MÁQUINAS ELÉCTRICAS Dr. Emmanuel H. Mayoral

TEST 1. ¿Qué materiales pueden ser atraídos por un imán? a. Hierro (acero o fundición de hierro) b. Materiales no férricos, por ejemplo, níquel, cobalto c. Ferritas d. Sólo (a) y (b) e. Todas las anterioresa. b. c. d. e. 2. ¿Cómo se representa el campo magnético que se forma alrededor de un imán recto? a. Por medio del flujo magnético b. Por medio de líneas de fuerza c. Por medio de órbitas circulares d. Todas las anterioresa. b. c. d.

3. Para generar campos magnéticos; a. se necesitan siempre materiales ferromagnéticos b. se puede prescindir de ellosa. b. 4. Al insertar un trozo de material ferromagnético en una bobina recta por la cual circula una corriente eléctrica: a. se intensifica el campo magnético por incrementarse el flujo debido al material ferromagnético b. permanece invariable c. ninguna de las anterioresa. b. c. 5. Si se utiliza la regla de la mano derecha para determinar el sentido en que actúa el campo magnético de un conductor por el que circula una corriente eléctrica, el dedo pulgar señala: a. el sentido de actuación de la fuerza b. el sentido de flujo de la corriente c. el sentido del campo magnético d. ninguna de las anterioresa. b. c. d. TEST

6. Supóngase que sobre un núcleo común están colocadas dos bobinas de igual constitución que pueden desplazarse. Ambas bobinas tiene sus espiras construidas en el mismo sentido, y están en serie, luego la corriente es igual para las dos. La fuerza de origen electromagnético hace que: a. las bobinas se atraigan b. se repelan c. no haya ningún efecto visible d. ninguna de las anterioresa. b. c. d. 7. El flujo magnético de una bobina aumenta si: a. sólo se incrementa la intensidad de la corriente que fluye por ella b. sólo se eleva el número de espiras c. (a) y (b) d. ninguna de las anterioresa. b. c. d.

IDENTIFICA LAS PARTES DEL MOTOR

IDENTIFICA LAS PARTES FÍSICAS DEL MOTOR

IDENTIFICA CADA UNA DE LAS CONEXIONES

SIMBOLOGÍA TIPOS DE MOTORES

SIMBOLOGÍA ELEMENTOS P/CONTROL DE MOTORES

SIMBOLOGÍA IDENTIFICA LOS ELEMENTOS

MOTORES ELÉCTRICOS DEFINICIÓN Máquinas eléctricas que transforman la energía eléctrica en energía mecánica  Motores de corriente continua De excitación independiente. De excitación serie. De excitación (shunt) o derivación. De excitación compuesta (compound).  Motores de corriente alterna Motores síncronos. Motores asíncronos:

CLASIFICACIÓN DE LOS MOTORES

CONSTITUCÍON DEL MOTOR El circuito magnético está formado por chapas apiladas en forma de cilindro en el rotor y en forma de anillo en el estator,

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO SE BASA EN LA LEY DE FARADAY QUE INDICA QUE: "EN CUALQUIER CONDUCTOR QUE SE MUEVE EN EL SENO DEL CAMPO MAGNÉTICO DE UN IMÁN SE GENERARÁ UNA DIFERENCIA DE POTENCIAL ENTRE SUS EXTREMOS, PROPORCIONAL A LA VELOCIDAD DE DESPLAZAMIENTO".

MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA OBJETIVOS  Reconocer los diferentes tipos de motores de corriente continua  Principio de funcionamiento  Constitución del motor  Clasificaciones de los motores CC  Regulación de velocidad

MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA  Una máquina de corriente continua se compone principalmente de dos partes.  El estator da soporte mecánico al aparato y contiene los devanados principales de la máquina, conocidos también con el nombre de polos, que pueden ser de imanes permanentes o devanados con hilo de cobre sobre un núcleo de hierro.  El rotor es generalmente de forma cilíndrica, también devanado y con núcleo, alimentado con corriente directa mediante escobillas fijas (conocidas también como carbones).  Una máquina de corriente continua se compone principalmente de dos partes.  El estator da soporte mecánico al aparato y contiene los devanados principales de la máquina, conocidos también con el nombre de polos, que pueden ser de imanes permanentes o devanados con hilo de cobre sobre un núcleo de hierro.  El rotor es generalmente de forma cilíndrica, también devanado y con núcleo, alimentado con corriente directa mediante escobillas fijas (conocidas también como carbones).

CONSTITUCIÓN Y CLASIFICACIÓN MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA

Excitación independiente: Son aquellos que obtienen la alimentación del rotor y del estator de dos fuentes de tensión independientes.fuentes Las variaciones de velocidad al aumentar la carga se deberán sólo a la disminución de la FEM por aumentar la caída de tensión en el rotor.velocidad Inconveniente: Este sistema de excitación no se suele utilizar debido al inconveniente que presenta el tener que utilizar una fuente exterior de corriente. Resulta especialmente útil cuando interesa que la velocidad se mantenga constante, aunque se produzcan variaciones importantes en la carga.

EXCITACIÓN SERIE, PARALELO Y COMPUESTO Los devanados de inducido y el inductor están colocados en serie y alimentados por una misma fuente de voltaje. Es un motor bastante inestable. No puede trabajar sin carga. máquinas shunt Los devanados inducidos e inductor están conectados en paralelo y alimentados por una fuente común. También se denominan máquinas shunt, y en ellas un aumento del voltaje en el inducido hace aumentar la velocidad de la máquina. También llamados compound, en este caso el devanado de excitación tiene una parte de él en serie con el inducido y otra parte en paralelo

REGULACIÓN DE VELOCIDAD Existe una fuerte dependencia entre la velocidad del motor CC y el voltaje aplicado en sus terminales, sobre todo para el caso de imanes permanentes. Es por esto que, para controlar este tipo de motores, se busca construir fuentes de tensión variables continuamente. La solución más sencilla es el uso de reóstatos para controlar el voltaje. Convertidores electrónicos para el control eficiente de velocidad. Circuitos reductores de voltaje o step-down cuyo control de voltaje se realiza por medio de PWM

OBJETIVOS  Reconocer los diferentes tipos de motores de corriente alterna  Principio de funcionamiento  Constitución del motor  Fallas más comunes

Los motores que se diseñan para corriente alterna son muchos. Estos motores son ideales para trabajar a velocidad constante, porque en ellos la velocidad está determinada por la frecuencia de la corriente alterna aplicada a los términos de los mismos. Los motores de corriente alterna pueden diseñarse para funcionar con una línea monofásica o polifásica. Motor con devanado auxiliar de arranque. Motor con devanado auxiliar de arranque. Motor de espira en cortocircuito. Motor de espira en cortocircuito. Motor con capacitor de arranque Motor con capacitor de arranque Motor Universal Motor Universal

MOTOR UNIVERSAL ES UN MOTOR MONOFÁSICO QUE PUEDE FUNCIONAR TANTO EN CORRIENTE CONTINUA COMO ALTERNA. SU CONSTITUCIÓN ES ESENCIALMENTE LA DEL MOTOR SERIE DE CORRIENTE CONTINUA, Y SUS CARACTERÍSTICAS DE FUNCIONAMIENTO SON ANÁLOGAS

MOTOR UNIVERSAL El motor serie de CC se caracteriza por tener un fuerte par de arranque y su velocidad está en función inversa a la carga, llegando a embalarse cuando funciona en vacío. Alcanzan velocidades de hasta 20,000 (rpm). M universal es el más utilizado en los electrodomésticos. Tienen la ventaja de poder regular la velocidad sin grandes inconvenientes.

OBJETIVOS  Reconocer los diferentes tipos de motores de corriente alterna  Principio de funcionamiento  Constitución del motor  Fallas más comunes

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

CONTROL DE VELOCIDAD En un motor de inducción, el comportamiento de su velocidad se mide a base del porcentaje de deslizamiento el cual se expresa en porcentajes y se calcula por medio de la siguiente fórmula

EJEMPLOS DE PLACAS DE DATOS DE MOTORES

CLASIFICACIÓN POR ROTOR JAULA DE ARDILLA -- DEVANADO JAULA DE ARDILLA.- El motor de rotor en cortocircuito es el de construcción más sencilla, de funcionamiento más seguro y de fabricación más económica. Su único inconveniente es el de absorber una elevada corriente en el arranque a la tensión de funcionamiento. ROTOR DEVANADO.- Este tipo de rotor es de construcción más compleja, de funcionamiento igual de seguro y de fabricación más costosa. Entre sus ventajas mas importantes es que la corriente a rotor bloqueado puede ser reducida por medio de resistencias, sencilla variación de velocidad y además es ideal para acelerar cargas de alta inercia.

ROTOR JAULA DE ARDILLA Los conductores del rotor son barras de cobre o aluminio, cortocircuitadas en sus extremos mediante anillos, que también son de cobre o aluminio. De ahí el nombre de Jaula de ardilla. La jaula a su vez se encuentra embebida en la masa ferromagnética del rotor, que dispone de ranuras para alojar las barras. Las barras pueden ser instaladas de forma paralela o no al eje del rotor lo cual puede mejorar las características de arranque y disminuir el ruido.

ARRANQUE DE UN ROTOR JAULA DE ARDILLA

VENTAJAS Y DESVENTAJAS JAULA DE ARDILLA 1. Costo inicial bajo. 2.Su rotor es de construcción simple. 3.Es compacto y sus instalaciones ocupan poco espacio. 4. No producen chispas que puedan provocar incendios. 5.Lleva poco equipo de control, no necesita control en el rotor 6.Su corriente de arranque es relativamente alta 7.El par de arranque es fijo en un motor dado

DOBLE JAULA DE ARDILLA  Comprendido de 2 jaulas separadas por una ligera rendija la cual aumenta el flujo de dispersión en la jaula más chica.  En el arranque  En el arranque la corriente fluye, en su mayor parte, por la jaula exterior.  A la velocidad nominal  A la velocidad nominal la corriente fluye, en su mayor parte, por la jaula interior.  Con todo esto se consigue que en el ARRANQUE la resistencia sea alta, lo que implica ALTO PAR de arranque y BAJA CORRIENTE a la velocidad nominal, como la resistencia es baja, se tiene buen rendimiento.

II PARTE  MOTORES SÍNCRONOS  Definición  Clasificación  Constitución  Funcionamiento  Arranque  Frenado  Velocidad  Aplicaciones  Dr. Emmanuel H. Mayoral  MOTORES SÍNCRONOS  Definición  Clasificación  Constitución  Funcionamiento  Arranque  Frenado  Velocidad  Aplicaciones  Dr. Emmanuel H. Mayoral

MOTORES SÍNCRONOS Los motores síncronos son máquinas síncronas que se utilizan para convertir potencia eléctrica en potencia mecánica de rotación. La característica principal de este tipo de motores es que trabajan a velocidad constante que depende solo de la frecuencia de la red y de otros aspectos constructivos de la máquina. A diferencia de los motores asíncronos, la puesta en marcha requiere de maniobras especiales a no ser que se cuente con un sistema automático de arranque. Otra particularidad del motor síncrono es que al operar de forma sobre-excitado consume potencia reactiva y mejora el factor de potencia.

PORQUÉ UTILIZAR MOTORES SÍNCRONOS Las aplicaciones de los motores síncronos en la industria, la mayoría de las veces, resultan en ventajas económicas y operacionales considerables, debido a sus características de funcionamiento. Las principales ventajas son: Corrección del FP Velocidad constante Alta capacidad de torque Alto rendimiento Mayor estabilidad en la utilización con convertidores de frecuencia

CLASIFICACIÓN DE LOS MOTORES SÍNCRONOS

TIPOS DE EXCITACIÓN Los motores síncronos necesitan de una fuente de CC para alimentar el devanado de campo (devanado del rotor), que usualmente es abastecido a través de una excitatriz giratoria sin escobillas (brushless) o a través de anillos recolectores y escobillas (excitatriz estática).

FRENADO DE MOTORES SÍNCRONOS  Debido a la inercia del rotor y su carga, un motor síncrono grande puede tardar varias horas en detenerse después de que se ha desconectado de la línea. Para reducir el tiempo, se utiliza: 1.Mantener toda la excitación CC con la armadura (estator) en cortocircuito. 2.Mantener toda la excitación CC con la armadura (estator) conectada a 3 resistores externos. 3.Aplicación de un frenado mecánico. En los métodos 1 y 2, el motor se desacelera por que funciona como generador y disipa su energía en los elementos resistivos del circuito. Por lo general el frenado mecánico se aplica solo después de que el motor funciona a media velocidad o menos.