1. MAQUINAS DE CORRIENTE ALTERNA
1. Principio de funcionamiento.
La corriente alterna presenta ventajas decisivas de cara a la producción y transporte de la energía eléctrica, respecto a
la corriente continua:
1.
2.
3.
4.
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Generadores y motores más baratos y eficientes, y menos complejos
Posibilidad de transformar su tensión de manera simple y barata (transformadores)
Posibilidad de transporte de grandes cantidades de energía a largas distancias con un mínimo de sección
de conductores ( a alta tensión)
Posibilidad de motores muy simples, (como el motor de inducción asíncrono de rotor en cortocircuito)
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2. Para una corriente trifasica en c.a. sería:
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3. 2.- Frecuencia
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4. 3.- Maquinas síncronas y asíncronas
4.- Maquinas síncronas
4.1- Circuito magnético de las maquinas síncronas
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6. 4.2- Circuito eléctrico de las maquinas síncronas
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9. 4.3- Funcionamiento como generador: alternador
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10. 5.- Maquinas asíncronas
5.1.- Circuito magneéico
5.2. Circuitos eléctricos
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11. Conexión estrella
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Conexión triángulo
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12. Símbolo motor con rotor bobinado
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Placa de bornes motor con rotor bobinado
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13. 5.3.- Funcionamiento del motor asíncrono.
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14. 6.- MANTENIMIENTO
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15. 7.- PLACA DE CARACTERÍSTICAS Y TABLAS DE PROTECCIÓN
La tabla de protección usa la nomenclatura empieza por IP seguido de dos cifras que individualmente significan una
cosa distinta y la tabla de aislamiento se refiere a temperatura máxima permitida para el devanado, independientemente
de que otras partes del motor sufran una mayor temperatura.
1ª cifra
Tabla de protección
2ª cifra
0 : No tiene protección especial contra contactos. No dispone de
protección especial contra cuerpos sólidos extraños.
Tabla de
aislamiento
0 : Ninguna protección contra el agua.
Y : 90°C.
1 : Protección contra la caída vertical de gotas de agua.
A : 105°C.
1 : Protección contra contactos de grandes superficies.
Protección contra la penetración de sólidos extraños superiores a
12mm.
2 : Protección total contra la caída vertical de gotas de
agua, cualquier ángulo.
E : 120°C.
2 : Protección contra contactos de las manos, dedos. Protección
contra la penetración de sólidos extraños superiores a 12mm.
3 : Protección contra el rociado de agua hasta un ángulo
de 60° desde la vertical.
3 : Protección contra contactos de herramientas, etc superiores a
2.5mm. Protección contra la penetración de sólidos extraños
superiores a 2.5mm.
4 : Protección contra caídas de agua desde todas las
direcciones.
B : 130°C.
4 : Protección contra contactos de herramientas, etc superiores a
1mm. Protección contra la penetración de sólidos extraños
superiores a 1mm.
5 : Protección total contra contactos. Protección contra
depósitos de polvo.
6 : Protección total contra contactos. Protección total contra
partículas de polvo.
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F : 155°C.
H : 180°C.
C : más de 180°C.
5 : Protección contra chorros de agua desde todas las
direcciones.
6 : Protección contra inundaciones ocasionales.
7 : Protección contra inmersiones ocasionales.
8 : Protección contra inmersiones, según acuerdo entre
cliente y fabricante.
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16. 1. Se trata de un motor trifásico de corriente alterna a 50 Hz
2. Potencia nominal o asignada en el eje del motor 15 kW. La potencia en CV de vapor será:
3. Los bobinados se pueden conectar en estrella hasta una tensión máxima de 380V, circulando en ese
caso una corriente por cada línea de alimentación de 29ª
4. En conexión triángulo la tensión compuesta entre las fases de alimentación podrá ser máximo de 220
V, en cuyo caso circulará por cada una de las líneas de alimentación 50 A
5. Velocidad del rotor con tensión, corrientes nominales en carga 2910 r.p.m
6. Al ser el cos ϕ=0,9 (factor de potencia) obtenemos la potencia activa absorbida de la red:
(obtendremos los mismos datos operando con los datos de conexión estrella o de triángulo.
Supondremos que la tensión compuesta (entre fases) de la línea de alimentación es 380 V, por tanto
; y la potencia reactiva(Q) y la aparente (S):
; y el rendimiento del motor:
7. Dado que la frecuencia es 50 Hz, el motor será de 2 polos, siendo su velocidad de sincronismo 3000
r.p.m. Con estos datos podemos calcular el deslizamiento s =3000-2910 = 90 r.p.m. (típicamente en
la práctica estos datos suelen variar un ± 10% del valor dado por el fabricante). Si deseamos obtener
el dato de deslizamiento relativo sería:
8. Indica el grado de protección de la carcasa del motor contra agentes externos, atendiendo a la
clasificación establecida por la IEC (Comisión Electrotécnica Internacional), para el caso que nos
ocupa:
IP54: Carcasa protegida a prueba de polvo y proyecciones de agua
9. Cl F nos indica la clase del motor en lo que se refiere a la máxima temperatura de funcionamiento y
tipo de aislamiento, en este caso clase F nos indica que puede funcionar hasta una temperatura
máxima de 155ºC.
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17. 8.- Sistemas de arranque de los motores asíncronos
8.2.- Arranque en motores de rotor en jaula de ardilla:
a) Arranque directo
Cuando el motor tiene una potencia inferior a 0,75 Kw se puede conectar de forma directa a la red, el motor dispone de
tres bobinas que se deben conectar a la red para que funcione, estas bobinas pueden conectarse en estrella o en triángulo
dependiendo de la tensión que soporten las bobinas y de qué tensión sea la red trifásica.
En la placa de características nos encontraremos siempre dos valores de tensión, el valor más pequeño de esos dos
valores es la tensión nominal que soporta cada bobina, es decir, si un motor eléctrico nos indica que es 230/400 v, nos
está indicando que la tensión nominal que aguantan las bobinas es 230 voltios.
Unos ejemplos nos aclararán las ideas:
• si la red que tenemos es de 230 V y el motor es de 230/400 v debemos conectar el motor en triángulo ya que
con esta conexión cada bobina recibirá 230 v.
• Con la red trifásica de 400 v, y el mismo motor 230/400 v, deberemos conectar el motor en estrella porque así
cada bobinado recibirá 400/√3 = 230 v, es decir, la tensión que soporta cada bobina.
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18. b) Arranque estrella-triangulo
Un motor eléctrico en el arranque puede consumir entre 6 y 8 veces la intensidad nominal.
Por otra parte el Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión en su ITC- BT-47 Instalación de receptores. Motores,
indica que aquellos motores de potencia superior a 0,75 Kw deberán llevar dispositivos de arranque.
El arranque estrella-triángulo lo que hace es arrancar a tensión reducida el motor asíncrono mediante la conexión
estrella que se hará a través de los contactores KM1 y KM3, una vez que el motor alcanza el 80 % de su velocidad
nominal, se desconecta la conexión estrella, es decir, el contactor KM3 y se conecta la conexión triángulo, el contactor
KM2.
Ventajas:
Automatismo muy sencillo y barato, se utiliza mucho.
Menor reducción de par que los otros métodos de arranque (arranques mediante resistencias y autotrafo).
Desventajas
El par y la corriente de arranque disminuyen siempre en 1/sqrt(3), sin posibilidad de regulación.
Debe utilizarse solo ante cargas de bajo par de arranque.
No siempre es posible ejecutarlo porque debemos disponer de una red cuya tensión coincida con la tensión
nominal más baja del motor. Para un motor de 400/230 (V), el arranque Y-∆ debe realizarse sobre una red de
230 (V), casi obsoleta hoy en día. Necesitaríamos un motor de 690/400 (V).
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19. c) Arranque de un motor por resistencias estatóricas
El principio consiste en arrancar el motor bajo tensión reducida mediante la inserción de resistencias en serie con los
devanados.
Una vez estabilizada la velocidad, las resistencias se eliminan y el motor se acopla directamente a la red. Normalmente,
se utiliza un temporizador para controlar la operación.
d) Arranque de un motor por auto transformador
El motor se alimenta a tensión reducida mediante un autotransformador que, una vez finalizado el arranque, queda fuera
del circuito.
El arranque se lleva a cabo en tres tiempos. Este modo de arranque suele utilizarse en los motores con potencia superior
a 100 kW. Sin embargo, el precio de los equipos es relativamente alto debido al elevado coste del autotransformador.
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20. 8.2.- Arranque en motores de rotor con rotor bobinado:
a) Arranque de un motor por resistencia rotórica
Un motor de anillos no puede arrancar en directo (devanados rotóricos cortocircuitados) sin provocar puntas de
corriente inadmisibles. Es necesario insertar en el circuito del rotor unas resistencias que se cortocircuiten
progresivamente, al tiempo que se alimenta el estator a toda la tensión de red.
El bobinado del rotor, generalmente, va conectado en estrella, internamente, y los tres hilos restantes se conectan a unos
anilos rozantes acoplados sobre el eje. Sobre los anillos frotan unas escobillas que aseguran la continuidad eléctrica para
conectar unas resistencias en serie y, limitar así, la corriente rotórica. Estos terminales se marcan con las letras k, l, m.
El motor de rotor bobinado también llamado de anillos rozantes se utiliza en máquinas que necesitan de un par de
arranque muy elevado. En la actualidad, su uso, se está viendo limitado debido a su alto coste y la necesidad de mayor
mantenimiento, siendo sustituido por el motor trifásico de rotor en cortocircuito regulado mediante control electrónico.
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