Motores eléctricos

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Motores eléctricos

  1. 1. Motores Eléctricos JIMMY ARTEAGA BELÉNCEVALLOS WALTER DELGADO CRISTHIAN YÉPEZ CUARTO “C” INGENIERÍA ELÉCTRICA
  2. 2. GENERALIDADES DEL MOTOR ELÉCTRICO Un motor eléctrico es una máquina eléctrica que transforma energía eléctrica en energía mecánica por medio de interacciones electromagnéticas. Algunos de los motores eléctricos son reversibles, pueden transformar energía mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores. Los motores eléctricos de tracción usados en locomotoras realizan a menudo ambas tareas, si se los equipa con frenos regenerativos. Son ampliamente utilizados en instalaciones industriales, comerciales y particulares. Pueden funcionar conectados a una red de suministro eléctrico o a baterías. Así, en automóviles se están empezando a utilizar en vehículos híbridos para aprovechar las ventajas de ambos. Los motores eléctricos 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 varían desde una pequeña fracción de caballo hasta varios miles, y con una amplia variedad de velocidades, que pueden ser fijas, ajustables o variables.
  3. 3. Elementos que componen un motor 1. La carcasa o caja que envuelve las partes eléctricas del motor, es la parte externa. 2. El inductor, llamado estator cuando se trata de motores de corriente alterna, consta de un apilado de chapas magnéticas y sobre ellas está enrollado el bobinado estatórico, que es una parte fija y unida a la carcasa. 3. El inducido, llamado rotor cuando se trata de motores de corriente alterna, consta de un apilado de chapas magnéticas y sobre ellas está enrollado el bobinado rotórico, que constituye la parte móvil del motor y resulta ser la salida o eje del motor.
  4. 4. PLACAS CARATERÍSTICAS DE LOS MOTORES Las placas de datos o de identificación de los motores suministran una gran cantidad de información útil sobre diseño y mantenimiento. Esta información es particularmente valiosa para los instaladores y el personal electrotécnico de la planta, encargado del mantenimiento y reemplazo de los motores existentes. Durante la instalación, mantenimiento o reemplazo, la información sobre la placa es de máxima importancia para la ejecución rápida y correcta del trabajo
  5. 5. ELEMENTOS DE LA PLACA DEL MOTOR1. Número de serie [SERIAL No. / I.D.]: Es el número exclusivo de cada motor o diseño para su identificación, en caso de que sea necesario ponerse en comunicación con el fabricante.2.Tipo [TYPE]: Combinación de letras, números o ambos, seleccionados por el fabricante para identificar el tipo de carcasa y de cualquier modificación importante en ella.3. Número de modelo [MODEL/ STYLE]: Datos adicionales de identificación del fabricante.4. Potencia [HP]: La potencia nominal (hp) es la que desarrolla el motor en su eje cuando se aplican el voltaje y frecuencia nominales en las terminales del motor.5. Armazón o Carcasa [FRAME]: La designación del tamaño de la armazón es para identificar las dimensiones del motor.6. Factor de servicio [SERVISEFACTOR o SF]: Los factores de servicio más comunes son de 1.0 a 1.15. Un factor de 1.0 significa que no debe demandarse que el motor entregue más potencia que la nominal, si se quiere evitar daño al aislamiento. Con uno de 1.15 (o cualquiera mayor de 1.0), el motor puede hacerse trabajar hasta una potencia igual a la nominal multiplicada por el factor de servicio sin que ocurran daños al sistema de aislamiento.7. Corriente [AMPS]: Indica la intensidad de la corriente que toma el motor al voltaje y frecuencia nominales, cuando funciona a plena carga.8. Voltaje [VOLTS]: Valor de la tensión de diseño del motor, que debe ser medida en las terminales del motor, y no la de la línea.
  6. 6. 9. Clase de aislamiento [INSULATION CLASS]: Se indica la clase de materiales de aislamiento utilizados en el devanado del estator.10. Velocidad [RPM]: Es la velocidad de rotación (rpm) del eje del motor cuando se entrega la potencia nominal a la máquina impulsada.11. Frecuencia [HERTZ o Hz]: Es la frecuencia eléctrica (Hz) del sistema de suministro para la cual está diseñado el motor.12. Servicio o Uso [DUTY]: En este espacio se graba la indicación «intermitente» o «continuo». Esta última significa que el motor puede funcionar las 24 horas los 365 días del año, durante muchos años. Si es «intermitente» se indica el periodo de trabajo, lo cual significa que el motor puede operar a plena carga durante ese tiempo. Una vez transcurrido éste, hay que parar el motor y esperar a que se enfríe antes de que arranque de nuevo.13. Temperatura ambiente [AMBIENT]: Es la temperatura ambiente máxima (°C) a la cual el motor puede desarrollar su potencia nominal sin peligro.14. Número de fases [PHASE]: Número de fases para el cual está diseñado el motor, que debe concordar con el del sistema de suministro de energía eléctrica.15. Letra de código [kVA]: En este espacio se inscribe el valor de kVA que sirve para evaluar la corriente máxima en el arranque.16. Cojinetes o roles [D.E. BEARING] [OPP.D.E. BEARING]: En los motores que tienen cojinetes antifricción, éstos se identifican con sus números y letras correspondientes conforme a las normas de la Anti-Friction Bearing Manufacturers Association (AFBMA).17. Secuencia de fases [PHASE SEQUENSE]: El que se incluya la secuencia de fases en la placa de identificación permite al instalador conectar, a la primera vez, el motor para el sentido de rotación especificado, suponiendo que se conoce la secuencia en la línea de suministro.
  7. 7. MOTORES DE CORRIENTE CONTINUAUn motor de corriente continua es aquel que trabaja o se alimenta de corriente continua.Están formados generalmente por las siguientes partes:
  8. 8. • Inductor o estator (Arrollamiento de excitación): Es un electroimán formado por un número par de polos. Las bobinas que los arrollan son las encargadas de producir el campo inductor al circular por ellas la corriente de excitación.• Inducido o rotor (Arrollamiento de inducido): Es una pieza giratoria formada por un núcleo magnético alrededor del cual va el devanado de inducido, sobre el que actúa el campo magnético.• Colector de delgas: Es un anillo de láminas de cobre llamadas delgas, dispuesto sobre el eje del rotor que sirve para conectar las bobinas del inducido con el circuito exterior a través de las escobillas. +• Escobillas: Son unas piezas de grafito que se colocan sobre el colector de delgas, permitiendo la unión eléctrica de las delgas con los bornes de conexión del inducido.Al girar el rotor, las escobillas van rozando con las delgas, conectando la bobina de inducido correspondiente a cada par de delgas con el circuito exterior.
  9. 9. FUNCIONAMIENTOUn motor de corriente de continua basa su funcionamiento en la fuerza producida en un conductor a causa de lapresencia de un campo magnético B sobre una intensidad de corriente eléctrica I. La expresión que la rige es:Se obtendrá el valor máximo de fuerza cuando el campo magnético sea perpendicular al conductor y se tendrá unafuerza nula cuando el campo sea paralelo al flujo de corriente eléctrica donde l es la longitud del conductor. El parmotor M que se origina tiene un valorEsa fuente de campo magnético proviene del devanado inductor. Este es recibido por el devanado inductor, esteinductor hace girar el rotor, el cual recibe la corriente eléctrica de la fuente mediante un colector y sistema deescobillas.El colector es básicamente un conmutador sincronizado con el rotor, que conmuta sus bobinas provocando que elángulo relativo entre el campo del rotor y el del estator se mantenga, al margen de si el rotor gira o no, permitiendode esta forma que el par motor sea independiente de la velocidad de giro de la máquina.Al recibir la corriente eléctrica e iniciar el giro comienza a producirse una variación en el tiempo del flujo magnéticopor los devanados, produciendo una Fem. inducida EB que va en sentido contrario a la Fem. introducida por lafuente, e.g, una batería.Esto nos da como resultado un valor de intensidad resultante:Cuando el motor inicia su trabajo, este inicialmente está detenido, existiendo un valor de EB nulo, y teniéndose asíun valor de intensidad retórica muy elevada que puede afectar el rotor y producir arcos eléctricos en las escobillas.Para ello se conecta una resistencia en serie en el rotor durante el arranque, excepto en los motores pequeños. Estaresistencia se calcula para que el motor de el par nominal en el arranque.
  10. 10. CLASIFICACIÓN La clasificación de este tipo de motores se realiza en función de los bobinados del inductor y del inducido: - Motores de excitación en serie. - Motores de excitación en paralelo. - Motores de excitación compuesta
  11. 11. MOTORES CORRIENTE ALTERNASe denomina motor de corriente alterna a aquellos motores eléctricos que funcionan con corrientealterna. Podemos clasificarlos de varias maneras, por su velocidad de giro, por el tipo de rotor y por el númerode fases de alimentación:1. Por su velocidad de giro.1. Asíncronos. Un motor se considera asíncrono cuando la velocidad del campo magnético generado por elestator supera a la velocidad de giro del rotor.2. Síncronos. Un motor se considera síncrono cuando la velocidad del campo magnético del estator es iguala la velocidad de giro del rotor. Recordar que el rotor es la parte móvil del motor. Dentro de los motoressíncronos, nos encontramos con una subclasificación: Motores síncronos trifásicos, Motores asíncronossincronizados y Motores con un rotor de imán permanente.2. Por el tipo de rotor.- Motores de anillos rozantes.- Motores con colector.- Motores de jaula de ardilla.3. Por su número de fases de alimentación.- Motores monofásicos.- Motores bifásicos.- Motores trifásicos.- Motores con arranque auxiliar bobinado.- Motores con arranque auxiliar bobinado y con condensador.
  12. 12. MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOSEn un mantenimiento de motores eléctricos, adecuadamente aplicado, se debeinspeccionar periódicamente niveles de aislamiento, la elevación de temperatura(bobinas y soportes), desgastes, lubricación de los rodamientos, vida útil de lossoportes, examinar eventualmente el ventilador, cuanto al correcto flujo de aire,niveles de vibraciones, desgastes de escobas y anillas colectoras.El descaso de uno de los items anteriores puede significar paradas no deseadasdel equipo. La frecuencia con que deben ser hechas las inspecciones, dependedel tipo del motor y de las condiciones locales de aplicación.La carcaza debe ser mantenida limpia, sin acumular aceite o polvo en su parteexterna para facilitar el intercambio de calor con el medio.Limpieza.- Los motores deben ser mantenidos limpios, exentos de polvo,detritos y aceites. Para limpiarlos, se debe utilizar escobas o trapos limpios dealgodón. Si el polvo no es abrasivo, se debe emplear un soplete de airecomprimido, soplando la suciedad de la tapa deflectora y eliminando todo elacumulo de polvo contenido en las aletas del ventilador y en las aletas derefrigeración
  13. 13. Mantenimiento preventivoEl mantenimiento preventivo consiste en una serie de trabajos que es necesario desarrollar para evitar quemaquinaria pueda interrumpir el servicio que proporciona, básicamente, se divide en tres elementosfundamentales:1. Selección: El mantenimiento empieza en la selección del motor. El grado de selección y aplicación incorrectade un motor puede variar ampliamente, por lo que es necesario, que se seleccione correctamente el tamañoapropiado del motor de acuerdo a la carga.2. Instalación: Los errores en la instalación de los motores pueden ser una de las causas de fallo. Algunasocasiones, el tamaño de los tomillos o anclas de montaje y sujeción no es el apropiado, o bien se tienenproblemas de alineación; lo que conduce a problemas de vibraciones con posibles fallas en las rodamientos ohasta en el eje del rotor.3. Montaje: Es posible que se seleccione correctamente al motor para su carga inicial, y que su instalación hayasido adecuada, sin embargo, un cambio en su carga o en el acoplamiento de accionamiento, se manifestarácomo una sobrecarga en el motor.Lubricación.- Para la buena lubricación se debe utilizar el aceite o grasa recomendado, en la cantidadcorrecta. Los distribuidores de lubricantes pueden ayudar si hay un problema con el grado de lubricante, y, enespecial, para los cojinetes que requieren grasa para alta temperatura.Hay que quitar o expulsar toda la grasa vieja antes o durante la aplicación de la grasa nueva. El espacio totalpara grasa se debe llenar al 50% de su capacidad para evitar sobrecalentamiento por el batido excesivo.
  14. 14. Aislamientos.- Para los motores es primordial e insustituible eluso de aislantes, puesto que en sus propiedades se sabe que no sonconductores de la electricidad, por lo que es de suma importanciasu aplicación, ya que es necesario que el motor solo tenga contactomagnético y no eléctrico en algunas partes como entre los mismosdevanados, es decir cada espira está aislada eléctricamente de lasotras.Vibraciones.- Hay tendencia a asociar la vibración del motor alequilibrio de sus partes giratorias. Aunque es verdad que undesequilibrio del rotor propicia la vibración del motor, un motorequilibrado puede vibrar por diversas razones.En máquinas de corriente alterna, una causa de las vibracionespuede ser el desequilibrio magnético. Las fuerzas que actúan en elentrehierro entre el estator y el rotor tienden a aproximarlos yproducen vibraciones con el doble de frecuencia de alimentación.Aunque en esas condiciones una pequeña vibración sea normal,una asimetría en el entrehierro puede reforzar esa vibración eincluso producir el ruido.
  15. 15. Conexiones eléctricas motores de corriente continua En el motor serie o motor de excitación en serie, el cual el inducido y el devanado inductor o de excitación van conectados en serie. Por lo tanto, la corriente de excitación o del inductor es también la corriente del inducido absorbida por el motor.
  16. 16.  En el motor shunt o motor de excitación en paralelo el bobinado inductor principal está conectado en derivación o paralelo con el circuito formado por los bobinados inducido e inductor auxiliar. Los motores de excitación independiente son aquellos que obtienen la alimentación del rotor y del estator de dos fuentes de tensión independientes
  17. 17. Existen dos posibilidades de conectar el estator de unmotor trifásico a una red trifásica:En conexión triángulo, si disponemos de una red trifásica cuyo valor nominal coincide con la máxima tensión que pueden soportar las bobinas del motor.En conexión estrella, si la tensión de la red es 3 vecessuperior a la tensión que soportan las bobinas del motor.Representamos ambas conexiones en la siguiente figura,junto a cada una de ellas colocamos la disposición gráficaque justifica su nombre.Por este motivo todo motor trifásico tiene siempre dostensiones de alimentación en su placa de características.Por ejemplo, 220 V/380 V o 380/ 660 V.
  18. 18. REBOBINADO DE MOTORES ELÉCTRICOS El proceso de rebobinado comienza anotando todos los datos del mismo: Número de polos, número de fases, número de ranuras, diámetro del conductor, número de espiras, forma de las cabezas de las bobinas, clase de aislamiento. Se prepara el estator para recibir las bobinas: En cada ranura se coloca un aislamiento entre los conductores de la bobina y el circuito magnético
  19. 19.  Se observa un detalle del aislamiento del fondo de ranura y del cierre Construcción de las bobinas: La construcción de las bobinas depende del tipo de bobinado utilizado y se realiza con una máquina bobinadora, la forma de los distintos moldes utilizados depende del tipo de bobinado adoptado Bobinado concéntrico con tres bobinas por grupo
  20. 20. Construcción de las bobinas La construcción de las bobinas depende del tipo de bobinado utilizado y se realiza con una máquina bobinadora, la forma de los distintos moldes utilizados depende del tipo de bobinado adoptado Disposición de las bobinas para distintos tipos de bobinados a) Bobinados concéntricos, los conductores activos de una fase son unidos por cabezas concéntricas b) Bobinados excéntricos, los conductores son unidos por cabezas que resultan todas iguales
  21. 21.  Introducción de la bobina en la ranura: Una vez introducida la bobina en la ranura se cierra con un aislante en forma de cuña Se aislan los grupos de bobinas por medio de un cartón (presspan) a la medida Amarre de las bobinas: Se pasa la cinta por cada una de las ranuras del estator, primero por la parte donde no hay empalmes
  22. 22.  Conexión de los grupos de bobinas: Por el otro lado del estator, se conectan, según el tipo de devanado utilizado, el principio y fin de cada grupo de bobinas para formar las fases. Cada principio y final se empalmará con un cable flexible para evitar su rotura. Placa de bornes: Se conectan los principios y finales de cada fase a la placa de bornes, teniendo en cuenta el tipo de conexión triángulo o estrella. Aquí deben salir los cables flexibles, para evitar que se rompan. Disposición de la bornera para conexión triángulo y estrella
  23. 23. Antes del montaje del motor se debe realizar una prueba de continuidad ymedición de resistencia de los devanados de cada fase. Una diferencia puedeponer en evidencia alguna conexión o soldadura deficienteMedición de resistencia de aislamiento: Realizada con un valor de tensión continua adecuado con el nivel de aislamiento del devanado, normalmente 500 a 5000 V durante 1 minuto.Montaje de las tapas del motor y caperuza de protección del ventilador:Tener la precaución de montar las tapas en el mismo orden que tenían alprincipio y el apriete de los tornillos realizarlo en cruz.Una vez concluidas las pruebas anteriores, montado el motor se realizan las pruebas con tensión aplicada de acuerdo con las normas, para verificar la rigidez dieléctrica
  24. 24. NORMAS PARA DETECTAR AVERÍAS EN LOS MOTORES
  25. 25. NORMAS PARA DETECTAR AVERÍAS EN LOS MOTORES
  26. 26. Motor quemado Motor quemado Cortocircuíto, fase a masapor pico de tensión Por rotor bloqueado dentro de la ranuraCortocircuíto entre Motor quemado por Bobina Cortocircuitadaespiras sobrecarga

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