motores de inducción de ca
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República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Educación Superior
Instituto Universitario Antonio José de Sucre
Extensión San Felipe
Autores:
Víctor Alvarado
Ronald Zambrano
Leonardo Rojas
Rafael Mota
Henrry Perez
Enero 2015
MAQUINAS DE CA
Motores de inducción de ca motor eléctrico
Es una máquina eléctrica que transforma energía eléctrica en energía
mecánica por medio de campos magnéticos variables 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 a baterías. Así, en
automóviles se están empezando a utilizar en vehículos híbridos para
aprovechar las ventajas de ambos.
Principios de funcionamiento.
Los motores de corriente alterna y los de corriente continuase basan en el
mismo principio de funcionamiento, el cual establece que si un conductor
por el que circula una corriente eléctrica se encuentra dentro de la acción de
un campo magnético, éste tiende a desplazarse perpendicularmente a las
líneas de acción del campo magnético. El conductor tiende a funcionar
como un electroimán debido a la corriente eléctrica que circula por el
mismo adquiriendo de esta manera propiedades magnéticas, que provocan,
debido a la interacción con los polos ubicados en el estator, el movimiento
circular que se observa en el rotor del motor. Aprovechando el estator y
rotor ambos de acero laminado al silicio se produce un campo magnético
uniforme en el motor. Partiendo del hecho de que cuando pasa corriente por
un conductor produce un campo magnético, además si lo ponemos dentro
de la acción de un campo magnético potente, el producto de la interacción
de ambos campos magnéticos hace que el conductor tienda a desplazarse
produciendo así la energía mecánica. Dicha energía es comunicada al
exterior mediante un dispositivo llamado flecha.
Ventajas
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
el mismo a medida que se incrementa la potencia dela 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.
Monofásicos
Motor de arranque a resistencia. Posee dos bobinas una de arranque y
una bobina de trabajo.
Motor de arranque a condensador. Posee un condensador electrolítico en
serie con la bobina de arranque la cual proporciona más fuerza al momento
de la marcha y se puede colocar otra en paralelo la cual mejora la
reactancia del motor permitiendo que entregue toda la potencia.
Motor de marcha.
Motor de doble condensador.
Motor de polos sombreados o polo sombra.
Flujo de onda de FM en máquinas de inducción
La onda de f.m.m. correspondiente varía sinusoidalmente con el tiempo o.
Cada componente de f.m.m. es una pulsación sinusoidal, estacionaria,
distribuida alrededor del entrehierro con un valor máximo localizado
justamente en el eje magnético de su fase, con una amplitud proporcional a
la corriente instantánea de la fase. Cada componente puede ser dibujada
como un vector de longitud variable, y proporcional a la corriente de fase,
ubicada en el eje magnético de la fase.
La f.m.m. resultante es, por supuesto, la suma de las tres componentes de
cada una de las fases.-
Circuito Equivalente de un Motor de Inducción
Potencia y par
Una fuerza con un sentido de giro. Que ocurre en los motores? Pues
que dependiendo de las revoluciones, el motor tiene más o menos fuerza, y
es esta fuerza la que nos hace girar el motor y las ruedas… mientras más
fuerza, mas acelera. Pero ahora entra la potencia
Potencia:
En un motor de explosión de un vehículo, la combustión de la mezcla
combustible-aire genera un aumento de la presión y temperatura en el
interior de los cilindros del motor. Esta presión interior produce a su vez
una fuerza (F) de empuje sobre el pistón que lo desplaza generando el
clásico mecanismo de biela-manivela de los motores de combustión interna
alternativos, donde el movimiento de traslación del pistón en el interior del
bloque motor se transforma en un movimiento circular de giro del cigüeñal.
Par:
La potencia (P) desarrollada por el par motor (T) viene dada por la
siguiente expresión:
P = T · ω
Siendo (ω) la velocidad angular de giro (rad/s) del eje de transmisión o eje
del cigüeñal.
La potencia del motor se mide, según el Sistema Internacional de Unidades,
en watios (W).
En ocasiones es interesante conocer la potencia en función de las
revoluciones por minutos (r.p.m.) a la que gira el motor en vez de la
velocidad angular. En efecto, si (n) son las revoluciones por minuto a la
que gira el motor, entonces la potencia (P) se expresa como sigue,
T · n
P = T · ω = 60 / 2·π
Rotores embobinados y de jaula de ardilla
El motor de rotor bobinado tiene un rotor constituido, en vez de por una
jaula, por una serie de conductores bobinados sobre él en una serie de
ranuras situadas sobre su superficie. De esta forma se tiene un bobinado en
el interior del campo magnético del estátor, del mismo número de polos (ha
de ser construido con mucho cuidado), y en movimiento. Este rotor es
mucho más complicado de fabricar y mantener que el de jaula de ardilla,
pero permite el acceso al mismo desde el exterior a través de unos anillos
que son los que cortocircuitan los bobinados. Esto tiene ventajas, como la
posibilidad de utilizar un reóstato de arranque que permite modificar la
velocidad y el par de arranque, así como el reducir la corriente de arranque.
Regulación de Velocidad
Existen sólo dos técnicas para controlar la velocidad de un motor de
inducción, una de las cuales consiste en variar la velocidad sincrónica
(velocidad de los campos magnéticos del rotor y del estator) puesto que la
velocidad del rotor siempre permanece cerca de nsinc. La otra técnica
consiste en variar el deslizamiento del motor para una carga dada.
Motores Universales.
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.)
Usos
El uso de estos motores en corriente alterna está muy
extendido por el mayor par de arranque respecto al de los
motores de inducción y por su elevada velocidad de
rotación, lo que permite reducir su tamaño y su precio.
Así, se emplea en máquinas herramientas portátiles de
todo tipo, electrodomésticos pequeños, etc.
Características de funcionamiento
- En corriente continua es un motor serie normal con sus
mismas características.
- En corriente alterna se comporta de manera semejante a
un motor serie de corriente continua. Como cada vez que
se invierte el sentido de la corriente, lo hace tanto en el
inductor como en el inducido, con lo que el par motor
conserva su sentido.
- Menor potencia en corriente alterna que en continua,
debido a que en alterna el par es pulsatorio. Además, la
corriente está limitada por la impedancia, formada por el
inductor y la resistencia del bobinado. Por lo tanto habrá
una caída de tensión debido a a reactancia cuando
funcione con corriente alterna, lo que se traducirá en una
disminución del par.
- Mayor chispeo en las escobillas cuando funciona en
corriente alterna, debido a que las bobinas del inducido
están atravesadas por un flujo alterno cuando se ponen en
cortocircuito por las escobillas, lo que obliga a poner un
devanado compensador en los motores medianos para
contrarrestar la fuerza electromotriz inducida por ese
motivo.
