Manual de-motores-electricos

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Contenido
¿Qué es un motor eléctrico?............................................................................................................... 4
Clasificación. ....................................................................................................................................... 4
Principio de funcionamiento. ............................................................................................................... 6
Fundamentos de operación............................................................................................................. 6
Tipos y características..................................................................................................................... 6
Partes de un motor eléctrico. .............................................................................................................. 7
Motor de corriente directa. ................................................................................................................ 11
Introducción................................................................................................................................... 11
Bases del funcionamiento de los motores de corriente directa. ................................................... 11
Característica de los imanes permanentes............................................................................... 12
Característica de los electroimanes. ......................................................................................... 12
Motor de Corriente directa............................................................................................................. 13
Partes de un motor de CD común............................................................................................. 14
Tipos de motores de corriente continua.................................................................................... 15
Motor de excitación independiente. .............................................................................................. 16
Motor serie..................................................................................................................................... 16
Motor Shunt o de derivación en paralelo. ..................................................................................... 17
Motor Compound........................................................................................................................... 18
Rendimiento de un motor de corriente continua. .......................................................................... 18
Rendimiento de potencias de un motor de corriente continua...................................................... 19
Mantenimiento................................................................................................................................... 23
Mantenimiento preventivo. ............................................................................................................ 23
Mantenimiento predictivo. ............................................................................................................. 31
Otras pruebas................................................................................................................................ 37
Motor de corriente alterna. ................................................................................................................ 38
Máquinas síncronas. ......................................................................................................................... 38
Partes que conforman a las maquinas síncronas. ........................................................................ 38
Estator: ...................................................................................................................................... 38
Rotor:......................................................................................................................................... 38
Principios de operación de las maquinas síncronas..................................................................... 40
Como generador: .......................................................................................................................... 41
Como motor:.................................................................................................................................. 42
Clasificación de las maquinas síncronas. ..................................................................................... 42
Generador síncrono................................................................................................................... 42
Tipos de generadores síncronos............................................................................................... 43
Motor síncrono........................................................................................................................... 47
Arranque de un motor trifásico síncrono. .................................................................................. 48
Máquinas asíncronas. ....................................................................................................................... 54
Motor monofásico.............................................................................................................................. 54

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Motor monofásico de inducción..................................................................................................... 54
Motor monofásico de colector. ...................................................................................................... 60
Motor trifásico.................................................................................................................................... 61
Constitución del motor trifásico. .................................................................................................... 61
El rotor de jaula de ardilla.......................................................................................................... 62
Rotor bobinado.......................................................................................................................... 66
Magnitudes mecánicas y eléctricas en los motores trifásicos. ..................................................... 68
Velocidad de giro....................................................................................................................... 68
Par. ............................................................................................................................................ 69
Potencia..................................................................................................................................... 70
Pares de polos........................................................................................................................... 71
Rendimiento. ............................................................................................................................. 72
Tensiones de servicio................................................................................................................ 73
Deslizamiento............................................................................................................................ 74
Frecuencia de red (Hz).............................................................................................................. 74
Corriente de arranque. .............................................................................................................. 75
Factor de potencia..................................................................................................................... 78
Conexión de motor trifásico........................................................................................................... 79
Placa de características. ........................................................................................................... 79
Procesos de conexión del motor trifásico. ................................................................................ 83
Instalación de motores eléctricos.................................................................................................. 85
Fundaciones (soportes)............................................................................................................. 86
Tipos de bases. ......................................................................................................................... 86
Alineamiento.............................................................................................................................. 87
Acoplamiento............................................................................................................................. 88
Mantenimiento preventivo de un motor de corriente alterna............................................................. 90
Lubricación. ................................................................................................................................... 92
Precaución para el manejo de lubricantes. ............................................................................... 92
Ruido. ............................................................................................................................................ 92
Clasificación del mantenimiento preventivo. ................................................................................. 92
Inspección. .................................................................................................................................... 93
Aislamientos. ................................................................................................................................. 94
Vibraciones.................................................................................................................................... 94
Elementos rotatorios. .................................................................................................................... 94
Selección del tipo de cojinete........................................................................................................ 94
Equipos de prueba para mantenimiento preventivo...................................................................... 96
Fallas en motores eléctricos análisis de causas y defectos de fallas en motores eléctricos............ 96
Bibliografía......................................................................................................................................... 99

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¿Qué es un motor eléctrico?
Un motor eléctrico es esencialmente una máquina que convierte energía eléctrica
en movimiento o trabajo mecánico, a través de medios electromagnéticos. El motor
de inducción es el más usado de todos los tipos de motores, ya que combina las
ventajas de la utilización de energía eléctrica (bajo costo, facilidad de transporte,
limpieza, simplicidad de comando) con su construcción simple y su gran versatilidad
de adaptación a las cargas de los más diversos tipos y mejores rendimientos.
Clasificación.
Debido a que son muchos y variados los tipos de motores eléctricos, existen
numerosas formas de clasificarlos, de las cuales las formas más usuales de
clasificación son las siguientes:
 Por su alimentación eléctrica.
 Corriente directa – La corriente no varía con el tiempo.
 Corriente alterna – La corriente varía con respecto al tiempo.
 Universales – Son de velocidad variable.
 Por el número de fases en su alimentación.
 Monofásicos (1 Fase) – Tienen problemas para arrancar por lo cual cuentan
con devanado de arranque y de trabajo.
 Rotor devanado.
 Repulsión.
 Jaula de ardilla.
 Fase partida.
 Fase partida con condensador.
 Histéresis.
 Imanes permanentes.
 Bifásicos (2 Fase) – No tiene devanado de arranque, solo tienen de régimen
o trabajo.
 Rotor devanado.
 Trifásicos (3 Fase). – No tiene devanado de arranque, solo tienen de régimen
o trabajo.
 Rotor devanado.

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 Por su sentido de giro.
 Sentido horario.
 Sentido anti-horario.
 Por si velocidad.
 Síncronos – Funciona con velocidad fija.
 Asíncronos – Funciona normalmente con una velocidad constante.
 Por su flecha.
 Flecha sólida.
 Flecha hueca.
 Por su ventilación.
 Auto ventilados – Tienen ventilador en su rotor.
 Aire forzado.
 Por su carcasa.
 Cerrada
 Abierta.
 Aprueba de goteo.
 Aprueba de explosión.
 Sumergible.
 Por la forma de sujeción.
 Brida lateral.
 Brida frontal.

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Principio de funcionamiento.
Fundamentos de operación.
En magnetismo se conoce la existencia de dos polos: polo norte (N) y polo sur (S),
que son las regiones donde se concentran las líneas de fuerza de un imán. Un motor
para funcionar se vale de las fuerzas de atracción y repulsión 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 magnéticos iguales se repelen,
y polos magnéticos diferentes se atraen, produciendo así el movimiento de rotación.
En la figura se muestra como se produce el movimiento de rotación en un motor
eléctrico.
Un motor eléctrico opera primordialmente en base a dos principios: El de inducción,
descubierto por Michael Faraday en 1831; que señala, que si un conductor se
mueve a través de un campo magnético o está situado en las proximidades de otro
conductor por el que circula una corriente de intensidad variable, se induce una
corriente eléctrica en el primer conductor. Y el principio que André Ampére observo
en 1820, en el que establece: que, si una corriente pasa a través de un conductor
situado en el interior de un campo magnético, éste ejerce una fuerza mecánica o
f.e.m. (fuerza electromotriz), sobre el conductor.
Tipos y características.
Existen básicamente tres tipos de motores eléctricos:
A. Los Motores de Corriente Directa [C.D.] o Corriente Continua [C.C.]. Se
utilizan en casos en los que es importante el poder regular continuamente la
velocidad del motor, además, se utilizan en aquellos casos en los que es
imprescindible utilizar corriente directa, como es el caso de motores
accionados por pilas o baterías. Este tipo de motores debe de tener en el

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rotor y el estator el mismo número de polos y el mismo número de carbones.
Los motores de corriente directa pueden ser de tres tipos:
 Serie.
 Paralelo.
 Mixto.
B. Los Motores de Corriente Alterna [C.A.]. Son los tipos de motores más
usados en la industria, ya que estos equipos se alimentan con los sistemas
de distribución de energías “normales”. De acuerdo a su alimentación se
dividen en tres tipos:
 Monofásicos (1 fase).
 Bifásicos (2 fases).
 Trifásicos (3 fases).
C. Los Motores Universales. Tienen la forma de un motor de corriente continua,
la principal diferencia es que está diseñado para funcionar con corriente
alterna. El inconveniente de este tipo de motores es su eficiencia, ya que es
baja (del orden del 51%), pero como se utilizan en máquinas de pequeña
potencia, ésta no se considera importante, además, su operación debe ser
intermitente, de lo contrario, éste se quemaría. Estos motores son utilizados
en taladros, aspiradoras, licuadoras, etc.
Partes de un motor eléctrico.
Dentro de las características fundamentales de los motores eléctricos, éstos se
hallan formados por varios elementos, sin embargo, las partes principales son: el
estator, la carcasa, la base, el rotor, la caja de conexiones, las tapas y los cojinetes,
como se muestra en la siguiente figura. No obstante, un motor puede funcionar solo
con el estator y el rotor

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Estator.
El estator es el elemento que opera como base, permitiendo que desde ese punto
se lleve a cabo la rotación del motor. El estator no se mueve mecánicamente, pero
si magnéticamente. Existen dos tipos de estatores:
 Estator de polos salientes.
 Estator rasurado.
El estator está constituido principalmente de un conjunto de láminas de acero al
silicio (y se les llama “paquete”), que tienen la habilidad de permitir que pase a través
de ellas el flujo magnético con facilidad; la parte metálica del estator y los devanados
proveen los polos magnéticos.
Los polos de un motor siempre son pares (pueden ser 2, 4, 6, 8, 10, etc.,), por ello
el mínimo de polos que puede tener un motor para funcionar es dos (un norte y un
sur).
Rotor.
El rotor es el elemento de transferencia mecánica, ya que de él depende la
conversión de energía eléctrica a mecánica. Los rotores, son un conjunto de láminas
de acero al silicio que forman un paquete, y pueden ser básicamente de tres tipos:
 Rotor ranurado.
 Rotor de polos salientes.
 Rotor jaula de ardilla.

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Carcasa.
La carcasa es la parte que protege y cubre al estator y al rotor, el material empleado
para su fabricación depende del tipo de motor, de su diseño y su aplicación. Así
pues, la carcasa puede ser:
 Totalmente cerrada.
 Abierta.
 A prueba de goteo.
 A prueba de explosiones.
 De tipo sumergible.
Base.
La base es el elemento en donde se soporta toda la fuerza mecánica de operación
del motor, puede ser de dos tipos:
 Base frontal.
 Base lateral.
Caja de conexiones.
Por lo general, en la mayoría de los casos los motores eléctricos cuentan con caja
de conexiones. La caja de conexiones es un elemento que protege a los
conductores que alimentan al motor, resguardándolos de la operación mecánica del
mismo, y contra cualquier elemento que pudiera dañarlos.
Tapas.
Son los elementos que van a sostener en la gran mayoría de los casos a los
cojinetes o rodamientos que soportan la acción del rotor.

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Cojinetes.
También conocidos como rodamientos, contribuyen a la óptima operación de las
partes giratorias del motor. Se utilizan para sostener y fijar ejes mecánicos, y para
reducir la fricción, lo que contribuye a lograr que se consuma menos potencia. Los
cojinetes pueden dividirse en dos clases generales:
a) Cojinetes de deslizamiento. - Operan el base al principio de la película de
aceite, esto es, que existe una delgada capa de lubricante entre la barra del
eje y la superficie de apoyo.
b) Cojinetes de rodamiento. - Se utilizan con preferencia en vez de los cojinetes
de deslizamiento por varias razones:
 Tienen un menor coeficiente de fricción, especialmente en el arranque.
 Son compactos en su diseño.
 Tienen una alta precisión de operación.
 No se desgastan tanto como los cojinetes de tipo deslizante.
 Se remplazan fácilmente debido a sus tamaños estándares

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Motor de corriente directa.
Introducción.
En todos los ámbitos de la vida moderna podemos encontrar hoy en día muchos
dispositivos y equipos que emplean motores eléctricos de diversos modelos,
tamaños y potencias para realizar un determinado trabajo. Todos ellos, sin
excepción, funcionan con corriente alterna (C.A.), o de lo contrario con corriente
directa (C.D.), conocida también como corriente continua (C.C.). Sin embargo, la
mayoría de los dispositivos y equipos que requieren poca potencia para poner en
funcionamiento sus mecanismos emplean solamente motores de corriente directa
de pequeño tamaño, que utilizan como fuente suministradora de corriente eléctrica
o fuerza electromotriz (F.E.M.) pilas, batería, o un convertidor de corriente alterna
en directa.
Podemos encontrar pequeños motores de corriente directa instalados en infinidad
de aparatos y dispositivos electrodomésticos de funcionamiento eléctrico o
electrónico, como secadoras de pelo, herramientas de mano, juguetes y en algunos
mecanismos de coches y otros vehículos de transporte. Con respecto a varios tipos
de electrodomésticos, en la mayoría de los casos son equipos que se conectan
directamente a la red de corriente alterna (C.A.) de la casa, pero inmediatamente
un dispositivo electrónico interno, compuesto por un puente rectificador de cuatro
diodos semiconductores de silicio, convierten esa corriente alterna en corriente
directa para que el motor o motores que contiene el equipo en cuestión puedan
funcionar adecuadamente.
Muchos coches y otros vehículos de transporte utilizan también motores de corriente
directa para accionar los limpiaparabrisas, elevadores eléctricos de vidrios, así
como el ventilador de aire acondicionado.
Bases del funcionamiento de los motores de corriente directa.
Un pequeño motor común de corriente directa (C.D.) basa su funcionamiento en el
rechazo que se produce entre el campo magnético que rodea al electroimán del
rotor y el campo magnético de un imán permanente o bobina colocados de forma
fija en el cuerpo del motor.
A continuación, se explican las características de los imanes permanentes y de los
electroimanes.

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 Característica de los imanes permanentes.
En la mayoría de los casos un imán se compone de una pieza completamente
metálica u obtenida mediante un proceso de pulvimetalurgia. Puede tener
sección redonda, cuadrada, o rectangular y forma recta, curva, en herradura
o semiherradura con diferentes longitudes. Su principal propiedad es que
posee magnetismo permanente y polaridad diferente en cada uno de sus
extremos.
A uno de los extremos del imán le corresponde el polo norte “N” y al otro, el
polo sur “S”. Su característica principal radica en que puede atraer algunos
metales, así como a otro imán que le enfrentemos, cuando los polos
magnéticos son diferentes (como, por ejemplo, polo norte de un imán con
polo sur de otro imán) o, por el contrario, rechazarlo cuando sus polaridades
son iguales (polo norte con norte, o polo sur con sur).
Aunque desde tiempos inmemoriales se conocen los imanes naturales con
magnetismo permanente, desde hace años en la mayoría de las aplicaciones
prácticas se emplean imanes magnetizados de forma artificial.
 Característica de los electroimanes.
Los electroimanes en su mayoría se componen de un núcleo metálico
compuesto por una aleación de acero al silicio. Alrededor de ese núcleo se
enrolla un alambre de cobre desnudo (protegido por una capa de barniz

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aislante) formando una bobina. La función del núcleo metálico es reforzar la
intensidad del campo magnético que crea la bobina cuando ésta se encuentra
energizada, o sea, conectada a una fuente de fuerza electromotriz (F.E.M.).
De esa forma el núcleo de hierro se convierte en un electroimán.
El campo electromagnético que acompaña al núcleo metálico del electroimán
provocará la aparición de un polo magnético diferente en cada uno de sus
extremos: uno norte “N” y otro sur “S”, por lo que se comportará de la misma
forma que lo hace un imán permanente.
Motor de Corriente directa.
El motor de corriente continua (motor DC) es una máquina que convierte la energía
eléctrica en mecánica a través de la acción de los campos magnéticos producidos
por sus bobinas, provocando un movimiento rotatorio. En algunas modificaciones,
ejercen tracción sobre un riel. Estos motores se conocen como motores lineales.
El motor de corriente continua es uno de los más versátiles en la industria. Debido
a que tienen un par de arranque alto comparado con los de corriente alterna, a su
fácil control de posición, paro y velocidad, se ha convertido en una de las mejores
opciones en aplicaciones de control y automatización de procesos.
Los motores de corriente directa tienen varias diferencias ya que son construidos
de diferente manera comparados con los de corriente alterna. Una de las principales
diferencias es que pueden funcionar a la inversa, es decir no solamente pueden ser
utilizados para transformar energía eléctrica en mecánica. También pueden
funcionar como generadores de electricidad. Esto sucede porque tienen la misma
construcción física que los generadores.
La principal característica del motor de corriente continua es la posibilidad de regular
la velocidad desde vacío a plena carga.
Su principal inconveniente, el mantenimiento, muy caro y laborioso. A pesar de esto
los motores de corriente continua se siguen utilizando en muchas aplicaciones de
potencia (trenes y tranvías), automóviles eléctricos y todas aquellas aplicaciones en
las que se requiere un control de velocidad constante o de precisión (máquinas etc.)

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Partes de un motor de CD
Un motor común de corriente directa o continua se compone de las siguientes partes
o piezas:
 Carcaza.
 Rotor.
 Colector o conmutador.
 Escobillas.
Carcaza.
Aloja en su interior, de forma fija, dos imanes permanentes con forma de
semicírculo, con sus correspondientes polos norte y sur.
Rotor.
Se compone de una estructura metálica formada por un conjunto de chapas o
láminas de acero al silicio, troqueladas con forma circular y montadas en un mismo
eje con sus correspondientes bobinas de alambre de cobre, que lo convierten en un
electroimán giratorio. Por norma general el rotor de la mayoría de los pequeños
motores de C.D. se compone de tres enrollados o bobinas que crean tres polos
magnéticos. Los extremos de cada una de esas bobinas se encuentran conectados
a diferentes segmentos del colector.
Colector o conmutador.
Situado en uno de los extremos del eje del rotor, se compone de un anillo deslizante
seccionado en dos o más segmentos. Generalmente el colector de los pequeños
motores comunes de C.D. se divide en tres segmentos.

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Escobillas.
Representan dos contactos que pueden ser metálicos en unos casos, o compuesto
por dos piezas de carbón en otros. Las escobillas constituyen contactos eléctricos
que se deslizan por encima de los segmentos del colector mientras estos giran. Su
misión es suministrar a la bobina o bobinas del rotor a través del colector, la corriente
eléctrica directa necesaria para energizar el electroimán. En los pequeños motores
las escobillas normalmente se componen de dos piezas o flejes metálicos que se
encuentran fijos en la tapa que cierra la carcasa o cuerpo del motor.
Tipos de motores de corriente continua.
Antes de enumerar los diferentes tipos de motores, conviene aclarar un concepto
básico que debe conocerse de un motor: el concepto de funcionamiento con carga
y funcionamiento en vacío.
 Un motor funciona con carga cuando está arrastrando cualquier objeto o
soportando cualquier resistencia externa (la carga) que le obliga a
absorber energía mecánica. Así pues, en este caso, el par resistente se
debe a factores internos y externos. Por ejemplo: una batidora encuentra
resistencia cuando bate mayonesa; el motor de una grúa soporta las
cargas que eleva, el propio cable, los elementos mecánicos propios de la
grúa, un motor de un coche eléctrico soporta numerosas cargas: el peso
de los pasajeros, el peso del propio vehículo, la resistencia que ofrece la
superficie del terreno, ...
 Un motor funciona en vacío, cuando el motor no está arrastrando ningún
objeto, ni soportando ninguna resistencia externa. El eje está girando
libremente y no está conectado a nada. En este caso, el par resistente se
debe únicamente a factores internos.
Los motores de corriente continua se clasifican según la forma de conexión de las
bobinas inductoras e inducidas entre sí.
 Motor de excitación independiente: es tal que el inductor y el inducido se
alimentan de dos fuentes de energía independientes.
 Motor en serie: es tal que los devanados del inductor y del inducido se
encuentran en serie.
 Motor en derivación o motor Shunt: dispone los devanados inductor e
inducido en paralelo.
 Motor Compound: consta de dos devanados inductores, uno está en
serie con el devanado inducido y el otro en paralelo.
Para conocer las características y posibles aplicaciones de cualquiera de estos
motores, deben fijarse cada uno de estos parámetros:

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 Evolución del régimen de giro (en rpm): es decir, cómo varía la velocidad
de giro en diferentes circunstancias.
 Potencia eléctrica absorbida por el motor (en kW): da cuenta del consumo
de energía.
 Par motor (en kgf.m): da cuenta de la capacidad de arrastre del motor.
 Rendimiento: da cuenta de las pérdidas de energía del motor.
Motor de excitación independiente.
En este caso, la excitación se produce mediante electroimanes, y la corriente que
absorben éstos es independientes de la corriente que se dé al rotor. Son motores
cuya velocidad y momento se regulan bien, pero son poco frecuentes por su
complicación.
Motor serie.
Como se comentó antes, en este tipo de motores las
bobinas inductoras y las inducidas están conectadas
en serie.
La conexión forma un circuito en serie en el que la
intensidad absorbida por el motor al conectarlo a la
red (también llamada corriente de carga) es la
misma, tanto para la bobina conductora (del estator)
como para la bobina inducida (del rotor).
(Irotor =Iestator)
El motor serie es tal que:
1. Puede desarrollar un par elevador de arranque, es decir, justo al arrancar, el
par motor es elevado.

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2. Si disminuye la carga del motor, disminuye la intensidad de corriente
absorbida y el motor aumenta su velocidad. Esto puede ser peligroso. En
vacío el motor es inestable, pues la velocidad aumenta bruscamente.
3. Sus bobinas tienen pocas espiras, pero de gran sección.
Usos: Tiene aplicaciones en aquellos casos en los que se requiera un elevado par
de arranque a pequeñas velocidades y un par reducido a grandes velocidades. El
motor debe tener carga si está en marcha. Ejemplos: tranvías, locomotoras,
trolebuses, ...
Un taladro no podría tener un motor serie, ¿Por qué? Pues porque al terminar de
efectuar el orificio en la pieza, la máquina quedaría en vacío (sin carga) y la
velocidad en la broca aumentaría tanto que llegaría a ser peligrosa la máquina para
el usuario.
Motor Shunt o de derivación en paralelo.
Las bobinas inductoras van conectadas en paralelo (derivación) con las inducidas.
De este modo, de toda la corriente absorbida (Iabsorbida) por el motor, una parte (Ii)
circula por las bobinas inducidas y la otra (Iexc) por la inductoras. El circuito de
excitación (inductor) está a la misma tensión que el inductor.
Las características de este motor son:
1. En el arranque, par motor es menor que en
el motor serie.
2. Si la Intensidad de corriente absorbida
disminuye y el motor está en vacío. La
velocidad de giro nominal apenas varía. Es
más estable que en serie.
3. Cuando el par motor aumenta, la velocidad
de giro apenas disminuye.
Las aplicaciones del motor son las siguientes:
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.

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Motor Compound.
En este caso, se puede decir que el motor es una
combinación del motor serie y el motor shunt,
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 (Ii) y, por ende,
por una de las inductoras; mientras que el resto
de la corriente (Iexc) recorre la otra bobina
inductora.
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.
Rendimiento de un motor de corriente continua.
El rendimiento de un motor se define como:
La potencia útil es siempre menor que la potencia absorbida, donde Pper es la
potencia debida a las pérdidas en forma de calor.
La potencia debida a las pérdidas por efecto Joule, también llamadas pérdidas en
el cobre, son:
Donde:
o I es la intensidad de la corriente que recorre los devanados (Amperios)
o R es la resistencia eléctrica de los conductores (en Ohmios)
La potencia absorbida (Pab) es de origen eléctrico en un motor, mientras que la
potencia útil es mecánica, puesto que es la forma de energía que entrega el motor.

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Rendimiento de potencias de un motor de corriente continua.
Tomamos una máquina de excitación en derivación (Shunt), cuyos devanados
inducidos e inductor están en paralelo.
• Sea U la tensión aplicadas en los bornes del motor.
• Sea Rexc la resistencia eléctrica que ofrece el devanado inductor al paso de
la corriente Iexc.
• Sea Ii la intensidad de la corriente que recorre el devanado inducido.
Vamos a definir un concepto nuevo: la fuerza contraelectromotriz (fcem) o E',
medida en voltios.
PERO RECUERDA ANTES: la ley de inducción electromagnética nos indica que, si
un conductor se mueve en un campo magnético, cortando las líneas de campo se
genera una fem inducida (E) que se mide en voltios.
El devanado inducido se mueve con el rotor y es recorrido por una corriente
eléctrica, por lo que se dan las condiciones de la ley de inducción, pues este
devanado corta las líneas de campo que se crearon gracias al inductor.
Luego, en el inducido se genera una fem inducida que a su vez provoca una
corriente eléctrica ¡pues bien! Esa corriente inducida circula en sentido contrario a
la corriente que ya estaba establecida en el rotor, de ahí el término
contralectromotriz.
La fuerza contraelectromotriz, sólo aparece en el devanado inducido ¡no lo olvides!
NOTA PARA RECORDAR: Al circuito cerrado del devanado inductor se le llama
también circuito de excitación, por eso a la corriente que recorre el circuito de
excitación se le denota Iexc.
Definamos las distintas formas de potencia que encontramos en el motor.

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1.- Pabs: potencia eléctrica que absorbe el motor, también llamada potencia de
entrada. Es la potencia que desarrollaría el motor si no existiese ningún tipo de
pérdidas, es decir, la potencia de consumo.
donde U = tensión aplicada en los bornes del motor.
Iabs = es la intensidad de la corriente de línea o de la corriente de
entrada.
En un motor de excitación en...
2. Pu: Potencia útil, es la potencia disponible para realizar trabajo. Es trabajo
mecánico.
siendo Mu = el par motor (en N·m)..
ω la velocidad angular del motor (en rad/s).
3. PCu: Potencia perdida en el cobre. Representa a las pérdidas que transcurren en
ambos devanados (inductor e inducido) debido al efecto Joule.
4. Pfe: Potencia perdida en el hierro. Son pérdidas de tipo magnético.
5. Pm: Potencia perdida mecánica. Debido a rozamientos, principalmente entre los
elementos mecánicos.
6. Pei: Potencia eléctrica interna. Debida a la potencia que queda al restar a la
potencia absorbida la potencia debida a las pérdidas en el Cobre (Pcu)
7. Pp: Potencia pérdida total (la suma de las pérdidas en el cobre, en el hierro y las
mecánicas).

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La potencia absorbida será igual a la suma de la potencia útil más la potencia
perdida
Sustituyendo en (*)
y recurriendo a la expresión (**)
despejando Pu
Otras expresiones.
RECUERDA: La fuerza contraelectromotriz (E') se mide en VOLTIOS.
Esta tensión, en caso de que la máquina eléctrica funcione como un motor, se
genera en el devanado inducido y se opone a la corriente inicial que surge en el
inducido (Ii). Es por ello que, según la ley de Ohm. (Tensión =
Intensidad*Resistencia)
Estas dos expresiones son las ecuaciones de tensiones (para el motor derivación y
para el motor serie). Es la ley de Ohm aplicada a cada tipo de motor.
siendo
U= tensión de línea del motor o tensión aplicada en bornes (en voltios).
E’= fuerza contraelectromotriz (en voltios).
Ri= resistencia eléctrica del devanado inducido (en ohmios)
Rexc= resistencia eléctrica del devanado inductor (en ohmios)
Ii= la intensidad de la corriente en el devanado inducido (Amperios)
Pues bien, esta tensión es proporcional a la velocidad del motor y al flujo magnético
que induce el inductor de forma que se cumple...

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siendo
K' = constante que depende sólo de la máquina
Φ = flujo magnético que afecta al rotor (en Weber)
n = velocidad del motor (en rpm)
Por otra parte, existe una expresión que dice que el par interno del motor es
proporcional al flujo magnético y la corriente y la corriente en el inducido, de forma
que
siendo
Mi = par interno del motor (en N·m), también llamado par útil.
K = constante de la máquina (distinta a la anterior)
Ii= Intensidad de corriente (en Amperios)
Φ = flujo magnético interno en el rotor (en Wb)
El par interno del motor también nos sirve para hallar la potencia útil,
pues siendo
Pu = potencia útil (en Vatios)
Mi = par interno del motor (en N·m) o par útil
ω = velocidad angular del motor (en rad/s)
Ley de Ohm

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Mantenimiento.
Pocas son las partes de las máquinas eléctricas sometidas a un desgaste: los
cojinetes, los cojinetes, el colector, los anillos rozantes y las escobillas. Los trabajos
de mantenimiento no sólo consisten en controlar y, de ser necesario, cambiar estas
piezas. También deberá añadirse grasa o aceite cuando se hayan gastado. Por otro
lado, es necesario limpiar las máquinas a intervalos regulares y controlar sus
características técnicas.
Los trabajos de mantenimiento pueden realizarse durante las pausas de paro
sistemáticas. Después de cada avería de importancia deberá realizarse una
inspección y control a fondo. También forma parte del mantenimiento el control del
funcionamiento de los dispositivos de protección.
Un mantenimiento regular a intervalos de tiempo razonables garantiza un máximo
de seguridad de servicio y prolonga la vida de las máquinas.
Mantenimiento preventivo.
El cuidado regular prolonga la vida de un motor:
A. Lubricación de los cojinetes: Todos los motores tienen cojinetes. Muchos
necesitan ser re-lubricados periódicamente o ser verificados en cuanto a su
nivel de aceite.
1. Cojinetes lubricados con aceite. Utilice el aceite especificado y no use
aceite en exceso, porque el aceite saldrá a modo de fugas y acumulará
suciedades (mugre).
 Depósito tipo colector. El nivel del colector debe ser verificado
después de que un motor se haya detenido durante algún
tiempo para que el aceite tenga una oportunidad de regresar al
colector y enfriarse. El aceite se expande cuando está caliente.
No ponga demasiado aceite.
 Depósito del tipo mecha, empaque o buje poroso. Por lo
general, los fabricantes especifican la frecuencia de la
lubricación y la cantidad de aceite necesario para la saturación
apropiada. Repetimos, no ponga demasiado aceite.
2. Cojinetes lubricados con grasa. Utilice la grasa especificada. Ponga la
grasa con el motor caliente y operando, pero teniendo cuidado de no
quemarse o lastimarse.

24
 Antes de engrasar, limpie el accesorio de grasa y el extremo de
la pistola de grasa.
 Cuando haya un tapón de respiradero o de alivio de presión,
quítelo antes de engrasar.
 Agregue grasa hasta que la grasa nueva salga por el tapón del
respiradero.
 No ponga el tapón, después de engrasar, sino hasta que la
grasa fresca ya no salga cuando opere el motor.
Si no hay un tapón de alivio de presión, tenga mucho cuidado de no
seguir agregando grasa si, aparentemente, la presión se está
acumulando dentro de la caja de cojinetes.
La presión excesiva de la grasa puede estallar los sellos o las
protecciones de cojinetes o hacer que la grasa pase más allá de los
cojinetes y sea introducida en el motor.
Después de engrasar, quite el accesorio de grasa y deje operar el
motor hasta que la grasa fresca ya no salga.
No deje el cojinete demasiado lleno de grasa. La grasa excesiva
aumenta la fricción y calienta el cojinete, derritiendo y oxidando la
grasa. Cuando hay demasiada grasa, ésta tiende a salir y a
introducirse en el motor en donde acumula suciedades.
B. Limpieza del motor. Los motores duran más cuando se mantienen limpios.
La mugre interfiere con el enfriamiento y puede dañar el aislamiento.
1. Periódicamente debe cepillarse o limpiarse la parte exterior de un
motor.
2. Deben aspirarse los respiraderos y los tamices (telas metálicas o
“screens”) de los motores abiertos. No trate de soplar el polvo hacia
fuera con una manguera de aire; el chorro de aire puede introducir el
polvo entre las vueltas del devanado haciendo que falle el aislamiento.
3. Es muy importante limpiar el exterior de los motores totalmente
encerrados debido a que la superficie de estos motores debe disipar
todo el calor generando en el interior. El polvo actúa como un
aislamiento.
4. En los motores totalmente encerrados y enfriados con ventilador, el
aro de refuerzo está unido generalmente con unos cuantos tornillos.
Quítelo para limpiar las ranuras o tamiz en donde el ventilador jala el

25
aire hacia adentro, la superficie interior del aro de refuerzo y las
cuchillas del ventilador.
5. Asegúrese de que el ventilador esté apretado en el eje del motor y de
que no esté dañado; el polvo abrasivo puede, en ocasiones, desgastar
el metal de la cuchilla (aspa) del ventilador.
6. Algunos motores requieren del desensamble periódico y de la limpieza
interna. Dependiendo del tipo de mugre, podría ser necesario utilizar
vapor, agua caliente y detergente o solventes al limpiar los motores.
7. No utilice agentes limpiadores que pudieran dañar el aislamiento.
8. No conecte un motor húmedo al voltaje de línea. Si lo hace, se
producirá el arqueamiento y ocurrirán daños en el aislamiento.
9. Antes de aplicar energía, seque completamente el motor en un flujo
de aire caliente si es posible.
10.Comúnmente, es necesario desensamblar los motores abiertos para
limpiarlos, debido a que un ventilador hace que pase el frío a través
de ellos. Cuando los respiraderos de un motor abierto están
demasiado cargados de suciedades, es casi seguro que el interior
también requiera la limpieza. Hay posibilidades de que los motores
con escobillas requieran de una mayor limpieza que los motores que
no tienen escobillas.
11.Las partículas de carbón y cobre, que son el resultado del desgaste,
se adhieren a cualquier película de aceite o grasa y, en ocasiones, el
aislamiento ligeramente pegajoso en los devanados. Las partículas
son conductoras y podrían ocasionar el arqueamiento sobre la
superficie del aislamiento.
12.Bajo ciertas condiciones, aún los motores totalmente encerrados, sin
escobillas, podrían requerir del desensamble para el secado y/o
limpieza. Aunque, normalmente, el aire no circula a través de ellos,
dichos motores sí respiran; el aire en el interior es empujado hacia
fuera conforme el motor se calienta y el aire exterior, incluyendo la
humedad y la mugre, son aspirados hacia el interior cuando el motor
se enfría.
13.Después de muchos ciclos de calentamiento y enfriamiento, los
motores totalmente encerrados pueden llegar a acumular mucha agua
lo cual reduce la resistencia del aislamiento y permite el arqueamiento.
C. Escobillas, colectores (conmutadores), anillos deslizantes o de fricción e
interruptores internos.
Los motores de C.D. y los motores C.A., con escobillas y colectores
(conmutadores) o anillos de fricción requieren una atención rutinaria cada vez
más frecuente. Los motores con interruptores (“switches”) centrífugos

26
internos también requieren de, por lo menos, una verificación periódica rápida
para asegurarse de que los interruptores están funcionando bien.
1. Chispas de las escobillas
En aquellos motores en los que se puedan ver las escobillas mientras
el motor opera, se debe verificar si éstas hacen chispas bajo cargas
normales y pesadas del motor. Las chispas ligeras podrían ser
tolerables en los motores pequeños, de C. D. y de CA-CD para trabajo
ligero.
En los motores de C.D. para trabajo continuo no deben observarse
chispas bajo condición de carga alguna.
Las chispas abundantes o el arqueamiento pueden quemar, picar
aflojar las barras del colector (conmutador) y producir cortos a través
de la mica que hay entre ellos. El calor podría hacer que la soldadura
que conecta los alambres de la armadura (inducido) a las barras del
colector se derritiera y se esparciera alrededor del motor. El calor
también puede dañar el aislamiento, los porta escobillas y los resortes
de las escobillas.
Un motor con escobillas que hacen chispas debe pararse tan pronto
como sea posible.
Las escobillas producirán chispas o se arquearán cuando hay algo
malo en el contacto de la escobilla con el colector.
Los problemas de escobilla/colector son el resultado de:
 Escobillas que se han acortado por el desgaste.
Se supone que los porta escobillas colocan con precisión las
escobillas, en tal forma que toda la superficie terminal de la
escobilla entre en contacto con el colector (conmutador). Las
escobillas cortas no pueden colocarse con precisión. La corriente
se concentrará en aquella parte de la escobilla que hace contacto
con el colector y, así, se producirá el sobrecalentamiento, las
barras quemadas o picadas de los colectores y las chispas.
Si una escobilla se desgasta al grado de que el cable flexible de
conexión empotrado en ella, entre en contacto directo con el
colector, este último se dañará.

27
Conforme se desgastan las escobillas, los resortes de las
escobillas se tensionan menos y no presionan la escobilla sobre el
colector en forma suficiente. Algunos tipos de resorte de escobillas
pueden ajustarse para compensar el desgaste; debe medirse la
tensión y hacerse determinados ajustes siguiendo un plan regular.
 Resortes débiles de escobillas
Los resortes de escobillas pierden su tensión cuando se
sobrecalientan - normalmente como resultado de escobillas
arqueadas. Deben reponerse los resortes débiles de escobillas.
 Escobillas mal colocadas
En algunos motores, es ajustable la posición de las escobillas
alrededor del colector. La posición debe ser ajustada para producir
el menor número posible de chispas bajo una carga cobre se
adhieran en las ranuras entre las barras del colector, produciendo
cortos al unir las barras.
Un colecto debe estar limpio, pero el cobre debe haber
desarrollado un brillo café. Es posible que este brillo no se forme
cuando el motor opere consistentemente bajo cargas ligeras o
excesivas. Un color cobre brillantes indica que el colector se está
desgastando.

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2. Mantenimiento e inspección de las escobillas
En la mayoría de los motores grandes, es necesario remover las
placas de inspección para ver las escobillas. En los motores
pequeños, normalmente hay que remover las escobillas individuales
para la inspección.
Por lo general, cuando la longitud original de una escobilla se ha
reducido más de la mitad y no está chispeando, puede dejarse en su
lugar o devolverse para darle un mayor servicio. Asegúrese de reponer
cada escobilla a su posición original. No vuelva a utilizar las escobillas
que estén astilladas, rotas, torcidas por el desgaste o cuya longitud
original se haya reducido más de una mitad. Si una escobilla está en
un estado bastante peor que el resto, verifique con todo cuidado el
porta escobillas y el resorte.
3. Inspección del colector (conmutador)
Antes de volver a colocar las escobillas, verifique todo el colector. Si
observa ranuras o bordes, decoloración, quemado o picado de las
barras, barras sueltas o mica alta entre las barras, será necesario
desensamblar el motor para hacer la reparación correspondiente.
Si el colector se ve bien, excepto por unas ranuras, picaduras o puntos
quemados menores, puede limpiarse con una piedra para colector que
se mantendrá contra el colector conforme el motor opera. Tenga
cuidado de no tocar las escobillas, los porta escobillas, resortes o
cables.
4. Reemplazo de escobillas
Seleccione las escobillas de reemplazo correctas. Hay escobillas de
diferentes grados de dureza. Utilice el grado especificado por el
fabricante. Reponga el juego completo aun cuando una sola escobilla
esté mal.
Las escobillas son frágiles y fácilmente se astillan o agrieta. No
introduzca una escobilla en su lugar a la fuerza.

29
Asegúrese de instalar las escobillas en tal forma que el ángulo en el
extremo de la escobilla corresponda a la curvatura del colector.
Si las nuevas escobillas encajan bastante bien en el colector, pueden
asentarse con una piedra para asentar escobillas y pulir, al mismo
tiempo, el colector.
Si deben remodelarse los extremos de las escobillas, para adaptarse
al colector, asiente las escobillas con una lija fina.
No utilice tela esmeril porque podría dejar partículas de arenilla
conductora en el motor. Asegúrese de introducir la lija en forma
suficiente alrededor del colector para evitar ovalar el extremo de la
escobilla en la dirección equivocada.
Los porta escobillas deben apretar las escobillas lo suficiente para
evitar que vibren. Sin embargo, deben tener suficiente libertad para
moverse hacia adentro y hacia fuera. Si una escobilla se pega en su
porta escobillas no hará un buen contacto.
Los porta escobillas deben colocarse suficientemente cerca del
colector para soportar las escobillas, pero no tan cerca que los arcos
brinquen entre el colector y el porta escobillas. Verifique las

30
especificaciones del fabricante. Es posible que se requiera del ajuste
si el colector está volteado.
También debe verificarse la tensión del resorte “spring”. Si ésta es
demasiado alta en el caso de escobillas nuevas y más largas, las
escobillas se desgastarán rápidamente. Es muy probable que los
resortes que hayan estado en servicio durante largo tiempo hayan
perdido su tensión. Reemplácelos si son demasiado débiles.
Asegúrese que todo aislamiento en los cables flexibles hacia las
escobillas esté en buenas condiciones y que los cables no estén
puestos a tierra en algún lado.

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Mantenimiento predictivo.
La mayoría de los programas completos de mantenimiento establecen la inspección
periódica y las pruebas de los motores para detectar los problemas antes de que
ocasionen paros costosos. En todos los casos son importantes los registros
cuidadosos de las inspecciones y de las pruebas para indicar las tendencias.
Algunos tipos comunes de inspecciones y pruebas incluyen:
A. Observar y escuchar el motor cuando arranca y opera, acciona su carga
normal y se para.
Observe si hay:
 Un aflojamiento obvio o vibración de alguna parte a cualquier
velocidad.
 Tiempo largo de arranque. Si un motor toma mucho más del tiempo
normal para alcanzar su velocidad normal de operación que el que
tomaba cuando estaba nuevo, hay algo mal.
 Tiempo corto para parar. La mayoría de las cargas tienen inercia
suficiente para que el motor se vaya deteniendo lentamente hasta
pararse, a menos que se frene para que se pare rápidamente. Si
 un motor se detiene más rápidamente de cómo lo hacía cuando estaba
nuevo, es posible que algo se esté arrastrando.
 Destellos, arcos y escobillas con chispas. Es más fácil detectar esto
en la obscuridad. Un destello brillante en un motor con un interruptor
centrífugo puede ser un signo de problema en los contactos. Los arcos
a través del aislamiento pueden ser visibles en los motores abiertos.
Vea si escucha:
 Ruidos semejantes a los que produce la acción de un resorte o
resquebrajamiento dentro del motor, caja de empalmes o un
controlador que indique arqueamiento que podría no ser visible.
 Zumbido excesivo. Muchos motores zumban al arrancar y cuando
están bajo carga pesada. Si zumban todo el tiempo podría haber una
sobrecarga, devanados con cortos o laminaciones de núcleo sueltas.

32
 Un motor también podría zumbar si es bajo el voltaje o de alimentación
o el voltaje en una fase. Los motores de C.D. zumbarán cuando su
voltaje de alimentación tiene una fluctuación excesiva de corriente.
 Ruidos especiales en los cojinetes o de un arrastre del rotor sobre el
estator.
 El ruido circundante de la maquinaria podría disimular (enmascarar)
los ruidos del motor. Para aislar y localizar los ruidos del motor podría
ser útil un estetoscopio u otro dispositivo para escuchar.
B. Verifique la temperatura
Casi cualquier cosa anormal hará que un motor se caliente. La temperatura
ambiente, la temperatura del bastidor o carcasa del motor y la temperatura
de los cojinetes son lecturas básicas que deben tomarse cuando se instala
por primera vez un motor y periódicamente de ahí en adelante. Los registros
precisos de las tres temperaturas son importantes para hacer una
comparación.
 La temperatura ambiente es la temperatura del aire que rodea un
motor. La temperatura del bastidor o carcasa del motor y la
temperatura de los cojinetes aumentará y disminuirá con la
temperatura ambiente. Un motor se sobrecalentará a su salida de
potencia nominal si la temperatura ambiente es superior a la
temperatura indicada en la placa de fábrica.
 La temperatura del bastidor o carcasa es la temperatura de la carcasa
de acero alrededor del estator. Cuando la temperatura del bastidor de
un motor es superior a las temperaturas anteriores medidas a la misma
temperatura ambiente, el motor está sobrecargado o tiene defectos.
 La temperatura de los cojinetes se mide directamente sobre la caja del
cojinete. Una lectura superior a las lecturas anteriores, a la misma
temperatura ambiente, es un signo de problemas con los cojinetes.
Siempre tome las lecturas de la temperatura después de que el motor haya
estado operando lo suficiente para alcanzar la temperatura normal de
operación. También, tome las lecturas bajo las mismas condiciones de
operación de preferencia, justo cuando el motor complete la parte más

33
pesada de su trabajo. Utilice siempre el mismo instrumento para medir la
temperatura y manténgalo calibrado.
C. Verifique la corriente
Al igual que las lecturas de temperatura, las lecturas de la corriente deben
ser tomadas cuando el motor esté trabajando duro. Una lectura de corriente
que es superior a la observada cuando el motor se puso por primera vez en
servicio, significa que la carga del motor se ha incrementado un poco o que
el motor tiene defectos.
La corriente medida en cualquier línea hacia un motor monofásico de C.A.
debe ser la misma sin importar que la línea esté a puesta, o no, a tierra. Si la
corriente no es la misma en ambas líneas, hay un corto a tierra en el motor.
La corriente medida en cada línea de energía hacia un motor de C.D. debe
ser siempre la misma, a pesar de que la dirección de la corriente sea opuesta
en las dos líneas.
La corriente en las tres líneas de energía hacia un motor trifásico debe ser
igual. La variación permisible depende de la aplicación, pero con frecuencia
no es superior a un pequeño porcentaje.
D. Verifique la condición de los cojinetes
Muchos motores se descomponen debido a la falla de los cojinetes. Es
posible que un cojinete empiece a estar mal antes de que se le observe
excesivamente caliente.
 Partes sueltas o flojas. Enclave el motor y sacuda su eje hacia arriba
y hacia abajo y longitudinalmente, midiendo el movimiento con un
indicador de cuadrante. Prácticamente cualquier holgura observable
en la mayoría de los cojinetes pequeños de elementos rodantes
significará que los cojinetes deben ser repuestos. En el caso de otros
tipos de cojinetes, verifique la especificación del fabricante en relación
con el espacio libre permisible.

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 Vibración. Los problemas con cojinetes pueden ser detectados en una
etapa temprana con varios tipos de sensores de vibración. Estos
sensores miden tanto la frecuencia de la vibración como la amplitud,
la intensidad de las vibraciones. Los cojinetes con elementos rodantes
producen frecuencias en la región de ultrasonido que pueden ser
captadas por instrumentos especiales.
Repetimos, otra vez, que las lecturas deben ser tomadas en la misma
forma a intervalos regulares, de preferencia con los mismos
instrumentos calibrados. Los resultados trazados pueden predecir la
falla de los cojinetes bastante antes de que ocurra y pueden detectar
problemas antes de que el cojinete se caliente en forma significativa.
E. Verifique la resistencia del aislamiento de los devanados
Muchos programas de mantenimiento predictivo prueban la resistencia a
tierra de un motor como un medio de determinar la condición del aislamiento.
El aislamiento que está sucio, húmedo, agrietado o dañado en forma alguna,
permite el flujo de las corrientes de fuga y genera calor. El calor daña el
aislamiento aún más e incrementa la corriente de fuga hasta que se
desarrollan cortos verdaderos y el motor dispara sus dispositivos de
protección contra sobrecarga o se quema. Cuando puede detectarse con
anterioridad el aislamiento defectuoso se evitarán muchos paros no
programados.
Por lo general, las pruebas del aislamiento se hacen con un megóhmetro.
Esto se debe a que la resistencia a tierra de cualquier motor debe ser muy
alta por lo menos de varios millones de ohms.
Un ohmímetro (óhmetro) regular no puede medir con precisión las
resistencias muy altas; el voltaje de su batería interna es demasiado bajo
para producir corrientes conmensurables.
Sin embargo, un megóhmetro aplica un voltaje de C.D. igual o superior al
voltaje normal de la línea de energía; produce corrientes mayores, más
fáciles de medir y, también permite la detección de puntos débiles en el
aislamiento en donde los voltajes de operación producirán arcos.
El voltaje de un megóhmetro produce una corriente que hace dos cosas:
carga el aislamiento como lo hace un capacitor y se fuga a través del

35
aislamiento o sobre su superficie. Mientras más alta es la corriente total más
baja será la lectura de la resistencia.
Los procedimientos de prueba recomendados con un megóhmetro varían
dependiendo de la clase de medidor y del tamaño y voltaje de operación del
motor. Normalmente, cuando se aplica el voltaje de un megóhmetro a los
motores con un buen aislamiento, la lectura rápidamente llegará a un valor
alto de, por lo menos, varios cientos de megohmios.
Si la lectura no llega a un valor alto rápidamente, esto podría ser indicativo
de que el aislamiento se ha empezado a deteriorar o de que el motor está
húmedo o sucio. También podría significar que el aislamiento necesita tiempo
para cargar totalmente. Para determinar qué es lo que sucede, deje el voltaje
del megóhmetro aplicando durante, por lo menos, varios minutos para ver si
la lectura se incrementa gradualmente. Con frecuencia, las lecturas se
tomarán después de transcurrir 1 minuto y 10 minutos. Si el aislamiento es
bueno, la lectura durante los 10 minutos. Si el aislamiento es bueno, la lectura
durante los 10 minutos debe ser, por lo menos, del doble de la lectura de 1
minuto.
Si la lectura se nivela rápidamente (dentro de 30 segundos o menos) a menos
de un valor muy alto, será un signo de que está fluyendo la corriente de fuga
uniforme y de que, bajo las condiciones de operación, hay posibilidades de
que el aislamiento se deteriore aún más. El motor debe ser observado con
todo cuidado en el futuro. Las lecturas deben tomarse frecuentemente y, si la
resistencia del aislamiento continúa descendiendo, es posible que el motor
falle pronto.
El aislamiento malo en las líneas hacia un motor o en un arrancador de motor
producirá la misma lectura que el aislamiento malo en un motor. Para probar
el motor solamente, desconéctelo.
El desconectar el motor es particularmente importante si hay componentes
de estado sólido en el sistema que pudieran dañarse por el voltaje de prueba
del megóhmetro.
La temperatura y la humedad afectan la lectura. Las condiciones calientes y
de humedad reducen la resistencia; las condiciones secas y frías la
aumentan. Hay tablas para corregir las lecturas a las condiciones normales.

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Las lecturas del megóhmetro son muy útiles cuando se toman a intervalos
regulares a través de la vida de un motor y se trazan tal como se indica arriba.
Una baja repentina de resistencia, tal como aquella entre 6-83 y 1-84 en la
gráfica anterior, podría indicar que el motor está empezando a fallar.
El motor debe verificarse muy pronto otra vez y si la lectura es aún más baja,
deben programarse las reparaciones o el reemplazo.
Por motivos de seguridad, debe permitirse la descarga del aislamiento
cargado durante la prueba. Deje el medidor en el ajuste de “descarga” o
conecte un corte entre los puntos de prueba durante, por lo menos, cuatro
veces el voltaje de prueba aplicado justo antes de volver a conectar la
energía.
Como una alternativa a las pruebas con megóhmetro, un programa de
mantenimiento predictivo puede incluir la prueba de aislamiento del motor
con un voltaje de C.D. muy alto característicamente de dos veces el voltaje
nominal más 1000 voltios.
Normalmente, el voltaje se aumenta en incrementos mientras se mide la
corriente a través del aislamiento.
La corriente aumentará con el voltaje en un principio y, después, debe
nivelarse bastante antes de que se alcance el máximo voltaje de prueba.
Si la lectura de la corriente continúa aumentando o se comporta en una forma
errática, esto será indicativo de un aislamiento deficiente.
La prueba debe descontinuarse para evitar daños en el motor. Si un motor
no pasa la prueba y no es dañado durante la prueba y puede resistir un voltaje
por lo menos algo más que el voltaje de línea normal, puede regresarse a
servicio temporalmente mientras se hacen planes para limpiarlo, secarlo o
reponerlo.

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Otras pruebas.
Hay muchos otros tipos de pruebas que pueden hacerse en un motor. Las lecturas
de resistencia en el caso de los devanados abiertos; de cortos entre devanados; de
cortos entre las vueltas de un devanado y de capacitores o interruptores malos son
frecuentemente necesarias. Sin embargo, normalmente forman parte de la
detección de fallas o del diagnóstico de los problemas que un motor tiene después
de que se han observado ciertos síntomas.

38
Motor de corriente alterna.
Máquinas síncronas.
Concepto.
Una máquina síncrona es una máquina eléctrica rotativa de corriente alterna cuya
velocidad de giro en régimen permanente está ligada con la frecuencia de la tensión
en bornes y el número de pares de polos.
Donde:
 f: Frecuencia de la red a la que está conectada la máquina (Hz)
 P: Número de pares de polos que tiene la máquina
 p: Número de polos que tiene la máquina
 n: Velocidad de sincronismo de la máquina (revoluciones por minuto)
Estas máquinas convierten energía eléctrica en energía mecánica, siendo en este
caso utilizadas como motores, o convierten energía mecánica en energía eléctrica,
siendo en este caso utilizadas como generadores.
Las máquinas síncronas se utilizan en mayor medida como generadores de
corriente alterna que como motores de corriente alterna, ya que no presentan par
de arranque y hay que emplear diferentes métodos de arranque y aceleración hasta
la velocidad de sincronismo. También se utilizan para controlar la potencia reactiva
de la red por su capacidad, manteniendo la potencia activa desarrollada constante,
variar la potencia reactiva que absorbe o cede a la red.
Partes que conforman a las maquinas síncronas.
 Estator:
El estator, o parte estática, de una máquina síncrona es similar al de una
máquina asíncrona. Contiene un devanado trifásico de corriente alterna
denominado devanado inducido y un circuito magnético formado por
apilamiento de chapas de burro.
 Rotor:
El rotor, o parte rotativa, de una máquina síncrona es bastante diferente al
de una máquina asíncrona. Contiene un devanado de corriente continua,
denominado devanado de campo y un devanado en cortocircuito, que impide

39
el funcionamiento de la máquina a una velocidad distinta a la de sincronismo,
denominado devanado amortiguador. Además, contiene un circuito
magnético formado por apilamiento de chapas magnéticas de menor espesor
que las del estator.
El resto de las características del rotor están relacionadas con el objetivo de obtener
un campo entre el rotor y el estator de carácter senoidal y dependen del tipo de
máquina síncrona:
 Máquina de polos salientes: Las máquinas de polos salientes tienen muchos
polos (más de 4 polos) y baja velocidad. Su estator es cilíndrico y su rotor
tiene polos salientes. Como alternadores se usan acopladas a turbinas
hidráulicas (hidroalternadores) o a motores Diésel. Son máquinas de gran
diámetro (así cabe un número elevado de polos) y, comparativamente, de
pequeña longitud axial. Como el rotor está sometido a un campo magnético
constante se puede fabricar de hierro macizo; aunque lo habitual es que, si
bien el resto del rotor es de hierro macizo, los polos se construyan apilando
chapas magnéticas.
En las máquinas con polos salientes el entrehierro es variable para conseguir
que el campo magnético se distribuya sinusoidalmente a lo largo del
entrehierro.
Estas máquinas pueden ser de eje horizontal o vertical.

40
 Máquina de rotor liso: Son de gran potencia, pues la forma y rigidez del rotor
permiten altas velocidades, por lo que el número de polos es de 2 ó 4. Son
impulsados por turbinas de gas y vapor. Se les denomina turboalternadores
cuando actúan como generador.
En estas máquinas tanto el estator como el rotor son cilíndricos, por lo que
su entrehierro es uniforme. Como alternadores se usan acopladas a turbinas
térmicas (turboalternadores). Al girar muy rápido los conductores del rotor
sufren una fuerte fuerza centrífuga. Por esta razón, los conductores del rotor
se colocan en ranuras (donde están mejor sujetos que en las bobinas de los
polos salientes) y el diámetro del rotor es pequeño, lo que disminuye la fuerza
centrífuga sobre estos conductores. Además, el hecho de que tengan pocos
polos hace que estos quepan en un rotor de diámetro reducido. Por lo tanto,
son máquinas de pequeño diámetro y gran longitud axial. Estas máquinas
son de eje horizontal y su rotor se fabrica de hierro macizo, lo que le da una
mayor resistencia mecánica.
Principios de operación de las maquinas síncronas.
La operación de un generador síncrono o alternador se basa en la ley de Faraday
de inducción electromagnética y un generador síncrono trabaja de manera muy
semejante a un generador de corriente continua, en el que la generación de Fem.
Se logra por medio del movimiento relativo de entre conductores y un flujo
magnético. Al colocar una espira dentro de un campo magnético y hacerlo girar, sus
lados cortaran las líneas de fuerzas de campo, induciéndose entonces una fuerza
electromotriz (fem) que se puede verificar entre los extremos del conductor de forma
de espira. Se comprueba que la fem es alterna. Las dos partes básicas de una
máquina síncrona son la estructura del campo magnético, que lleva un devanado
excitado por corriente continua y la armadura. La armadura tiene con frecuencia un
devanado trifásico en el que se genera la Fem. de corriente alterna. Casi todas las
máquinas síncronas modernas tienen armaduras estacionarias y estructuras de
campo giratorias. El devanado de corriente continua sobre la estructura giratoria del
campo se conecta a una fuente externa por medio de anillos deslizantes y
escobillas. Algunas estructuras de campo no tienen escobillas, sino que tienen
excitación sin escobillas por medio de diodos giratorios.

41
Como generador:
Una turbina acciona el rotor de la máquina sincrónica a la vez que se alimenta el
devanado rotórico (devanado de campo) con corriente continua. El entrehierro
variable (máquinas de polos salientes) o la distribución del devanado de campo
(máquinas de rotor liso) contribuyen a crear un campo más o menos senoidal en el
entrehierro, que hace aparecer en los bornes del devanado estatórico (devanado
inducido) una tensión senoidal. Al conectar al devanado inducido una carga trifásica
equilibrada aparece un sistema trifásico de corrientes y una fuerza magneto motriz
senoidal.

42
Como motor:
En este caso se lleva la máquina síncrona a la velocidad de sincronismo, pues la
máquina síncrona no tiene par de arranque, y se alimentan el devanado rotórico
(devanado de campo) con corriente continua y el devanado estatórico (devanado
inducido) con corriente alterna. La interacción entre los campos creados por ambas
corrientes mantiene el giro del rotor a la velocidad de sincronismo.
Clasificación de las maquinas síncronas.
Generador síncrono
El generador síncrono es un tipo de máquina eléctrica rotativa capaz de transformar
energía mecánica (en forma de rotación) en energía eléctrica.
El generador síncrono está compuesto principalmente de una parte móvil o rotor y
de una parte fija o estator.
Principios de operación del generador.
El rotor gira recibiendo un empuje externo desde (normalmente) una turbina. Este
rotor tiene acoplada una fuente de "corriente continua" de excitación independiente

43
variable que genera un flujo constante, pero que, al estar acoplado al rotor, crea un
campo magnético giratorio (por el teorema de Ferraris) que genera un sistema
trifásico de fuerzas electromotrices en los devanados estatóricos.
Rotor: También conocido como inductor, pues es la parte que induce el voltaje en
el estator. El núcleo del rotor es construido de lámina troquelada de acero al silicio,
material de excelentes características magnéticas, con la finalidad de evitar
pérdidas por histéresis y corrientes parasitas.
El yugo es una pieza continua con zapata polar, para así eliminar la dispersión del
flujo por falsos contactos magnéticos. En la zapata polar se hacen barrenos para
alojar el devanado amortiguador en jaula de ardilla, diseñado con el objeto de
reducir armónicas en la forma de onda que entrega el generador.
El rotor gira concéntricamente en la flecha del generador a una velocidad síncrona
de 1800 revoluciones por minuto (RPM).
Tipos de generadores síncronos
La principal diferencia entre los diferentes tipos de generadores síncronos, se
encuentra en su sistema de alimentación de corriente continua para la fuente de
excitación situada en el rotor.

44
 Excitación Independiente:
Excitatriz independiente de continua que alimenta el rotor a través de un
juego de anillos rozantes y escobillas.
Por medio de una excitatriz auto excitada en derivación, con regulación de la
corriente de excitación del alternador, a través del reóstato de campo de la
excitatriz.
 Excitatriz principal y excitatriz piloto:
La máquina principal de continua tiene como bobinado de campo otra
máquina de excitación independiente, accionada por el mismo eje.
Excitación por medio de un grupo montado sobre el eje del alternador
formado por una excitatriz principal auto excitada y de una dinamo elevadora
piloto funcionando a tensión constante, que alimenta el arrollamiento de la
excitatriz principal, sumando su tensión a la de la dinamo auto excitada
principal.

45
 Electrónica de potencia:
Directamente, desde la salida trifásica del generador, se rectifica la señal
mediante un rectificador controlado, y desde el mismo se alimenta
directamente en continua el rotor mediante un juego de contactores (anillos
y escobillas). El arranque se efectúa utilizando una fuente auxiliar (batería)
hasta conseguir arrancar.

46
 Sin escobillas, o diodos giratorios:
La fuente de continua es un rectificador no controlado situado en el mismo
rotor (dentro del mismo) alimentado en alterna por un generador situado
también en el mismo eje y cuyo bobinado de campo es excitado desde un
rectificador controlado que rectifica la señal generada por el giro de unos
imanes permanentes situados en el mismo rotor (que constituyen la excitatriz
piloto de alterna).
Aplicaciones.
En la industria se utiliza la máquina sincrónica como generador en la mayoría de las
centrales eléctricas y como motor cuando la potencia demandada es muy alta. El
estator de una máquina sincrónica es similar al de una máquina de inducción
polifásica. El núcleo del estator está troquelado (a menudo construido en sectores
segmentados) con láminas de alta calidad con ranuras donde se colocan los
devanados. Muchas máquinas sincrónicas de polos salientes están equipadas con
devanados amortiguadores, los cuales consisten en un conjunto de barras de acero
o latón puestas en los polos de las ranuras y conectadas entre sí. Los devanados
amortiguadores sirven para efectos de estabilidad, son útiles por ejemplo para
arrancar motores sincrónicos como motores de inducción, para amortiguar
oscilaciones en el rotor, para reducir sobre voltajes en algunas condiciones de
cortocircuito y ayudar en la sincronización de la máquina.

47
Motor síncrono.
Los motores síncronos son un tipo de motor eléctrico de corriente alterna. Su
velocidad de giro es constante y depende de la frecuencia de la tensión de la red
eléctrica a la que esté conectado y por el número de pares de polos del motor,
siendo conocida esa velocidad como "velocidad de sincronismo".
Los motores síncronos son llamados así, porque la velocidad del rotor y la velocidad
del campo magnético del estator son iguales. Los motores síncronos se usan en
máquinas grandes que tienen una carga variable y necesitan una velocidad
constante. Actualmente se han encontrado nuevos sistemas de arranque de los
motores síncronos y nuevos diseños, por lo que el motor síncrono comienza a tener
un nuevo auge.
La máquina de tipo síncrona más extendida es el alternador:
Funcionan de forma muy similar a un alternador. Dentro de la familia de los motores
síncronos debemos distinguir:
1. Los motores síncronos.
2. Los motores asíncronos sincronizados.
3. Los motores de imán permanente.
Por regla general, la velocidad deseada de este tipo de motor se regula por medio
de un reóstato.
La expresión matemática que relaciona la velocidad de la máquina con los
parámetros mencionados es:

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Por ejemplo, si se tiene una máquina de cuatro polos (2 pares de polos) conectada
a una red de 50 Hz, la máquina operará a 1.500 r.p.m.
Arranque de un motor trifásico síncrono.
Existen cuatro tipos de arranques diferentes para este tipo de motor:
1. Como un motor asíncrono.
2. Como un motor asíncrono, pero sincronizado.
3. Utilizando un motor secundario o auxiliar para el arranque.
4. Como un motor asíncrono, usando un tipo de arrollamiento diferente: llevará
unos anillos rozantes que conectarán la rueda polar del motor con el
arrancador.
Arranque como motor asíncrono.
Cuando el par de arranque que se precisa es pequeño o con carga limitada se
recurre al motor síncrono de rotor polar y que dispone, además, de un bobinado
amortiguador en cortocircuito que une las cabezas polares.
En estas condiciones se conecta a la red el bobinado inducido que, al ser recorrido
por la corriente alterna, creará un campo magnético giratorio con velocidad igual a
la de sincronismo.
El campo magnético cortará los conductores de la jaula amortiguadora induciendo
en ellos una fuerza electromotriz que la pondrá en movimiento.
La velocidad que lleve será muy próxima a la de sincronismo. Conectando el
bobinado de la rueda polar a la excitación de corriente continua, tras unas
oscilaciones de velocidad, el órgano móvil alcanzará la velocidad síncrona.
Este procedimiento de arranque admite también todos los métodos de arranque
expuestos anteriormente para los motores asíncronos, a fin de bajar el valor de la
intensidad absorbida en el momento de la conexión a la red.
En serie con el bobinado inductor suele conectarse una resistencia que, al tiempo
que limita la corriente absorbida en el momento de la conexión a la red, ayuda al
arranque, puesto que, al ser un arranque como motor asíncrono, el aumento de
resistencias en el rotor favorece la puesta en marcha.

49
Motor asíncrono sincronizado.
Si se desea arrancar con fuertes cargas se recurrirá al empleo del motor
denominado asíncrono sincronizado. El rotor de este motor es del tipo cilíndrico y
en él se dispone un devanado trifásico de tres anillos colectores, como si fuera un
motor de inducción de rotor bobinado.
El motor asíncrono sincronizado se puede arrancar en carga como con motor
asíncrono, teniendo conectados los bobinados del rotor al reóstato de carga, a
través de los anillos colectores y conectado el estator a la red.
Una vez que se tiene el motor funcionando a una velocidad próxima a la de
sincronismo, se conmuta y se pasa a alimentar el rotor con corriente continua, con
lo que se alcanza fácilmente la velocidad de sincronismo.
Arranque mediante motor de arrastre.
Consiste en acoplar, al eje del motor síncrono, el eje de otro motor cuya velocidad
de funcionamiento sea superior a la del motor síncrono que se quiere arrancar.
Regulando el motor de arrastre de forma que su velocidad coincida con la de
sincronismo del motor que deseamos arrastrar, sólo restará que, una vez alcanzada
ésta, se suprima el motor de arrastre dejando al síncrono funcionando normalmente.

50
Frenado de un motor trifásico síncrono.
Por regla general, la velocidad deseada de este tipo de motor se realiza por medio
de un reóstato.
El motor síncrono cuando alcance el par crítico se detendrá, no siendo esta la forma
más ortodoxa de hacerlo ya que produce un calentamiento del motor. El par crítico
se alcanza cuando la carga asignada al motor supera al par del motor.
La mejor forma de hacerlo es ir variando la carga hasta que la intensidad absorbida
de la red sea la menor posible, entonces desconectaremos el motor.
Otra forma de hacerlo, y la más habitual, es regulando el reóstato, con ello variamos
la intensidad y podemos desconectar el motor sin ningún riesgo.
Hasta hace unos años el uso de los motores síncronos fue muy limitado debido al
problema de arranque, si bien, en funcionamiento tiene más par que el asíncrono,
además, el coseno de fi es uno en los síncronos. De todas formas, su uso se
generalizó casi exclusivamente como alternadores para la producción de corriente
alterna.
En la actualidad debido a la aparición de otros tipos de motores síncronos y, sobre
todo, al gran avance de la electrónica, el motor síncrono ha tenido un nuevo
resurgimiento.
Las aplicaciones de los motores sincrónicos 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 factor de potencia.
Los motores sincrónicos pueden ayudar a reducir los costos de energía
eléctrica y mejorar el rendimiento del sistema de energía, corrigiendo el factor
de potencia en la red eléctrica donde están instalados. En pocos años, el
ahorro de energía eléctrica puede igualarse al valor invertido en el motor.
 Velocidad constante.
Los motores sincrónicos mantienen la velocidad constante tanto en las
situaciones de sobrecarga como durante momentos de oscilaciones de
tensión, respetándose los límites del conjugado máximo (pull-out).
 Alto rendimiento.
En la conversión de energía eléctrica en mecánica es más eficiente,
generando mayor ahorro de energía. Los motores sincrónicos son

51
proyectados para operar con alto rendimiento en un amplio rango de
velocidad y para proveer un mejor aprovechamiento de energía para una gran
variedad de cargas.
 Alta capacidad de torque.
Los motores sincrónicos son proyectados con altos torques en régimen,
manteniendo la velocidad constante, incluso en aplicaciones con grandes
variaciones de carga.
 Mayor estabilidad en la utilización con convertidores de frecuencia.
Puede actuar en un amplio rango de velocidad, manteniendo la estabilidad
independiente de la variación de carga (ejemplo: laminadoras, extrusoras de
plástico, etc.).
Tipos más comunes de motores síncronos.
En la actualidad los motores síncronos han sufrido un gran avance en cuanto a
diseño destacando los motores síncronos sin escobillas (brushless en inglés).
Aunque, en al principio, este tipo de motores era de tamaño reducido y sólo aplicable
a aplicaciones electrónicas (motor para el movimiento de discos duros), en
modelismo y pequeñas aplicaciones industriales o de laboratorio. Actualmente
están apareciendo motores síncronos sin escobillas de potencia elevada e. incluso,
están desplazando a los alternadores clásicos por el tipo de alternadores sin
escobillas para generación de energía.
Los motores más comunes son:
 Motor síncrono de imán permanente (PMSM motors).
 Motor de imán permanente sin escobillas o brushless (BLC motors).
 Motor de reluctancia variable (VRM motors).
 Motor paso a paso (steppers motors).
Motor síncrono con rotor asimétrico.
Es posible realizar un motor síncrono que arranque sin ninguna fuerza exterior,
como un asíncrono, sin necesidad de utilizar circuitos electrónicos complejos.
El motor aquí propuesto es un tipo de motor síncrono con el rotor modificado
geométricamente para producir un arranque directo, como en un asíncrono.

52
Este tipo de motor puede arrancarse de manera directa, mediante contactores, por
medio de arrancadores electrónicos progresivos o mediante un variador de
frecuencia, con el fin de obtener diversas velocidades.
Ventajas del motor síncrono asimétrico.
El motor síncrono tiene bastantes ventajas respecto a los asíncronos, como ha
quedado expuesto en el apartado en el que se habla de los motores síncronos.
Como resumen se podría exponer que los motores síncronos tienen las siguientes
ventajas:
 Factor de potencia 1. Esto elimina la necesidad de instalar baterías de
condensadores para compensar el coseno de fi.
 Aumento de la potencia total. No existe pérdida de energía reactiva. Toda la
potencia eléctrica del motor va a ser activa. Un motor síncrono va a tener una
potencia activa de al menos un 15% más que otro asíncrono de la misma
potencia eléctrica nominal debido a la ausencia de energía reactiva.
 Aumento del par. El par o torque en los motores síncronos es mayor que en
los asíncronos y también la estabilidad de velocidad ante cambios bruscos
de carga.
El motor aquí propuesto tiene, además, la ventaja de su facilidad de arranque ya
que puede ser arrancado con los mismos métodos que los utilizados en los motores
asíncronos.
El motor síncrono puede convertirse en generador cambiando los conjuntos de
chapas que forman el rotor por imanes permanentes.
Todo ello hace que este tipo de motor sea más eficiente, tenga más rendimiento y
consuma menos energía que los homólogos asíncronos.
Aplicaciones.
 Grúas y polipastos: El motor de corriente continua excitadora en serie es el
que mejor se adapta a grúas y polipastos. Cuando la carga es pesada, el
motor reduce su velocidad en forma automática y desarrolla un momento de
torsión creciente, con el cual se reducen las cargas picos en el sistema
eléctrico. Con cargas ligeras, la velocidad aumenta con rapidez, con el cual
se logra una grúa que trabaja con más rapidez. El motor en serie también
está bien adaptado para impulsar el puente de las grúas viajeras y también
al carro que se mueva a lo largo del puente. Cuando solo se dispone de
corriente alterna y no resulta económico convertirla, el motor de inducción del
tipo de anillo deslizante, con control de resistencia externa, es el mejor tipo

53
de motor de corriente alterna. También se utilizan motores de jaula de ardilla
con anillos extremos de alta resistencia, para producir un elevado momento
de torsión al arranque (Motores clase D).
 Aplicaciones de los momentos de torsión constante. Las bombas de pistón,
molinos, extrusores y batidoras pueden requerir un momento de torsión
constante en toda su variedad de velocidad. Estas requieren un motor de
inducción jaula de ardilla, diseño clase C o D que tienen un alto momento de
torsión de arranque, para alcanzar su velocidad nominal. Cuando debe
variarse la velocidad estando ya en movimiento el motor, puede usarse un
motor de C.C de voltaje de armadura variable o un motor de inducción jaula
de ardilla de frecuencia variable.
 Bombas centrífugas. El bajo WK2 y el bajo momento de torsión de arranque
hacen que los motores jaula de ardilla diseño B de propósito general sean
los preferidos para esta aplicación. Cuando se requieren un flujo variable, el
uso de una fuente de potencia de frecuencia variable para variar la velocidad
del motor, será favorable desde el punto de vista de la energía respecto al
cambio de flujo por cierre de la válvula de control con el fin de incrementar la
carga.
 Ventiladores centrífugos. Un WK2 alto requiere un motor de caja de ardilla
diseño C o D de alto momento de torsión de arranque para que el ventilador
adquiera su velocidad de trabajo en un periodo razonable de tiempo.

54
Máquinas asíncronas.
Motor monofásico.
Este tipo de motor es muy utilizado en electrodomésticos porque pueden funcionar
con redes monofásicas algo que ocurre con nuestras viviendas. En los motores
monofásicos no resulta sencillo iniciar el campo giratorio, por lo cual, se tiene que
usar algún elemento auxiliar. Dependiendo del método empleado en el arranque,
podemos distinguir dos grandes grupos de motores monofásicos:
 Motor monofásico de inducción.
 Motor monofásico de colector.
Motor monofásico de inducción.
El motor monofásico de inducción, es un motor de corriente alterna, que se
caracteriza por tener un par de arranque moderado, este motor se conecta
normalmente a una red monofásica de alumbrado o de fuerza, este se encuentra
provisto de un arrollamiento auxiliar desplazado magnéticamente respecto al
arrollamiento principal y conectado en paralelo con este último.
Dentro de este primer grupo disponemos de los siguientes motores:
a) Motor de fase partida.
El motor de inducción de fase partida tiene dos devanados en el estator,
desplazados 90°uno del otro. Uno de estos devanados, llamado embobinado
principal, se devana con muchas vueltas de alambre. El otro, llamado
embobinado auxiliar, o de arranque, se devana con muchas vueltas de alambre
más delgado. El rotor puede ser del tipo ordinario de jaula de ardilla.

55
Con el interruptor (S) en la posición de arranque, se hace fluir la C.A. monofásica
de las líneas principales por dos pasos paralelos, uno que contiene el devanado
principal y el otro el devanado auxiliar.
Ambos embobinados son inductivos. Por lo tanto, las corrientes que pasan a
través de ellos, se retrasan a la corriente de las líneas principales. Sin embargo,
como el devanado auxiliar tiene una resistencia más alta que el devanado
principal, la corriente que pasa por el embobinado auxiliar se retrasará menos
que la que fluye por el embobinado principal. En consecuencia, existe una
diferencia de fase entre las corrientes que pasan por los dos devanados,
estableciendo así un campo magnético rotatorio que hace girar el rotor. Como el
devanado auxiliar se enrolla con alambre delgado, no está diseñado para
funcionamiento continuo. Por lo tanto, cuando el rotor alcanza unos tres cuartos
(75%) de su velocidad máxima de marcha, un interruptor centrífugo (S), montado
en la flecha del rotor, se mueve a la posición de marcha, desconectando el
devanado auxiliar del circuito. El motor continúa funcionando como un motor
monofásico de inducción.
 Usos del motor de inducción de fase partida:
Los motores de fase partida vienen en tamaños de potencias con
caballajes fraccionales, tienen un moderado momento de arranque con
una corriente de arranque medianamente baja. Se utiliza en equipos que
no necesitan momentos de arranque muy altos, como ventiladores,
secadores y bombas centrifugas; Se fabrican en potencias de 1/30 (25 W)
a ½ HP (373 W).

56
b) Motor con capacitor de arranque.
En este motor, se conecta un capacitor (C) en serie con el embobinado auxiliar.
El propósito de este capacitor es el de reducir aún más la diferencia de fase entre
la corriente que fluye en esa rama del circuito y la corriente de la línea. La
diferencia de fase entre las dos ramas se aumenta en esta forma elevando, por
tanto, el par de torsión de arranque del motor. Como en otros tipos de motores
de fase partida, cuando el rotor adquiere unos tres cuartos de su velocidad
máxima de marcha, el interruptor centrífugo (S) se mueve a la posición de
marcha, desconectando así el embobinado auxiliar y el capacitor del circuito.
Entonces, el motor sigue funcionando como monofásico de inducción.
 Usos del motor con capacitor de arranque:
Los motores con arranque por capacitor son más costosos que los de fase
partida y se utilizan en aplicaciones en las cuales se requiera un alto par
de arranque. Aplicaciones típicas de tales motores son los compresores,
las bombas, los equipos de aire acondicionado y otros equipos que deban
arrancar con carga.
c) Motor con arranque por repulsión.
Se trata de un motor monofásico cuyo principio de arranque es diferente del que
emplean los de fase partida. Su estator se asemeja al del motor ordinario de
(CC). Su rotor, también, se parece a la armadura del motor de (CC): núcleo de
tipo de tambor y embobinado, conmutador y escobillas. Sin embargo, las
escobillas no se conectan a la línea; se conectan entre sí.

57
Cuando fluye corriente por el embobinado del estator, se induce una corriente
por el embobinado del rotor. En consecuencia, se establecen polos magnéticos
en el rotor, de manera muy similar a los polos que se desarrollan en el rotor del
motor de inducción. Ajustando las posiciones de las escobillas sobre el
conmutador, se pueden cambiar los polos magnéticos del rotor a posiciones
ligeramente fuera de línea con los polos similares del estator. La repulsión entre
los polos similares hace girar al rotor, arrancando de esta manera, el motor.
Cuando el rotor alcanza, unos tres cuartos de su velocidad máxima de marcha,
un dispositivo centrífugo montado en la flecha del rotor, pone en corto circuito
completo al conmutador. Entonces, el rotor se asemeja al tipo jaula de ardilla y
el motor continúa funcionando como si fuera de inducción directa.
 Usos del motor con arranque por repulsión:
Los motores de este tipo tienen pares de torsión de arranque bastante
buenos. Se utilizan para accionar aparatos como refrigeradores, bombas,
compresores y otros semejantes.
d) Motor con capacitor de arranque y uno de marcha.
El capacitor de marcha es usado en los motores para mejorar su eficiencia,
disminuir la corriente de operación, disminuir el ruido y mejorar el factor de
potencia.
Si se escoge adecuadamente el valor del capacitor, tal motor tendrá un campo
magnético rotacional uniforme para alguna carga específica y se comportará

58
como un motor trifásico de inducción en ese punto. Tal diseño se llama motor de
capacitor dividido permanente o motor de capacitor de arranque y de marcha.
Los motores de capacitor dividido permanente son más sencillos que los motores
de arranque por capacitor puesto que no requieren interruptor de arranque. Para
cargas normales son más eficientes y tienen un factor de potencia más alto y par
más suave que los motores de inducción monofásicos corrientes.
e) Motor de polos sombreados.
En este tipo de motores el rotor es del tipo jaula de ardilla y el estator tiene polos
salientes, cada polo está provisto de su propia bobina de excitación, en este tipo
de motores el flujo magnético se desarrolla de una forma distinta que en los
motores con dos devanados (Auxiliar y principal). Un polo es un polo magnético
que esta físicamente dividido o seccionado y que tiene pequeños segmentos
rodeando con una bobina “sombreada” en corto circuito.
La corriente alterna de la alimentación monofásica que circula a través del
devanado de campo, produce un flujo alterno, parte del flujo a través de cada
polo se eslabona con la bobina sombreada; esta bobina produce el flujo en la
posición sombreada para pasar por detrás de la porción de polo “no sombreada”
esto da un efecto, un movimiento de flujo a través de la cara del polo, y bajo la
influencia de este flujo en movimiento, se desarrolla al par de arranque. Tan
pronto como el rotor inicia su rotación bajo la influencia del par de arranque, se
crea un par adicional creado por la acción del motor de inducción monofásico.
Por lo tanto, el motor se acelera a una velocidad ligeramente debajo de la
velocidad síncrona y opera como un motor de inducción monofásico.

59
 Usos del motor de polos sombreados:
El par de arranque de un motor de polos sombreados es muy pequeño y
por lo tanto se usa solo para accionar pequeños ventiladores, relojes,
eléctricos, secadores de pelo y otras aplicaciones similares, por lo general
sus capacidades se encuentran en una potencia de salida que oscila entre
1 y 50 W (0.001 a 0.07 HP) y para estos valores tan bajos de potencia
requerida la eficiencia es raramente un problema. Sin embargo, debido a
sus grandes pérdidas, este tipo de motores trabajan siempre a altas
temperaturas, incluso sin realizar ningún tipo de esfuerzo. Las grandes
maquinas bipolares y cuadripolares utilizan simples arranques de
laminación circular con bloques encada uno de los polos de los anillos
sombreado (en algunos casos el “anillo” es de hecho rectangular).

60
Motor monofásico de colector.
a) Motor universal.
Si se aplicara corriente alterna monofásica a los motores de corriente continua
(CC) teóricamente funcionarían ya que los polos de la bobina de campo y la
armadura se invertirían en fase con las inversiones en el flujo de la corriente.
En el motor de embobinado en serie, los devanados del campo y la armadura
están conectados en serie, y fluye la misma corriente por cada uno. Por lo tanto,
el cambio de polaridad en el campo y el cambio en los devanados de la armadura
se encuentran en “fase”. Este tipo de motor funcionará indistintamente con C.A.
o C.C.
En este motor, todas las partes de hierro son laminadas, para reducir las
corrientes de eddy y se emplean menos vueltas en los devanados, de suerte que
sus impedancias serán bastante bajas para que fluya corriente suficiente. El
motor tiende a funcionar más rápido con C.C. que con C.A., porque la reactancia
inductiva que se presenta cuando se aplica la última, reduce la corriente de la
línea.
 Control de velocidad de los motores universales
La mejor manera de controlar la velocidad de un motor es variar el valor
rms de su tensión de entrada. Cuando más alto sea esta tensión, mayor
será la velocidad resultante de este motor. En la practica la tensión
promedio aplicado a este motor varia con uno de los circuitos SCR, o
TRAC. La función específica de los SCR es comandar la tensión que se
le aplica al motor para controlar su velocidad de funcionamiento. Como
se dice anteriormente entre más cercase dispara el SCR mayor tensión
alcanzará el motor.

61
 Usos del motor universal:
Servicio ligero, como el funcionamiento de aspiradoras, ventiladores y
otros aparatos similares.
Conclusiones:
Se observa que los motores monofásicos de inducción requieren de un impulso
inicial para después mantenerse en funcionamiento constante, esto no sucede en
los motores polifásicos debido a que el campo magnético se encuentra en
movimiento, sin embargo, en los hogares los motores eléctricos son necesarios,
pero no se cuenta con corrientes trifásicas, es por esta necesidad y carencia que se
hizo preciso resolver el problema del motor que funcione con corriente de una sola
fase. Se tendrá un campo magnético rotatorio para que las líneas de flujo del campo
magnético atraviesen las espiras, para lograr lo anterior consiste en el uso de un
embobinado auxiliar para lograr el desfase de una corriente adicional y un capacitor
para aumentar dicho desfase.
Motor trifásico.
Los motores trifásicos usualmente son más utilizados en la industria, ya que en el
sistema trifásico se genera un campo magnético rotatorio en tres fases. Además, el
sentido de la rotación del campo en un motor trifásico puede cambiarse, invirtiendo
dos puntas cualesquiera del estator, lo cual desplaza las fases, de manera que el
campo magnético gira en dirección opuesta.
Constitución del motor trifásico.
A nivel constructivo, un motor trifásico consta de una parte fija y una parte móvil,
cuyos componentes elementales destacamos en la figura.

62
El circuito magnético del motor consta de una parte fija, otra móvil y el espacio entre
ambas o entrehierro. La parte fija o estator consiste en un anillo cilíndrico compuesto
por chapas magnéticas prensadas y ajustado a presión en la carcasa. En la
superficie interna del anillo están las ranuras que alojan los devanados. El circuito
eléctrico del estator consiste en tres devanados independientes alojados en sus
correspondientes ranuras. La parte giratoria o rotor puede girar concéntrica al
estator y consiste en un cilindro formado también por chapas magnéticas prensadas
con ranuras en su periferia. Entre los tipos más utilizados se distinguen:
 Rotor en jaula de ardilla (rotor en cortocircuito).
 Rotor bobinado (rotor de anillos).
El rotor de jaula de ardilla.
El nombre de jaula de ardilla dado a este tipo de rotor corresponde a la similitud de
forma entre una jaula de las que se utilizaban (o utilizan aún) para encerrar una
ardilla y la que tendría el rotor sin su núcleo de plancha magnética.
Las planchas magnéticas (de 0'4 a 0'5 mm de espesor) que
formarán el empilado del rotor se troquelan con unos orificios
periféricos, cuya forma varía según los casos, que una vez
encarados en el empilado dan un paso cilíndrico que
sustituye las clásicas ranuras de los rotores bobinados.
Por las ranuras obtenidas pasan unas barras de cobre o
aluminio que tienen su misma sección y que sobresalen un
poco por ambos extremos del empilado. Estos conductores de cobre o aluminio se
cierran sobre dos anillos del mismo metal que reciben el nombre de tapas del rotor.
Para motores de pequeña potencia se construyen inducidos en los cuales tanto las
barras como los anillos extremos (tapas) se obtienen inyectando aluminio fundido
que ocupa totalmente el interior de las ranuras y el molde a partir del cual se

63
obtienen los anillos. Suele aprovecharse el mismo proceso (moldeado por inyec-
ción) para obtener en uno o en ambos anillos unas masas salientes que actúan de
aletas de ventilación.
Constitución de un rotor en jaula de ardilla:
1. Plancha magnética vista, frontalmente.
2. Barra de cobre introducida en una ranura.
3. Anillos de cobre que cierran las barras de cobre en
cortocircuito.
Los rotores de jaula pueden ser de distintos tipos que se distinguen
fundamentalmente por la forma de sus ranuras. Así, podemos hablar del rotar
normal de barra redonda, del rotor de ranura profunda, del rotor con barras en forma
de cuña y del rotor de doble barra o de doble jaula, como también se llama.
Lo que se pretende conseguir con estos tipos especiales es una disminución de las
corrientes elevadas que proporcionan los motores de jaula en el momento del
arranque, circunstancia que es su principal defecto.
Los tres tipos especiales (barras inclinadas, ranura profunda y doble jaula) ofrecen
la particularidad de trabajar con barras cuya resistencia es mayor en la periferia del
rotor que en las capas más profundas.

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