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Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad De Ingeniería Mecánica y Eléctrica
Laboratorio de Servomecanismos
Práctica #1: Motor Industrial CD 90V.
Agosto-Diciembre 2019
Nombres: Bryan Yuliver De La Cruz Torres
1615578 IMTC
Hora: Jueves V5
Instructor: M.I. Dante Ferreyra Méndez
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Índice:
Tema Página
*Índice ----------------------------------------------------------------------------- 2
*Introducción: ¿Qué es un Motor Eléctrico (Motor Industrial) ----------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------- 3
*Parte de un motor eléctrico DC ------------------------------------------------- 3
*Clasificación de Motores DC ----------------------------------------------------- 7
* Funcionamiento y fundamentos DC ---------------------------------------- --- 16
*Arranque y Potencia -------------------------------------------------------------- 16
*Aplicaciones ------------------------------------------------------------------------- 20
*¿Dónde Conseguir? ---------------------------------------------------------------- 20
*Conclusión: --------------------------------------------------------------------------- 21
*Bibliografía ---------------------------------------------------------------------------- 22
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Introducción: ¿Qué es un Motor Eléctrico (Motor Industrial)?
Un motor eléctrico es una máquina que transforma energía
eléctrica en energía mecánica por medio de interacciones electromagnéticas.
Algunos de los motores eléctricos son reversibles, pueden transformar energía
mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores. Los motores
eléctricos de tracción usados en locomotoras realizan a menudo ambas tareas, si
se los equipa con frenos regenerativos.
Son ampliamente utilizados en instalaciones industriales, comerciales y
particulares. Pueden funcionar conectados a una red de suministro eléctrico o
a baterías. Así, en automóviles se están empezando a utilizar en vehículos
híbridos para aprovechar las ventajas de ambos.
Cabe mencionar que en esta investigación nos enfocaremos más a los motores de
CD ya que en los motores de corriente directa (CD.) concurren una serie de
características que les hace especialmente indicados para ciertas aplicaciones,
por lo que cada día son más empleados en el ámbito industrial.
La amplia gama de velocidad que ofrecen, su fácil control y la gran flexibilidad de
las curvas par-velocidad de este tipo de motores, así como el que presenten un
alto rendimiento para un amplio margen de velocidades, junto a su elevada
capacidad de sobrecarga, los hace más apropiados que los motores de corriente
alterna para muchas aplicaciones.
Pero antes de continuar se verán una serie de conceptos y fundamentos de los
motores eléctricos en general.
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Partes de un Motor Eléctrico DC
La siguiente imagen representa las partes principales que componen un Motor
Eléctrico cualquiera:
Las partes mostradas en la anterior imagen son partes que generalmente ya
conocíamos de clases pasadas. Sin embargo, a continuación, se mostrará una
imagen donde se muestre y se explique cada una de las partes más especificas
de un Motor Eléctrico DC.
Figura2.Partes de un Motor Eléctrico DC
Figura1.Partes principales de un Motor Eléctrico
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*Estator, es una corona de material ferromagnético, llamado carcasa, culata o
yugo, en cuyo interior y regularmente distribuidos se encuentran, en número par,
los polos inductores, sujetos mediante tornillos a la carcasa, están constituidos
por un núcleo y por unas expansiones en sus extremos. Alrededor de los polos se
encuentran unas bobinas, que constituyen el devanado inductor, generalmente
de hilo de cobre aislado, que, al ser alimentados por una corriente continua,
generan el campo inductor de la máquina, presentando alternativamente
polaridades norte y sur (siempre debe haber un número par de polos).
*En las máquinas de cierta potencia se encuentran distribuidos alternativamente
entre éstos, otros polos auxiliares o de conmutación, macizos y sin expansiones,
cuya misión es facilitar la conmutación y evitar la generación de chisporroteo en el
contacto entre las delgas del colector y las escobillas.
*Entrehierro, así se llama al espacio que hay entre el estator y el rotor, es
imprescindible que exista para evitar el rozamiento entre ambos, aunque debe ser
lo menor posible, ya que el aire presenta una elevada reluctancia magnética, y si
el entrehierro fuese muy amplio se debilitaría el campo magnético inductor.
*Rotor, construido con chapas de acero con bajo contenido en silicio de 0,5 mm
de espesor, aisladas unas de otras por una capa de barniz o de óxido, está
montada sobre el eje de la máquina. En su superficie externa tiene practicadas
unas ranuras de una cierta inclinación respecto a su generatriz donde van alojadas
las bobinas del devanado inducido de la máquina, generalmente de hilo de cobre
convenientemente aislado.
*Colector de delgas, va montado sobre el eje de giro y debe disponer de tantas
delgas como bobinas tiene el devanado inducido, cada delga está unida
eléctricamente al punto de conexión de una bobina con otra. Las delgas están
fabricadas de cobre de elevada pureza y están separadas unas de otras por unas
delgadas películas de mica que las mantienen aisladas.
Figura3. Colector de delgas
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*Escobillas, son los elementos que aseguran el contacto eléctrico entre las delgas
del colector y el circuito de corriente continua exterior, están fabricadas de carbón
(grafiito) y permanentemente están rozando sobre el colector, van sujetas en un
collarín portaescobillas que mantiene la presión prevista mediante elementos
elásticos para asegurar que el contacto sea el adecuado, por ello se produce un
desgaste progresivo que acorta su vida útil, teniendo que sustituirlas cada cierto
tiempo. Desde las escobillas se conecta con la placa de bornes de la máquina.
En la siguiente galería fotográfica, puedes ver un motor eléctrico desmontado y
sus componentes.
Figura5. Motor DC desmontado
Figura4. Escobillas
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Clasificación de los Motores DC
Primero que nada partiremos del echo del como se clasifican los motores
eléctricos en general:
Como podemos observar en la imagen, existen solo 2 tipos de motores de DC
dentro de la gamma de Motores Eléctricos en general. Sin embargo dentro de la
clasificación de Monofásicos se encuentra otra sub clasificación que consiste en la
manera de conectar los devanados.
Antes de enumerar los diferentes tipos de motores, conviene aclarar
un concepto básico que debe conocerse de un motor: el concepto de
funcionamiento con carga y funcionamiento en vacío.
• Un motor funciona con carga al realizar un determinado trabajo (jalando,
empujando objetos o soportando cualquier resistencia externa o carga) que lo
obliga a absorber energía mecánica.
Por ejemplo: una batidora encuentra resistencia al batir mayonesa; el motor de
una grúa soporta las cargas que eleva, los elementos mecánicos de la grúa,…; el
motor de un coche eléctrico soporta numerosas cargas: el peso de los pasajeros,
el peso del propio vehículo, la resistencia que ofrece la superficie del terreno,…
• Un motor funciona en vacío, cuando el motor no está arrastrando ningún
objeto, ni soportando ninguna resistencia externa. En este caso, el par resistente
se debe únicamente a factores internos.
El acoplamiento entre el sistema eléctrico y mecánico se produce mediante el
campo magnético inductor y este puede producirse mediante imanes
Figura6. Clasificación de los motores Eléctricos
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permanentes, solución que solo se emplea en motores de muy poca potencia, o lo
que es más común por electroimanes alimentados por corriente continua,
constituyendo el devanado inductor de la máquina, según sea la alimentación de
estas bobinas, las máquinas pueden ser de excitación independiente o
autoexcitadas.
• Excitación independiente, cuando la corriente continua que alimenta el
devanado inductor proviene de una fuente de alimentación independiente de la
máquina, (un generador de DC. un rectificador, una batería,...).
El esquema de un motor de excitación independiente es como el que se observa
en la figura, distinguiéndose claramente dos circuitos eléctricos independientes, el
de excitación o inductor, y el de inducido, por lo que podemos establecer, según la
ley de Kirchhoff, dos ecuaciones eléctricas. RA es un reostato para regular Ii, e
inicialmente su valor es cero.
Figura7. Diagrama Excitación Independiente
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Donde 2Ue, es la caída de tensión que se produce en el contacto entre las delgas
del colector y las escobillas, se cuantifica como una cantidad constante de 2
voltios, y si la tensión de alimentación del motor es razonablemente elevada se
desprecia al hacer cálculos, ya que no se introduce un error muy significativo.
Las curvas características del motor suelen ser dos:
La característica de velocidad en las que se representa como se modifica la
velocidad de giro en función de la intensidad de inducido mientras se mantiene
constate la intensidad de excitación.
En la excitación independiente la intensidad de excitación es siempre la misma y
puesto que cien de otra alimentación, no cambia pase lo que pase en el inductor.
Como el valor del flujo es proporcional a la intensidad de excitación independiente,
se debe cumplir:
Como además en el inductor se cumple
Igualando E', y despejando:
Y la característica de par, en la que se representa la variación del par en función
de la intensidad de inducido mientras se mantiene constante la intensidad de
excitación.
Por lo que se cumple:
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n=f(Ii) para Iex=cte
M=f(Ii) para Iex=cte
Eso fue la clasificación de Excitación Independiente, pero aun queda una más:
• Autoexcitación, cuando la corriente continua que recorre las bobinas inductoras
procede de la misma máquina de CD Aprovechando la existencia de un cierto
magnetismo remanente, debido al ciclo de histéresis que presentan los materiales
magnéticos, este flujo remanente provoca que al girar el inducido se genere en él
una pequeña f.e.m., que convenientemente aplicada al circuito de excitación, dará
lugar a una pequeña corriente inducida que reforzará el magnetismo remanente de
inicio, lo que provocará que la f.e.m. inicial se vea reforzada, generando una
mayor corriente, que dará mayor excitación, reforzándose el flujo, produciendo un
nuevo aumento de f.e.m. y así sucesivamente hasta conseguir el punto de cebado
de la máquina, en el que se alcanza un punto de estabilidad de tensión en bornes
de la máquina, dando lugar a que se mantenga constante la corriente de
excitación y por lo tanto también el flujo inductor. Este punto de estabilidad se
alcanza debido a que los materiales magnéticos presentan un codo de saturación,
a partir del cual aunque se aumente la corriente de excitación, no puede
aumentarse la magnetización del núcleo magnético.
Figura8. Gráfica de Velocidad de un Motor con
Excitación Independiente
Figura9. Gráfica de Par de un Motor de Excitación
Indpendiente
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Según sea la conexión entre las bobinas del devanado inductor y del inducido, se
distinguen tres tipos de máquinas autoexcitadas: shunt o derivación, serie y
compuesta o compound.
El esquema de un motor autoexcitación shunt o derivación es como el de la
figura, donde se observa que el devanado inductor está conectado en paralelo con
el devanado del inducido, por lo que en este caso la tensión de la red alimenta a
las dos ramas del circuito y la intensidad absorbida de la red se reparte entre la
intensidad del inducido, por donde se derivará la mayor parte de la corriente y la
intensidad de excitación derivación que será de un valor muy reducido, por lo que
la resistencia de esta rama debe ser muy elevada, lo que provoca que el
devanado de excitación shunt esté construido con muchas espiras de hilo fino.
Si multiplicamos estas ecuaciones de tensiones por las intensidades
correspondientes, se obtienen las potencias respectivas:
Figura10. Diagrama Motor Shunt o derivación
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Toda la potencia eléctrica absorbida de la red, se reparte entre la potencia
necesaria para crear el campo inductor y la potencia que se pierde en el inducido
por efecto Joule, estos dos conceptos se identifican como pérdidas de potencia en
el cobre, y se restan a la potencia eléctrica absorbida de la red para obtener la
potencia eléctrica interna, que será el producto de la fuerza contraelectromotriz
(E´) y la intensidad de inducido (Ii). Las curvas de velocidad y par son muy
similares al motor de excitación independiente, ya que ambos esquemas eléctricos
son muy parecidos.
n=f(Ii). para Iex=cte
M=f(Ii). para Iex=cte
Presentan una velocidad prácticamente constante (apenas disminuye al aumentar
la carga, y se mantiene prácticamente constante aún trabajando en vacío). Son
motores muy estables y de gran precisión, por lo que son muy utilizados en
máquinas herramientas: fresadoras, tornos, taladradoras,… Tienen el
inconveniente de que su par de arranque es más pobre que el de los motores
serie.
El esquema de un motor autoexcitación serie es como el de la figura, donde se
observa que el devanado inductor está conectado en serie con el devanado del
inducido, por lo que en este caso solamente hay un circuito eléctrico, la intensidad
del inducido y la de excitación serie serán iguales, y de valor muy elevado, para
Figura11. Gráfica de Velocidad de un Motor con
Excitación Shunt
Figura12. Gráfica de Par de un Motor con Excitación
Shunt
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que no ocasionen caídas de tensión elevadas en este devanado es preciso que
tenga pocas espiras y además estas deben ser de hilo grueso.
Al aplicar la ley de Kirchhoff a esta malla se obtiene la ecuación eléctrica:
Ya que en este circuito:
Por tanto al multiplicar estas ecuaciones por la intensidad obtenemos:
Las curvas características de velocidad y par para este tipo de motores resultan
ser como las mostradas en la figura.
Figura13. Diagrama Motor Serie
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n=f(Ii). para Iex=cte
M=f(Ii). para Iex=cte
La curva de velocidad de estos motores es una hipérbola. En el caso del par, la
curva es una parábola, ya que las intensidades de inducido y excitación son las
mismas.
La característica fundamental de estos motores es que presentan un gran par de
arranque, por lo que les permite arrancar estando en carga, aunque su velocidad
no se mantiene constante, sino que varía mucho dependiendo de la carga que
deba arrastrar, disminuye al aumentar la carga y aumenta al disminuir ésta. Esto
los convierte en muy peligrosos en aquellos trabajos en que puedan quedarse sin
carga, ya que corren grave riesgo de embalamiento, como es el caso de grúas,…
Por su gran par de arranque son los utilizados en tracción eléctrica, se emplean en
ferrocarriles, funiculares, tranvías, etc.
Para aprovechar las características que tiene cada uno de los dos motores
anteriores, se recurre al montaje de un sistema de excitación que los combina, es
llamado compound, o compuesto, y pude ser largo o corto, según que el
devanado derivación comprenda o no al devanado serie.
En estos motores, parte del devanado excitador se coloca en serie y parte en
paralelo.
Presentan características intermedias entre el motor serie y shunt, mejorando la
precisión y estabilidad de marcha del serie y el par de arranque del shunt y no
corre el riesgo de embalarse al perder la carga.
Figura14. Gráfica de Velocidad de un Motor con
Excitación Serie
Figura15. Gráfica de Par de un Motor con Excitación
Serie
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Figura16. Diagrama Motor Compound
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Funcionamiento y Fundamentos de un Motor Eléctrico DC
En magnetismo se conoce la existencia de dos polos: polo norte (N) y polo sur (S),
que son las regiones donde se concentran las líneas de fuerza de un imán. Un
motor para funcionar se vale de las fuerzas de atracción y repulsión que existen
entre los polos. De acuerdo con esto, todo motor tiene que estar formado con
polos alternados entre el estator y el rotor, ya que los polos magnéticos iguales se
repelen, y polos magnéticos diferentes se atraen, produciendo así
el movimiento de rotación. En la siguiente figura se muestra cómo se produce el
movimiento de rotación en un motor eléctrico.
Un motor eléctrico opera primordialmente en base a dos principios: El
de inducción, descubierto por Michael Faraday en 1831; que señala, que si un
conductor se mueve a través de un campo magnético o está situado en las
proximidades de otro conductor por el que circula una corriente de intensidad
variable, se induce una corriente eléctrica en el primer conductor. Y el principio
que André Ampére observo en 1820, en el que establece: que si una corriente
pasa a través de un conductor situado en el interior de un campo magnético, éste
ejerce una fuerza mecánica o f.e.m. (fuerza electromotriz), sobre el conductor.
Arranque y Potencia:
En términos más ingenieriles se puede decir que el funcionamiento de un motor de
CD se basa en la fuerza que se produce sobre un conductor eléctrico recorrido por
una intensidad de corriente eléctrica en el seno de un campo magnético, según la
expresión:
Figura17. Polos magnéticos
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En la que:
B es la inducción de campo magnético (teslas).
l es la longitud del conductor cortado por líneas de campo magnético (metros).
I es la intensidad que recorre al conductor (amperios).
F es la fuerza que se produce sobre el conductor (newton).
El arranque de un motor es el instante en que conecta a la red. En ese momento,
el par motor debe ser mayor que el par resistente que opone la carga.
En el instante del arranque, al estar parado el motor su velocidad es nula, por lo
que la fuerza contraelectromotriz que es proporcional a la velocidad también es
nula. Esto provoca que toda la tensión de alimentación cae en el devanado del
inducido, por lo que en el instante del arranque la intensidad que recorre el motor
es muy elevada, pudiendo alcanzar valores de hasta diez veces la intensidad
nominal en régimen de funcionamiento estable y más aún para motores de gran
potencia, que es cuando el motor ha alcanzado una velocidad que se mantiene
constante, ya que el par motor y el par resistente de la carga están equilibrados.
La intensidad que recorre el inducido tiene por expresión:
Como en el arranque E=0, ya que ω=0, la expresión anterior resulta:
Por lo que para limitar la corriente de arranque a valores compatibles con los
requerimientos del trabajo, y que no provoque efectos perjudiciales para los
devanados se introduce una resistencia en serie con el inducido, que consistirá en
un reostato de arranque de varios escalones, que en el momento del arranque
estará totalmente introducido y que durante el proceso de cebado del motor hasta
alcanzar el régimen nominal se va extrayendo, bien manualmente, o bien
automáticamente mediante dispositivos electrónicos, el número de saltos o “plots”
que presente el reóstato de arranque dependerá de la suavidad que precise el
arranque y de la potencia del motor.
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Además de estos reóstatos también se utilizan otros equipos, como variadores
electrónicos de tensión, generalmente de tiristores (SCR), se alimentan con
corriente alterna que convierten en tensión continua variable, permitiendo el
arranque por aplicación creciente de tensión, limitando la corriente y el par de
arranque.
El criterio para elegir el uso de los diferentes sistemas de arranque suelen ser
soluciones de compromiso de tipo técnico-económica.
En primer lugar vamos a identificar las distintas potencias que están presentes en
un motor de corriente continua.
• Pab Potencia absorbida es la potencia que el motor toma de la red y es
igual al producto de la tensión de la red o de la línea, aplicada en bornas del
motor, por la intensidad de la línea.
• PCu Potencia de pérdidas en el cobre son las que se producen por efecto
Joule, cuando un conductor es recorrido por corriente eléctrica, en nuestro
caso hay de dos tipos: pérdidas de excitación o en el devanado inductor,
cuya expresión es el producto de la resistencia del devanado de excitación
por el cuadrado de la intensidad de excitación.
Y pérdidas en el devanado inducido, cuya expresión es el producto de la
resistencia del devanado inducido por el cuadrado de la intensidad de inducido.
• Pei Potencia eléctrica interna es el resultado de restar a la potencia
absorbida de la red, las pérdidas que se producen en los devanados del
motor, o pérdidas en el cobre, y es igual al producto de la fuerza
contrelectromotriz por la intensidad que recorre el inducido.
• Pmi Potencia mecánica interna la potencia eléctrica interna en el seno del
motor se convierte en potencia mecánica interna, cuya expresión es el
producto del par en el eje por la velocidad de giro.
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• PFe Pérdidas en el hierro son pérdidas de tipo magnético que se producen
debido al asentamiento de corrientes parásitas de Foucault y debido al ciclo
de histéresis que presentan los núcleos magnéticos (para minimizar, en lo
posible, este tipo de pérdidas es por lo que los núcleos magnéticos no se
construyen macizos, si no por capas de pequeño espesor). Son difíciles de
cuantificar.
• Pm Pérdidas mecánicas debidas sobre todo a rozamientos entre elementos
mecánicos del motor (rodamientos, cojinetes, escobillas,…), también son
difíciles de cuantificar. Se puede conocer estas pérdidas en el hierro y
mecánicas cuando se conoce la potencia absorbida en vacío y se conocen
las pérdidas en el cobre, ya que en vacío toda la potencia que se absorbe
de la red eléctrica son pérdidas y éstas coinciden con las pérdidas
mecánicas del motor, ya que no hay potencia útil en el eje.
• Pu Potencia útil es la potencia mecánica que se dispone en el eje del motor
y se calcula restando a la potencia mecánica interna las pérdidas en el
hierro y mecánicas. Igualmente se expresa como el producto del par útil en
el eje por a velocidad de giro.
Figura18. Potencia y sus pérdidas
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Aplicaciones:
Trenes de laminación reversibles.
• Trenes Konti. Son trenes de laminación en caliente con varios bastidores.
• Cizallas en trenes de laminación. Potencia: 9,2 KW/ 12 CV
• Motores para la industria del papel.
• Máquinas herramientas, máquinas extractoras, elevadores, ferrocarriles.
•Los motores desmontables para papeleras, trefiladoras, bobinadoras, tornos
grandes.
•Grúas que requieran precisión de movimiento con carga variable (cosa casi
imposible de conseguir con motores de corriente alterna).
¿Dónde Conseguir?
Existen diferentes marcas de proveedores de motores de DC que pueden a llegar
a menjar todo tipo de motores.
Como por ejemplo la marca Dayton que maneja el motor de 90 VCD.
Figura19. Aplicación en Laminación de Aluminio y Aleaciones
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Conclusión:
Con la elaboración de esta investigación se pudo profundizar muchísimo en el
funcionamiento y tipos de motores industriales DC que existen. Esta información
ya la teníamos en cuenta desde la unidad de aprendizaje de Máquinas Eléctricas,
sin embargo, ha pasado tiempo desde que vimos estos temas, y el volver a
investigar sobre esto me ayudo a recordar muchas cosas e inclusive me ayudó a
reforzar y aprender cosas nuevas que no sabía.
Pude observar como esque los diferentes tipos de conexiones de los devanados
del motor pueden cambiar los parámetros de este. Así como cambiar el nivel de
velocidad, el arranque, la potencia, etc.
Figura20. Motor imán permanente DC marca Dayton
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Bibliografía:
http://e-
ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/4750/4933/html/463_motor
_autoexcitacin_serie.html
https://clr.es/blog/es/motores-corriente-continua-alterna-seleccion/
http://www.usmp.edu.pe/vision2018/pdf/materiales/MOTORES_ELECTRICOS_PA
RA_LA_IN.pdf
https://www.grainger.com.mx/content/pdfcatalog?catNum=19&idxMode=P&pdfNa
me=0143.pdf
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Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad De Ingeniería Mecánica y Eléctrica
Laboratorio de Servomecanismos
Práctica #2: Motor Industrial CD 90V
(Funcionamiento y Diagramas electrónicos).
Nombres: Bryan Yuliver De La Cruz Torres 1615578 IMTC
Brigada: 406 Aula: LMTC
Hora: V5
Instructor: M.I. Dante Ferreyra Méndez
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Índice:
Tema Página
*Índice ----------------------------------------------------------------------------- 2
*Introducción: ¿Qué es un Motor Eléctrico (Motor Industrial) ----------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------- 3
* Funcionamiento y fundamentos DC ---------------------------------------- --- 4
*Arranque y Potencia -------------------------------------------------------------- 4
*Aplicaciones ------------------------------------------------------------------------- 8
*¿Dónde Conseguir? ---------------------------------------------------------------- 8
*Clasificación de Motores DC y sus Diagramas ------------------------------ 10
*Diagramas Electrónicos de inversión de giro y reducción ---------------------19
*DiagramasEléctricos de Inversión de Giro -------------------------------- 20
*Conclusión: --------------------------------------------------------------------------- 23
*Bibliografía ---------------------------------------------------------------------------- 23
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Introducción: ¿Qué es un Motor Eléctrico (Motor Industrial)?
Un motor eléctrico es una máquina que transforma energía
eléctrica en energía mecánica por medio de interacciones electromagnéticas.
Algunos de los motores eléctricos son reversibles, pueden transformar energía
mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores. Los motores
eléctricos de tracción usados en locomotoras realizan a menudo ambas tareas, si
se los equipa con frenos regenerativos.
Son ampliamente utilizados en instalaciones industriales, comerciales y
particulares. Pueden funcionar conectados a una red de suministro eléctrico o
a baterías. Así, en automóviles se están empezando a utilizar en vehículos
híbridos para aprovechar las ventajas de ambos.
Cabe mencionar que en esta investigación nos enfocaremos más a los motores de
CD ya que en los motores de corriente directa (CD.) concurren una serie de
características que les hace especialmente indicados para ciertas aplicaciones,
por lo que cada día son más empleados en el ámbito industrial.
La amplia gama de velocidad que ofrecen, su fácil control y la gran flexibilidad de
las curvas par-velocidad de este tipo de motores, así como el que presenten un
alto rendimiento para un amplio margen de velocidades, junto a su elevada
capacidad de sobrecarga, los hace más apropiados que los motores de corriente
alterna para muchas aplicaciones.
Pero antes de continuar se verán una serie de conceptos y fundamentos de los
motores eléctricos en general.
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4
Funcionamiento y Fundamentos de un Motor Eléctrico DC
En magnetismo se conoce la existencia de dos polos: polo norte (N) y polo sur (S),
que son las regiones donde se concentran las líneas de fuerza de un imán. Un
motor para funcionar se vale de las fuerzas de atracción y repulsión que existen
entre los polos. De acuerdo con esto, todo motor tiene que estar formado con
polos alternados entre el estator y el rotor, ya que los polos magnéticos iguales se
repelen, y polos magnéticos diferentes se atraen, produciendo así
el movimiento de rotación. En la siguiente figura se muestra cómo se produce el
movimiento de rotación en un motor eléctrico.
Un motor eléctrico opera primordialmente en base a dos principios: El
de inducción, descubierto por Michael Faraday en 1831; que señala, que si un
conductor se mueve a través de un campo magnético o está situado en las
proximidades de otro conductor por el que circula una corriente de intensidad
variable, se induce una corriente eléctrica en el primer conductor. Y el principio
que André Ampére observo en 1820, en el que establece: que si una corriente
pasa a través de un conductor situado en el interior de un campo magnético, éste
ejerce una fuerza mecánica o f.e.m. (fuerza electromotriz), sobre el conductor.
Arranque y Potencia:
En términos más ingenieriles se puede decir que el funcionamiento de un motor de
CD se basa en la fuerza que se produce sobre un conductor eléctrico recorrido por
una intensidad de corriente eléctrica en el seno de un campo magnético, según la
expresión:
Figura1. Polos magnéticos
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En la que:
B es la inducción de campo magnético (teslas).
l es la longitud del conductor cortado por líneas de campo magnético (metros).
I es la intensidad que recorre al conductor (amperios).
F es la fuerza que se produce sobre el conductor (newton).
El arranque de un motor es el instante en que conecta a la red. En ese momento,
el par motor debe ser mayor que el par resistente que opone la carga.
En el instante del arranque, al estar parado el motor su velocidad es nula, por lo
que la fuerza contraelectromotriz que es proporcional a la velocidad también es
nula. Esto provoca que toda la tensión de alimentación cae en el devanado del
inducido, por lo que en el instante del arranque la intensidad que recorre el motor
es muy elevada, pudiendo alcanzar valores de hasta diez veces la intensidad
nominal en régimen de funcionamiento estable y más aún para motores de gran
potencia, que es cuando el motor ha alcanzado una velocidad que se mantiene
constante, ya que el par motor y el par resistente de la carga están equilibrados.
La intensidad que recorre el inducido tiene por expresión:
Como en el arranque E=0, ya que ω=0, la expresión anterior resulta:
Por lo que para limitar la corriente de arranque a valores compatibles con los
requerimientos del trabajo, y que no provoque efectos perjudiciales para los
devanados se introduce una resistencia en serie con el inducido, que consistirá en
un reostato de arranque de varios escalones, que en el momento del arranque
estará totalmente introducido y que durante el proceso de cebado del motor hasta
alcanzar el régimen nominal se va extrayendo, bien manualmente, o bien
automáticamente mediante dispositivos electrónicos, el número de saltos o “plots”
que presente el reóstato de arranque dependerá de la suavidad que precise el
arranque y de la potencia del motor.
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Además de estos reóstatos también se utilizan otros equipos, como variadores
electrónicos de tensión, generalmente de tiristores (SCR), se alimentan con
corriente alterna que convierten en tensión continua variable, permitiendo el
arranque por aplicación creciente de tensión, limitando la corriente y el par de
arranque.
El criterio para elegir el uso de los diferentes sistemas de arranque suelen ser
soluciones de compromiso de tipo técnico-económica.
En primer lugar vamos a identificar las distintas potencias que están presentes en
un motor de corriente continua.
• Pab Potencia absorbida es la potencia que el motor toma de la red y es
igual al producto de la tensión de la red o de la línea, aplicada en bornas del
motor, por la intensidad de la línea.
• PCu Potencia de pérdidas en el cobre son las que se producen por efecto
Joule, cuando un conductor es recorrido por corriente eléctrica, en nuestro
caso hay de dos tipos: pérdidas de excitación o en el devanado inductor,
cuya expresión es el producto de la resistencia del devanado de excitación
por el cuadrado de la intensidad de excitación.
Y pérdidas en el devanado inducido, cuya expresión es el producto de la
resistencia del devanado inducido por el cuadrado de la intensidad de inducido.
• Pei Potencia eléctrica interna es el resultado de restar a la potencia
absorbida de la red, las pérdidas que se producen en los devanados del
motor, o pérdidas en el cobre, y es igual al producto de la fuerza
contrelectromotriz por la intensidad que recorre el inducido.
• Pmi Potencia mecánica interna la potencia eléctrica interna en el seno del
motor se convierte en potencia mecánica interna, cuya expresión es el
producto del par en el eje por la velocidad de giro.
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• PFe Pérdidas en el hierro son pérdidas de tipo magnético que se producen
debido al asentamiento de corrientes parásitas de Foucault y debido al ciclo
de histéresis que presentan los núcleos magnéticos (para minimizar, en lo
posible, este tipo de pérdidas es por lo que los núcleos magnéticos no se
construyen macizos, si no por capas de pequeño espesor). Son difíciles de
cuantificar.
• Pm Pérdidas mecánicas debidas sobre todo a rozamientos entre elementos
mecánicos del motor (rodamientos, cojinetes, escobillas,…), también son
difíciles de cuantificar. Se puede conocer estas pérdidas en el hierro y
mecánicas cuando se conoce la potencia absorbida en vacío y se conocen
las pérdidas en el cobre, ya que en vacío toda la potencia que se absorbe
de la red eléctrica son pérdidas y éstas coinciden con las pérdidas
mecánicas del motor, ya que no hay potencia útil en el eje.
• Pu Potencia útil es la potencia mecánica que se dispone en el eje del motor
y se calcula restando a la potencia mecánica interna las pérdidas en el
hierro y mecánicas. Igualmente se expresa como el producto del par útil en
el eje por a velocidad de giro.
Figura2. Potencia y sus pérdidas
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Aplicaciones:
Trenes de laminación reversibles.
• Trenes Konti. Son trenes de laminación en caliente con varios bastidores.
• Cizallas en trenes de laminación. Potencia: 9,2 KW/ 12 CV
• Motores para la industria del papel.
• Máquinas herramientas, máquinas extractoras, elevadores, ferrocarriles.
•Los motores desmontables para papeleras, trefiladoras, bobinadoras, tornos
grandes.
•Grúas que requieran precisión de movimiento con carga variable (cosa casi
imposible de conseguir con motores de corriente alterna).
¿Dónde Conseguir?
Existen diferentes marcas de proveedores de motores de DC que pueden a llegar
a menjar todo tipo de motores.
Como por ejemplo la marca Dayton que maneja el motor de 90 VCD.
Figura3. Aplicación en Laminación de Aluminio y Aleaciones
-
9
Figura4. Motor imán permanente DC marca Dayton
-
10
Clasificación de los Motores DC y sus Diagramas
Primero que nada partiremos del echo del como se clasifican los motores
eléctricos en general:
Como podemos observar en la imagen, existen solo 2 tipos de motores de DC
dentro de la gamma de Motores Eléctricos en general. Sin embargo dentro de la
clasificación de Monofásicos se encuentra otra sub clasificación que consiste en la
manera de conectar los devanados.
Antes de enumerar los diferentes tipos de motores, conviene aclarar
un concepto básico que debe conocerse de un motor: el concepto de
funcionamiento con carga y funcionamiento en vacío.
• Un motor funciona con carga al realizar un determinado trabajo (jalando,
empujando objetos o soportando cualquier resistencia externa o carga) que lo
obliga a absorber energía mecánica.
Por ejemplo: una batidora encuentra resistencia al batir mayonesa; el motor de
una grúa soporta las cargas que eleva, los elementos mecánicos de la grúa,…; el
motor de un coche eléctrico soporta numerosas cargas: el peso de los pasajeros,
el peso del propio vehículo, la resistencia que ofrece la superficie del terreno,…
• Un motor funciona en vacío, cuando el motor no está arrastrando ningún
objeto, ni soportando ninguna resistencia externa. En este caso, el par resistente
se debe únicamente a factores internos.
El acoplamiento entre el sistema eléctrico y mecánico se produce mediante el
campo magnético inductor y este puede producirse mediante imanes
permanentes, solución que solo se emplea en motores de muy poca potencia, o lo
que es más común por electroimanes alimentados por corriente continua,
Figura5. Clasificación de los motores Eléctricos
-
11
constituyendo el devanado inductor de la máquina, según sea la alimentación de
estas bobinas, las máquinas pueden ser de excitación independiente o
autoexcitadas.
• Excitación independiente, cuando la corriente continua que alimenta el
devanado inductor proviene de una fuente de alimentación independiente de la
máquina, (un generador de DC. un rectificador, una batería,...).
El esquema de un motor de excitación independiente es como el que se observa
en la figura, distinguiéndose claramente dos circuitos eléctricos independientes, el
de excitación o inductor, y el de inducido, por lo que podemos establecer, según la
ley de Kirchhoff, dos ecuaciones eléctricas. RA es un reostato para regular Ii, e
inicialmente su valor es cero.
Figura6. Diagrama Excitación Independiente
-
12
Donde 2Ue, es la caída de tensión que se produce en el contacto entre las delgas
del colector y las escobillas, se cuantifica como una cantidad constante de 2
voltios, y si la tensión de alimentación del motor es razonablemente elevada se
desprecia al hacer cálculos, ya que no se introduce un error muy significativo.
Las curvas características del motor suelen ser dos:
La característica de velocidad en las que se representa como se modifica la
velocidad de giro en función de la intensidad de inducido mientras se mantiene
constate la intensidad de excitación.
En la excitación independiente la intensidad de excitación es siempre la misma y
puesto que cien de otra alimentación, no cambia pase lo que pase en el inductor.
Como el valor del flujo es proporcional a la intensidad de excitación independiente,
se debe cumplir:
Como además en el inductor se cumple
Igualando E', y despejando:
Y la característica de par, en la que se representa la variación del par en función
de la intensidad de inducido mientras se mantiene constante la intensidad de
excitación.
Por lo que se cumple:
-
13
n=f(Ii) para Iex=cte
M=f(Ii) para Iex=cte
Eso fue la clasificación de Excitación Independiente, pero aun queda una más:
• Autoexcitación, cuando la corriente continua que recorre las bobinas inductoras
procede de la misma máquina de CD Aprovechando la existencia de un cierto
magnetismo remanente, debido al ciclo de histéresis que presentan los materiales
magnéticos, este flujo remanente provoca que al girar el inducido se genere en él
una pequeña f.e.m., que convenientemente aplicada al circuito de excitación, dará
lugar a una pequeña corriente inducida que reforzará el magnetismo remanente de
inicio, lo que provocará que la f.e.m. inicial se vea reforzada, generando una
mayor corriente, que dará mayor excitación, reforzándose el flujo, produciendo un
nuevo aumento de f.e.m. y así sucesivamente hasta conseguir el punto de cebado
de la máquina, en el que se alcanza un punto de estabilidad de tensión en bornes
de la máquina, dando lugar a que se mantenga constante la corriente de
excitación y por lo tanto también el flujo inductor. Este punto de estabilidad se
alcanza debido a que los materiales magnéticos presentan un codo de saturación,
a partir del cual aunque se aumente la corriente de excitación, no puede
aumentarse la magnetización del núcleo magnético.
Según sea la conexión entre las bobinas del devanado inductor y del inducido, se
distinguen tres tipos de máquinas autoexcitadas: shunt o derivación, serie y
compuesta o compound.
Figura7. Gráfica de Velocidad de un Motor con
Excitación Independiente
Figura8. Gráfica de Par de un Motor de Excitación
Indpendiente
-
14
El esquema de un motor autoexcitación shunt o derivación es como el de la
figura, donde se observa que el devanado inductor está conectado en paralelo con
el devanado del inducido, por lo que en este caso la tensión de la red alimenta a
las dos ramas del circuito y la intensidad absorbida de la red se reparte entre la
intensidad del inducido, por donde se derivará la mayor parte de la corriente y la
intensidad de excitación derivación que será de un valor muy reducido, por lo que
la resistencia de esta rama debe ser muy elevada, lo que provoca que el
devanado de excitación shunt esté construido con muchas espiras de hilo fino.
Si multiplicamos estas ecuaciones de tensiones por las intensidades
correspondientes, se obtienen las potencias respectivas:
Figura9. Diagrama Motor Shunt o derivación
-
15
Toda la potencia eléctrica absorbida de la red, se reparte entre la potencia
necesaria para crear el campo inductor y la potencia que se pierde en el inducido
por efecto Joule, estos dos conceptos se identifican como pérdidas de potencia en
el cobre, y se restan a la potencia eléctrica absorbida de la red para obtener la
potencia eléctrica interna, que será el producto de la fuerza contraelectromotriz
(E´) y la intensidad de inducido (Ii). Las curvas de velocidad y par son muy
similares al motor de excitación independiente, ya que ambos esquemas eléctricos
son muy parecidos.
n=f(Ii). para Iex=cte
M=f(Ii). para Iex=cte
Presentan una velocidad prácticamente constante (apenas disminuye al aumentar
la carga, y se mantiene prácticamente constante aún trabajando en vacío). Son
motores muy estables y de gran precisión, por lo que son muy utilizados en
máquinas herramientas: fresadoras, tornos, taladradoras,… Tienen el
inconveniente de que su par de arranque es más pobre que el de los motores
serie.
El esquema de un motor autoexcitación serie es como el de la figura, donde se
observa que el devanado inductor está conectado en serie con el devanado del
inducido, por lo que en este caso solamente hay un circuito eléctrico, la intensidad
del inducido y la de excitación serie serán iguales, y de valor muy elevado, para
que no ocasionen caídas de tensión elevadas en este devanado es preciso que
tenga pocas espiras y además estas deben ser de hilo grueso.
Al aplicar la ley de Kirchhoff a esta malla se obtiene la ecuación eléctrica:
Figura10. Gráfica de Velocidad de un Motor con
Excitación Shunt
Figura11. Gráfica de Par de un Motor con Excitación
Shunt
-
16
Ya que en este circuito:
Por tanto al multiplicar estas ecuaciones por la intensidad obtenemos:
Las curvas características de velocidad y par para este tipo de motores resultan
ser como las mostradas en la figura.
Figura12. Diagrama Motor Serie
-
17
n=f(Ii). para Iex=cte
M=f(Ii). para Iex=cte
La curva de velocidad de estos motores es una hipérbola. En el caso del par, la
curva es una parábola, ya que las intensidades de inducido y excitación son las
mismas.
La característica fundamental de estos motores es que presentan un gran par de
arranque, por lo que les permite arrancar estando en carga, aunque su velocidad
no se mantiene constante, sino que varía mucho dependiendo de la carga que
deba arrastrar, disminuye al aumentar la carga y aumenta al disminuir ésta. Esto
los convierte en muy peligrosos en aquellos trabajos en que puedan quedarse sin
carga, ya que corren grave riesgo de embalamiento, como es el caso de grúas,…
Por su gran par de arranque son los utilizados en tracción eléctrica, se emplean en
ferrocarriles, funiculares, tranvías, etc.
Para aprovechar las características que tiene cada uno de los dos motores
anteriores, se recurre al montaje de un sistema de excitación que los combina, es
llamado compound, o compuesto, y pude ser largo o corto, según que el
devanado derivación comprenda o no al devanado serie.
En estos motores, parte del devanado excitador se coloca en serie y parte en
paralelo.
Presentan características intermedias entre el motor serie y shunt, mejorando la
precisión y estabilidad de marcha del serie y el par de arranque del shunt y no
corre el riesgo de embalarse al perder la carga.
Figura13. Gráfica de Velocidad de un Motor con
Excitación Serie
Figura14. Gráfica de Par de un Motor con Excitación
Serie
-
18
Figura15. Diagrama Motor Compound
-
19
Diagrámas Electrónicos de Inversión de giro y reducción.
-Puente H
El término “Puente-H” se deriva de la representación gráfica típica del circuito. Un Puente-H, se
construye con interruptores (mecánicos o de estado sólido), uno en cada “rama lateral” o brazo
ascendente y descendente y en la barra central, se encuentran las salidas para el motor, es la
forma que se representa dentro de un circuito esquemático simplificado, como el de la siguiente
figura.
Con el siguiente diagrama se puede controlar la velocidad del motor por medio de
un circuito reductor de voltaje, con interrupciones logradas por un tiristor.
Figura16. Puente H con Tiristores.
Figura17. Circuito reductor de votaje con tiristor.
-
20
Diagramas eléctricos de Inversión de Giro
Asi mismo también se puede invertir el giro del motor en todos los casos ,por
medio de una configuración electrónica.
Figura18. Diagrama de Inversión de Giro de un Motor DC Inducido.
-
21
Figura19. Diagrama de Inversión de Giro de un Motor DC Inductor.
Figura20. Diagrama de Inversión de Giro de un Motor DC Serie Inducido.
-
22
Figura21. Diagrama de Inversión de Giro de un Motor DC Serie Inductor.
-
23
Conclusión:
Con la elaboración de esta investigación se pudo profundizar muchísimo en el
funcionamiento y tipos de conexiónes electrónicas. Esta información ya la
teníamos en cuenta desde la unidad de aprendizaje de Máquinas Eléctricas, sin
embargo, ha pasado tiempo desde que vimos estos temas, y el volver a investigar
sobre esto me ayudo a recordar muchas cosas e inclusive me ayudó a reforzar y
aprender cosas nuevas que no sabía.
Pude observar como esque los diferentes tipos de conexiones de los devanados
del motor pueden cambiar los parámetros de este. Así como cambiar el nivel de
velocidad, el arranque, la potencia, etc.
Bibliografía:
http://e-
ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/4750/4933/html/463_motor
_autoexcitacin_serie.html
Figura22. Diagrama de Inversión de Giro de un Motor DC Shunt Inducido.
Figura23. Diagrama de Inversión de Giro de un Motor DC Shunt Inductor.
-
24
https://clr.es/blog/es/motores-corriente-continua-alterna-seleccion/
http://www.usmp.edu.pe/vision2018/pdf/materiales/MOTORES_ELECTRICOS_PA
RA_LA_IN.pdf
https://www.grainger.com.mx/content/pdfcatalog?catNum=19&idxMode=P&pdfNa
me=0143.pdf
https://dissenyproducte.blogspot.com/2016/02/motores-de-corriente-continua-cc-
tipos_1.html
-
Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad De Ingeniería Mecánica y Eléctrica
Laboratorio de Servomecanismos
Práctica #3: Motor Industrial CA
(Funcionamiento y Partes del Motor)
Nombres: Bryan Yuliver de la Cruz Torres1615578 IMTC
Brigada: 406 Aula: LMTC
Hora: Jueves V5
Instructor: M.I. Dante Ferreyra Méndez
-
2
Índice:
Tema Página
• Indice ---------------------------------------------------------------------- 2
• La Corriente Alterna --------------------------------------------------- 3
• Introducción: Motor Eléctrico CA ---------------------------------- 4
• Partes Básicas de un Motor de Corriente Alterna ------------ 4
• Funcionamiento de un Motor de CA ----------------------------- 5
• Clasificación de los motores de CA ------------------------------ 6
• Relaciones entre Clasificaciones ------------------------------------ 10
• Funcionamiento: Motores Asíncronos -------------------------- 12
• Motor Asíncrono tipo Jaula de Ardilla -------------------------- 13
• Motor Asíncrono tipo Motor Bobinado ------------------------- 15
• Funcionamiento Motores Síncronos --------------------------- 16
• Marcas ----------------------------------------------------------------- 18
• Mantenimiento ------------------------------------------------------- 19
• Conclusión ------------------------------------------------------------ 20
• Bibliografía ------------------------------------------------------------ 20
-
3
La Corriente Alterna (CA)
La corriente alterna es una corriente eléctrica en la que el sentido de circulación de
los electrones y la cantidad de electrones varían cíclicamente. La característica
principal de una corriente alterna es que durante un instante de tiempo un polo es
negativo y el otro positivo, mientras que en el instante siguiente las polaridades se
invierten tantas veces como ciclos por segundo (hertzios) posea esa corriente. No
obstante, aunque se produzca un constante cambio de polaridad, la corriente
siempre fluirá del polo negativo al positivo, tal como ocurre en las fuentes de FEM
que suministran corriente continua. Como la tensión varia constantemente se coge
una tensión de referencia llamada valor eficaz. Este valor es el valor que debería
tener en corriente continua para que produjera el mismo efecto sobre un receptor
en corriente alterna. En Europa la corriente alterna que llega a los hogares es de
230 V y tiene una frecuencia de 50 Hz. La forma más común de generar corriente
alterna es empleando grandes generadores o alternadores ubicados en plantas
termoeléctricas, hidroeléctricas o centrales atómicas. La corriente alterna se
representa con una onda senoidal.
f = frecuencia (ciclos/s = Hertzio Hz)
Ventajas de la corriente alterna
Entre algunas de las ventajas de la corriente alterna, comparada con la corriente
continua, tenemos las siguientes:
Se transporta a grandes distancias con poca pérdida de energía.
Al incrementar su frecuencia por medios electrónicos en miles o millones de
ciclos por segundo (frecuencias de radio) es posible transmitir voz, imagen, sonido
y órdenes de control a grandes distancias, de forma inalámbrica.
Figura1. Corriente Alterna
-
4
Los motores y generadores de corriente alternan son estructuralmente más
sencillos y fáciles de mantener que los de corriente continua.
Introducción: Motor Eléctrico CA.
Motores eléctricos, funcionan con corriente alterna, máquina motriz (sistema que
absorbe la energía de un fluido y la emite al exterior en forma de trabajo mecá-
nico (w).
Convierte la energía eléctrica en fuerzas de giro por la acción mutua de los
campos magnéticos, que impulsa el funcionamiento de una máquina.
Por el fácil manejo de transmisión, distribución y transformación de la C.A, se ha
constituido en la corriente con más uso en la sociedad moderna. Es por ello que
los motores de C.A, son los más normales y con el desarrollo tecnológico se ha
conseguido un rendimiento altísimo que hace que más del 90 % de los motores
instalados sea de C.A.
Partes Básica de un Motor de Corriente Alterna
Dentro de las partes de un motor CA existen varías que son comunes entre todos
los tipos de motores, estas partes son 4:
1.-Carcasa: Armadura externa que sirve para cubrir y proteger a los circuitos
internos del motor.
Figura2. Motor Eléctrico
Figura3. Carcasa
-
5
2.-Estator: Parte fija formada por una corona de chapas ferromagnéticas aisladas
provistas de ranuras, donde se introducen 3 bobinas inductoras, cuyos extremos
van conectados a la red. Es la parte encargada de crear el campo magnético.
3.-Rotor: Parte móvil situada en el interior del estator, formado por chapas
ferromagnéticas aisladas y ranuradas exteriormente. El bobinado del rotor puede
estar de dos formas: En Jaula de Ardilla o Rotor Bobinado, los cuales se verán con
más detalle más adelante.
4.- Entre Hierro: Separación de aire entre el Estator y el Rotor.
Funcionamiento de Un Motor de CA.
El motor se conecta a CA trifásica. Pero la corriente circula exclusivamente por las
bobinas inductoras del estator. Esto genera un campo magnético giratorio (en CC
es lineal). Como consecuencia del campo magnético giratorio en los conductores
del rotor se inducen corrientes eléctricas. Estas corrientes interactúan con el
campo magnético del estator, provocando fuerzas electromagnéticas que dan
lugar al par motor que obliga a girar al rotor.
El Campo magnético giratorio se obtiene con tres devanados desfasados 120º
(acoplados en estrella o triángulo) y conectados a un sistema trifásico de C. A.
Figura4. Estator
Figura5. Rotor
-
6
Clasificación de los Motores de CA:
Los Motores de CA se pueden clasificar de varias maneras y dentro de estas
maneras tienen submaneras de clasificarse.
- Según su velocidad de giro pueden ser:
• Síncronos Motor de corriente alterna en el que la rotación del eje está sincronizada con la
frecuencia de la corriente de alimentación; el periodo de rotación es exactamente
igual a un número entero de ciclos de CA.
Este motor tiene la característica de que su velocidad de giro es directamente
proporcional a la frecuencia de la red de corriente alterna que lo alimenta. Es
utilizado en aquellos casos en donde se desea una velocidad constante.
• Asíncronos o de Inducción
Figura8. Fórmula para Motor Síncrono.
Figura6. Motor con un par de polos/fase Figura7. Motor con 2 pares de polos/fase
-
7
Son aquellos motores eléctricos en los que el rotor nunca llega a girar en la misma
frecuencia con la que lo hace el campo magnético del estator. Cuanto mayor es el
par motor mayor es esta diferencia de frecuencias.
-Según el número de fases de alimentación distinguimos:
• Monofásicos Tipo de motor que cuando está en operación, desarrolla un campo magnético
rotatorio, pero antes de que inicie la rotación, el estator produce un campo
estacionario pulsante.
Para producir un campo rotatorio y un par de arranque, se debe tener
un devanado auxiliar desfasado 90° con respecto al devanado principal. Una vez
que el motor ha arrancado, el devanado auxiliar se desconecta del circuito.
Debido a que un motor de corriente alterna (C.A.) monofásico tiene dificultades
para arrancar, está constituido dedos grupos de devanados: devanado principal o
de trabajo y devanado auxiliar o de arranque.
Los devanados difieren entre sí, física y eléctricamente. El devanado de trabajo
está formado de conductor grueso y tiene más espiras que el devanado de
arranque.
Aplicación:
Es muy utilizado en los compresores de los frigoríficos que tenemos en nuestras
casas.
Figura9. Fórmula para Motor Asíncronos
Figura10. Motor Monofásico
-
8
• Universal.
El motor monofásico universal es un tipo de motor eléctrico que puede
funcionar tanto con corriente continua (C.C.) como con corriente alterna. (A.C.)
Tienen elevado par de arranque, por lo que pueden conectarse a plena carga.
Su velocidad de giro se adapta a la carga. Se utilizan en pequeñas máquinas-
herramientas (taladros portátiles, etc.) y en electrodomésticos de tamaño medio.
Una variante de este tipo de motores es el motor universal con imán permanente.
En lugar de bobinas inductoras lleva un imán permanente que es el encargado de
crear el campo magnético necesario.
Aplicación:
Se emplea en máquinas herramientas portátiles de todo tipo,
electrodomésticos pequeños, etc
• Trifásicos
Es una máquina eléctrica rotativa, capaz de convertir la energía eléctrica trifásica
suministrada, en energía mecánica. La energía eléctrica trifásica origina campos
magnéticos rotativos en el bobinado del estator (o parte fija del motor).
Ventajas:
En diversas circunstancias presenta muchas ventajas:
•A igual potencia, su tamaño y peso son más reducidos.
•Se pueden construir de cualquier tamaño.
•Tiene un par de giro elevado.
•Su rendimiento es muy elevado (típicamente en torno al 75%, a más).
Figura11. Motor Monofásico Universal
-
9
•No emite contaminantes.
•Máquinas que pueden trabajar con 2 tensiones 400V y 230 V.
•El control de la velocidad es de forma electrónica.
• Bifásicos - Según el tipo de rotor:
• Motores con anillos rozantes
Se usan en aplicaciones que exigen un alto par o una baja corriente en el
arranque. Ofrecen la máxima disponibilidad y se recomiendan especialmente para
aplicaciones con cargas de elevada inercia.
Son de construcción modular y disponen de una amplia gama de accesorios, en
función de la aplicación que se le vaya a otorgar.
• Motor con Colectores (Rotor Bobinado)
También conocidos como anillos rotatorios, son comúnmente hallados en
máquinas eléctricas de corriente alterna en las cuales conecta las corriente de
campo o excitación con el bobinado del rotor.
Pueden entregar alta potencia con dimensiones y peso reducidos,
soportar grandes cargas temporales sin detenerse completamente, simplemente
disminuyendo la velocidad de rotación.
Figura12. Motor Trifásico
-
10
• Motores con jaula de ardilla (Rotor en Cortocircuito)
Consiste en 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.
Las aplicaciones típicas de los motores trifásicos de inducción con rotor jaula de
ardilla. Comprenden las bombas centrífugas de impulsión, las máquinas
herramientas, sopladores y fajas transportadoras. El motor está diseñado para
servicio pesado de arranque, encuentra su mayor aplicación 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
Relación entre Clasificaciones
Para poder entender la relación directa que existe entre cada
clasificación, se muestra un mapa conceptual que explica esta
relación:
Figura13. Motor con Colectores (Rotor Bobinado)
Figura14. Motor Jaula de Ardilla (Rotor en Cortocircuito)
-
11
Figura15. Mapa Conceptual de Clasificación de Motores de CA
-
12
Funcionamiento: Motores Asíncronos
Hasta el momento ya se ha visto toda la clasificación de los Motores
de CA, sin embargo no se ha mencionado nada a detalle sobre el
funcionamiento de estos.
El motor asíncrono fue creado es su forma más simple por Galileo
Ferraris y Nikola Tesla en 1885-86.
Obtención campo magnético giratorio: alimentación trifásica de las
bobinas del estator.
El campo magnético giratorio arrastra al rotor y produce el movimiento.
Figura16. Funcionamiento de un Motor Asíncrono.
-
13
Características de un Motor Asíncrono:
-Regulación de velocidad (decena de Kilo Watt)
- Precisión entre 10 y 100% Velocidad Nominal
- Potencia fraccionarias hasta centenas de KW
- Coste de motor bajo
- Deslizamiento: diferencia entre la velocidad de sincronismo y la
velocidad de giro.
Aplicaciones del Motor Asíncrono
- Accionamientos directos con contadores.
- Accionamientos con arrancadores electrónicos.
- Variaciones de velocidad de poca potencia.
Motor Asíncrono tipo Jaula de Ardilla (Rotor en Cortocircuito)
El rotor consta de un número de barras de cobre, conectadas
eléctricamente por anillos de aluminio finales.
Figura17. Motor Asíncrono.
Figura18. Características de un Motor Asíncrono
-
14
Regulación de velocidad Pérdidas del 3 al 5% para tamaños pequeños.
Control de Velocidad Ninguna, excepto motores especiales diseñados para dos a cuatro velocidades fijas.
Aplicaciones: Aplicaciones a velocidad constante, cuando el torque requerido no es alto: ventiladores, sopladores, compresores rotativos y bombas centrífugas.
Figura19. Rotor en Cortocircuito
Figura20. Partes específicas de un motor de Jaula de Ardilla
Figura21. Partes específicas de un motor de Ventilador.
-
15
Motor Asíncrono tipo Motor Bobinado (Rotor Bobinado)
Los devanados del rotor están conectados a anillos colectores montados sobre el
mismo eje.
Características de un Motor Bobinado:
-Un motor de rotor bobinado a igualdad de potencia y clase de protección, es más
costoso, menos robusto y exige un mantenimiento mayor que uno de jaula de
ardilla.
- Regulador de velocidad por deslizamiento
- Maniobras de elevación.
Ventajas del motor con rotor en bobinado respecto al motor con rotor en
cortocircuito.
1. La corriente de arranque es menor, solamente, de 1,5 a 2.5 veces la corriente
nominal, debido al empleo de las resistencias de arranque.
2. El par de arranque es siempre mayor en motores de las mismas características.
3. Durante el periodo de arranque también es mayor el factor de potencia debido
a la presencia de las resistencias rotóricas.
Figura22. Rotor Bobinado
Figura23. Partes Específicas de un Motor Bobinado
-
16
4. En los motores de rotor bobinado es posible una mejor regulación de la
velocidad
Los principales inconvenientes son los siguientes:
1. El devanado del rotor encarece el precio del motor y lo hace más voluminoso.
2. Los equipos para el arranque, frenado, regulación de la velocidad, etc... son
más complejos. Esto significa más caros, más voluminosos y personal más
entrenado para su manejo.
Funcionamiento Motores Síncronos
Llamados así, porque la velocidad del rotor y la velocidad del campo magnético
del estator son iguales.
Este tipo de motor puede trabajar como motor o como generador.
Como generador: Una fuente mecánica que le proporcione el giro (turbina)
acciona el rotor de la máquina a la vez que se alimenta el devanado rotórico
(devanado de campo) con corriente continua.
Como motor: Se lleva la máquina sincrónica a la velocidad de sincronismo, pues
la máquina sincrónica no tiene par de arranque.
Figura24. Partes específicas de un Motor Síncrono
-
17
Gracias al mayor rendimiento, el menor tamaño y la mayor relación de potencia de
salida relativa, los motores síncronos pueden sustituir a los motores de corriente
continua.
Regulación de velocidad Constante
Control de Velocidad Ninguna, excepto motores especiales diseñados para dos velocidades fijas.
Par de Arranque 40% para baja velocidad a 160% para medias velocidades 80% factor de potencia. Diseños especiales desarrollan altos torques.
Aplicaciones: Velocidad constante, conexión directa a máquinas de baja velocidad y cuando el factor de corrección de potencia se requiere
Figura25. Tipos de Maquinas Síncronas
Figura26. Motores Síncronos
-
18
Marcas de Motores
Dentro de la gama de las marcas de los motores podemos encontrar varias que manejan tanto Síncronos, como Asíncronos.
Marcas con Motores Asíncronos:
Marcas de Motores Síncronos:
-New Guanlian
-Mochuan
-Jinaote
-Zhengk
Figura27. Marcas de Motores Asíncronos
Figura28. Marcas de Motores Síncronos
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19
Mantenimiento
Motor Asíncrono:
-Inspecciones generales: Inspección visual periódicamente.
- Lubricación. No mezclar grasas de tipos diferentes porque el uso de grasas
incompatibles.
- Fácil mantenimiento.
Peso-Volumen
Motor Síncrono:
Cualquier equipo eléctrico es una parte importante de su trabajo cuidar bien de los
motores sincrónicos, la limpieza y la inspección por si existe señales de problemas
ayuda a mantener a los motores sincrónicos trabajando a eficiencia máxima.
Peso-Volumen
Figura29. Mantenimiento a un Motor
Figura30. Tabla de peso-volumen de Motor Asíncrono
Figura31. Tabla de peso-volumen de Motor Síncrono
-
20
Conclusión:
Con la realización de esta práctica se pudo observar como es que
existen varias formas de clasificación de los motores de Corriente
Alterna. Y cada clasificación se relaciona entre sí con otra. Así mismo,
también se vio un poco sobre posibles aplicaciones de acuerdo al tipo
de estructura tenía el motor. Principalmente la estructura variaba en el
rotor, donde su forma de embobinarse era la causante de la diferencia
en las características y funciones de cada motor.
De igual manera también se observó el funcionamiento de un motor de
corriente alterna, como también de sus derivados como los asíncronos
y síncronos.
Bibliografía:
http://ies.almudena.madrid.educa.madrid.org/dpto_tecnologia/TI_2_distancia/T11_motores_ca.p
df
http://www.usmp.edu.pe/vision2018/pdf/materiales/MOTORES_ELECTRICOS_PARA_LA_IN.pdf
https://clr.es/blog/es/motores-corriente-continua-alterna-seleccion/
-
Facultad De Ingeniería Mecánica y Eléctrica -1 de noviembre del 2019
Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad De Ingeniería Mecánica y Eléctrica
Laboratorio de Servomecanismos
Práctica #4: Motor Industrial CA
(Funcionamiento y Diagramas Electrónicos)
Nombres: Bryan Yuliver de la Cruz Torres 1615578 IMTC
Brigada: 406 Aula: LMTC
Hora: V5
Instructor: M.I. Dante Ferreyra Méndez
-
2
Índice:
Tema Página
• Índice ---------------------------------------------------------------------- 2
• Introducción: Motor Eléctrico CA ----------------------------------- 3
• La Corriente Alterna --------------------------------------------------- 3
• Sistema Trifásico ------------------------------------------------------- 4
• Funcionamiento de un Motor de CA ------------------------------ 4
o Clasificación de los motores de CA ---------------------- 6
▪ Según su velocidad de Giro ----------------------- 6
▪ Según el Número de Fases ------------------------ 7
▪ Según el tipo de Rotor ------------------------------- 9
o Funcionamiento: Motores Asíncronos ------------------ 10
▪ Motor Asíncrono tipo Jaula de Ardilla ---------- 12
▪ Motor Asíncrono tipo Motor Bobinado --------- 13
o Funcionamiento Motores Síncronos -------------------- 14
• Conexiones y Arranque de Motor --------------------------------- 16
o Tipos de Conexiones ---------------------------------------- 16
▪ Conexión en Estrella -------------------------------- 16
▪ Conexión en Triangulo ------------------------------ 17
o Tipos de Arranque de Motores Trifásicos (Conexión) - 18
▪ Arranque Directo --------------------------------------- 18
▪ Arranque Estrella /Triángulo ------------------------ 19
▪ Arranque con Autotransformador ----------------- 20
▪ Arranque con Resistencias Variables ----------- 21
▪ Arranque Electrónico -------------------------------- 22
▪ Arranque con Rotor en Bobinado ---------------- 22
• Placa de Característica de Motores Trifásicos ------------------ 23
• Conclusión ------------------------------------------------------------ 23
• Bibliografía ------------------------------------------------------------ 24
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Introducción: Motor Eléctrico CA.
Motores eléctricos, funcionan con corriente alterna, máquina motriz (sistema que
absorbe la energía de un fluido y la emite al exterior en forma de trabajo mecá-
nico (w).
Convierte la energía eléctrica en fuerzas de giro por la acción mutua de los
campos magnéticos, que impulsa el funcionamiento de una máquina.
Por el fácil manejo de transmisión, distribución y transformación de la C.A, se ha
constituido en la corriente con más uso en la sociedad moderna. Es por ello que
los motores de C.A, son los más normales y con el desarrollo tecnológico se ha
conseguido un rendimiento altísimo que hace que más del 90 % de los motores
instalados sea de C.A.
La Corriente Alterna (CA)
La corriente alterna es una corriente eléctrica en la que el sentido de circulación de
los electrones y la cantidad de electrones varían cíclicamente. La característica
principal de una corriente alterna es que durante un instante de tiempo un polo es
negativo y el otro positivo, mientras que en el instante siguiente las polaridades se
invierten tantas veces como ciclos por segundo (hertzios) posea esa corriente. No
obstante, aunque se produzca un constante cambio de polaridad, la corriente
siempre fluirá del polo negativo al positivo, tal como ocurre en las fuentes de FEM
que suministran corriente continua. Como la tensión varia constantemente se coge
una tensión de referencia llamada valor eficaz. Este valor es el valor que debería
tener en corriente continua para que produjera el mismo efecto sobre un receptor
en corriente alterna. En Europa la corriente alterna que llega a los hogares es de
230 V y tiene una frecuencia de 50 Hz. La forma más común de generar corriente
alterna es empleando grandes generadores o alternadores ubicados en plantas
termoeléctricas, hidroeléctricas o centrales atómicas. La corriente alterna se
representa con una onda senoidal.
Figura1. Motor Eléctrico
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f = frecuencia (ciclos/s = Hertzio Hz)
Ventajas de la corriente alterna
Entre algunas de las ventajas de la corriente alterna, comparada con la corriente
continua, tenemos las siguientes:
Se transporta a grandes distancias con poca pérdida de energía.
Al incrementar su frecuencia por medios electrónicos en miles o millones de
ciclos por segundo (frecuencias de radio) es posible transmitir voz, imagen, sonido
y órdenes de control a grandes distancias, de forma inalámbrica.
Los motores y generadores de corriente alternan son estructuralmente más
sencillos y fáciles de mantener que los de corriente continua.
Sistema Trifásico.
Sistema formado por un neutro y tres fases de corrientes alterna, de igual
frecuencia y valor eficaz, desfasadas entre si 120 grados. Esto permite tensiones
de 230 V (entre fase y neutro) y de 400 V (entre fases). Y 50 Hz de frecuencia La
utilización de electricidad en forma trifásica es común en industrias donde muchas
de las máquinas funcionan con motores para esta tensión. Las corrientes trifásicas
se generan mediante alternadores dotados de tres bobinas o grupos de bobinas,
enrolladas sobre tres sistemas de piezas polares equidistantes entre sí.
Figura2. Corriente Alterna
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Variación de la tensión en la corriente alterna trifásica
Los colores que emplean según la normativa son:
Funcionamiento de Un Motor de CA.
El motor se conecta a CA trifásica. Pero la corriente circula exclusivamente por las
bobinas inductoras del estator. Esto genera un campo magnético giratorio (en CC
es lineal). Como consecuencia del campo magnético giratorio en los conductores
del rotor se inducen corrientes eléctricas. Estas corrientes interactúan con el
campo magnético del estator, provocando fuerzas electromagnéticas que dan
lugar al par motor que obliga a girar al rotor.
El Campo magnético giratorio se obtiene con tres devanados desfasados 120º
(acoplados en estrella o triángulo) y conectados a un sistema trifásico de C. A.
Figura3. Diagrama de sistema Trifásico
Figura4. Colores de las conexiones según la normativa.
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Clasificación de los Motores de CA:
Los Motores de CA se pueden clasificar de varias maneras y dentro de estas
maneras tienen submaneras de clasificarse.
- Según su velocidad de giro pueden ser:
• Síncronos Motor de corriente alterna en el que la rotación del eje está sincronizada con la
frecuencia de la corriente de alimentación; el periodo de rotación es exactamente
igual a un número entero de ciclos de CA.
Este motor tiene la característica de que su velocidad de giro es directamente
proporcional a la frecuencia de la red de corriente alterna que lo alimenta. Es
utilizado en aquellos casos en donde se desea una velocidad constante.
Figura7. Fórmula para Motor Síncrono.
Figura5. Motor con un par de polos/fase Figura6. Motor con 2 pares de polos/fase
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7
• Asíncronos o de Inducción
Son aquellos motores eléctricos en los que el rotor nunca llega a girar en la misma
frecuencia con la que lo hace el campo magnético del estator. Cuanto mayor es el
par motor mayor es esta diferencia de frecuencias.
-Según el número de fases de alimentación distinguimos:
• Monofásicos Tipo de motor que cuando está en operación, desarrolla un campo magnético
rotatorio, pero antes de que inicie la rotación, el estator produce un campo
estacionario pulsante.
Para producir un campo rotatorio y un par de arranque, se debe tener
un devanado auxiliar desfasado 90° con respecto al devanado principal. Una vez
que el motor ha arrancado, el devanado auxiliar se desconecta del circuito.
Debido a que un motor de corriente alterna (C.A.) monofásico tiene dificultades
para arrancar, está constituido dedos grupos de devanados: devanado principal o
de trabajo y devanado auxiliar o de arranque.
Los devanados difieren entre sí, física y eléctricamente. El devanado de trabajo
está formado de conductor grueso y tiene más espiras que el devanado de
arranque.
Aplicación:
Es muy utilizado en los compresores de los frigoríficos que tenemos en nuestras
casas.
Figura8. Fórmula para Motor Asíncronos
Figura9. Motor Monofásico
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8
• Universal.
El motor monofásico universal es un tipo de motor eléctrico que puede
funcionar tanto con corriente continua (C.C.) como con corriente alterna. (A.C.)
Tienen elevado par de arranque, por lo que pueden conectarse a plena carga.
Su velocidad de giro se adapta a la carga. Se utilizan en pequeñas máquinas-
herramientas (taladros portátiles, etc.) y en electrodomésticos de tamaño medio.
Una variante de este tipo de motores es el motor universal con imán permanente.
En lugar de bobinas inductoras lleva un imán permanente que es el encargado de
crear el campo magnético necesario.
Aplicación:
Se emplea en máquinas herramientas portátiles de todo tipo,
electrodomésticos pequeños, etc
• Trifásicos
Es una máquina eléctrica rotativa, capaz de convertir la energía eléctrica trifásica
suministrada, en energía mecánica. La energía eléctrica trifásica origina campos
magnéticos rotativos en el bobinado del estator (o parte fija del motor).
Ventajas:
En diversas circunstancias presenta muchas ventajas:
•A igual potencia, su tamaño y peso son más reducidos.
•Se pueden construir de cualquier tamaño.
•Tiene un par de giro elevado.
•Su rendimiento es muy elevado (típicamente en torno al 75%, a más).
Figura10. Motor Monofásico Universal
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•No emite contaminantes.
•Máquinas que pueden trabajar con 2 tensiones 400V y 230 V.
•El control de la velocidad es de forma electrónica.
• Bifásicos - Según el tipo de rotor:
• Motores con anillos rozantes
Se usan en aplicaciones que exigen un alto par o una baja corriente en el
arranque. Ofrecen la máxima disponibilidad y se recomiendan especialmente para
aplicaciones con cargas de elevada inercia.
Son de construcción modular y disponen de una amplia gama de accesorios, en
función de la aplicación que se le vaya a otorgar.
• Motor con Colectores (Rotor Bobinado)
También conocidos como anillos rotatorios, son comúnmente hallados en
máquinas eléctricas de corriente alterna en las cuales conecta las corriente de
campo o excitación con el bobinado del rotor.
Pueden entregar alta potencia con dimensiones y peso reducidos,
soportar grandes cargas temporales sin detenerse completamente, simplemente
disminuyendo la velocidad de rotación.
Figura11. Motor Trifásico
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• Motores con jaula de ardilla (Rotor en Cortocircuito)
Consiste en 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.
Las aplicaciones típicas de los motores trifásicos de inducción con rotor jaula de
ardilla. Comprenden las bombas centrífugas de impulsión, las máquinas
herramientas, sopladores y fajas transportadoras. El motor está diseñado para
servicio pesado de arranque, encuentra su mayor aplicación 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
Funcionamiento: Motores Asíncronos
Hasta el momento ya se ha visto toda la clasificación de los Motores
de CA, sin embargo no se ha mencionado nada a detalle sobre el
funcionamiento de estos.
El motor asíncrono fue creado es su forma más simple por Galileo
Ferraris y Nikola Tesla en 1885-86.
Figura12. Motor con Colectores (Rotor Bobinado)
Figura13. Motor Jaula de Ardilla (Rotor en Cortocircuito)
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11
Obtención campo magnético giratorio: alimentación trifásica de las
bobinas del estator.
El campo magnético giratorio arrastra al rotor y produce el movimiento.
Características de un Motor Asíncrono:
-Regulación de velocidad (decena de Kilo Watt)
- Precisión entre 10 y 100% Velocidad Nominal
- Potencia fraccionarias hasta centenas de KW
- Coste de motor bajo
- Deslizamiento: diferencia entre la velocidad de sincronismo y la
velocidad de giro.
Figura14. Funcionamiento de un Motor Asíncrono.
Figura15. Motor Asíncrono.
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12
Aplicaciones del Motor Asíncrono
- Accionamientos directos con contadores.
- Accionamientos con arrancadores electrónicos.
- Variaciones de velocidad de poca potencia.
Motor Asíncrono tipo Jaula de Ardilla (Rotor en Cortocircuito)
El rotor consta de un número de barras de cobre, conectadas
eléctricamente por anillos de aluminio finales.
Figura16. Características de un Motor Asíncrono
Figura17. Rotor en Cortocircuito
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13
Regulación de velocidad Pérdidas del 3 al 5% para tamaños pequeños.
Control de Velocidad Ninguna, excepto motores especiales diseñados para dos a cuatro velocidades fijas.
Aplicaciones: Aplicaciones a velocidad constante, cuando el torque requerido no es alto: ventiladores, sopladores, compresores rotativos y bombas centrífugas.
Motor Asíncrono tipo Motor Bobinado (Rotor Bobinado)
Los devanados del rotor están conectados a anillos colectores montados sobre el
mismo eje.
Características de un Motor Bobinado:
-Un motor de rotor bobinado a igualdad de potencia y clase de protección, es más
costoso, menos robusto y exige un mantenimiento mayor que uno de jaula de
ardilla.
- Regulador de velocidad por deslizamiento
- Maniobras de elevación.
Ventajas del motor con rotor en bobinado respecto al motor con rotor en
cortocircuito.
1. La corriente de arranque es menor, solamente, de 1,5 a 2.5 veces la corriente
nominal, debido al empleo de las resistencias de arranque.
2. El par de arranque es siempre mayor en motores de las mismas características.
3. Durante el periodo de arranque también es mayor el factor de potencia debido
a la presencia de las resistencias rotóricas.
Figura18. Rotor Bobinado
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4. En los motores de rotor bobinado es posible una mejor regulación de la
velocidad
Los principales inconvenientes son los siguientes:
1. El devanado del rotor encarece el precio del motor y lo hace más voluminoso.
2. Los equipos para el arranque, frenado, regulación de la velocidad, etc... son
más complejos. Esto significa más caros, más voluminosos y personal más
entrenado para su manejo.
Funcionamiento Motores Síncronos
Llamados así, porque la velocidad del rotor y la velocidad del campo magnético
del estator son iguales.
Este tipo de motor puede trabajar como motor o como generador.
Como generador: Una fuente mecánica que le proporcione el giro (turbina)
acciona el rotor de la máquina a la vez que se alimenta el devanado rotórico
(devanado de campo) con corriente continua.
Como motor: Se lleva la máquina sincrónica a la velocidad de sincronismo, pues
la máquina sincrónica no tiene par de arranque.
Figura19. Motor Síncrono (Vista interna)
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Gracias al mayor rendimiento, el menor tamaño y la mayor relación de potencia de
salida relativa, los motores síncronos pueden sustituir a los motores de corriente
continua.
Regulación de velocidad Constante
Control de Velocidad Ninguna, excepto motores especiales diseñados para dos velocidades fijas.
Par de Arranque 40% para baja velocidad a 160%