Una breve descripción de los principales motores electricos

1. 16-10-2013
Motores
Eléctricos
Eduardo Coliente Palalia
DHTIC

2. Presentación
Este texto fue creado con el propósito de transmitir las ideas principales y los
conceptos que se tenían sobre el tema.
Comenzó como un trabajo de escuela, pero hoy en día se ha convertido en un
pasatiempo donde poder escribir todas las ideas que surjan de la mente.
Espero y este proyecto funcione a futuros estudiantes ya que esa también fue la
principal idea de este trabajo que más que un proyecto se convirtió en un
pasatiempo muy divertido y aprendí mucho más de lo pensado.
Nos apoyamos mucho en una tesis de una universidad reconocida, la Universidad
Nacional de Santander, ya que esta tesis en lo personal habla mucho sobre el
tema.
Para poder ver esta tesis original solo basta con visitar la siguiente página:
http://tangara.uis.edu.co/biblioweb/tesis/2010/133923.pdf
1
Ingeniería Mecánica y Eléctrica

3. Introducción
Este es un textocientífico, así que algunos conceptos aquí mencionados pueden
no ser muy bien comprendidos.
En este texto veremos los tipos de motores eléctricos que existen actualmente
además de ver su funcionamiento y utilidades en la vida cotidiana.
Se mostraran los diferentes conceptos de cada una y una explicación mucha más
clara y precisa.
El fin de este proyecto es comprobar algunas respuestas como son: ¿Son muy
viables los motores eléctricos en un futuro? ¿Qué tan contaminantes pueden
resultar? ¿Eso ayudara al medio ambiente o revisar otros puntos?
A continuación mostraremos todos estos y cada una de las preguntas entes
mencionados así que comencemos.
2
Ingeniería Mecánica y Eléctrica

4. Contenido
Presentación ........................................................................................................... 1
Introducción ............................................................................................................. 2
Tipos de motores..................................................................................................... 4
Corriente alterna .................................................................................................. 4
Corriente continua ................................................................................................ 5
Fases de alimentación ............................................................................................ 6
Motores trifásicos ................................................................................................. 6
Motores bifásicos ................................................................................................. 7
Motores monofásicos ........................................................................................... 7
Motores del inductor y del inducido ......................................................................... 9
Motor de excitación en serie ................................................................................ 9
Motor de excitación en paralelo ........................................................................... 9
Motor de excitación compuesto.......................................................................... 10
Asíncronos ............................................................................................................ 11
Motores asíncronos sincronizados ..................................................................... 11
Síncronos .............................................................................................................. 12
Motor síncrono trifásico ...................................................................................... 12
Tipo de rotor .......................................................................................................... 13
Motor jaula de ardilla .......................................................................................... 13
Motores de colectores ........................................................................................ 14
Motor de anillos rozantes ................................................................................... 15
Conclusiones ......................................................................................................... 16
Bibliografía ............................................................................................................ 18
Cita textual ............................................................................................................ 19
3
Ingeniería Mecánica y Eléctrica

5. Tipos de motores
Se denominan motores eléctricos aquellos que son impulsados por cargas
electrónicas y se reconocen fácilmente porque la mayoría de ellos no utilizan un
combustible fósil para generar energía.
Existen dos tipos de motores: los motores de corriente alterna y los de corriente
continua. Pueden existir más tipos de modelos, pero nos enfocaremos en estos
principalmente.
De estos se derivan diferentes tipos de motores cada uno,las principales
divisiones son en:
1. Fases de alimentación
2. Serie, paralelo o compuesto
3. Tipo de rotor
Existen muchos más características, pero estas son las principales.
Corriente alterna
Imagen de un motor de corriente alterna.
Hay dos tipos de motores eléctricos a corriente alterna, el motor síncrono y el
motor a inducción. Cada uno de estos tipos puede usar corriente monofásica o
trifásica. En aplicaciones industriales, los motores trifásicos son los más comunes,
debido a su eficacidad mayor que los motores monofásicos. El motor síncrono es
4
Ingeniería Mecánica y Eléctrica

6. mucho menos generalizado que el motor a inducción, pero se usa en unas
aplicaciones especiales, que requieren una velocidad absolutamente constante o
una corrección del factor de potencia.
La velocidad de rotación depende del número de bobinas, o del número de polos.
En un motor trifásico, tres bobinas formarán 2 polos magnéticos debido a la acción
de las corrientes que tienen una diferencia de fase de 120 grados entre ellos .
Corriente continua
La máquina de corriente continua puede ser utilizada tanto como generador o
como motor, aunque en la actualidad su uso está dado como motor, ya que la
generación de energía en corriente continua se logra mediante equipos
rectificadores, de mejor eficiencia y menor costo.
En cuanto a su uso como motor, tiene gran importancia en la industria automotriz
ya que los vehículos, cuentan con un número importante de motores de pequeña
potencia (limpiaparabrisas, motor de arranque, levanta vidrios, calefactor, etc.).
Esta máquina está conformada por dos partes, de las cuales una es fija o estator
sobre la cual se montan bobinas alimentadas con corriente continua, las que
producen el campo magnético de excitación.
Ilustración de un motor de corriente continúa
5
Ingeniería Mecánica y Eléctrica

7. Fases de alimentación
Motores trifásicos
Los motores de cortocircuito suelen consumir en el arranque corriente muy
elevadas, que para el caso de potencias elevadas (P>10 kW) pueden provocar
fluctuaciones en la redes eléctricas de distribución, de ahí que para el arranque de
motores se utilizan distintos procedimientos para limitar la corriente absorbida en
su puesta en marcha.
Como se ha indicado anteriormente, el bobinado recibe una tensión 3 veces
menor que la nominal o asignada a este tipo de conexión, por lo que el par y la
intensidad absorbida se hace 3 veces menor.
Si tenemos en cuenta que en un sistema trifásico conectado en triángulo, la
corriente de línea es 3 veces mayor que la de fase y, en el sistema estrella las
intensidades de línea es igual que la de fase, se llega a la conclusión que la
corriente absorbida es también 3 menor en el arranque en estrella.
Esquema de un motor trifásico cada uno con su polo
independiente.
6
Ingeniería Mecánica y Eléctrica

8. Motores bifásicos
Un sistema bifásico es un sistema de producción y distribución de energía
eléctrica basada en dos tenciones eléctricas desfasadas en su frecuencia 90º.
En un generador bifásico, el sistema está equilibrado y simétrico cuando la suma
vectorial de las tensiones es nula (punto neutro) que ocurre cuando las tensiones
son iguales y perfectamente desfasadas 90º.
En una línea bifásica se necesitan cuatro conductores, dos por cada una de las
fases .Actualmente el sistema bifásico está en desuso por considerarse más
peligroso que el actual sistema monofásico a 230 V, además de ser más costoso
al necesitar más conductores.
Ilustración de un diagrama de un motor de dos polos
Motores monofásicos
Los motores monofásicos, como su propio nombre indica son motores con un solo
devanado en el estator, que es el devanado inductor. Prácticamente todas las
realizaciones de este tipo de motores son con el rotor en jaula de ardilla. Suelen
7
Ingeniería Mecánica y Eléctrica

9. tener potencias menores de 1KW, aunque hay notables excepciones como los
motores de los aires acondicionados con potencias superiores a 10KW.
Se utilizan fundamentalmente en electrodomésticos, bombas y ventiladores de
pequeña potencia, pequeñas máquinas-herramientas, en los mencionados
equipos de aire acondicionado, etc.
Se pueden alimentar entre una fase y el neutro o entre dos fases. No presentan
los problemas de excesiva corriente de arranque como en el caso de los motores
trifásicos de gran potencia, debido a su pequeña potencia, por tanto todos ellos
utilizan el arranque directo.
8
Ingeniería Mecánica y Eléctrica

10. Motores del inductor y del inducido
Motor de excitación en serie
Es un tipo de motor eléctrico de corriente continua en el cual el inducido y el
devanado inductor o de excitación van conectados en serie, El voltaje aplicado es
constante, mientras que el campo de excitación aumenta con la carga, puesto que
la corriente es la misma corriente de excitación. El flujo aumenta en proporción a
la corriente en la armadura, como el flujo crece con la carga, la velocidad cae a
medida que aumenta esa carga.
Diagrama en serie
Motor de excitación en paralelo
Las bobinas inductoras van conectadas en paralelo (derivación) con las inducidas.
De este modo, de toda la corriente absorbida por el motor, una parte circula por
las bobinas inducidas y la otra por la inductora. El circuito de excitación (inductor)
está a la misma tensión que el inductor.
9
Ingeniería Mecánica y Eléctrica

11. Se usan en aquellos casos en los que no se requiera un par elevado a pequeñas
velocidades y no produzcan
grandes cargas.
Si la
carga
desaparece
(funcionamiento en vacío), el motor varía apenas su velocidad. Conclusión: Se
emplea para máquinas herramientas, por ejemplo, un taladro.
Motor de excitación compuesto
En este caso, se puede decir que el motor es una combinación del motor serie y el
motor stunt, puesto que una de las bobinas inductoras está en serie con el
inducido, mientras que la otra está en paralelo con él.
Una parte de la intensidad de corriente absorbida circula por las bobinas inducidas
y, por ende, por una de las inductoras; mientras que el resto de la corriente recorre
la otra bobina inductoras.
10
Ingeniería Mecánica y Eléctrica

12. Se caracteriza por tener un elevado par de arranque, pero no corre el peligro de
ser inestable cuando trabaja en vacío, como ocurre con el motor serie, aunque
puede llegar a alcanzar un número de revoluciones muy alto.
Diagrama
Asíncronos
Motores asíncronos sincronizados
Dado que la mayoría de las máquinas utilizadas en la industria están movidas por
motores asíncronos alimentados por corriente alterna trifásica, en este apartado
daremos unas ideas muy generales y básicas de este tipo de motores.
A este tipo de motores se les denomina motores de inducción debido a que su
funcionamiento se basa en la interacción de campos magnéticos producidos por
corrientes eléctricas.
11
Ingeniería Mecánica y Eléctrica

13. Ilustración de un motor sincronizado con las partes más importantes.
Síncronos
Motor síncrono trifásico
Tienen tres devanados en el estator. Estos devanados están desfasados 2·π/ (3P),
siendo P el número de pares de polos de la máquina, en el espacio. Se suelen
utilizar en aplicaciones industriales: máquinas-herramientas (tornos, fresadoras,
cepilladoras, etc.), grúas, bombas, compresores, ventiladores, etc.
12
Ingeniería Mecánica y Eléctrica

14. Imagen de un
motor síncrono con
diagrama
Tipo de rotor
Motor jaula de ardilla
El motor de rotor de jaula de ardilla, también llamado de rotor en cortocircuito, es
el más sencillo y el más utilizado actualmente. En núcleo del rotor está construido
de chapas estampadas de acero al silicio en el interior de las cuales se disponen
unas barras, generalmente de aluminio moldeado a presión.
Las barras del devanado van conectadas a unos anillos conductores denominados
anillos extremos. El bobinado así dispuesto tiene forma de jaula de ardilla.
Ilustración y diagrama de las partes de la jaula de ardilla
13
Ingeniería Mecánica y Eléctrica

15. Motores de colectores
Los
colectores
también
son
llamados anillos
rotatorios,
anillos
deslizantes, interfaces eléctricas rotativas, conectores eléctricos rotativos o junta
eléctrica rotativa, son comúnmente hallados en máquinas eléctricas de corriente
alterna como generadores, alternadores, turbinas de viento, en las cuales se
conectan las corrientes de campo o excitación con el bobinado del rotor. En el
caso especial de las maquinas eléctricas de corriente continua (motores y
generadores) se usa un conmutador. Como regla general, se tienen tantos
colectores como bobinas se tengan en el campo, por consiguiente, como fases
tenga el sistema.
Un colector es usado para transmitir continuamente energía eléctrica, señal o
datos desde una fuente estacionaria a un destino rotativo, o viceversa. Hay
disponible una amplia variedad de configuraciones, tipos de terminales y
materiales para ajustarse a cada aplicación.
14
Ingeniería Mecánica y Eléctrica

16. Partes de un
motor de
colector
Motor de anillos rozantes
Son motores asíncronos con un devanado trifásico de cobre dispuesto en las
ranuras de rotor, que va conectado a tres anillos metálicos por uno de sus
extremos, en tanto que, por el otro lado se conectan en estrella. De este modo se
puede controlar desde el exterior la resistencia total del circuito rotórico, facilitando
un control de la velocidad y corriente de arranque con un elevado par de arranque
y un mejor factor de potencia que con el rotor en jaula de ardilla.
15
Ingeniería Mecánica y Eléctrica

17. Conclusiones
El motor eléctrico tiene una gran importancia en nuestro mundo actual, ya que es
la forma más simple y eficiente de obtener energía mecánica.
Los encontramos en todos los niveles de nuestra vida diaria desde un pequeño
motor en la rasuradora eléctrica en un ventilador equipos de aire acondicionado
licuadoras lavadoras etc.
En nuestros hogares, como los grandes motores en la industria para mover trenes
barcos elevadores etc.
Nuestro mundo moderno se paralizaría literalmente sin estos ya que los
generadores por los cuales nos suministran energía eléctrica son en realidad
básicamente cierto tipo motores funcionando en forma inversa para producir
energía eléctrica a partir de una energía mecánica.
Con este tema también nos hemos dado cuenta de cómo funciona cada uno así
como sus componentes del mismo. Y para terminar nos damos cuenta de esta
importancia, sabemos que falta mucho camino por recorrer y sobre todo seguir
16
Ingeniería Mecánica y Eléctrica

18. innovando mucho mejor y hacerlos más eficientes día con día para tener una vida
mucho mejor y más cómoda.
17
Ingeniería Mecánica y Eléctrica

19. Bibliografía
1. Larrode Pellicer (1997) Automóviles eléctricos México INO reproducciones
2. Enríquez Harper (2004) Fundamentos de control de motores eléctricos en la
industria México: Limusa
3. Enríquez Harper (2004) Motores de Corrientes alterna México: Limusa
4. De Vandelvira Andres (2011) Sistemas automaticos de produccion
automatica Mexico: J Garrigos.
5. When Gien (2009) analisis de vibraciones Mexico: Azima
18
Ingeniería Mecánica y Eléctrica

20. Cita textual
Rolando Sanchez Rodriguez.(2010) Diseño y construccion de un banco de
practicas en motores electricos.Universidad Nacional de Santander, Ingenieria
Mecanica, Bucaramanga
19
Ingeniería Mecánica y Eléctrica