los motores eléctricos son reversibles, pueden transformar energía mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores.Son muy utilizados en instalaciones industriales, comerciales y particulares. Pueden funcionar conectados a una red de suministro eléctrico o a baterías.En diversas circunstancias presenta muchas ventajas respecto a los motores de combustión:

A igual potencia, su tamaño y peso son más reducidos. Se pueden construir de cualquier tamaño. Tiene un par de giro elevado y, según el tipo de motor,

prácticamente constante. Su rendimiento es muy elevado (típicamente en torno al

75%, aumentando a medida que se incrementa la potencia de la máquina).

Este tipo de motores no emite contaminantes, aunque en la generación de energía eléctrica de la mayoría de las redes de suministro sí emiten contaminantes.

Los motores eléctricos se utilizan en la gran mayoría de las máquinas modernas. Su reducido tamaño permite introducir motores potentes en máquinas de pequeño tamaño, por ejemplo taladros o batidoras.

El motor serie o motor de excitación en serie, es un tipo de motor eléctrico de corriente continua en el cual el inducido y el devanado inductor o de excitación van conectados en serie. Por lo tanto, la corriente de excitación o del inductor es también la corriente del inducido absorbida por el motor.

Las principales características de este motor son:

Se embala cuando funciona en vacío, debido a que la velocidad de un motor de corriente continua aumenta al disminuir el flujo inductor y, en el motor serie, este disminuye al aumentar la velocidad, puesto que la intensidad en el inductor es la misma que en el inducido.

La potencia es casi constante a cualquier velocidad. Le afectan poco la variaciones bruscas de la tensión de

alimentación, ya que un aumento de esta provoca un aumento de la intensidad y, por lo tanto, del flujo y de la fuerza contra electromotriz, estabilizándose la intensidad absorbida.

Pero antes de adentrarnos en la clasificación, vamos a definir los elementos que componen a los motores.

La carcasa o caja que envuelve las partes eléctricas del motor, es la parte externa.

El inductor, llamado estator cuando se trata de motores de corriente alterna, consta de un apilado de chapas magnéticas y sobre ellas esta enrollado el bobinado estatórico, que es una parte fija y unida a la carcasa.

El inducido, llamado rotor cuando se trata de motores de corriente alterna, consta de un apilado de chapas magnéticas y sobre ellas esta enrollado un bobinado rotórico, que constituye la parte móvil del motor y resulta ser la salida o eje del motor.Ahora ya sabemos diferenciar las diferentes partes que componen un motor, vamos a clasificarlos:

Motor de corriente alterna

Podemos clasificarlos de varias maneras, por su velocidad de giro, por el tipo de rotor y por el número de fases de alimentación. Vamos a ello:

1. Por su velocidad de giro.

1. Asíncronos. Un motor se considera asíncrono cuando la velocidad del campo magnético generado por el estártor supera a la velocidad de giro del rotor.2. Síncronos. Un motor se considera síncrono cuando la velocidad del campo magnético del estártor es igual a la velocidad de giro del rotor. Recordar que el rotor es la parte móvil del motor. Dentro de los motores síncronos, nos encontramos con una subclasificación:

- Motores síncronos trifásicos.- Motores asíncronos sincronizados.- Motores con un rotor de imán permanente.

2. Por el tipo de rotor.

- Motores de anillos rozantes.- Motores con colector.- Motores de jaula de ardilla.

3. Por su número de fases de alimentación.

- Motores monofásicos.- Motores bifásicos.- Motores trifásicos.- Motores con arranque auxiliar bobinado.- Motores con arranque auxiliar bobinado y con condensador.

Motor de corriente continúa

La clasificación de este tipo de motores se realiza en función de los bobinados del inductor y del inducido:

- Motores de excitación en serie.- Motores de excitación en paralelo.- Motores de excitación compuesta.

Tipos de arranqueHay varios tipos de arranques de motor, cada uno con sus peculiaridades y su motivo, en esta ocasión vamos a ver los más empleados en la industria.

Arranque estrella triangulo

Las conexiones de un motor son muy sencillas de realizar, para ello el fabricante dispone en la carcasa del motor de una caja de conexiones con 6 bornes, en donde nosotros haremos las conexiones pertinentes, dependiendo de si deseamos una conexión tipo estrella o una conexión tipo triángulo. Veámoslo con unos gráficos:

¿Pero como se hacen éstas conexiones en la caja de bornas? Fácil, mirar éstos dos gráficos:

Ahora bien, puede ser que nos interese hacer, mediante contactores, un cambio de conexión estrella-triángulo, en ese caso solo tenemos que conectar la salida de los contactores a la caja de bornes. El circuito y las conexiones, las podéis estudiar en la siguiente página: estrella-triángulo.Este tipo de arranque se utiliza para limitar la intensidad absorbida en el momento de arranque del motor. Si disponemos de un motor de 220 V y lo conectamos, en primer lugar, en estrella, tendremos una tensión de 127 V, con la cual, obtendriamos una intensidad 2 veces la nominal. En cambio, si lo hacemos directamente, tendríamos una intensidad de 5 veces la nominal. Al conectar primero en estrella y después en triángulo, mediante un temporizador, reducimos el sufrimiento del bobinado al rebajar la intensidad de absorción.En la actualidad existen unos equipos llamados arrancadores estrella-triángulo que realizan este cometido de forma mucho más exacta, pues, lo ideal es que se realice el cambio de estrella a triángulo cuando el motor halla alcanzado el 80% de su velocidad nominal.

El esquema nos explica, empezando desde arriba, que el circuito tiene tres fusibles F3, un relé térmico F2,que se utiliza para proteger el motor, y que tiene 3 contactores KM1, KM2 y KM3. Además, si comparamos los dos esquemas, veremos que

el esquema de maniobra incorpora un temporizador KA1 y dos interruptores S1 y S2. Además, en el esquema de maniobra, entre KM2 y KM3, está representado el enclavamiento mecánico, es el triángulo que une las dos bobinas de los contactores con líneas discontinuas, no es obligatorio dibujarlo, porque un poco más arriba está representado el enclavamiento eléctrico, son los dos contactos que están inmediatamente después de KA1.

Explicación de la maniobra:

1. S1

Si pulsamos sobre S1 tenemos la conexión en estrella, porque entran en funcionamiento KM1, KM2 y KA1. Transcurrido un tiempo, pasamos a la conexión en triángulo por medio del temporizador KA1, se activa KM3 y se desactiva KM2. Recordar, el temporizador debe activarse cuando se alcance el 80% de la velocidad nominal del motor.

2. S2

Es el interruptor de paro. Desconecta a KM1,KM3 y KA1. Se inicia el paro del motor, lleva una inercia.

Arranque con resistencias estatoricasEste tipo de arranque se utiliza para reducir la intensidad de arranque. El funcionamiento es similar al anterior expuesto. Es decir, en una primera instancia, entran en funcionamiento las resistencias y en una segunda instancia, el motor es alimentado directamente. Para este proceso se utiliza dos contactores y un temporizador.Las particularidades más interesantes son que las resistencias tienen un número limitado de arranques cada X tiempo, que debe ser señalado por el propio fabricante. La ventaja que tiene este tipo de arranque, es que no hay una caída de tensión, algo que si sucede con el arranque estrella-triángulo. Se utiliza en motores que deben accionar máquinas con un par bajo en su arranque.En la siguiente página tenéis los dos circuitos, el de potencia y el de maniobra: arranque con resistencias estatóricas.

En el esquema de maniobra, está representado tres fusibles F3, un relé térmico F2, dos interruptores S1 y S2, un temporizador KA1, y dos contactores KM1 y KM2.

En el esquema de potencia se puede ver la representación de las resistencias estatóricas. No se pueden representar en el esquema de maniobra, porque no son un elemento de control, además, todo el circuito de maniobra es precisamente para controlar dichas resistencias.Explicación de la maniobra:S1:Al pulsar sobre S1, entran en funcionamiento KM1 y KA1. Transcurrido un tiempo KA1, temporiza y cambia KM1 por KM2, dejando desconectadas las resistencias estatóricas y conectando el relé térmico de seguridad F2.S2:Desconecta a KM2 y F2. Inicio del paro del motor, tiene una inercia.

Arranque en kusaEn este tipo de arranque se coloca una sola resistencia en una de las fases, es indiferente la fase que se elija. El valor de la resistencia debe de suministrarlo el propio fabricante del motor.Como todos los tipos de arranques que estamos viendo, tiene la finalidad de reducir la intensidad de arranque. Se utiliza en motores de pequeña y mediana potencia que necesitan un reducido par de arranque.En la siguiente página tenéis los dos circuitos, el de potencia y el de maniobra: arranque en Kusa.

En el esquema de maniobra, está representado tres fusibles F3, un relé térmico F2, dos interruptores S1 y S2, un temporizador KA1, y dos contactores KM1 y KM2.En el esquema de potencia se puede ver la representación de una resistencia. No se representa dicha resistencia en el esquema de maniobra porque no es un elemento de control, precisamente el esquema de maniobra es para poder controlar dicho elemento eléctrico. Recordar, la resistencia la tiene que suministrar el propio fabricante del motor.Explicación de la maniobra:S1:Al pulsar sobre S1, entran en funcionamiento KM1 y KA1. Transcurrido un tiempo KA1, temporiza y activa KM2, dejando desconectada la resistencia. En esta ocasión, el relé térmico F2 o Rt, se encuentra conectado en todo momento por que solo hay una resistencia en una sola fase, las otras dos fases no están protegidas.S2:Desconecta todo el circuito. Inicio del paro del motor, tiene una inercia.

Arranque con autotransformador

Este tipo de arranque mejora al arranque con resistencias estatóricas, al tener un mejor par y no existir pérdidas por la disipación de calor en las resistencias. Sin embargo, presenta un inconveniente, el precio, pues resulta más económico el arranque por resistencias estatóricas. Se emplea el arranque por autotransformador en motores de gran potencia, y como siempre, con la intención de reducir la intensidad absorbida en el momento de arranque.En la siguiente página tenéis los dos circuitos, el de potencia y el de maniobra: arranque con autotransformador.Esta web usa "coockies" de terceros para elaborar información estadísditica y mostrarle publicidad personalizada a través del análisis de su navegación. Si continúa navegando esta aceptando su uso. OK Más información

El esquema presentado aquí, trata sobre el arranque de un motor sobre dos puntos. La utilidad de éste tipo de arranque es poder reducir la intensidad durante el arranque, se usa en máquinas donde el par resistente sea bajo. Se emplea con motores trifásicos con el rotor en cortocircuito.

Como el esquema indica, si accionamos sobre el pulsador S1 entrarán en juego KA1,KM1 y KM2.Con el temporizador KA1 regularemos el tiempo necesario para que cuando el motor se encuentre en los valores nominales, se desconecten KM1 y KM2, conectándose a su vez KM3, entonces el motor estará en régimen de trabajo habitual.En cambio, si deseamos detener el motor, solo tenemos que accionar el pulsador S2.

III. AplicacionesArranque directo de la redComo su propio nombre indica, el motor se conecta directamente a la red de su tensión nominal, y con la conexión adecuada para dicha tensión (estrella o triángulo). En el caso de que su potencia supere 1 (CV), debe de ser un motor cuya relación IA/IN no supere los valores establecidos por el REBT en ITC-BT- 47 (IA: corriente de arranque).

Puedes ver en Fig. el esquema de un arranque directo. Normalmente el responsable de la conexión entre el motor y la red es un Contactor tripolar de la clase AC3 (para cargas inductivas), gobernado por un circuito de mando o control, que puede ser cableado o programable. Aguas arriba es habitual algún dispositivo de corte para aislar el motor de la red; en este caso es un seccionador. Además de aislar el seccionador incorpora fusibles, para la protección frente a cortocircuitos.El relé térmico es un dispositivo de protección frente a sobrecargas de intensidad, producidas por pares de carga mayores del nominal que originan que el motor funcione a menos velocidad, más deslizamiento y más intensidad Este dispositivo en el caso de detectar una sobrecarga, desconecta la bobina del contactor y este a su vez, desconecta el motor de la red. Existen también otras alternativas, como el uso de guardamotores, que protegen frente a cortocircuitos y frente a sobrecargas, sustituyendo al seccionador-fusibles y al relé térmico.

El circuito de mando para controlar el arranque directo de un motor trifásico, realizando la protección frente a sobrecargas mediante relé térmico, puedes verlo en el siguiente video. La maniobra marcha paro se realiza mediante el contacto SPST de un termostato.

En el caso de realizar la protección frente a sobreintensidades de forma integra mediante un guardamotor, el circuito de mando es el siguiente.

Arranque por resistencias estatóricas

Si en el momento del arranque conectamos en serie resistencias, estas producirán una caída de tensión que consigue que la tensión del motor sea inferior a la nominal. Una vez que este se acerca a la velocidad de funcionamiento, las resistencias se cortocircuitan y el motor queda alimentado a tensión nominal. La secuencia de funcionamiento es la siguiente:Se cierra el contactor KM1, quedando el motor 1. a tensión nominal.2. Tras un tiempo prefijado, se cierra KM2 cortocircuitando las resistencias.

VentajasMuy sencillo y barato.DesventajasEl par de arranque disminuye de forma cuadrática, luego solo es válido ante cargas de bajísimo par de arranque. Hoy está casi obsoleto.

IV. Evaluación económica

V. Conclusiones y recomendaciones Tener mucho cuidado con el motor eléctrico, debemos tener en

cuenta sus especificaciones en su placa memorial. Es obligatorio una protección del motor como mínimo pero por

seguridad del motor de tres a mas protecciones El motor eléctrico trifásico es el mas usado en las industrias

VI. Bibliografíahttp://listado.mercadolibre.com.pe/motores-electricoshttp://www.nichese.com/motor.htmlhttp://html.rincondelvago.com/motores_historia.htmlhttp://www.nichese.com/autotransformador.html