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El motor Elctrico

Ing. Jose Ventura Cuevas C. Unidad II

Los motores elctricos son mquinas elctricas rotatorias que transforman la energa elctrica en energa mecnica. Debido a sus mltiples ventajas, entre las que cabe citar su economa, limpieza, comodidad y seguridad de funcionamiento, el motor elctrico ha reemplazado en gran parte a otras fuentes de energa, tanto en la industria como en el transporte, las minas, el comercio, o el hogar.


Los motores elctricos satisfacen una amplia gama de necesidades de servicio, desde arrancar, acelerar, mover, o frenar, hasta sostener y detener una carga.

Estos motores se fabrican en potencias que varan desde una pequea fraccin de caballo hasta varios miles, y con una amplia variedad de velocidades, que pueden ser fijas, ajustables o variables.


El uso de los motores elctricos se ha generalizado a todos los campos de la actividad humana desde que sustituyeran en la mayora de sus aplicaciones a las mquinas de vapor.

Existen motores elctricos de las ms variadas dimensiones, desde los pequeos motores fraccionarios empleados en pequeos instrumentos hasta potentes sistemas que generan miles de caballos de fuerza, como los de las grandes locomotoras elctricas


Tipos de Motores En cuanto a los tipos de motores elctricos

genricamente se distinguen motores monofsicos, que Contienen un juego simple de bobinas en el estator, y polifsicos, que mantienen dos, tres o ms conjuntos de bobinas dispuestas en crculo.

Segn la naturaleza de la corriente elctrica transformada, los motores elctricos se clasifican en motores de corriente continua, tambin denominada directa, motores de corriente alterna, que, a su vez, se agrupan, segn su sistema de funcionamiento, en motores de induccin, motores sincrnicos y motores de colector.

Tanto unos como otros disponen de todos los elementos comunes a las mquinas rotativas electromagnticas


Motores de corriente continua

La conversin de energa en un motor elctrico se debe a la interaccin entre una corriente elctrica y un campo magntico.

Un campo magntico, que se forma entre los dos polos opuestos de un imn, es una regin donde se ejerce una fuerza sobre determinados metales o sobre otros campos magnticos

Un motor elctrico aprovecha este tipo de fuerza para hacer girar un eje, transformndose as la energa elctrica en movimiento mecnico.


Un motor para funcionar se vale de las fuerzas de atraccin y repulsin que existen entre los polos. De acuerdo con esto, todo motor tiene que estar formado con polos alternados entre el estator y el rotor, ya que los polos magnticos iguales se repelen, y polos magnticos diferentes se atraen, produciendo as el movimiento de rotacin.

El movimiento giratorio de los motores de C.C. se basa en el empuje derivado de la repulsin y atraccin entre polos magnticos. Creando campos constantes convenientemente orientados en estator y rotor, se origina un par de fuerzas que obliga a que la armadura (rotor) gire buscando constantemente la posicin de equilibrio.


Los dos componentes bsicos de todo motor elctrico son el rotor y el estator.

El rotor es una pieza giratoria, un electroimn mvil, con varios salientes laterales, que llevan cada uno a su alrededor un bobinado por el que pasa la corriente elctrica.

El estator, situado alrededor del rotor, es un electroimn fijo, cubierto con un aislante.

Al igual que el rotor, dispone de una serie de salientes con bobinados elctricos por los que circula la corriente.


Cuando se introduce una espira de hilo de cobre en un campo magntico y se conecta a una batera, la corriente pasa en un sentido por uno de sus lados y en sentido contrario por el lado opuesto.

As, sobre los dos lados de la espira se ejerce una fuerza, en uno de ellos hacia arriba y en el otro hacia abajo.

S la espira de hilo va montada sobre el eje metlico, empieza a dar vueltas hasta alcanzar la posicin vertical.

Entonces, en esta posicin, cada uno de los hilos se encuentra situado en el medio entre los dos polos, y la espira queda retenida.


Para que la espira siga girando despus de alcanzar la posicin vertical, es necesario invertir el sentido de circulacin de la corriente.

Para conseguirlo, se emplea un conmutador o colector, que en el motor elctrico ms simple, el motor de corriente continua, est formado por dos chapas de metal con forma de media luna, que se sitan sin tocarse, como las dos mitades de un anillo, y que se denominan delgas.

Los dos extremos de la espira se conectan a as dos medias lunas. Dos conexiones fijas, unidas al bastidor del motor y llamadas escobillas, hacen contacto con cada una de las delgas del colector, de forma que, al girar la armadura, las escobillas contactan primero con una delga y despus con la otra.


Cuando la corriente elctrica pasa por el circuito, la armadura empieza a girar y la rotacin dura hasta que la espira alcanza la posicin vertical.

Al girar las delgas del colector con la espira, cada media vuelta se invierte el sentido de circulacin de la corriente elctrica.

Esto quiere decir que la parte de la espira que hasta ese momento reciba la fuerza hacia arriba, ahora la recibe hacia abajo, y la otra parte al contrario.

De esta manera la espira realiza otra media vuelta y el proceso se repite mientras gira la armadura.


Accionar un motor DC es muy simple y solo es necesario aplicar la tensin de alimentacin entre sus bornes.

Para invertir el sentido de giro basta con invertir la alimentacin y el motor comenzar a girar en sentido opuesto.

Estos simplemente giran a la mxima velocidad y en el sentido que la alimentacin aplicada se los permite.


Partes de un Motor de CC El motor de corriente continua est compuesto de 2 piezas

fundamentales : Rotor Estator

Dentro de stas se ubican los dems componentes como :- Escobillas y porta escobillas- Colector- Eje- Ncleo y devanado del rotor- Imn Permanente- Armazn- Tapas o campanas


Distribucin de las piezas del motor

RotorEjeNcleo y DevanadoColector

Estator ArmaznImn permanenteEscobillas y portaescobillasTapas


Rotor

Constituye la parte mvil del motor, proporciona el torque para mover a la carga.Est formado por :

Eje: Formado por una barra de acero fresada. rotacin al ncleo, devanado y al colector.

Ncleo: Se localiza sobre el eje. Fabricado con capas laminadas de acero, su funcin es proporcionar un trayecto magntico entre los polos para que el flujo magntico del devanado circule.


Devanado: Consta de bobinas aisladas entre s y entre elncleo de la armadura. Estas bobinas estn alojadas en lasranuras, y estn conectadas elctricamente con el colector,el cual debido a su movimiento rotatorio, proporciona uncamino de conduccin conmutado.

Colector: Denominado tambin conmutador, est constituido de lminas de material conductor (delgas), separadas entre s y del centro del eje por un material aislante, para evitar cortocircuito con dichos elementos. El colector se encuentra sobre uno de los extremos del eje del rotor, de modo que gira con ste y est en contacto con las escobillas. La funcin del colector es recoger la tensin producida por el devanado inducido, transmitindola al circuito por medio de las escobillas (llamadas tambin cepillos)


Estator

Constituye la parte fija de la mquina. Su funcin es suministrar el flujo magntico que ser usado por el bobinado del rotor para realizar su movimiento giratorio.

Est formado por : Armazn: Denominado tambin yugo, tiene

dos funciones primordiales : servir como soporte y proporcionar una trayectoria de retorno al flujo magntico del rotor y del imn permanente, para completar el circuito magntico.


Imn permanente: Compuesto de material ferro magntico altamente remanente, se encuentra fijado al armazn o carcasa del estator. Su funcin es proporcionar un campo magntico uniforme al devanado del rotor o armadura, de modo que interacte con el campo formado por el bobinado, y se origine el movimiento del rotor como resultado de la interaccin de estos campos.

Escobillas: Las escobillas estn fabricadas se carbn, yposeen una dureza menor que la del colector, para evitar que ste se desgaste rpidamente. Se encuentran ubicadas en los porta escobillas. Ambos, escobillas y porta escobillas, se encuentran en una de las tapas del estator.


La funcin de las escobillas es transmitir la tensin ycorriente de la fuente de alimentacin hacia el colector y,por consiguiente, al bobinado del rotor.

La funcin del porta escobillas es mantener a las escobillasen su posicin de contacto firme con los segmentos delcolector. Esta funcin la realiza por medio de resortes,los cuales hacen una presin moderada sobre las escobillascontra el colector.

Esta presin debe mantenerse en un nivel intermedio pues, de ser excesiva, la friccin desgastara tanto a las escobillas como al colector; por otro lado, de ser mnima esta presin, se producira lo que se denomina "chisporroteo", que es cuando aparecen chispas entre las superficies del colector y las escobillas, debido a que no existe un buen contacto.


Motores de corriente alterna

Los motores de corriente alterna tienen una estructura similar, con pequeas variaciones en la fabricacin de los bobinados y del conmutador del rotor.

Segn su sistema de funcionamiento, se clasifican en:

Motores de induccinMotores sincrnicos yMotores de colector.


Motores de induccin El motor elctrico por excelencia en corriente

alterna es el motor de induccin o motor asncrono trifsico, es el ms utilizado para el accionamiento de mquinas en la industria y, gracias a la electrnica de potencia, est desbancando a otros tipos de motores de corriente continua como por ejemplo en traccin elctrica, su amplia utilizacin es debido a su sencillez de mantenimiento, facilidad de instalacin, bajo costo y robustez.


Motores de induccin El motor de induccin no necesita escobillas ni

colector. Su armadura es de placas de metal magnetizable. El sentido alterno de circulacin, de la corriente en las espiras del estator genera un campo magntico giratorio que arrastra las placas de metal magnetizable, y las hace girar. El motor de induccin es el motor de corriente alterna ms utilizado, debido a su fortaleza y sencillez de construccin, buen rendimiento y bajo costo as como a la ausencia de colector y al hecho de que sus caractersticas de funcionamiento se adaptan bien a una marcha a velocidad constante.


Motor Asncrono Trifsico


Motores sincrnos Los motores sincrnicos funcionan a una velocidad

sincrnica fija proporcional a la frecuencia de la corriente alterna aplicada.

Su construccin es semejante a la de los alternadores Cuando un motor sincrnico funciona a potencia Constante y sobreexcitado, la corriente absorbida por ste presenta, respecto a la tensin aplicada un ngulo de desfase en avance que aumenta con la corriente de excitacin Esta propiedad es la que ha mantenido la utilizacin del motor sincrnico en el campo industrial.

pese a ser el motor de induccin ms simple, ms econmico y de cmodo arranque, ya que con un motor sincrnico se puede compensar un bajo factor de potencia en la instalacin al suministrar aqul la corriente reactiva, de igual manera que un Condensador conectado a la red.


Motores de colector

El problema de la regulacin de la velocidad en los motores de corriente alterna y la mejora del factor de potencia han sido resueltos de manera adecuada con los motores de corriente alterna de colector.

Segn el nmero de fases de las corrientes alternas para los que estn concebidos los motores de colector se clasifican en monofsicos y Polifsicos, siendo los primeros los ms Utilizados

Tambin se utiliza con corriente directa cuando se quiere manejar bajas potencias.


Como se muestra en el esquema de la figura, el motor a colector cuenta con un rotor bobinado con un conductor, colocado entre los polos de un imn. En el eje de rotacin del rotor se han montado dos lminas conductoras aisladas una de la otra (delgas) que forman el conmutador o colector, a donde estn conectados los extremos de la bobina. Sobre este colector, hay dos contactos deslizantes (escobillas) que comunican la electricidad a los extremos de la bobina del rotor y que a la vez son los cables de entrada al motor.


Motor elemental de colector


Aplicaciones Los motores de corriente elctrica a colector encuentran

aplicacin en muchos campos debido a varias razonesPueden entregar alta potencia con dimensiones y peso reducidos.

Pueden soportar considerables sobrecargas temporales sin detenerse completamente.

Se adaptan a las sobrecargas disminuyendo la velocidad de rotacin, sin excesivo consumo elctrico.

Producen un elevado torque de funcionamiento.

Por estas aptitudes son muy utilizados en herramientas manuales motorizadas, tales como taladradoras, sierras manuales, aspiradoras porttiles etc.. as como en los motores de arranque de los automviles.


Aplicaciones Elctricas Un Relevador, tambin conocido como rel, es un

dispositivo que controla el estado de un interruptor mediante una entrada elctrica. En su interior, posee comnmente una bobina que al energizarse -por Ley de Faraday- induce una fuerza magntica que cambia el estado del interruptor.El rel es un dispositivo electromecnico, que funciona como un interruptor controlado por un circuito elctrico en el que, por medio de un electroimn, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos elctricos independientes.


Se caracterizan por dos factores: el voltaje necesario para activar la bobina, y el voltaje que pueden soportar entre los dos puntos de conexin.


Los contactos de un rel pueden ser Normalmente Abiertos, Normalmente Cerrados o de conmutacin.

Los contactos Normalmente Abiertos conectan el circuito cuando el rel es activado; el circuito se desconecta cuando el rel est inactivo. Este tipo de contactos son ideales para aplicaciones en las que se requiere conmutar fuentes de poder de alta intensidad para dispositivos remotos.

Los contactos Normalmente Cerrados desconectan el circuito cuando el rel es activado; el circuito se conecta cuando el rel est inactivo. Estos contactos se utilizan para aplicaciones en las que se requiere que el circuito permanezca cerrado hasta que el rel sea activado.

Los contactos de conmutacin controlan dos circuitos: un contacto Normalmente Abierto y uno Normalmente Cerrado con una terminal comn.


Relevadores


Adems de las caracterstica con interruptores normalmente (es decir sin flujo elctrico) abiertos y normalmente cerrados tambin existen relevadores con mltiples entradas y mltiples interruptores.

. Algunos tipos son:SPST (Single Pole Single Throw, Polo Sencillo Interruptor Sencillo).- Consiste en una sola entrada de corriente y un slo interruptor. El interruptor queda abierto o cerrado, segn sean las condiciones dadas.


SPDT (Single Pole Double Throw, Polo Sencillo Interruptor Doble).- Consiste en una sola entrada de corriente y en este caso el interruptor doble consiste un interruptor que se cierra mientras que otro se abre, o como un cambio de trayectoria del circuito partiendo de una entrada comn


DPST (Double Pole Single Throw, Polo Doble Interruptor Sencillo).- En esta configuracin se tienen 2 entradas con una tierra comn que pueden controlar de distintas maneras 2 interruptores simples independientes.


DPST (Double Pole Double Throw, Polo Doble Interruptor Doble).- En esta configuracin se tienen 2 entradas con una tierra comn que pueden controlar de distintas maneras 2 interruptores dobles independientes.


Reglamento de Obras e Instalaciones Elctricas (ROIE)

SECRETARIA DE ENERGIA NORMA Oficial Mexicana NOM-001-SEDE-

2005, Instalaciones Elctricas (utilizacin). Este manual contiene los lineamientos que se

tienen que tomar en cuenta para las instalaciones elctricas tanto en la industria como en las reas domesticas


El motor ElctricoNmero de diapositiva 2Nmero de diapositiva 3Nmero de diapositiva 4Tipos de MotoresMotores de corriente continua Nmero de diapositiva 7Nmero de diapositiva 8Nmero de diapositiva 9Nmero de diapositiva 10Nmero de diapositiva 11Nmero de diapositiva 12Nmero de diapositiva 13Partes de un Motor de CCNmero de diapositiva 15Distribucin de las piezas del motor RotorNmero de diapositiva 18Nmero de diapositiva 19EstatorNmero de diapositiva 21Nmero de diapositiva 22Nmero de diapositiva 23Motores de corriente alterna Motores de induccinMotores de induccin Motor Asncrono TrifsicoNmero de diapositiva 28Motores sincrnos Nmero de diapositiva 30Motores de colector Nmero de diapositiva 32Motor elemental de colectorAplicacionesAplicaciones ElctricasNmero de diapositiva 36Nmero de diapositiva 37Relevadores Nmero de diapositiva 39Nmero de diapositiva 40Nmero de diapositiva 41Nmero de diapositiva 42Nmero de diapositiva 43Nmero de diapositiva 44Nmero de diapositiva 45Nmero de diapositiva 46Reglamento de Obras e Instalaciones Elctricas (ROIE)

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