Motores Monofásicos y Trifasicos 2

8/18/2019 Motores Monofásicos y Trifasicos 2

1/23

DISEÑO OPERACIÓN Y MANTENCION DESISTEMAS DE CONTROL ELECTRICO

Área Técnico Profesional Electricidad y Electrónica

CONCEPTOS DE

MOTOR

ELECTRICO

Nombre :__________________________________________

Curso : ___________

VOLUMEN

1

1


2/23

2006

Clasificación general de los motores eléctricos.

n motor eléctrico es esencialmente una ma!uina !ue con"ierte ener#$a eléctrica enmo"imiento o traba%o mec&nico' a tra"és de medios electroma#néticos()ebido a !ue son muc*os y "ariados los ti+os de motores eléctricos' e,isten numerosas formasde catalo#arlos( - continuación se muestran al#unas de las formas mas usuales(

Por:• .u alimentación eléctrica(• El numero de fases en su alimentación• .u sentido de #iro(• .u "entilación(

• Carcasa• /a forma de su%eción(

Clasificación por su alimentación eléctrica

Motores

eléctricos

Clasificación por el numero de fases en su alimentación

Motores

Eléctricos

onofasico 1 ase

3otor de"anado3e+ulsión Tienen +roblema +ara arrancar 4aula de ardillaase +artida Tienen de"anado de arran!uease +artida con condensador Polo de sombra Tienen de"anado de traba%o5istéresis

3otor de"anado

.olo tiene de"anado de ré#imen o traba%o

2

Corriente )irecta /a corriente no "aria con el tiem+o

Corriente -lterna /a corriente "aria con res+ecto al tiem+o

ni"ersal son de "elocidades "ariable


3/23

if&sico 2 ases

Trif&sico 7 fases

4aula de ardilla No tiene de"anado de arran!ue

3otor de"anado.olo tiene de"anado de ré#imen o traba%o

4aula de ardilla No tiene de"anado de arran!ue

Clasificación por su sentido de giro

Motores

eléctricos

.entido *orario

.entido anti *orario

Clasificación por su ventilación

Motores

eléctricos

8entilados

-uto"entilados tienen el "entilador en su rotor

Clasificación por su carcasa

Motores

eléctricos

Cerrados

-biertos

- +rueba de #oteos 9c*orro de a#ua

- +rueba de e,+losión

.umer#ibles

Clasificación por la forma de sujeción

7


4/23

Motores

eléctricos

rida lateral

rida frontal

Motores monofásicosFueron los primeros motores utilizados en la industria. Cuando este tipo de motores

está en operación, desarrolla un campo magnético rotatorio, pero antes de que inicie larotación, el estator produce un campo estacionario pulsante.

Para producir un campo rotatorio y un par de arranque, se debe tener un devanado

auxiliar defasado !" con respecto al devanado principal. #na vez que el motor $aarrancado, el devanado auxiliar se desconecta del circuito.

%ebido a que un motor de corriente alterna &C.'.( monofásico tiene dificultades paraarrancar, esta constituido de dos grupos de devanados) *l primer grupo se conoce como eldevanado principal o de traba+o, y el segundo, se le conoce como devanado auxiliar o dearranque. os devanados difieren entre s-, f-sica y eléctricamente. *l devanado de traba+oestá formado de conductor grueso y tiene más espiras que el devanado de arranque.

*s importante sealar, que el sentido de giro de las bobinas involucra la polaridad

magnética correspondiente, como puede verse en la figura /./0.

;

Figura 1.18 Sentido de giro de las bobinas


5/23

Partes fundamentales de un motor eléctrico%entro de las caracter-sticas fundamentales de los motores eléctricos, éstos se

$allan formados por varios elementos, sin embargo, las partes principales son) elestator, la carcasa, la base, el rotor, la ca+a de conexiones, las tapas y los co+inetes1véase figura /./!2. 3o obstante, un motor puede funcionar solo con el estator y elrotor.

Estator

*l estator es el elemento que opera como base, permitiendo que desde ese puntose lleve a cabo la rotación del motor. *l estator no se mueve mecánicamente, pero simagnéticamente. *xisten dos tipos de estatores 1ver figura /./42)

a( *stator de polos salientesb( *stator rasurado *l estator está constituido principalmente de un con+unto de láminas de acero al

silicio &y se les llama 5paquete6(, que tienen la $abilidad de permitir que pase a

<

Figura 1.10 Partes de un motor de C.A.


6/23

través de ellas el flu+o magnético con facilidad7 la parte metálica del estator y losdevanados proveen los polos magnéticos.

os polos de un motor siempre son pares &pueden ser 4, 8, 9, 0, /!, etc.,(, por ello elm-nimo de polos que puede tener un motor para funcionar es dos &un norte y un sur(.

/as re"oluciones del rotor 3P se determinan +or las si#uiente formula:

= recuencia de la corriente alterna 9 , T T = Tiem+o en se#undos 960 se#undos3P = ??????????? ++ = Pares de +olo 9todo motor tiene un m$nimo de un +ar de +olo Pp un norte y un sur( :P; = :evoluciones por minuto

Rotor*l rotor es el elemento de transferencia mecánica, ya que de él depende la

conversión de energ-a eléctrica a mecánica. os rotores, son un con+unto de láminasde acero al silicio que forman un paquete, y pueden ser básicamente de tres tipos1figura /./


7/23

b( 'biertac( ' prueba de goteod( ' prueba de explosionesd( %e tipo sumergible

Basea base es el elemento en donde se soporta toda la fuerza mecánica de operación

del motor, puede ser de dos tipos)

a( >ase frontalb( >ase lateral

Caja de conexionesPor lo general, en la mayor-a de los casos los motores eléctricos cuentan con ca+a

de conexiones. a ca+a de conexiones es un elemento que protege a los conductoresque alimentan al motor, resguardándolos de la operación mecánica del mismo, ycontra cualquier elemento que pudiera daarlos. Tapas

?on los elementos que van a sostener en la gran mayor-a de los casos a losco+inetes o rodamientos que soportan la acción del rotor. Cojinetes

=ambién conocidos como rodamientos, contribuyen a la óptima operación de laspartes giratorias del motor. ?e utilizan para sostener y fi+ar e+es mecánicos, y parareducir la fricción, lo que contribuye a lograr que se consuma menos potencia. osco+inetes pueden dividirse en dos clases generales)

a( Co+inetes de deslizamiento o bu+es 1ver figura /./82.@ Aperan el base alprincipio de la pel-cula de aceite, esto es, que existe una delgada capa delubricante entre la barra del e+e y la superficie de apoyo.

b( Co+inetes de rodamiento 1véase figura /./B2.@ ?e utilizan con preferencia envez de los co+inetes de deslizamiento por varias razones)

• =ienen un menor coeficiente de fricción, especialmente en el arranque.• ?on compactos en su diseo• =ienen una alta precisión de operación.• 3o se desgastan tanto como los co+inetes de tipo deslizante.• ?e remplazan fácilmente debido a sus tamaos estándares

@

Figura 1.14 Cojinete de deslizamiento

Figura 1.1 Cojinete de rodamiento


8/23

Tipos y característicasos motores monofásicos $an sido perfeccionados a través de los aos, a partir del tipo

original de repulsión, en varios tipos me+orados, y en la actualidad se conocen)

Motores de fase partida) *n general consta de una carcasa, un estator formado porlaminaciones, en cuyas ranuras alo+a las bobinas de los devanados principal y auxiliar, un

rotor formado por conductores a base de barras de cobre o aluminio embebidas en elrotor y conectados por medio de anillos de cobre en ambos extremos, denominado lo quese conoce como una +aula de ardilla. ?e les llama as-, por que se aseme+a a una +aula deardilla. Fueron de los primeros motores monofásicos usados en la industria, y anpermanece su aplicación en forma popular. *stos motores se usan en) máquinas$erramientas, ventiladores, bombas, lavadoras, secadoras y una gran variedad deaplicaciones7 la mayor-a de ellos se fabrican en el rango de /D

Motores de arranque con capacitor 1figura /./2) *ste tipo de motor es similar en suconstrucción al de fase partida, excepto que se conecta un capacitor en serie con eldevanado de arranque para tener un mayor par de arranque. ?u rango de operación va

desde fracciones de P $asta /B P. *s utilizado ampliamente en muc$as aplicaciones detipo monofásico, tales como accionamiento de máquinas $erramientas &taladros,pulidoras, etcétera(, compresores de aire, refrigeradores, etc. *n la figura se muestra unmotor de arranque con capacitor.

A

Figura 1.1! "otor de arran#ue $on $apa$itor


9/23

Motores con capacitor permanente) #tilizan un capacitor conectado en serie con losdevanados de arranque y de traba+o. *l crea un retraso en el devanado de arranque, elcual es necesario para arrancar el motor y para accionar la carga. a principal diferenciaentre un motor con permanente y un motor de arranque con capacitor, es que no serequiere sHitc$ centr-fugo. Istos motores no pueden arrancar y accionar cargas querequieren un alto par de arranque.

Motores de induccin!repulsin 1figura /.4!2) os motores de inducción@repulsión se

aplican donde se requiere arrancar cargas pesadas sin demandar demasiada corriente. ?efabrican de /D4 P $asta 4! P, y se aplican con cargas t-picas como) compresores de airegrandes, equipo de refrigeración, etc.

Esquemas de conexin de las "o"inas# de$anado de tra"ajo y auxiliar

B

Figura 1.2 !otor de Indu""i#n$Re%ulsi#n


10/23

=/ J=4 entrada y salida del devanado de traba+o.'/ J '4 entrada y salida del devanado auxiliar.

Esquema de conexin de las placas.

Motores de polos som"reados 1figura /.4/2) *ste tipo de motores es usado en casosespec-ficos, que tienen requerimientos de potencia muy ba+os. ?u rango de potencia estácomprendido en valores desde !.!!!G P $asta /D8 P, y la mayor-a se fabrica en el rangode /D/!! a /D4! de P. a principal venta+a de estos motores es su simplicidad deconstrucción, su confiabilidad y su robustez, además, tienen un ba+o costo. ' diferencia

de otros motores monofásicos de C.'., los motores de fase partida no requieren de partesauxiliares &capacitores, escobillas, conmutadores, etc.( o partes móviles &sHitc$escentr-fugos(. *sto $ace que su mantenimiento sea m-nimo y relativamente sencillo.

10


11/23

Figura 1.21 "otor de polos sombreados

Motores trifásicos

os motores trifásicos usualmente son más utilizados en la industria, ya que en elsistema trifásico se genera un campo magnético rotatorio en tres fases, además de que elsentido de la rotación del campo en un motor trifásico puede cambiarse invirtiendo dospuntas cualesquiera del estator, lo cual desplaza las fases, de manera que el campo

magnético gira en dirección opuesta.

Constitucin del motor trifásico

- ni"el constructi"o' un motor trif&sico consta de una +arte fi%a y una +arte mó"il' cuyos

com+onentes elementales destacamos en la fi#ura(El circuito ma#nético del motor consta de una +arte fi%a' otra mó"il y el es+acio entre ambas oentre*ierro(

/a +arte fi%a o estator consiste en un anillo cil$ndrico com+uesto +or c*a+as ma#néticas +rensadas' y a%ustado a +resión en la carcasa( En la su+erficie interna del anillo est&n lasranuras !ue alo%an los de"anados( El circuito eléctrico del estator consiste en tres de"anadosinde+endientes alo%ados en sus corres+ondientes ranuras

11


12/23

/a +arte #iratoria orotor +uede #irar concéntrica al estator y consiste en un cilindro formado también +or c*a+as ma#néticas +rensadas con ranuras en su +eriferia( Entre los ti+os m&s utili>ados se distin#uen:

• 3otor en %aula de ardilla 9rotor en cortocircuito• 3otor bobinado 9rotor de anillos

Tipos y característicasos motores trifásicos se usan para accionar máquinas@$erramientas, bombas,

elevadores, ventiladores, sopladores y muc$as otras máquinas. >ásicamente estánconstruidos de tres partes esenciales) *stator, rotor y tapas. *l estator consiste de unmarco o carcasa y un ncleo laminado de acero al silicio, as- como un devanado formadopor bobinas individuales colocadas en sus ranuras. >ásicamente son de dos tipos)

• %e +aula de ardilla.• %e rotor devanado

*l de +aula de ardilla es el más usado y recibe este nombre debido a que parece una

+aula de ardilla de aluminio fundido. 'mbos tipos de rotores contienen un ncleo laminadoen contacto sobre el e+e. *l motor tiene tapas en ambos lados, sobre las cuales seencuentran montados los rodamientos sobre los que rueda el rotor. *stas tapas se fi+an ala carcasa en ambos extremos por medio de tomillos de su+eción. os rodamientos oc$umaceras pueden ser de rodillos o de deslizamiento.

Características particulares de los motores eléctricos de corriente alterna

os parámetros de operación de un motor designan sus caracter-sticas, esimportante determinarlas, ya que con ellas conoceremos los parámetrosdeterminantes para la operación del motor. as principales caracter-sticas de losmotores de C.'. son)

Potencia) *s la rapidez con la que se realiza un traba+o7 en f-sica la Potencia K

=raba+oDtiempo, la unidad del ?istema Lnternacional para la potencia es el +oule porsegundo, y se denomina Hatt &E(. ?in embargo estas unidades tienen el inconvenientede ser demasiado pequeas para propósitos industriales. Por lo tanto, se usan elMiloHatt &ME( y el caballo de fuerza &P( que se definen como)

12


13/23

1 D = 1000 D1 5P = @;@ D = 0(@;6 D1D = 1(7; 5P

%limentacin de un motor trifásico

E,isten dos +osibilidades de conectar el estator de un motor trif&sico a una red trif&sica(En cone,ión tri&n#ulo' si dis+onemos de una red trif&sica cuyo "alor nominal coincide con la

m&,ima tensión !ue +ueden so+ortar las bobinas del motor(En cone,ión estrella' si la tensión de la red es √7 "eces su+erior a la tensión !ue so+ortan las bobinas del motor(3e+resentamos ambas cone,iones en la si#uiente fi#ura' %unto a cada una de ellas colocamos ladis+osición #r&fica !ue %ustifica su nombre(Por este moti"o todo motor trif&sico tiene siem+re dos tensiones de alimentación en su +laca decaracter$sticas( Por e%em+lo' 220 87A0 8 o 7A0 660 8()ebemos de tener bien en cuenta' !ue la tensión nominal del motor es la menor de ellas' +ero !ue

e,iste la +osibilidad de conectarlo auna red de tensión √7 "eces mayorconect&ndolo en estrella(

Para reali>ar f&cilmente uno uotro cone,ionado' se dis+onenlos seis bornes de los de"anadosen +osición alternada' comomostramos en la ca%a de bornasde la si#uiente fi#ura( Con unassim+les +letinas met&licasreali>amos los +uentes indicados

17


14/23

Motores de polos conmuta"les

Estos motores son conocidos con el nombre de motores )a*lander(Esta clase de motores sólo +ermite la obtención de dos "elocidades 9; y A +olos' 6 y 12' etc'contiene 6 bornas(En función de sus caracter$sticas' los motores +ueden ser de +otencia constante' +ar constante o de +ar y +otencia "ariables( Para una de las "elocidades' la red est& conectada a las 7 bornascorres+ondientes' +ara la se#unda' éstas est&n unidas entre s$ y la red conectada a las otras 7(-menudo el arran!ue se efectFa directamente tanto en #ran "elocidad como en +e!ueGa "elocidad(

1;


15/23

1


16/23

CHN.ECENCI-. )E N- 8-3I-CIJN )E TEN.IJN H )E 3ECENCI- EN NHTH3 -.KNC3HNH-umento o disminución de tensiónVelocidad

/a "elocidad de sincronismo no se modifica con la "ariación de tensión(En un motor en car#a' un aumento de la tensión conlle"a una disminución del desli>amiento y comoconsecuencia la "elocidad( Este fenómeno es limitado +or la saturación de la m&!uina( Por elcontrario si la tensión de alimentación decrece la "elocidad también lo *ar&(Par

El +ar es +ro+orcional al cuadrado de la tensión' aumenta cuando la tensión es mas ele"ada(In"ersamente' disminuye considerablemente cuando la tensión es mas débil( .i el motor *a sidocalculado demasiado %usto' +uede no arrancar' o +ararse con el ries#o de deteriorarse en caso deca$da de tensión +ersistente(Intensidad de arranque

8aria +ro+orcionalmente a la tensión de alimentación' si es muy ele"ada' la intensidad absorbida alinstante del arran!ue aumenta( Por el contrario' si la tensión disminuye' la intensidad de arran!uedisminuye( /a intensidad en ré#imen +ermanente "ar$a de forma an&lo#a(

Aumento o disminución de frecuencia

Velocidad

En un motor as$ncrono' como *emos "isto anteriormente' la "elocidad de sincronismo es +ro+orcional a la frecuencia(Esta +ro+iedad es frecuentemente utili>ada +ara *acer funcionar a #randes "elocidades los motoreses+ecialmente concebidos +ara una alimentación +or e%em+lo de ;00 5> 9 a+aratos de laboratorio o!uirFr#icos' etc((((Es +osible i#ualmente obtener una "elocidad "ariable re#ulada +or la frecuencia' +or e%em+lo de 6 a

9 cintas trans+ortadoras' a+aratos de ele"ación' etc((((

Par

- tensión constante el +ar es in"ersamente +ro+orcional al cuadrado de la frecuencia( .i estaaumenta' el +ar desarrollado +or el motor disminuye considerablemente( - la in"ersa' si lafrecuencia decrece' el +ar crece(

Intensidad de arranque

- tensión constante' la intensidad de arran!ue "ar$a en sentido in"erso a la frecuencia( )e estaforma' aumenta si la frecuencia disminuye e in"ersamente(En ré#imen +ermanente la intensidad es la misma( Estas "ariaciones de +ar y de corriente son

#eneralmente molestas( En la +r&ctica' +ara e"itarlas' se aconse%a "ariar la tensión dealimentación +ro+orcionalmente a la frecuencia(

Arranque de los motores de jaula trifásicos.

El motor de %aula es el Fnico !ue +uede ser aco+lado directamente a la red con un a+arella%e sencillo(.ólo los e,tremos de los de"anados del estator tienen salida sobre la +laca de bornas( /ascaracter$sticas del rotor *an sido determinadas de una "e> +ara siem+re +or el constructor' losdi"ersos +rocedimientos de arran!ue +ermiten *acer "ariar Fnicamente la tensión en las bornas

16


17/23

del estator( En este ti+o de motores la reducción de la +unta de intensidad est& acom+aGada deuna fuerte reducción del +ar(

Arranque directo

Es un sistema de arran!ue obtenido en un solo tiem+oL consiste sim+lemente en conectar el

de"anado estatórico a la red' +re"iamente dis+uesto en tri&n#ulo o en estrella' se#Fn corres+onda( Elmotor arranca con sus caracter$sticas naturales con una fuerte +unta de intensidad( Este +rocedimiento es ideal si es tolerable la +unta de intensidad y si el +ar inicial de arran!ue del motor es el con"eniente +ara la +uesta en marc*a de la m&!uina(En estos casos' el interru+tor M +uede ser manual o con mando a distancia 9contactor(/a +unta de intensidad' en la +uesta en tensión' es muy ele"ada' del orden de ; a A "eces laintensidad nominal( El +ar durante el arran!ue es siem+re su+erior al +ar nominal' sobre todo +aramotores modernos de %aulas com+le%as(Es m&,imo cuando el motor alcan>a el A0 de su "elocidadL en este momento' la +unta deintensidad est& considerablemente amorti#uada(

Este dis+ositi"o +ermite arrancar las m&!uinas incluso en +lena car#a' si la red admite la +unta decorriente en el momento del arran!ue( Es +ues indicado +ara las m&!uinas de +e!ueGa y mediana +otencia(.in embar#o' el +ar en el momento de la +uesta en tensión es cerca de 1(< Cn' este +rocedimiento noest& recomendado si el arran!ue debe *acerse lenta y +ro#resi"amente 9 determinados montacar#as'cintas trans+ortadoras' etc((((.i es necesario' +ara un motor de %aula' reducir la +unta de intensidad en la +uesta en tensión o el +ar inicial de arran!ue' es +reciso recurrir a un dis+ositi"o !ue +ermita alimentar a lo lar#o del +rimertiem+o el estator del motor con tensión reducida(Para una "elocidad dada' la corriente de un de"anado del motor se reduce +ro+orcionalmente a latensión y el +ar +ro+orcionalmente al cuadrado de la tensión(

1@


18/23

-33-NOE )I3ECTH )E N HTH3 -.KNC3HNH T3IÁ.ICH

1A

L 1

L 2

L 3

P E

F 1 F 2

3 8 0 V

2 4 V

F 3

F 1

K M 1

S 1

P A R O

S 2

M A R C H A K M 1

K M 1


19/23

*squemas de conexión de las bobinas motor trifásico.

# J N entrada y salida del devanado fase /.O J entrada y salida del devanado fase 4.N J Q entrada salida del devanado fase


20/23

*squema de conexión de las placas motor trifásico.

a( Conexión estrella)

b(. Conexión triangulo)

c(. Conexión estrella a triangulo)

20


21/23

d( Cone,ión da*alander:

&esarmado del motor y toma de datos

*n ciertas ocasiones para mantenimiento, y en otras para reparación, se requieredesarmar los motores eléctricos, por lo que es conveniente dar algunas indicaciones parafacilitar este traba+o. ?e recomienda seguir las siguientes reglas generales)

/. %esconectar la alimentación del motor &desenergizar(.4. =omar nota &elaborar un diagrama( de las conexiones del motor para evitar

errores cuando se vuelva a poner en servicio.


22/23

• =ener listo un cuaderno de notas y lápiz para anotar cómo están las conexionesinternas de los devanados.

Procedimiento para el desarmado del motor)

/. ?i el motor tiene escobillas, quitarlas de sus portaescobillas.4. %espués de los pasos anteriores, se está en posición de retirar las tapas de la

carcasa. =an pronto como se separen las tapas, el rotor o armadura queda

soportado por el estator. ?e deberán tomar precauciones para evitar que elrotor sufra dao, usando soportes o caballetes. *ntre más grande es el motor,se tiene mayor riesgo de dao.


23/23

otor uni"ersal(

otor similar a un motor de corriente continua con e,citación serie' +ero con circuito ma#nético

constituido con c*a+a ma#nética como los de c(a(Pueden funcionar indistintamente con c(a( monof&sica o con c(c(Pueden alcan>ar "elocidades de *asta 20(000 r(+(m(' +ero debido a !ue estos motores son de +e!ueGa +otencia y tienen +érdidas im+ortantes' no ad!uieren dic*as "elocidades' incluso en

"ac$o(Este motor funciona alimentado con c(c( en condicionese,actamente i#uales al motor serie de c(c(

/a conmutación es +eor en c(a( !ue en c(c(' +or lo !ue el des#aste delas escobillas es mayor en c(a( !ue en c(c(- este motor +uede re#ularse muy bien su "elocidad tanto en c(a(como en c(c(Tienen el incon"eniente de des#aste de escobillas y el +ro+io de/colector de del#as( Es necesario "i#ilar su estado de conser"ación(.e utili>an en electrodomésticos y +e!ueGas m&!uinas *erramienta(/a re#ulación de "elocidad +uede *acerse +or +otenciómetro' u otroelemento de re#ulación electrónico(

E/EENTH. P3INCIP-/E. )E E.TE HTH3 .o+orte del motor 92(Circuito ma#nético construido con c*a+ama#nética 9;(obinado estatórico 97(obinado rotórico con salida a colector dedel#as 9

Motores Monofásicos y Trifasicos 2

Documents

Transcript of Motores Monofásicos y Trifasicos 2