CARACTERISTICAS Y SELECCIÓN MOTORES ELECTRICOS. Universidad Católica del Maule Escuela de Ingeniería en Construcción Asignatura : Circuitos Eléctricos

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1 Universidad Católica del Maule Escuela de Ingeniería en Construcción Asignatura : Circuitos Eléctricos CARACTERISTICAS Y SELECCIÓN DE MOTORES ELECTRICOS Profesor: Francisco Valdebenito A.

2 CLASIFICACIÓN SEGUN TIPO DE MAQUINAS

3 Analizaremos las maquinas más usada en un procesos productivos que corresponde a los motores. Los generadores son usados con el fin de generar electricidad, lo que se obtiene desde la red eléctrica de la empresa PODEMOS CLASIFICAR EN FORMA GENERAL A LOS MOTORES EN: Según la Corriente Eléctrica de alimentación: 1. Motores de Corriente Continua 2. Motores de Corriente Alterna 3. Motores Universales A su vez, según La corriente de excitación los motores de c.a., se pueden Clasificar en: a) Motores Síncronos a) Motores Asíncronos o de Inducción

4 PAR (TORQUE) EN UN MOTOR Se basa en que si una corriente eléctrica atraviesa un cable conductor dentro de un campo magnético la fuerza magnética produce un par (torque) el cual provoca el giro del motor La relación entre el par y la velocidad de un motor, está relacionado con el tipo de excitación de la máquina; La forma de como se puede excitar un motor le otorga las características propias en cuanto a su velocidad y su par

5 IDENTIFICACIÓN DE LOS MOTORES DE C.C. Según como se conecten los arrollamiento de excitación de los motores de c.c., se puede modificar la forma de funcionamiento, por lo que dependiendo de la conexión elegida, los motores reciben nombres especiales, siendo los mas usados los siguientes: 1. Excitación independiente 3. Excitación serie MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA 4. Excitación paralelo, derivación, shunt 5. Excitación compuesta (compound)

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7 PARTES PRINCIPALES DE UN MOTOR C.C. ROTOR (Circuito de armadura o inducido) Constituye la parte móvil del motor, proporciona el par (Torque) para mover la carga Esta formado por: Eje Núcleo y Devanado Colector - Tapas ESTATOR Constituye la parte fija del motor, y proporciona el flujo magnético a usar por el bobinado del rotor para efectuar el movimiento Carcasa Imán permanente Esta formado por: Armazón imán permanente escobillas - porta escobillas

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10 3. Motor con excitación Serie Es un motor que tiene el devanado de campo conectado en serie con el devanado de la armadura Su característica principal es que desarrollan un gran par de arranque, pero su velocidad varia considerablemente cuándo se operan a plena carga y en vacío, por lo que debe operarse siempre con carga conectada. Su uso más común con mayor potencia lo hacen apropiado para la tracción eléctrica: Trenes, tranvías, trolebuses, grúas, y donde sea necesario un altos par con bajas velocidades.

11 MOTORES C.C. MÁS USADOS Y SUS APLICACIONES 1. Motor con excitación independiente (Derivación o Shunt) Es un motor donde el devanado de campo es conectado en paralelo con el devanado de la armadura. Su gran característica es que ofrece una buena regulación de velocidad. El devanado de campo puede ser de excitación independiente o conectarse a la misma fuente de voltaje que excita a la armadura Utilizado en máquinas y herramientas por su estabilidad

12 2. Motor con excitación compuesta Es un motor que tiene conectada la bobina de campo en serie y el devanado de campo shunt con excitación. El devanado serie provee al motor un buen par de arranque mientras el devanado en derivación le permite una muy buena regulación de velocidad. Su uso es en maquinas herramientas y control

13 Ejemplo de aplicación TRACCIÓN ELECTRICA Motor Serie

14 Circuito y característica Par de un motor con excitación serie En resumen, los motores de c.c. tienen ventajas y desventajas. En este caso, el motor con excitación en Serie, tiene un gran Par de arranque y por eso se usa en tracción eléctrica, pero es muy inestable con tendencia a embalarse.

15 Ecuaciones que rigen este tipo de motor Donde: ω = Velocidad angular del motor V = Voltaje de red Ri = Resistencia circuito de inducido Rex = Resistencia circuito de excitación Ia = Corriente de armadura (inducido) Kv = Constante de tensión B = Constante de fricción viscosa E = f.c.e.m. Md = Ta = Torque Ie = Corriente de excitación Ii = Corriente de inducido

16 Rendimiento = Corriente de carga = P entrada V entrada Par Motor = P x 60 2 x π x n (Nm) I = Iex = Ii = En motor serie Potencia entrada =

17 MOTORES DE CORRIENTE ALTERNA Motor Síncrono Cuando se conecta el devanado trifásico del estator a una red trifásica, la corriente circulara por las bobinas del estator dando origen a una onda de f.e.m. giratoria y dará como resultado un campo giratorio de igual velocidad

18 Motor Síncrono: la velocidad del campo magnético del estator es igual a la velocidad de giro del rotor Pueden ser: S = 0 (deslizamiento) a) Tipo imán permanente para pequeñas potencias y b) Tipo rotor bobinado para grandes potencias, usado en accionamientos que requieren velocidades constantes

19 Motor Asincrono Flujo magnético Campo Rotatorio Motor Jaula de Ardilla Fuerza

20 En este tipo de motor la velocidad del motor es diferente a la velocidad del campo magnético, lo que se denomina velocidad por perdida por deslizamiento o velocidad de sincronismo. La velocidad del motor se puede expresas como nmotor = nsinc - ndesliz (rev/min) Donde: ndesliz : velocidad perdida por el deslizamiento nsinc : Velocidad máxima teórica El voltaje inducido en el bobinado depende de la velocidad relativa del motor con relación a los campos magnéticos

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23 Motor Universal Como hemos señalado, el motor universal es un motor c.c. con excitación serie que puede ser alimentado con c.a., ya que las alternancias de la corriente se producen al mismo tiempo (en fase) en el inductor y en el inducido En corriente alterna, por tener mayor par de arranque respecto a los motores de inducción y por su elevada velocidad de rotación, lo que permite reducir su tamaño y su precio. Se emplea en máquinas herramientas portátiles de todo tipo, como ser electrodomésticos pequeños. En corriente continua es un motor serie normal En corriente alterna se comporta como motor de c.c. ya que cada vez que se invierte el sentido de la corriente, lo hace tanto el inductor como en el inducido con lo que el par motor conserva su sentido

24 PARAMETROS IMPORTANTES EN MOTORES Secuencia de fase Se señaló que las tensiones de fase balanceadas o en equilibrio son de igual magnitud y están desfasadas entre si por 120 Al estar las tensiones trifásicas desfasadas en 120 entre ellas, existen dos combinaciones posibles.

25 Importancia de la secuencia de fases 1. Para conectar un motor trifásico para que gire en sentido correcto 2. Par arreglar los motores dañados que requieren rebobinado 3. Respectando la secuencia en los enchufes, los equipos funcionaran igual independientes donde se conecten

26 FRECUENCIA, VELOCIDAD Y NÚMEROS DE POLOS El numero de ciclos o periodos producidos por un conductor o arrollamiento que gira entre un par de polos es uno. Si la máquina posee p pares de polos se abstendrá por cada vuelta del alternador p ciclos o periodos. Si se designa por n el numero de revoluciones de la máquina en cada minuto (r.p.m.), la frecuencia en ciclos por segundo será p * n Se divide por 60 para que la frecuencia resulte en ciclos por segundos 60 Para alcanzar una determinada frecuencia, dado el numero de polos de la máquina es necesario aplicar una velocidad también determinada y debe ser los más constante posible, debido a que en c.a. la frecuencia interviene sobre varios factores

27 ARRANQUE DE MOTORES

28 INVERSIÓN DEL SENTIDO DE GIRO La inversión de un motor de c.a. se logra invirtiendo dos fases de las tres que lo alimentan y ello se realiza por medio de elementos de control denominado contactores, a través de un estudio complejo que se denomina estudio de control de motores EFICIENCIA O RENDIMIENTO DE UN MOTOR Toda máquina consume más potencia de la que entrega, por lo que es importante que consideremos el término de eficiencia. La potencia que el motor consume y no convierte en potencia de salida son pérdidas. La eficiencia o rendimiento es una medida de qué tanto desperdicia una máquina. La eficiencia o rendimiento se calcula según la siguiente relación Donde η = Ps / Pe Ps = Es la potencia de salida, en este caso potencia en el eje. En HP Pe = Es la potencia de entrada, en este caso potencia eléctrica

29 FACTOR DE SERVICIO DE UN MOTOR Es la indicación de sobrecarga continua que un motor puede tolerar sin dañarse Como ejemplo: Un motor de 4 HP con un factor de servicio de 1,25 significa que puede producir 4 x 1,25 = 5 HP antes de que se sobrecaliente FACTOR DE POTENCIA DE UN MOTOR Es el factor de potencia a la carga nominal, donde es la corriente del motor que esta en fase con el voltaje que le alimenta. La potencia eléctrica obedece a la siguiente relación P = 3 * V * I * Cos φ Donde: P: Potencia en kw V: Voltaje o tensión en voltios I: corriente en amperios Cos φ: Factor de potencia)

30 ELECCIÓN DE UN MOTOR ELECTRICO Se deben hacer las siguientes observaciones previas: 1) La instalación es nueva o existente 2) Cuál es la condición de la red eléctrica 3) Cuál es la carga que el motor va a accionar 4) Cuáles son las condiciones medioambientales 5) Cuál va a ser el tiempo de recuperación de la inversión 6) Qué tipo de normas debe cumplir el motor 7) Cómo va a ser hecho el arranque del motor 8) Cuales son las características de potencia y la velocidad requeridas del motor Considerando los tipos de motores eléctricos estudiados, excluyendo los motores universales que son para baja potencia, en el sistema industrial se llegan a la conclusión que el motor que cumple la mayor características de uso es el Los motivos son los siguientes: Motor Jaula de Ardilla (asíncrono) a) Bajo costo; b) Bajo mantenimiento; c) Fácil de adquirir; d) Alto grado de protección e) Pocos componentes; Robusto; Puede instalarse en ambiente especial; Muy buena variación de velocidad

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