Motores eléctricos
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Este documento resume la historia de los motores eléctricos, describe los tipos principales de motores como asíncronos trifásicos y monofásicos, y explica brevemente sus sistemas de protección y medición. En particular, se centra en explicar el funcionamiento y tipos de motores asíncronos monofásicos como los de bobinado auxiliar de arranque y de espira en cortocircuito.
Motores eléctricos
- 1. Benemérita Universidad Autónoma de Puebla Facultad de Ingeniería Colegio de Mecánica y Eléctrica Taller 4 Actividad 4 “Ensayando” Asignatura: DHTICS Profesor: Juan Carlos Carmona Rendón Alumno: Carlos Gutierrez Torres INDICE : ● Breve historia ● Motores eléctricos.
- 2. ● Motores asíncronos trifásicos. Tipos y sistemas de arranque. ● Motores asíncronos monofásicos. ● Protección de los motores eléctricos. ● Medidas eléctricas en las instalaciones de motores eléctricos de corriente alterna. BREVE HISTORIA Todo empezó gracias al científico Hans Christian Oersted que comprobó como colocando una espira alrededor de una brújula, si hacía pasar una corriente por la espira, la aguja de la brújula (el imán) se movía. Demostró así, la relación que había entre la electricidad y el magnetismo. Con este experimento se demostró que la espira al ser atravesada por una corriente genera un
- 3. campo magnético (fuerzas magnéticas) que interactuaban con la fuerza magnética de la aguja imantada, produciendo en esta un giro. Por lo tanto si hacemos pasar corriente por unas espiras (bobinado) y en su interior tenemos un imán que puede girar sobre un eje (rotor) hemos conseguido un motor eléctrico, ya que el eje del imán se movería y hemos convertido la energía eléctrica en energía mecánica en el movimiento del eje. También sucede al contrario, que es como se construyen realmente los motores eléctricos. Si un conductor por el que circula una corriente eléctrica se encuentra dentro de un campo magnético (el de un imán), el conductor se desplaza perpendicularmente al campo magnético (se mueve). Si el campo magnético es horizontal el conductor sube o baja (depende del sentido de la corriente por el conductor). Si en lugar de un conductor tenemos una espira por la que circula corriente, un lado de la espira sube y el otro baja, ya que por un lado la corriente entra y por el otro lado de la espira la corriente sale, produciéndose un giro de la espira. MOTORES ELECTRICOS Los motores eléctricos son máquinas eléctricas rotatorias. Transforman una energía eléctrica en energía mecánica. Tienen múltiples ventajas, entre las que cabe citar su economía, limpieza, comodidad y seguridad de funcionamiento, el motor eléctrico ha reemplazado en gran parte a otras fuentes de energía, tanto en la industria como en el transporte, las minas, el comercio, o el hogar. Su funcionamiento se basa en las fuerzas de atracción y repulsión establecidas entre un imán y un hilo (bobina) por donde hacemos circular una corriente eléctrica. Entonces solo seria necesario una bobina (espiras con un principio y un final) un imán y una pila
- 4. (para hacer pasar la corriente eléctrica por las espiras) para construir un motor eléctrico. Los motores eléctricos que se utilizan hoy en día tiene muchas espiras llamadas bobinado (de bobinas) en el rotor (parte giratoria) y un imán grande llamado estator colocado en la parte fija del motor alrededor del rotor. También hay motores que su bobinado lo tienen en el estator y el rotor sería el imán Atendiendo al tipo de corriente utilizada para su alimentación, se clasifican en: Motores de corriente continua – De excitación independiente. – De excitación serie. – De excitación (shunt) o derivación. – De excitación compuesta (compund). Motores de corriente alterna – Motores síncronos. – Motores asíncronos: Monofásicos. De bobinado auxiliar. De espira en cortocircuito. Universal. Trifásicos. De rotor bobinado. De rotor en cortocircuito (jaula de ardilla).
- 5. Todos los motores de corriente continua así como los síncronos de corriente alterna incluidos en la clasificación anterior tienen una utilización y unas aplicaciones muy específicas. Los motores de corriente alterna asíncronos, tanto monofásicos como trifásicos, son los que tienen una aplicación más generalizada gracias a su facilidad de utilización, poco mantenimiento y bajo coste de fabricación. Por ello, tanto en esta unidad como en la siguiente nos centraremos en la constitución, el funcionamiento y la puesta en marcha de los motores asíncronos de inducción. MOTORES ASINCRONOS Se da el nombre de motor asíncrono al motor de corriente alterna cuya parte móvil gira a una velocidad distinta a la de sincronismo. Aunque a frecuencia industrial la velocidad es fija para un determinado motor, hoy día se recurre a variadores de frecuencia para regular la velocidad de estos motores. Como todas las máquinas eléctricas, un motor eléctrico está constituido por un circuito magnético y dos eléctricos, uno colocado en la parte fija (estátor) y otro en la parte móvil El funcionamiento del motor asíncrono de inducción se basa en la acción del flujo gira- torio generado en el circuito estatórico sobre las corrientes inducidas por dicho flujo en el circuito del rotor. El flujo giratorio creado por el bobinado estatórico corta los con- ductores del rotor, por lo que se generan fuerzas electromotrices inducidas. Suponiendo cerrado el bobinado rotórico, es de entender que sus conductores serán recorridos por corrientes eléctricas. La acción mutua del flujo giratorio y las corrientes existentes en los conductores del rotor originan fuerzas electrodinámicas sobre los propios con- ductores que arrastran al rotor haciéndolo girar MOTORES ASINCRONOS MONOFASICOS
- 6. En el ámbito doméstico tienen gran aplicación los motores eléctricos, por lo que es necesario que estos puedan funcionar en redes monofásicas. Los motores monofásicos son muy parecidos a los trifásicos, con el inconveniente de que su rendimiento y factor de potencia son inferiores. A igual potencia, el monofásico es más voluminoso que el trifásico y, siempre que las condiciones lo permitan, se utilizarán trifásicos. Los más utilizados son: • Motor monofásico con bobinado auxiliar de arranque. • Motor de espira en cortocircuito. • Motor universal Como todos los motores eléctricos, está formado por un circuito magnético y dos eléc- tricos. El circuito magnético está formado por el estátor, donde se coloca el bobinado inductor y el rotor que incorpora el bobinado inducido, que en la mayoría de los casos suele ser de jaula de ardilla. De su nombre se desprende que utiliza un solo bobinado inductor, recorrido por una corriente alterna que crea un flujo también alterno, pero de dirección constante que, por sí solo, no es capaz de hacer girar al rotor. Si el rotor se encuentra ya girando, en los conductores del bobinado rotórico se generan fuerzas electromotrices que hacen que por el bobinado rotórico circulen corrientes, que a su vez generan un flujo de reacción desfasado 90o eléctricos respecto del principal. La interacción entre estos dos flujos hace que el motor se comporte como un motor bifá- sico y el rotor continúe girando.
- 7. Motor monofásico de espira en cortocircuito El motor de espira en cortocircuito está constituido por un estátor de polos salientes y un rotor de jaula de ardilla. En la masa polar se incorpora una espira en cortocircuito que abarca un tercio aproximadamente del polo. Al alimentar las bobinas polares con una corriente alterna se produce un campo magné- tico alterno en el polo que por sí solo no es capaz de poner en marcha el motor. El flujo que atraviesa la espira genera en esta una fuerza electromotriz inducida que hace que circule una corriente de elevado valor por la espira. Esto a su vez crea un flujo propio que se opone al flujo principal. En estas condiciones se obtiene un sistema de dos flujos en el que el flujo propio estará en retraso respecto del flujo principal, haciendo que el motor gire El sentido de giro será siempre el que va desde el eje del polo hacia la espira en cortocircuito colocada en el mismo. Si por algún motivo necesitásemos invertir el giro, tendríamos que desmontar el motor e invertir todo el conjunto del rotor manteniendo la posición del estátor. Dado que estos motores tienen un rendimiento muy bajo, su utilización se limita a pe- queñas potencias de hasta 300 W y para trabajos de ventilación, bombas de desagües de electrodomésticos, etc. PROTECCIÓN DE LOS MOTORES ELECTRICOS La protección de motores es una función esencial para asegurar la continuidad del funcionamiento de las máquinas. La elección de los dispositivos de protección debe hacerse con sumo cuidado.
- 8. Los fallos en los motores eléctricos pueden ser, como en todas las instalaciones, los derivados de cortocircuitos, sobrecargas y los contactos indirectos. Los más habituales suelen ser las sobrecargas, que se manifiestan a través de un aumento de la intensidad absorbida por el motor, así como por el aumento de la temperatura de este. Cada vez que se sobrepasa la temperatura normal de funcionamiento, los aislamientos se desgastan prematuramente. Los efectos negativos no son inmediatos, con lo que el motor sigue funcionando aunque a la larga estos efectos pueden provocar las averías antes expuestas. Por ello, las protecciones utilizadas para motores eléctricos suelen ser, entre otras: • Protección contra contactos directos e indirectos. • Protección contra sobrecargas y cortocircuitos. Protección contra contactosdirectose indirectos La protección contra contactos directos e indirectos se realiza mediante la colocación de interruptores diferenciales complementados con la toma de tierra y su ubicación Protección contra sobrecargasy cortocircuitos Las sobrecargas en los motores eléctricos pueden aparecer por exceso de trabajo de estos, desgaste de piezas, fallos de aislamiento en los bobinados o bien por falta de una fase. Para proteger las sobrecargas y cortocircuitos se hace uso de los fusibles y los interruptores magnetotérmicos. Los interruptores magnetotérmicos han de ser del mismo número de polos que la ali- mentación del motor. Para la protección de motores y transformadores con puntas de corriente elevadas en el arranque estarán dotados de curva de disparo tipo D en la que el disparo térmico es idéntico a los demás y el disparo magnético se sitúa entre diez y veinte veces la intensidad nominal (In).
- 9. De esta forma, pueden soportar el momento del arranque sin que actúe el disparo magnético. En caso de producirse una sobrecarga durante el funcionamiento del mo- tor, actuaría el disparo térmico desconectando toda la instalación. La protección mediante fusibles es algo más complicada, sobre todo en los motores trifá- sicos, ya que estos proporcionan una protección fase a fase, de manera que en caso de fundir uno solo, dejan el motor funcionando en dos fases y provocan la sobrecarga. Por eso, no se montan en soportes unipolares, sino que se utilizan los seccionadores portafusibles que, en caso de disparo de uno de ellos, cortan de forma omnipolar desconectando toda la instalación. MEDIDAS ELÉCTRICAS EN LAS INSTALACIONES DE MOTORES ELÉCTRICOS En las instalaciones encargadas de alimentar motores eléctricos, es necesario el control y la medida de algunas magnitudes eléctricas para garantizar el buen funcionamiento de estas, y en caso de avería, poder localizarlas. Las más frecuentes durante el funcionamiento suelen ser las medidas de intensidad, tensión, frecuencia y potencia, mientras que para localizar averías, suelen ser las de continuidad de los bobinados y la de resistencia de aislamientos. Medida de tensión También es importante conocer las tensiones aplicadas a los motores, ya que la intensi- dad absorbida será proporcional a estas, además de indicarnos la falta de fase cuando esta se produce. Es por ello que en los cuadros de alimentación es conveniente
- 10. incorpo- rar aparatos de medidas de forma similar a como se ha expuesto para las intensidades, Medida de frecuencia La frecuencia es otra de las magnitudes que, en determinadas ocasiones, nos puede servir para determinar el funcionamiento del motor, sobre todo cuando se utilizan convertidores de frecuencia. Medida de potenciay factor de potencia En las instalaciones de motores eléctricos, la medida de potencia nos puede servir para descartar anomalías, aunque no sea una medida que se haga de forma regular. Eso sí, para realizarla es conveniente tener en cuenta que existen vatímetros trifásicos con un solo circuito medidor o con varios circuitos medidores. Los primeros se pueden aplicar en circuitos equilibrados, mientras que para los circuitos no equilibrados hay que utilizar los segundos. En estas instalaciones, sí es conveniente conocer el factor de potencia de la instalación. Para ello se hace uso de los fasímetros trifásicos que, al igual que la potencia, no se suelen realizar con frecuencia, pero sí para aquellos casos en los que necesitemos de- tectar anomalías de funcionamiento.
- 11. CONCLUSIÓN Bueno la conclusion que yo tuve sobre este tema , es la importancia que tienen los motores eléctricos , y ventajas que tienen como para mi punto de vista son mas eficientes , mas economicos , son más ecologistas , sirven de una manera más eficiente que los de combustión , de la misma manera en que son más rápidos y más fácil de emplear con un menor riesgo de operación , cabe mencionar que los motores eléctricos son el futuro en el presente porque ya estamos al alcance de ellos . FICHA BIBLIOGRÁFICA http://www.definicionabc.com/motor/motor-electrico.php http://ingeniatic.euitt.upm.es/index.php/tecnologias/item/527-motor-eléctrico http://industria.siemens.com.mx/Motores/Docs/CatalogoMotores2010.pdf http://www.areatecnologia.com/EL%20MOTOR%20ELECTRICO.htm