motores

1. Introd. A la Electrónica de Potencia Curso 20011/12 Universitat de València
De acuerdo a la fuente de tensión que alimente al motor,
podemos realizar la siguiente clasificación:
Motores de corriente directa (DC)
Motores de corriente alterna (AC):
• El Motor Asíncrono o de Inducción
• Motor Síncrono: Imanes Permanentes
Reluctancia variable

2. Introd. A la Electrónica de Potencia Curso 20011/12 Universitat de València
• poder regular continuamente la velocidad del eje.
• un par de arranque elevado.
Es necesario aplicar corriente continua en el inducido (bobinado situado en
el rotor) y en el inductor (bobinado o imán situado en el estator)
Motor de Corriente Directa (DC) Resumen
Rotor
(circuito de armadura o inducido)
Constituye la parte móvil del motor,
proporciona el par para mover a la
carga.
Está formado por : Eje, Núcleo y
Devanado, Colector y Tapas
Estator
Constituye la parte fija de la máquina. Su
función es suministrar el flujo magnético que
será usado por el bobinado del rotor para
realizar su movimiento giratorio.
Está formado por Armazón, Imán permanente, Escobillas y portaescobillas

3. Introd. A la Electrónica de Potencia Curso 20011/12 Universitat de València
Motor AC Como ocurre en los motores DC,
la corriente circula por la espira,
genera un par en el bobinado.
Dado que la corriente es alterna, el
motor girará suavemente a la
frecuencia de la forma senoidal,
denominándose
MOTOR ASÍNCRONO.
El más común es el Motor de
Inducción, donde la corriente
eléctrica es inducida en los
bobinados del rotor, mas que
alimentada directamente.
El campo magnético es producido por un electroimán accionado por el mismo
voltaje de C.A. como en el rotor. Los bobinados que producen el campo
magnético se llaman tradicionalmente los "bobinados de campo" mientras los
bobinados y el rotor que gira se llaman la "armadura". En un motor de C.A. el
campo magnético varia sinusoidalmente, tal y como la corriente varíe en el
bobinado.

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MOTOR ASÍNCRONO O DE INDUCCIÓN
• Alrededor del 65% de la energía eléctrica en EEUU
es consumida por motores eléctricos.
• Considerando únicamente el sector industrial,
alrededor del 75% es consumida por motores, siendo
el 90% de ellos motores de inducción.

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Son los más utilizados en la industria.
Estos motores tienen la peculiaridad de que no precisan de un
campo magnético en el rotor alimentado con corriente continua
como en los casos del motor de corriente directa o del motor
síncrono.
Una fuente de corriente alterna (trifásica o monofásica)
alimenta al estator.
El estator está constituido por un
núcleo en cuyo interior existen p
pares de arrollamientos
colocados simétricamente en un
ángulo de 120º. Son sometidos a
una C.A. y los polos del estator
se trasladan continuamente
creando un campo giratorio.
Motor Asíncrono o de Inducción:

6. Introd. A la Electrónica de Potencia Curso 20011/12 Universitat de València
Motor Asíncrono o de Inducción:
Cuando las corrientes
trifásicas son aplicadas a
los bobinados, el campo
magnético gira a una
velocidad constante y
hace que el rotor gire
Flujo giratorio
generado

7. Introd. A la Electrónica de Potencia Curso 20011/12 Universitat de València
Motor Asíncrono o de Inducción:
La densidad de flujo distribuida sinusoidalmente,
generada por las corrientes del estator, realizan un
barrido en los conductores del rotor y generan una
tensión inducida en ellos.
El resultado es un conjunto de corrientes distribuidas
sinusoidalmente en las barras cortocircuitadas del rotor.
Si miramos las barras del rotor desde arriba tenemos un campo
magnético moviéndose respecto al rotor. Esto induce una
corriente muy elevada en las barras del rotor, que apenas ofrecen
resistencia, pues están cortocircuitadas por los anillos finales.
El rotor desarrolla entonces sus propios polos magnéticos, que
se ven, por turnos, arrastrados por el campo magnético giratorio
del estator.
Corrientes y fuerzas inducidas en la jaula
Eje de giro
B
I
F
   
e v B dI v B L
   

Velocidad barras rotor en relación a B_estator

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Motor Asíncrono o de Inducción:

9. Introd. A la Electrónica de Potencia Curso 20011/12 Universitat de València
El campo magnético giratorio origina un flujo que induce corrientes en el
rotor que interactúan con el campo magnético del estator. En cada
conductor se produce una fuerza F=ilB que da lugar al par del motor.
Motor Asíncrono o de Inducción:

10. Introd. A la Electrónica de Potencia Curso 20011/12 Universitat de València
Corrientes y fuerzas inducidas en la jaula
Eje de giro
Eje de giro
B
I
F
Teorema Ferraris
   
e v B dI v B L
   

 
F i L B
 
Velocidad
barras
rotor
en
relación
a
B_estator

11. Introd. A la Electrónica de Potencia Curso 20011/12 Universitat de València
Motor Asíncrono o de Inducción:
El rotor intenta seguir en su movimiento al campo magnético B
girando a velocidad w. La velocidad de giro w solo es igual
aproximadamente ws cuando el motor está en vacío, es decir,
sin carga en el eje (no realiza par). A medida que cargamos el
motor, o sea, a medida que le exigimos más par en el eje, el
motor disminuirá su velocidad girando entonces a una velocidad
angular w<ws.
Por otra parte la velocidad angular ws depende de la frecuencia de la
red que alimenta al motor y de la forma en que está bobinado el
estator. Según como se realiza el mismo tendremos motores de
1par de polos, de 2, de 3, etc. Tenemos que:

12. Introd. A la Electrónica de Potencia Curso 20011/12 Universitat de València

13. Introd. A la Electrónica de Potencia Curso 20011/12 Universitat de València

14. Introd. A la Electrónica de Potencia Curso 20011/12 Universitat de València
• Aparece un campo magnético giratorio. Teorema de Ferraris.
7.2.2 Principio de Funcionamiento. Fundamentos teóricos.
)
s
/
rad
(
T
p
·
2
1
1 = Velocidad de giro del campo estátorico.
(2· /p) = Distancia entre dos polos
estátoricos consecutivos del mismo nombre
y de la misma fase.
T = Tiempo que se tarda en recorrer la
distancia idem anterior. Viene impuesto por
la frecuencia de la red de alimentación.
p = Pares de polos.

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16. Introd. A la Electrónica de Potencia Curso 20011/12 Universitat de València

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18. Introd. A la Electrónica de Potencia Curso 20011/12 Universitat de València

19. Introd. A la Electrónica de Potencia Curso 20011/12 Universitat de València

20. Introd. A la Electrónica de Potencia Curso 20011/12 Universitat de València
)
T
(
f
n
n
n load
s 



¿Cual es la
velocidad del
motor?
Torque
n
s
1
0
ns
smax
Tst
Tmax
s
s
s
s
s
s n
n
n
n
n
s






 





Deslizamiento: diferencia entre la
velocidad de sincronismo y la velocidad
de giro
60
n
2
 
n is in rev/minute,
and  is in radians/second
min
/
120
60
rev
p
f
pp
f
ns 


Velocidad mecánica
Velocidad del flujo en el entrehierro

21. Introd. A la Electrónica de Potencia Curso 20011/12 Universitat de València
min
/
rev
p
f
120
pp
f
60
ns 

La velocidad del motor para
máxima carga es
min
/
)
1
(
120
)
1
( rev
s
p
f
s
n
n s 







¿Cual es la
velocidad del
motor?

22. Introd. A la Electrónica de Potencia Curso 20011/12 Universitat de València
De acuerdo a la forma de construcción del rotor, los
motores asincrónicos se clasifican en:
► Motor Asincrónico tipo Jaula de Ardilla
► Motor Asincrónico de Rotor Bobinado
Motor Asíncrono o de Inducción:

23. Introd. A la Electrónica de Potencia Curso 20011/12 Universitat de València
los motores asíncronos se
clasifican de acuerdo a la forma
de construcción del rotor.
Las bobinas del estator induce corriente alterna en el circuito
eléctrico del rotor (de manera algo similar a un transformador) y el
rotor es obligado a girar.
Este es el rotor que hace que el generador asíncrono sea
diferente del generador síncrono. El rotor consta de un cierto
número de barras de cobre o de aluminio, conectadas
eléctricamente por anillos de aluminio finales
Rotor de jaula de ardilla
a
b
c
i
i
i
Stator coil
Rotor coils
Rotor bobinado
El motor de jaula de ardilla tiene el inconveniente
de que la resistencia del conjunto es
invariable, no son adecuados cuando se debe
regular la velocidad durante la marcha
Motor Asíncrono o de Inducción:

24. Introd. A la Electrónica de Potencia Curso 20011/12 Universitat de València
3 devanados en el
estator desfasados
2/(3P) siendo P nº
pares de polos
El Nº de fases del rotor no tiene
porqué ser el mismo que el del
estator, sí será igual el número
de polos. Los devanados del
rotor están conectados a anillos
colectores montados sobre el
mismo eje
Los conductores del rotor están
igualmente distribuidos por la
periferia del rotor. Los extremos de
estos conductores están
cortocircuitados, no habiendo
conexión con el exterior. La posición
inclinada de las ranuras mejora el
arranque y disminuye el ruido
Motor Asíncrono o de Inducción:

25. Introd. A la Electrónica de Potencia Curso 20011/12 Universitat de València
► Motor Asincrónico tipo Jaula de Ardilla
Rotor de jaula simple
Motor Asíncrono o de Inducción:

26. Introd. A la Electrónica de Potencia Curso 20011/12 Universitat de València
► Motor Asincrónico de Rotor Bobinado
C
A
R
s r


  100



s
s
s





cte
L
M
p
V
A 




1
2
3

siendo
Motor Asíncrono o de Inducción:

27. Introd. A la Electrónica de Potencia Curso 20011/12 Universitat de València
Si hacemos girar el rotor de forma manual a una velocidad superior
a la velocidad síncrona del generador, en ese caso el rotor se
mueve más rápidamente que el campo magnético giratorio del
estator, lo que significa que, una vez más, el estator inducirá una
gran corriente en el rotor. Cuanto más rápidamente hagamos girar
el rotor, mayor será la potencia transferida al estator en forma de
fuerza electromagnética, y posteriormente convertida en
electricidad suministrada a la red eléctrica
Funcionamiento como generador
Motor Asíncrono o de Inducción:
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