1 LICEO INDUSTRIAL DE ELECTROTECNIA RAMON BARROS LUCO LA CISTERNA Apuntes tecnológicos para el Modulo M3 Prof: Víctor González Bustamante Tema : Motores Eléctricos Son máquinas eléctricas dinámicas, capaces de convertir la energía eléctrica aplicada a sus bobinas, en energía mecánica expresada como fuerza rotacional en su eje. Estas máquinas dinámicas se alimentan con corriente alterna y corriente continua, en sistemas monofásicos y trifásicos para la corriente alterna y en motores serie shunt y compaund en corriente continua. En corriente alterna estas máquinas se dividen en ASINCRONICAS y SINCRONICAS por el efecto motriz, es decir la relación que existe entre la velocidad de giro del eje y la velocidad de desplazamiento del campo electromagnético que se genera en el interior del estator cuando el rotor es una jaula de ardilla esto solo se aplica a las máquinas sincrónicas. Para las máquinas sincrónicas el efecto electromotriz se produce con un rotor bobinado en este sentido la velocidad de giro del eje será igual a la velocidad del campo electromagnético regulada por medio de collarines o colectores En corriente alterna los motores monofásicos se dividen en: Motores monofásicos de fase partida Motores monofásicos serie universal Motores monofásicos con condensador permanente Motores monofásicos de polos sombreados Estos motores trabajan con una fase y un neutro por lo que el voltaje que utilizan es de 220 v.generalmente se utilizan en forma industrial y doméstica. En el ámbito doméstico se utiliza en lavadoras semiautomática, en aparadores de calzado, en tornos para metal y madera, en taladros de pedestal y otras máquinas herramientas de uso artesanal y doméstico; tales como máquinas para amasanderías, reparadora de calzado
Los motores monofásicos de fase partida son particularmente especiales porque están compuestos de dos bobinados, uno funciona permanentemente conectado a la fuente de alimentación y el segundo solo permanece conectado a la fuente durante el periodo dela partida. El bobinado conectado a la fuente de alimentación recibe el nombre de: bobinado principal, de trabajo o de funcionamiento. El segundo bobinado se denomina bobinado auxiliar, bobinado de partida, o bobinado de arranque. El bobinado principal consume la corriente nominal es decir la corriente de consumo con carga (In). El bobinado auxiliar se desconecta del principal por medio de 3 sistemas: interruptor centrífugo, pulsador manual, relé de sobrecorriente. Según la forma de desconexión estos motores tienen una clasificación de la siguiente forma: Motor monofásico de torque alto, Motor monofásico de torque medio, Motor monofásico de torque bajo. Los motores monofásicos de torque alto se componen de: bobina principal, bobinado auxiliar condensador de arranque conectado en serie con la bobina auxiliar, un interruptor centrifugo, conectado en serie con el bobinado auxiliar el condensador de arranque y estos tres elementos conectado en paralelo con la fuente de alimentación y el bobinado de trabajo. Los motores monofásicos de torque medio se componen de: bobina de trabajo, bobina auxiliar, interruptor centrífugo Los motores monofásicos de torque bajo tienen dos bobinados y un condensador conectado entre los dos bobinados. Los bobinados tienen una pequeña diferencia en el diámetro del conductor magnético La tecnologia actual permite conocer una variada y creciente tipos de motores eléctricos por lo que también existe una variada forma de catalogarlos. Uno de estos aspectos es lo que a continuación describiremos como lo más usado en la indcustria productiva. 2 *Según la alimentación eléctrica *Según el tipo de carcaza *Según el númerto de fases de alimentación *Según la forma de montaje o sujeción *Según el sentido de giro *Según la ventilación
Según su alimentación eléctrica encontramos motores de corriente directa o continua y de corriente alterna. Según el número de fases de alimentación podemos encontrar los motores monofasicos es decir aquellos que funcionan con una sola fase descritos anteriormente. Y los motores trifasicos son aquellos que funcionancon 3 fases es decir L1-L2-L3 ó R-S-T. Según el sentido de giro podemos encontrar los que giran horario es decir de izquierda a derecha considerando que el eje es el centro y las que giran antihorario es decir giran de derecha a izquierda considerando el eje como centro del motor. Según el tipo de carcaza estos motores tienen algunas caracteristicas especiales por su volumen y utilización. La carcaza es la parte externa que proteje y cubre el estator. El estator contiene el nucleo ranurado. El material empleado para la fabricacion de las carcazas depende del tipo de motor, del tipo de diseño,y de su aplicación: *Carcaza cerrada *Carcaza hermetica *Carcaza abierta *Carcaza a prueba de goteo *Carcaza aprueba de explosión *Carcaza sumergible. Según la forma de sujeción podemos encontrar motores eléctricos de brida lateral y motores eléctricos de brida frontal. Según el tipo de ventilación estos motores tienen una división basado en la forma como la turbina que estos poseen tiene la capacidad de refrigerar las bobinas que por circular por ellas una corriente toman una cierta temperatura que es necesario rebajar. Los motores eléctricos ventilados y autoventilados. 3
4 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO Los motores de CORRIENTE ALTERNA Y CORRIENTE CONTINUA se basan en el mismo principio, el cual establece que si un conductor por el que circula una corriente eléctrica se encuentra dentro de la acción de un campo magnatico, este tiende a desplazarse perpendicularmente a las líneas del campo magnético El conductor tiende a funcionar como un electroimán debido a la corriente eléctrica que circula por el mismo 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. 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 por eje del rotor del motor VENTAJAS -A igual potencia su tamaño y peso son más reducidos. -Se pueden construir de cualquier tamaño. -Tienen un par de arranque elevado y, según el tipo de motor prácticamente constante -Su rendimiento es muy elevado (típicamente en torno a un 75% aumentando el mismo a medida que se incrementa la potencia de la máquina) -Este tipo de motores no emite contaminantes, aunque en la generación de la energía eléctrica de la mayoría de las redes de suministro si emiten contaminantes.
PARTES FUNDAMENTALES DEL MOTOR MONOFASICO Dentro de las características fundamentales de los motores eléctricos, éstos se hallan formados por varios elementos. Sus partes principales son: el estator, la carcasa, la base, el rotor, la caja de conexiones, las tapas y los cojinetes [véase figura 1]. No obstante, un motor puede funcionar solo con el estator y el rotor. 5 El estator es el elemento que opera como base, permitiendo que desde ese punto se lleve a cabo la rotación del motor. El estator no se mueve mecánicamente, pero sí magnéticamente. Existen dos tipos de estatores [ver figura 2]: a) Estator de polos salientes b) Estator ranurado El estator está constituido principalmente de un conjunto de láminas de acero al silicio (y se les llama paquete ), que tienen la habilidad de permitir que pase a través de ellas el flujo magnético con facilidad; la parte metálica del estator y los devanados proveen los polos magnéticos. POLOS SALIENTES RANURADO Figura 2: Tipos de estatores
6 VELOCIDAD DEL MOTOR MONOFASICO Los polos de un motor siempre son pares (pueden ser 2, 4, 6, 8, 10, etc.,), por ello el mínimo de polos que puede tener un motor para funcionar es dos (un norte y un sur). Las revoluciones por minuto del rotor (RPM) se determinan por la siguiente fórmula: F x T RPM = ----------- polos, Pp F = Frecuencia de la corriente alterna (50Hz) T = Tiempo en segundos (60 segundos) pp = Pares de polo (todo motor tiene un mínimo de un par de un norte y un sur) RPM = Revoluciones por minuto ROTOR DEL MOTOR MONOFASICO El rotor es el elemento de transferencia mecánica, ya que de él depende la conversión de energía eléctrica a mecánica. Los rotores, son un conjunto de láminas de acero al silicio que forman un paquete, y pueden ser básicamente de tres tipos [figura 3]: a) Rotor ranurado b) Rotor de polos salientes c) Rotor jaula de ardilla Polos salientes Ranurado Jaula de ardilla Figura 3 Tipos de rotores
7 La carcasa es la parte que protege y cubre al estator y al rotor. El material empleado para su fabricación depende del tipo de motor, de su diseño y su aplicación. Así pues, la carcasa puede ser: a) Totalmente cerrada b) Abierta c) A prueba de goteo d) A prueba de explosiones e) De tipo sumergible CARACTERISTICAS TECNICAS DE LOS MOTORES MONOFASICOS Uso y aplicaciones Este motor se usa para mover diferentes tipos de carga tanto en la industria como en el área doméstica, especialmente en el área artesanal: -Aparadoras de calzado -Taladros de pedestal -Pequeños tornos para metal o madera -Esmeriles de muela ancha -Compresoras, pulidoras, serruchos, caladoras,canteadoras,sierras de carnicerías -Lavadoras domésticas, lava vajilla secadoras de ropa -Bombas de complemento, extractoras -Bombas hidráulicas Ventajas que tienen estos motores. -Velocidad aproximadamente constante para diferentes cargas mecánicas -Soporta fuertes sobrecargas -Sencillez en el arranque -Posibilidad de automatización -Fácil reparación -Partida difícil con carga incluida.
8 Desventajas que presentan estos motores -Dificultad para regular la velocidad (r.p.m.) -Gran corriente de arranque (Ii ) -Sensibilidad a las variaciones de voltaje -Bobina de arranque e interruptor centrifuga principales causante de fallas Diagrama de conexiones Todos los motores monofásicos de fase partida se deben conectar a una tensión nominal de 220 volt para una frecuencia de 50 ciclos por segundos Los condensadores de arranque que se usan en estos motores de torque alto y torque medio son de alta capacidad (micro faradios) para una tensión en corriente alterna que varia entre 110 y 220 volt.
9 CARACTERISTICAS DEL BOBINADO DEL TRABAJO -Gran cantidad de espiras o vueltas -Alambre magnético grueso -Baja resistencia óhmica (ohms ) -Alta impedancia (Rl ) -Diseñado, para funcionar solo en corriente alterna a220 v. y 50 Hz -Se aloja en el fondo de la ranura del núcleo -Se construye en forma concéntrica -Consume la corriente nominal ( In ) -Permanece conectado durante todo el periodo de trabajo -Conectado a 220 volt con carga es decir moviendo una máquina No parte y en vacío solo girará levemente. -Como su bobinado es concéntrico ocupa 2/3 del ranurado total. CARACTERISTICAS DEL BOBINADO AUXILIAR -Pocas vueltas o espiras -Alambre magnético delgado -Alta resistencia óhmica (ohms) -Baja impedancia ( Rl ) -Diseñado solo para funcionar en el momento de la partida -Se desconecta de la fuente de alimentación de tres formas distintas: a.- Interruptor centrifugo (de acción mecánica- automática) b.- Botón pulsador ( de acción manual eléctrico ) c.- Relé de desconexión por sobre corriente ( de acción electromagnético-automático)
-Se instala sobre el bobinado de trabajo ocupa 1/3 y más del ranurado total del núcleo. -Su bobinado también es de forma concéntrica -Al conectarse en paralelo con el bobinado de trabajo eleva la corriente de 2 a7 veces el valor nominal de la placa ( In ) -No se debe conectar por largos periodos a la fuente SE QUEMA.- 10