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Manual motores eléctricos

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Objetivos
 Aprender los principios básicos de los motores eléctricos.
 Aplicar la teoría a los usos cotidianos de los motores eléctricos.
 Reconocer los diferentes tipos de motores eléctricos
 Con los contenidos de este manual, usted adquirirá los conocimientos requeridos para
instalar y proveer mantenimiento a motores eléctricos trifásicos, de acuerdo a normas
internacionales de calidad.
Requisitos previos
El participante deberá tener conocimientos básicos de electricidad y todos los instrumentos que se
utilizan en el área además de tener los conocimientos básicos de seguridad en electricidad ya que
se trabajara con un voltaje mayor que se utiliza en sus hogares.
Resumen:
En la presente monografía se presentan los motores paso a paso, con una breve introducción, el
campo de aplicación y el principio de funcionamiento
NORMALIZACIÓN
El instituto encargado de preparar, revisar y analizar las normas técnicas en la fabricación
de motores eléctricos a nivel internacional es la Comisión
Electrotécnica Internacional (I.E.C.), con sede en Suiza, y en los Estados
Unidos de Norte América lo hace la Asociación de Fabricantes Eléctricos
Nacionales (NEMA).
A nivel mundial los fabricantes de motores adoptan las normas de marcación de
terminales de acuerdo con la normalización vigente en su respectivo país, derivadas
principalmente de las normativas I.E.C. y NEMA. .
Destacándose que en los motores fabricados bajo norma NEMA sus cables de conexión
son marcados con números desde el 1 al 12 y los fabricados bajo norma IEC tienen una
marcación que combina las letras U, V, W y los números desde el 1 hasta el 6.
Los diseños incluyen las tensiones a las cuales podrán ser energizados y cada norma en
particular realiza su marcación de terminales de conexión. La gran mayoría de fabricantes
diseñan los motores con bobinados para operar a dos
(2) Tensiones de servicio, destacándose que los Motores NEMA tienen una relación de
conexionado de 1 :2, es decir que una tensión es el doble de la otra. Ej. 230/460 V y en los
Motores IEC se presenta un diseño con una relación de 1:1,732, Ej. 220/380 V.
Existen diseños en los cuales esto no se cumple y se fabrican motores para operar a un
sólo voltaje y con una sola conexión.

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Índice
Tabla de contenido.............................................................................................................................. 3
Electricidad.......................................................................................................................................... 7
Voltaje ................................................................................................................................................. 9
Amperaje........................................................................................................................................... 10
Motores Eléctricos ............................................................................................................................ 12
Principio de funcionamiento............................................................................................................. 13
Ventajas y clasificación...................................................................................................................... 14
Clasificación....................................................................................................................................... 15
Clasificación de Motores de corriente continúa .............................................................................. 16
Sentido de giro .................................................................................................................................. 17
Pérdidas y eficiencia.......................................................................................................................... 18
Aplicación.......................................................................................................................................... 19
Características de instalación............................................................................................................ 20
Condiciones de alimentación ............................................................................................................ 20
Par ..................................................................................................................................................... 21
Potencia............................................................................................................................................. 22
Revoluciones ..................................................................................................................................... 24
Pares de polos................................................................................................................................... 24
Rendimiento...................................................................................................................................... 26
Tensión de servicio............................................................................................................................ 27
Frecuencia de red (HZ)...................................................................................................................... 27
Corriente de arranque....................................................................................................................... 29
Ruido ................................................................................................................................................. 31
Ventilador.......................................................................................................................................... 32
Ruido propagado por el aire y por la estructura............................................................................... 32
Ruido propagado por el aire ............................................................................................................. 32
Ruido propagado por la estructura................................................................................................... 33
Motores de bajo ruido ...................................................................................................................... 33
Nivel de presión sonora y nivel de potencia sonora......................................................................... 33
Filtros de medición............................................................................................................................ 34
El factor de potencia ......................................................................................................................... 35

4. 4
Factor de potencia en Sistema monofásico y sistema trifásico. ....................................................... 35
La potencia efectiva o real (Activa)................................................................................................... 35
La potencia reactiva Q....................................................................................................................... 36
La potencia aparente o total S ......................................................................................................... 36
¿Por qué existe bajo factor de potencia? ......................................................................................... 38
Corrector de Factor de Potencia CFP ................................................................................................ 38
Consecuencias de un Factor de Potencia alto.................................................................................. 39
Problemas técnicos: .......................................................................................................................... 39
Beneficios económicos:..................................................................................................................... 39
Identificación de la placa de un motor.............................................................................................. 43
Tipos de motores CD......................................................................................................................... 51
Tipos de motores eléctricos.............................................................................................................. 51
Partes fundamentales de un motor CA............................................................................................. 52
Motores CD ....................................................................................................................................... 53
Generadores de corriente directa CD. .............................................................................................. 55
Clasificación de generadores de corriente continúa CD. .................................................................. 55
Generador con excitación en paralelo (shunt).................................................................................. 56
Generador con excitación en serie ................................................................................................... 56
Generador con excitación compound............................................................................................... 57
Regulación de voltaje de un generador de corriente directa CD...................................................... 58
Motores de corriente alterna............................................................................................................ 61
El motor síncrono.............................................................................................................................. 61
Características................................................................................................................................... 62
Aplicaciones....................................................................................................................................... 63
Partes fundamentales de un motor síncrono ................................................................................... 64
Tipos de Excitación............................................................................................................................ 64
Revoluciones ..................................................................................................................................... 66
Sistema trifásico de tensiones........................................................................................................... 68
Frecuencia y número de polos.......................................................................................................... 68
Reacción de armadura ...................................................................................................................... 70
Carga óhmica pura ............................................................................................................................ 70
Carga inductiva pura ......................................................................................................................... 72

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Carga capacitiva pura........................................................................................................................ 73
Motores de corriente alterna............................................................................................................ 74
Motores monofásicos ....................................................................................................................... 74
Tipos de motores monofásicos. ........................................................................................................ 75
Motor monofásico con bobinado auxiliar de arranque.................................................................... 75
Motor monofásico de espira en cortocircuito .................................................................................. 76
Motor universal................................................................................................................................. 78
Motores asíncronos trifásicos........................................................................................................... 80
Rotor de Jaula de ardilla.................................................................................................................... 80
De rotor devanado ............................................................................................................................ 81
Partes fundamentales de un motor eléctrico ................................................................................... 82
Tipo de carcasa.................................................................................................................................. 82
Tipos de base..................................................................................................................................... 82
Caja de conexiones (Bornes)............................................................................................................. 82
Cojinetes (rodamientos).................................................................................................................... 83
Duración del rodamiento .................................................................................................................. 83
Montaje de rodamientos .................................................................................................................. 83
Tipos de conexiones.......................................................................................................................... 84
Conexiones en Delta y estrella de 6 puntas...................................................................................... 85
Conexiones en Delta y estrella de 9 puntas...................................................................................... 86
Conexiones en Doble Delta y Doble estrella de 9 puntas ................................................................ 87
Conexión en Delta y Estrella de 12 puntas........................................................................................ 88
Conexión en Doble Delta y Doble Estrella de 12 puntas................................................................... 89
Deslizamiento.................................................................................................................................... 90
Sistemas de regulación de velocidad de un motor asíncrono .......................................................... 92
Variadores de frecuencia .................................................................................................................. 92
Descripción........................................................................................................................................ 94
Aplicaciones de los variadores de frecuencia ................................................................................... 96
Principales funciones de los variadores de velocidad electrónicos.................................................. 97
Aceleración controlada ..................................................................................................................... 97
Variación de velocidad...................................................................................................................... 97
Regulación de la velocidad................................................................................................................ 98

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Deceleración controlada ................................................................................................................... 98
Inversión del sentido de marcha....................................................................................................... 98
Frenado ............................................................................................................................................. 99
Protección integrada......................................................................................................................... 99
Composición de los variadores de frecuencia................................................................................... 99
Principales tipos de variadores de frecuencia ................................................................................ 102
Rectificador controlado motor de corriente continua.................................................................... 102
Convertidor de frecuencia para motor asíncrono........................................................................... 103
Regulador de tensión para el arranque de motores asíncronos..................................................... 103
Composición.................................................................................................................................... 104
El módulo de control....................................................................................................................... 104
El módulo de potencia .................................................................................................................... 105
Componentes de Potencia.............................................................................................................. 106
Principales modos de funcionamiento............................................................................................ 107
Variador unidireccional................................................................................................................... 108
Variador bidireccional..................................................................................................................... 108
Funcionamiento a par constante .................................................................................................... 109
Funcionamiento a par variable ....................................................................................................... 109
Funcionamiento a potencia constante............................................................................................ 111
Medidas de seguridad..................................................................................................................... 112
Unidades de medida SI.................................................................................................................... 114
Factores de conversión ................................................................................................................... 116

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Electricidad
La cantidad de corriente que fluye por un circuito depende del voltaje que suministra la fuente de
voltaje, el flujo de corriente también depende de la resistencia que opone el conductor frente al
paso de energía eléctrica, la resistencia de un cable depende dela conductividad del cable o el
material del que se hizo el cable, la resistencia eléctrica de un cable es menor en los cables más
delgados que en los gruesos también entre más largo el cable aumenta la resistencia, lo mismo
ocurre con la temperatura entre más baja sea la temperatura del conductor menor va a ser la
resistencia como lo que ocurre con los superconductores la resistencia se mide en ohms.
Circuitos en serie
En un circuito de en serie las resistencias están compiladas una a continuación de las otra.
De tal manera que la totalidad de la corriente pasa por cada resistencia la resistencia total de un
circuito en serie se calcula con la siguiente formula:
Rt= R1 +R2+ RN…
Si un elemento falla todo el circuito falla.

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Circuito en paralelo
La mayoría de los circuitos están conectados en paralelos de manera que cada dispositivos puede
funcionar independientemente de los demás cuando se conectan en paralelo los dispositivos
forman ramas cada una del as cuales constituye un camino diferente en cada una de las ramas el
voltaje es idéntico en cada rama .
Circuitos mixtos
Están compuestos por resistencias formadas en paralelo y en serie

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La electricidad es una forma de energía más usada por el hombre moderna ya que nuestra vida
gira entorno a ella la mayor parte de los aparatos electrodomésticos funcionan con energía
eléctrica así como se usa en la industria de la comunicación y de la informática .
La energía es la capacidad de producir trabajo mediante la circulación de energía eléctrica atreves
de conductores, produce energía mecánica luminosa y térmica la obtención de energía eléctrica
se obtienen promedio de un fenómeno físico llamado inducción electromagnética esto se produce
haciendo pasar un conductor atreves de campo eléctrico variado.
El voltaje, tensión o diferencia de potencial es la presión que ejerce una fuente de suministro de
energía eléctrica o fuerza electromotriz (FEM) sobre las cargas eléctricas o electrones en un circuito
eléctrico cerrado, para que se establezca el flujo de una corriente eléctrica.
A mayor diferencia de potencial o presión que ejerza una fuente de FEM sobre las cargas eléctricas o
electrones contenidos en un conductor, mayor será el voltaje o tensión existente en el circuito al que
corresponda ese conductor.
Voltaje

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Amperaje
Es la cantidad de electrones que circulan por un elemento eléctrico en la unidad de tiempo. La
intensidad de una corriente eléctrica se mide en amperios (A).El amperaje no es otra cosa que la
fuerza o la potencia en una corriente eléctrica circulando entre dos puntos, estos son el negativo y
el positivo a través de un conductor o cable eléctrico. La corriente eléctrica circula del negativo
hacia el positivo.
 Para medir la intensidad se utiliza el amperímetro
 El amperímetro se conecta en serie, de modo que todos los electrones tengan que pasar
por él.

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Ley de ohm
La ley de Ohm establece que la intensidad eléctrica que circula entre dos puntos de un circuito
eléctrico es directamente proporcional a la tensión eléctrica entre dichos puntos, existiendo una
constante de proporcionalidad entre estas dos magnitudes. Dicha constante de proporcionalidad
es la conductancia eléctrica, que es inversa a la resistencia eléctrica.
No sirve para calcular le resistencia y el voltaje adecuado para cada circuito
Formulas
Principios del magnetismo

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Motores Eléctricos
Un motor eléctrico es una maquina eléctrica que transforma
energía eléctrica en energía mecánica por medio de interacciones
electromagnéticas. Algunos de los motores eléctricos son
reversibles, pueden transformar energía mecánica en energía
eléctrica funcionando como generadores
Son ampliamente utilizados en instalaciones industriales,
comerciales y particulares. Pueden funcionar conectados a una
red de suministro eléctrico o a baterías. Así, en automóviles se
están empezando a utilizar en vehículos híbridos para aprovechar
las ventajas de ambos.
Fundamentos de operación de los motores eléctricos
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
Eléctricos Especiales repelen, y polos magnéticos diferentes se atraen, produciendo así el
movimiento de rotación. En la figura 1.9 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 Ampere 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.

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Principio de funcionamiento
Los motores de corriente alterna y los de corriente continua se basan en el mismo principio de
funcionamiento, el cual establece que si un conductor por el que circula una corriente eléctrica se
encuentra dentro de la acción de un campo magnético, éste tiende a desplazarse
perpendicularmente a las líneas de acción del campo magnético.
El conductor tiende a funcionar como un electroimán debido a la corriente eléctrica que circula
por el mismo adquiriendo de esta manera propiedades magnéticas, que provocan, debido a la
interacción con los polos ubicados en el estátor, el movimiento circular que se observa en el rotor
del motor.
Partiendo del hecho de que cuando pasa corriente por un conductor produce un campo
magnético, además si lo ponemos dentro de la acción de un campo magnético potente, el
producto de la interacción de ambos campos magnéticos hace que el conductor tienda a
desplazarse produciendo así la energía mecánica.
La velocidad de giro de los motores eléctricos suele tener un valor fijo, a no ser que se utilicen
variadores electrónicos de frecuencia.

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Ventajas y clasificación
En diversas circunstancias presenta muchas ventajas respecto a los motores de combustión:
A igual potencia, su tamaño y peso son más reducidos.
Se pueden construir de cualquier tamaño.
Tiene un par de giro elevado y, según el tipo de motor, prácticamente constante.
Su rendimiento es muy elevado (típicamente en torno al 75%, aumentando el mismo a medida
que se incrementa la potencia de la máquina).
Este tipo de motores no emite contaminantes, aunque en la generación de energía eléctrica de la
mayoría de las redes de suministro si emiten contaminantes.
Clasificación general de los motores eléctricos Un motor eléctrico es esencialmente una máquina
que convierte energía eléctrica en movimiento o trabajo mecánico, a través de medios
electromagnéticos.

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Clasificación
Debido a que son muchos y variados los tipos de motores eléctricos, existen numerosas formas de
catalogarlos. A continuación se muestran algunas de las formas más usuales:
Corriente directa -
• Por su alimentación eléctrica Corriente alterna -
Universales -
Flecha Solida
• Por su flecha
Flecha hueca
Ventilados
• Por su ventilación
Autoventilados – tienen un ventilador en el rotor
Cerrada
Abierta
• Por su carcasa A prueba de goteo
Sumergible
A prueba de explosión

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Clasificación de Motores de corriente continúa
Los motores de corriente continua se clasifican según la forma como estén conectados, en:
 Motor serie
 Motor compound
 Motor shunt
 Motor eléctrico sin escobillas
Además de los anteriores, existen otros tipos que son utilizados en electrónica:
 Motor paso a paso
 Servomotor
 Motor sin núcleo
Selección de un motor eléctrico
Es importante hacer una buena selección de un motor eléctrico, ya que de ello dependerá la
oportunidad de obtener la mayor vida útil del equipo, y una máxima eficiencia, lo que retribuirá
directamente a evitar posibles descomposturas o fallas.
Fundamentos de selección de un motor eléctrico
La selección de un motor depende primordialmente de tres aspectos:
a) La instalación
b) La operación
c) El mantenimiento
Los pasos a seguir para una adecuada selección de un motor eléctrico son:
1) La determinación de la fuente de alimentación
2) La potencia nominal
3) La velocidad de rotación
4) El ciclo de trabajo (continuo o intermitente)
5) El tipo de motor
6) El tipo de carcasa
Así mismo, debemos considerar las condiciones ambientales de instalación, y algunas
características como el acoplamiento de la carga, los accesorios, y las modificaciones mecánicas
necesarias.

17. 17
También es importante considerar en la selección de un motor eléctrico, las condiciones de
servicio, siendo las más importantes:
a) Exposición a una temperatura ambiente
b) Instalación en partes o alojamientos completamente cerrados o abiertos, buscando una buena
ventilación del motor.
c) Operación dentro de la tolerancia de +10% y -10% del voltaje nominal
d) Una operación dentro del valor de frecuencia del +5% y -5%
e) Operación dentro de una oscilación de voltaje del 1% o menos
Sentido de giro
El sentido de giro está relacionado directamente con la conexión de las bobinas auxiliares con
respecto a las de trabajo. El motor tiene un sentido de rotación, tan es así, que si se quiere que
gire en sentido contrario, solo hay que permutar o invertir las conexiones de las auxiliares, la
entrada por la salida o viceversa en las dos líneas.
En los estatores de polos salientes, el auxiliar es un anillo de cobre montado en una hendidura del
mismo polo, y que por inducción forma otra polaridad, por lo que se le llama de polo sombreado,
pero retrasado en tiempo, lo que genera un movimiento de balance magnético, obligando el giro
en un sentido.
Para que el motor gire en sentido contrario, solo hay que desarmarlo y armar el estator, de modo
que lo que estaba de frente quede atrás y así el anillo que puede estar a la derecha, quedará a la
izquierda.

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Pérdidas y eficiencia.
En un motor la eficiencia de la potencia se ve afectada por las pérdidas mecánicas y las perdidas
eléctricas como se muestra en la figura 2.1. Así que la potencia real [Pr] es el producto de la
tensión por la corriente, menos la potencia de perdidas [Pp].

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Aplicación.
Como sabemos, el motor eléctrico es una maquina rotatoria de movimiento infinito, que convierte
energía eléctrica en energía mecánica, como consecuencia desarrollamos directamente en su
aplicación trabajos mecánicos primordialmente rotatorios, sin embargo, mediante dispositivos,
podemos convertir el movimiento rotatorio en movimientos bien determinados, dependiendo de
su aplicación.
Tipo de maquinaria impulsada
La aplicación de un motor se determina directamente por las características de trabajo que va a
desarrollar, particularmente para cada aplicación, ésta es determinada concisamente por el factor
de servicio, que lo definimos como las características de aplicación del motor eléctrico según el
requerimiento de la maquina impulsada. Pueden ser: bombas hidráulicas, compresores, maquinas
herramienta [figura 2.2], ventiladores, molinos, reloj, reproductor de CD, sistemas de transporte…,
por citar algunos.

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Características de instalación
Las características de instalación están formadas por un conjunto de elementos, que sirven para
dotar de las mejores condiciones a una maquina o equipo para su óptimo funcionamiento, como
puede ser:
Instalación:
 Posición
 Cimentación
Condiciones Ambientales
 Temperatura
 Ambiente
Condiciones de alimentación
Corriente Directa
 Voltaje
 Frecuencia
Corriente Alterna
 Numero de fases
 Frecuencia
 Factor de potencia (cos Φ)
 Voltaje
Condiciones de alimentación
Los motores eléctricos pueden ser alimentados por sistemas de una fase, denominándose motores
monofásicos El motor monofásico normalmente está preparado para ser conectado en la red de
110 V o 220 V. Sin embargo hay sitios donde la tensión monofásica puede ser 115 V o 254 V.
En estos casos debe ser aplicado un motor específico para estas tensiones. Y si son alimentados
por 2 líneas de alimentación, se les nombra motores bifásicos; siendo así que los motores
trifásicos son aquellos que se alimentan de tres fases, también conocidos como sistemas
polifásicos. Los voltajes empleados más comúnmente son: 127 V, 220 V, 380 V, 440 V, 2 300 V y
6000 V. Son los motores más utilizados, pues los motores monofásicos tienen limitación de
potencia, y además de esto suministran rendimientos y pares menores, lo que aumenta su costo
operacional.

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Par
Se genera un momento de giro cuando una fuerza se aplica fuera del centro de giro de un cuerpo.
El producto de la fuerza F (medida en Newton) por un radio r (medida en metros) del brazo de
palanca se denomina par M de la fuerza.
Par: Símbolo M
M = F * r
[M] =N * m
Cuando los pares de giro a la derecha y los de giro a la izquierda son iguales, la palanca se
encuentra en equilibrio, o sea, en reposo. Si los dos pares son diferentes, la palanca girará en el
sentido del par mayor.
En las máquinas eléctricas rotativas, también se representan por pares (Fig.1.12).
Fig. 1.12 Ley de la palanca
En el estator se origina un campo magnético de fluj
hierro dulce magnético, con muescas o ranuras en las que se insertan los conductores.
Comentario
El par motor depende directamente de las corrientes del rotor, y tenemos que saber que en el
momento que en el momento del arranque son muy elevadas, disminuyendo a medida que se
aumenta la velocidad. De esta forma distinguimos dos tipos de par: par de arranque y el par
normal .esto sucede porque al ir aumentando la velocidad del rotor se cortan menos líneas de
fuerza en el estator y, claro está también las fuerzas electromotrices del rotor disminuyen , de este
modo obtenemos que las corrientes del rotor disminuyen junto con el par de motor . Lo
importante de esta explicación es que con los motores asíncronos podemos manejar cargas
difíciles porque tenemos un par de arranque elevado (hasta tres veces el par normal

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Potencia
La potencia mecánica de los motores se expresa, ya sea en caballos de fuerza (HP) o en Kilowatts.
La relación entre estas cantidades está dada por la expresión:
Fig. 1.13 La potencia de un motor se da en HP o en watts
Estas medidas cuantifican la cantidad de trabajo que un motor es capaz de desarrollar en un
periodo especifico de tiempo.
Dos son los factores importantes que determinan la potencia mecánica de salida en los motores:
el par y la velocidad.
Se define la potencia como el cociente del trabajo W (medido en Joule) por el tiempo t (medido en
segundos); la ecuación de la potencia es:
P = W / t
Dónde:
P = es la potencia, en vatios [W],
W = es el trabajo en joule [J],
T = es el tiempo que se emplea para efectuar el trabajo, en segundos [s]

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Se mide generalmente en joules por segundo (watts), pero también puede medirse en el sistema
inglés en libra pie por segundo (lb p/s) o en caballos de fuerza (HP).
Un caballo de fuerza es la unidad de potencia igual a 746 watts o 3300 lb/pie por minuto o
550 lb/pie por segundo.
Un Watt (vatio), es la unidad base de la potencia eléctrica, en los motores grandes la potencia se
indica en Kilowatts (KW), por ejemplo, la salida de un motor de 5 HP es 3.73 kW, ya que :
Para convertir los valores de unidades de potencia, usted puede usar las formulas abajo:
Ejemplo: Dado un motor de 5 HP, transforme para kW:
Nota: La potencia especificada en la placa de identificación del motor, indica la potencia
mecánica disponible en la punta del eje.
Para obtener la potencia eléctrica consumida por el motor (kW.h), se divide la potencia en
kW por su eficiencia (η).
Ejemplo:

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Revoluciones
Es el número de giros que el eje desarrolla por unidad de tiempo.
La rotación normalmente es expresa en RPM (rotaciones por minuto). Para las frecuencias de 50
Hz y 60 Hz, tenemos solo aplica a motores síncronos:
Los motores de 2 y 4 polos son los más vendidos en el mercado.
Deslizamiento: El concepto de deslizamiento es usado para describir la diferencia entre la rotación
sincrónica y la rotación efectiva en la punta del eje del motor. Factores como la carga o inclusive la
variación de la tensión de la red de alimentación, pueden influenciar en la rotación del motor
Pares de polos
Una barra de un imán (Fig. 1.14) consta de dos polos:Norte (N) y Sur (S), también puede decirse
que la barra de un imán consta de un par de polos.
La frecuencia siempre viene registrada en los datos de placa de características del motor, y debido
a que la misma depende del número de polos, es relativamente fácil calcular el número de éstos, a
partir de la frecuencia.

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La ecuación para calcular el número de polos de una máquina rotativa es la siguiente:
Y para calcular los pares de polos la ecuación es:
Dónde:
p = es el número de pares de polos “no tiene unidades de medida”
No. = de polos (es el número de polos) “no tiene unidades de medida”
f = es la frecuencia eléctrica en Hz
n = es la frecuencia de giro en rad/s 120 y 60 son constantes
Comentario: Algo importante entre mayor número de polos tenga un motor menor va a hacer sus
números de revoluciones.

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Rendimiento
En la transformación de energía, por ejemplo en un convertidor, aparecen efectos secundarios que
no son intencionados, pero tampoco evitables. Así, la corriente calienta los hilos del devanado; el
material del núcleo y los polos se calientan también por magnetización. Además aparecen
rozamientos de cojinetes y corrientes de aire. La cantidad de energía desperdiciada en los efectos
secundarios se designa como pérdidas.
Solo una parte de la energía primitiva se transforma en la energía deseada; otra parte se
transforma en pérdidas de energía, generalmente como calor.
En general, la relación entre utilización y consumo se designa como rendimiento h. Si se compara
la potencia de salida (potencia utilizable) con la potencia de entrada (potencia aplicada), el
rendimiento o eficiencia es la relación entre potencia de salida y potencia de entrada.
Es importante que ambas potencias deban estar expresadas en las mismas unidades.
η = rendimiento
Pab = potencia de salida
Pzn = potencia de entrada
El rendimiento puede ser dado como un número decimal o en tanto por ciento (%). Como la
potencia de salida es siempre menor que la potencia de entrada, el rendimiento es siempre menor
que 1 o que el 100%.
Fig. 1.17 Tabla 1.2 Ejemplos de rendimiento
Ejemplo: un motor consume 5 kW de potencia eléctrica y produce 4 kW de potencia mecánica.
¿Cuál es su rendimiento?

27. 27
Tensión de servicio
Los distintos tipos de motores dependerán eléctricamente de la tensiones a las cuales las
diferentes redes de distribución estén normalizados a servir; los voltajes secundarios normalizados
en el sistema de la Empresa Eléctrica, es exclusivo para 120/240 voltios, monofásicos 3 alambres,
corriente alterna, 60 Hz.
A solicitud del consumidor y después de que la EEGSA haya investigado la posibilidad de prestar un
servicio trifásico de 4 alambres, 208/120 voltios; como también las tensiones trifásicas como lo
son 240/120 voltios, delta 4 alambres, y para servicios generales en donde los transformadores
son proporcionados por el usuarios, se pueden suministrar:
1) 480/240 voltios, 3 fases, delta, 4 alambres
2) 416Y/240 voltios, 3 fases, estrella aterrizada, 4 alambres
3) 480Y/277 voltios, 3 fases
Tensión nominal: Para los motores de inducción o motores asíncronos monofásicos, las tensiones
pueden ser de 120 o 240 voltios y para motores asíncronos trifásicos las tensiones pueden ser
variadas, por ejemplo: 220, 240, 380, 480 voltios, por mencionar algunos. Por lo general los
motores asíncronos trifásicos pueden ser alimentados con tensiones que varíen con respecto al
valor nominal indicado en placa, las tensiones de alimentación no pueden ser menores del 5%, ni
mayores del 105% de la tensión nominal, ya que estas variaciones de tensión perjudican el buen
funcionamiento del motor.
Frecuencia de red (HZ)
Es el número de veces que un determinado evento se repite en un determinado intervalo de
tiempo.
La frecuencia de la red de alimentación utilizada en Latinoamérica es 50 Hz o 60 Hz, dependiendo
del país. Eso significa que la tensión de la red repite su ciclo sesenta veces por segundo.
La frecuencia es un factor importante, ya que influye directamente en la rotación del motor
eléctrico.
La frecuencia de la corriente alterna queda definida por la rapidez con la que se repite cada
período; concretamente, la frecuencia mide el número de períodos comprendidos en un tiempo
de t = 1 segundo.
La frecuencia se representa por la letra f, y se mide en Hercios o Hertz, unidad que se suele
representar por Hz.
La frecuencia puede expresarse fácilmente, si en lugar de un tiempo cualquiera se toma el tiempo
exacto T de un período. El número de ciclos será entonces 1.

28. 28
Fig. 1.18 Tensión de frecuencia de 50 Hz
Fórmula para calcular la frecuencia es:
Frecuencia = Un ciclo
Período
Las frecuencias usuales son de 50 y de 60 Hz.
El período T en segundos, es el tiempo que dura una revolución, una vuelta completa o un ciclo
(es una oscilación completa de una tensión o una corriente alterna).
Ciclo: la curva representada en la figura 1.19 representa una oscilación. Después de los 360° la
curva vuelve a empezar. Este fenómeno es, pues, periódico, ya que se repite cuando se suceden
varias oscilaciones.

29. 29
Corriente de arranque
La interdependencia entre todas las magnitudes (factor de potencia, cos, rendimiento η, tensión
Frecuencia f, frecuencia de giro n, intensidad I, potencia P, etc.) que influyen en los motores
trifásicos, se presentan gráficas con curvas de carga (en función del par M) y curvas en función de
la velocidad. La fig. 1.20 muestra dos gráficas con características típicas para motores asíncronos
trifásicos. De las características de carga (Fig. 1.20a) se puede deducir el comportamiento del
motor en vacío y cuando está cargado (con carga). El factor de potencia cos ϕ en vacío es muy
pequeño, pues se precisa de muy poca potencia activa y predomina la potencia reactiva inductiva
de los devanados. Al aumentar la carga también aumenta el factor de potencia, cos Φ.
Fig. 1.20 Curvas características de un motor asíncrono trifásico
con barras redondas (Incisos a y b)

30. 30
Cuando se habla de valores favorables se indica que tanto el rendimiento η como el factor de
potencia cos ϕ, son grandes. Como al seguir aumentando la carga a partir de un determinado valor
decrece el rendimiento y el aumento del factor de potencia es insignificante, el funcionamiento de
régimen nominal se obtiene para aquel punto, en el que el producto del rendimiento η por el
factor de potencia cos ϕ es máximo.
Las características en función de la velocidad (Fig. 1.20), muestran la dependencia de n, la
intensidad consumida I y del par M. La curva que da el par en función de la frecuencia de giro,
tiene una forma típica para las máquinas asíncronas trifásicas, con un pico (máximo) y un valle
(mínimo). Si el par resistente es mayor que el máximo de la curva la máquina no podrá vencerlo y
se detendrá.
La corriente I precisa para arrancar, es muy intensa e irá decreciendo rápidamente, al aumentar la
velocidad. Las características trazadas en la fig. 1.20 pertenecen a un motor asíncrono trifásico con
rotor de barras redondas.
Las máquinas de inducción de este tipo presentan un par de arranque reducido y una corriente de
arranque IA de 7 a 10 veces la corriente nominal IN.
La corriente de arranque IA es la corriente demandada en el momento exacto de hacer funcionar
al motor y la corriente nominal es la corriente indicada en la placa de características del motor.
IA = 7x IN y puede llegar hasta
IA = 10 x IN
Por ejemplo:
Si un motor asíncrono trifásico en su placa de características indica una corriente nominal de 10
amperios, el valor de la corriente de arranque puede llegar a valores de:
IA = 7 x IN = 7 x 10 A= 70 A
IA = 10 x IN = 10 x 10 A = 100 A
Se concluye que la corriente de arranque puede estar entre 70 a 100 amperios. Se utilizan varios
métodos para reducir corrientes de arranque elevadas, corrientes dañinas a la vida del motor, ya
que estas debilitan a los embobinados.
Uno de los métodos para reducir la corriente de arranque es por medio del arranque estrella –
delta como se muestra el la fig. 1.21; como puede verse en la gráfica, la corriente de arranque en
estrella (IA, Y) es menor que la corriente en delta (IA, Δ).

31. 31
Conexión en estrella Conexión en Delta
Fig. 1.21 Tensiones, intensidades y par en el circuito de arranque
Estrella – delta (triángulo)
Ruido
Actualmente el ruido está sujeto a regulaciones estrictas, con
niveles máximos permitidos. En consecuencia, consideramos
la reducción del nivel de ruido como uno de los principales
criterios de diseño en el desarrollo de nuestros motores.
Componentes del ruido
Los principales componentes del ruido en un motor son el
ventilador y el circuito electromagnético. A altas velocidades
y a altas potencias, el ruido del ventilador es predominante;
a bajas velocidades predomina el del circuito
electromagnético. En los motores de anillos, las escobillas y
los anillos suponen un ruido añadido

32. 32
Ventilador
El ruido del ventilador se puede reducir mediante un diseño optimizado del ventilador.
Similarmente, un incremento del rendimiento general del motor permite reducir el diámetro del
ventilador. Sin embargo, el ventilador debe ser suficientemente grande como para generar el flujo
de aire necesario para asegurar una refrigeración adecuada del motor.
El nivel de ruido de los motores grandes se puede reducir mediante la incorporación de un
silenciador. En los motores grandes de 2 polos, es posible utilizar un ventilador unidireccional que
gire solamente en una única dirección, con lo que se generaría menos ruido.
Ruido propagado por el aire y por la estructura
El ruido puede propagarse de dos maneras. El ruido propagado por el aire es el generado por el
ventilador; el ruido de la estructura es el generado por los rodamientos y por el ruido magnético al
vibrar por la carcasa del motor, las fundaciones, las paredes y cualquier tipo de conducción.
Ruido propagado por el aire
Dependiendo de la aplicación, el ruido propagado
por el aire puede reducirse mediante un
silenciador, un ventilador unidireccional o
mediante la instalación de un motor refrigerado
por agua. Por ejemplo, elegir un motor
refrigerado por aire y agua proporciona un nivel
de ruido mucho más bajo a altas potencias y es
mucho más barato que uno de refrigeración aire-
aire totalmente cerrado. Un motor totalmente
cerrado con una refrigeración por aire con
entrada y salida separadas presenta por lo
general el mismo nivel de ruido que un motor con
refrigeración de agua e incluso cuesta menos.
Dado que a menudo los motores grandes se
instalan en salas separadas, el nivel de ruido tiene una importancia secundaria.

33. 33
Ruido propagado por la estructura
Un método efectivo para eliminar el ruido propagado por la estructura es montando
cuidadosamente unos amortiguadores de vibración dimensionados. Sin embargo, elegir
arbitrariamente los amortiguadores de vibración puede empeorar el problema del ruido.
Motores de bajo ruido
La mayoría de fabricantes suministran versiones con bajo
ruido para motores grandes y motores de altas
velocidades. Sin embargo, para alcanzar niveles bajos de
ruido, el diseño del motor presenta modificaciones que
pueden afectar la refrigeración. En algunos casos, puede
ser que un motor grande deba presentar necesariamente la
potencia requerida, lo cual haría aumentar su coste. Por
ello, el coste de un motor de bajo ruido debería
compararse con el coste de otras medidas de reducción de
ruido que puedan aplicarse a la planta.
Nivel de presión sonora y nivel de potencia sonora
El sonido equivale a ondas de presión enviadas por
un objeto a través del medio (generalmente el aire)
en el que se encuentra. Durante una prueba de ruido,
la presión sonora se mide en
dB. La diferencia entre la presión sonora detectable
para el oído humano y el límite del dolor humano es
de 1:10.000.000. Dado que la diferencia de presión es
tan grande y que la diferencia de 10 dB que
percibimos es como el doble del nivel sonoro, se
utiliza una escala logarítmica, en la que:
Nivel de presión sonora Lp = 10 log (P/P0)2 dB
P0 = 2* 10 - 5 (Pa) ruido mínimo detectable
P = presión mesurable (Pa)
La presión sonora se mide en una sala de pruebas
para eliminar el ruido reflejado y las fuentes
externas. Se coloca un micrófono en varios puntos a
un metro del motor parar medir el sonido desde
distintas direcciones.
Como el nivel de ruido varía en distintas direcciones debido a la influencia de las fuentes, se aplica
una tolerancia de 3 dB (A) para el nivel de presión sonora media.
El nivel sonoro medido (Lp) puede ser convertido en potencia radiada desde la fuente sonora para
determinar el nivel de potencia sonora (Lw).
La fórmula para ello es: Lw = Lp + Ls (Ls se calcula desde la superficie a medir, según DIN)

34. 34
Filtros de medición
Para medir el sonido compuesto, se utilizan amplificadores
y filtros distintos. Detrás de los resultados en dB medidos
de esta forma se les añade (A), (B) o (C), dependiendo del
filtro usado. Normalmente sólo se da el resultado en dB
(A), el cual corresponde al más próximo a la percepción
auditiva.
Los filtros pasan toda la gama de frecuencia pero atenúan
o amplifican algunas de sus partes. Las características del
filtro corresponden a las curvas estilizadas de 40, 70 y 100
phons para los tonos puros.
La información sobre el nivel de presión sonora sólo tiene
sentido si se establece la distancia desde la fuente sonora.
Por ejemplo, 80 dB (A) a una distancia de un metro desde
una fuente sonora corresponde a 70 dB (A) a tres metros
de la fuente

35. 35
El factor de potencia
Potencia: la potencia consumida en un elemento
cualquiera de un circuito es la velocidad con la que la
energía eléctrica es convertida en cualquier otra forma
de energía (calorífica, mecánica, química etc.)
El factor de potencia es la relación entre la potencia
activa (en watts, W), y la potencia aparente (en Volts-
Amper, VA) y describe la relación entre la potencia de
trabajo o real y la potencia total consumida.
FP= P/S
Factor de potencia en Sistema monofásico y sistema
trifásico.
El factor de potencia es un término utilizado para describir la cantidad de energía eléctrica que se
ha convertido en trabajo. El valor ideal del factor de potencia es 1, esto indica que toda la energía
consumida por los aparatos ha sido transformada en trabajo. Por el contrario, un factor de
potencia menor a la unidad significa un mayor consumo de energía necesaria para producir un
trabajo útil.
La potencia efectiva o real (Activa)
Es la que en el proceso de transformación de la energía eléctrica se aprovecha como trabajo.
Los diferentes dispositivos eléctricos convierten energía eléctrica en otras formas de energía
como: mecánica, lumínica, térmica, química, entre otras.
Esta energía corresponde a la energía útil o potencia activa o simplemente potencia, similar a la
consumida por una resistencia
Unidades: Watts (W)
Símbolo: P
 Sistema monofásico: P = V I COS ϕ
 Sistema trifásico P: = √3 V I COS ϕ
P = Potencia de consumo eléctrico, expresada en watt (W)
I = Intensidad de la corriente que fluye por el circuito, en ampere (A)
Cos = Valor del factor de potencia o coseno de “fi”
√3=Valor constante en los sistemas trifásicos

36. 36
La potencia reactiva Q
Es la encargada de generar el campo magnético que requieren para su funcionamiento los equipos
inductivos como los motores y transformadores, requieren potencia
activa para efectuar un trabajo útil, mientras que la potencia reactiva es utilizada para la
generación del campo magnético, almacenaje de campo eléctrico que en sí, no produce ningún
trabajo.
La potencia reactiva esta 90 ° desfasada de la potencia activa.
Unidades: Volts-amperes reactivos (VAR)
Símbolo: Q
• Sistema monofásico: Q = V I sen ϕ
• Sistema trifásico: Q = √3 V I sen ϕ
Q = Valor de la carga reactiva o inductiva, en volt-ampere reactivo (VAR)
S = Valor de la potencia aparente o total, expresada en volt-ampere (VA)
P = Valor de la potencia activa o resistiva, expresada en watt (W)
√3=Valor constante en los sistemas trifásicos
La potencia aparente o total S
Es la suma geométrica de las potencias activa y reactiva, o también:
Unidades: Volts-amperes (VA)
Símbolo: S
• Sistema monofásico: S = V I
• Sistema trifásico: S = √3 V I
S = Potencia aparente o total, expresada en volt-ampere (VA)
V = Voltaje de la corriente, expresado en volt
I = Intensidad de la corriente eléctrica, expresada en ampere (A)
√3=Valor constante en los sistemas trifásicos
Gráficamente estas tres expresiones están relacionadas mediante el "triángulo de potencias" es la
mejor forma de ver y comprender de forma gráfica qué es el factor de potencia o coseno de “fi”
(Cos) y su estrecha relación con los restantes tipos de potencia presentes en un circuito eléctrico
de corriente alterna.
El factor de potencia (fp) es la relación entre las potencias activa
(P) y aparente (S) si las corrientes y tensiones son señales sinusoidales.

37. 37
 Potencia activa (P) (resistiva)
 Potencia reactiva (Q) (inductiva)
 Potencia aparente (S) (total)
Dependiendo del tipo de carga, el factor de potencia puede ser: adelantado, retrasado, igual a 1.
• En las cargas resistivas como las lámparas incandescentes, la tensión y la corriente están en fase
en este caso, se tiene un factor de potencia unitario.
• En las cargas inductivas como los motores y transformadores, la intensidad se encuentra
retrasada respecto a la tensión. En este caso se tiene un factor de potencia retrasado.
• En las cargas capacitivas como los condensadores, la corriente se encuentra adelantada respecto
al voltaje. En este caso se tiene un factor de potencia adelantado.
Por medio de una tabla se puede calcular el factor de potencia actual y se pude ver o calcular
factor de potencia para arreglarlo

38. 38
¿Por qué existe bajo factor de potencia?
La potencia reactiva, es necesaria para producir el flujo electromagnético que pone en
funcionamiento elementos como: motores, transformadores, lámparas fluorescentes, equipos de
refrigeración, entre otros. Cuando la cantidad de estos equipos es apreciable, un alto consumo de
energía reactiva puede producirse como consecuencia.
Para producir un trabajo, las cargas eléctricas requieren de un cierto consumo de energía.
• Cuando este consumo es en su mayoría energía reactiva, el valor del ángulo Ø se incrementa y
disminuye el factor de potencia. Factor de potencia VS ángulo Ø
Corrector de Factor de Potencia CFP
La finalidad de corregir el factor de potencia es reducir o aun eliminar el costo de energía reactiva
en la factura de electricidad. Para lograr esto, es necesario distribuir las unidades capacitivas,
dependiendo de su utilización, en el lado del usuario del medidor de potencia. Existen varios
métodos para corregir o mejorar el factor de potencia, entre los que destacan la instalación de
capacitores eléctricos o bien, la aplicación de
motores síncronos que finalmente actúan como
capacitores
• Compensación individual en motores
• Compensación por grupo de cargas
• Compensación centralizada
• Compensación combinada

39. 39
Consecuencias de un Factor de Potencia alto
Entre las principales consecuencias de un bajo factor de potencia podemos mencionar los
siguientes:
Aumento en la corriente
Incrementan las pérdidas por efecto Joule las cuales son una función del cuadrado de la corriente,
ejemplo:
-Los cables entre el medidor y el usuario
-Los embobinados de los transformadores de distribución
-Dispositivos de operación y protección
Aumento en la caída de tensión resultando en un insuficiente suministro de potencia a las cargas,
éstas sufren una reducción en su potencia de salida. Esta caída de tensión afecta a:
-Embobinados de transformadores de distribución
-Cables de alimentación
-Sistema de protección y control
Estas desventajas también afectan al productor y al distribuidor de energía eléctrica. El productor
penaliza al usuario con factor de potencia bajo haciendo que pague más por su electricidad.
-Es por esta razón que las compañías de electricidad cargan tarifas más altas cuando el factor de
potencia es bajo.
Problemas técnicos:
• Mayor consumo de corriente.
• Aumento de las pérdidas en conductores.
• Sobrecarga de transformadores, generadores y líneas de distribución.
• Incremento de las caídas de voltaje.
Beneficios económicos:
• Reducción de los costos por facturación eléctrica.
• Eliminación del cargo por bajo factor de potencia.
• Bonificación de hasta un 2.5 % de la facturación cuando se tenga
factor de potencia mayor a 0.9

40. 40
Ejemplo
1:Se tiene un motor trifásico de 20 kW operando a 440 V, con un factor de potencia de 0.7, si la
energía se entrega a través de un alimentador con una resistencia total de 0.166
Ohms calcular:
• A) La potencia aparente y el consumo de corriente
• B) Las pérdidas en el cable alimentador
• C) La potencia en kVAR del capacitor que es necesario para corregir el F.P. a 0.9
Nos referimos a la tabla del coeficiente “K” y se escoge el valor que está dado por el valor actual
del FP y el valor deseado:
• D) Repetir los incisos a) y b) para el nuevo factor de potencia
A) La corriente y la potencia aparente

41. 41
E) Las pérdidas en el alimentador
• E) La energía anual ahorrada en el alimentador si el motor opera 600 h/mes
• La reducción de las pérdidas:
• La energía ahorrada al año:
• Considerando a $ 0.122 por kWh, se tienen $ 242.88 de ahorro tan sólo en el alimentador
CONCLUSIONES
El valor del factor de potencia es determinado por el
tipo de cargas conectadas en una instalación. De
acuerdo a su definición el factor de potencia es
adimensional y puede tomar valores entre 0 y 1
En un circuito resistivo puro: φ = 0
Esto es la corriente y la tensión cambian de polaridad
en el mismo instante en cada ciclo, siendo por lo tanto
el factor de potencia la unidad.
Por otro lado en un circuito reactivo puro, la corriente
y la tensión están en cuadratura: φ = 90 °, siendo el
factor de potencia igual a cero.

42. 42
Ejercicios
1.- Calcula la capacidad de cada uno de los condensadores que deben conectarse en paralelo y en
triángulo en una instalación de 5000W y FP=0,75 para mejorar este factor de potencia hasta 0,95,
sabiendo que la red es de 380V/50Hz.
Calcula la intensidad consumida antes y después de mejorar el factor de potencia.
2.- Calcula la capacidad de los condensadores para corregir el factor de potencia de
0,7 a 0,9 de un motor trifásico con una potencia de 2,5KW conectado a una red de
400V/50Hz.
3.- ¿Qué corriente consumirá una instalación antes y después de acoplarle una batería de
condensadores que mejora el factor de potencia de una instalación de
10KW de 0,8 a 1, si la red es de 400V/50Hz?
4.- Un horno de inducción con factor de potencia 0,7 consume 25A al conectarlo a una red de
400V/50Hz. Calcula la P,Q y S del receptor.
5.- Calcula la potencia activa y reactiva consumida por un conjunto de bombillas incandescentes
de 60W/230V cada una conectadas en estrella a una red de
400V/50Hz. Recuerda que una bombilla incandescente es un receptor resistivo puro.
6.- Calcula la potencia consumida por tres lámparas incandescentes de 580Ω cada una si están
conectadas a una red de 400V/50Hz
a) en estrella.
b) en Delta

43. 43
Identificación de la placa de un motor
La placa con los datos característicos nos da toda la información correspondiente al motor. La
figura muestra dos placas típicas de motores.

44. 44
DATOS DE PLACA DE UN MOTOR
La placa con los datos característicos nos da toda la información correspondiente almotor. La
figura muestra dos placas típicas de motores.
 Tipo de motor 1LA jaula de ardilla
 Dimensiones del motor IM B5

45. 45
 Norma de construcción IEC/EN 60034
CLASIFICACIÓN DE MATERIALES PARA MAQUINAS Y APARATOS ELÉCTRICOS, DE ACUERDO
CON SU ESTABILIDAD TÉRMICA (según norma IEC)
Clase Y
Temperatura límite 90°C
Comprende a materiales o asociación de materiales, tales como algodón, seda y papel sin
impregnación.
Clase A
Temperatura límite 105°C
Comprende a materiales o asociación de materiales, tales como algodón, seda y papel con
impregnación o sumergidos en
un dieléctrico, como puede ser el aceite.
Clase E
Temperatura límite 120°C
Comprende a materiales o asociación de materiales, de la clase A, para los que se garantiza su
utilización para una temperatura superior a 15°C.
Clase B
Temperatura límite 130°C
Comprende a materiales o asociación de materiales, tales como mica, fibra de vidrio, etc., con
aglomerantes adecuados.
Clase F
Temperatura límite 155°C
Comprende a materiales o asociación de materiales de la clase B, para los que se garantiza su
utilización para una temperatura superior en 25° C.

46. 46
Clase H
Temperatura límite 180°C
Comprende a materiales o asociación de materiales tales como siliconas, mica y fibra de vidrio
convenientemente mezclados con resinas y siliconas.
Clase C
Temperatura límite superior a 180°C
Comprende a materiales o asociación de materiales tales como siliconas, mica, vidrio y cuarzo
convenientemente aglutinados para soportar temperaturas superiores a los 90°C.
 Tipo alimentación 3 ∼ (Trifásico)
Tensión nominal: Para los motores de inducción o motores asíncronos monofásicos, las tensiones
pueden ser de 120 o 240 voltios y para motores asíncronos trifásicos las tensiones pueden ser
variadas, por ejemplo: 220, 240, 380, 480 voltios, por mencionar algunos. Por lo general los
motores asíncronos trifásicos pueden ser alimentados con tensiones que varíen con respecto al
valor nominal indicado en placa, las tensiones de alimentación no pueden ser menores del 5%, ni
mayores del 105% de la tensión nominal, ya que estas variaciones de tensión perjudican el buen
funcionamiento del motor.
• Potencia 15 kW
La potencia mecánica de los motores se expresa, ya sea en caballos de fuerza (HP) o en Kilowatts.
• Voltaje nominal
Este depende del tipo de conexión que estamos utilizando Ya sea en delta ∆ o estrella ү los
distintos tipos de motores dependerán eléctricamente de las tensiones a las cuales las diferentes
redes de distribución estén normalizadas a servir.
• Tipo de conexión ү o ∆
Uno de los métodos para reducir la corriente de arranque es por medio del arranque estrella –
delta como se muestra en la fig. 1.21; como puede verse en la gráfica, la corriente de arranque en
estrella (IA, Y) es menor que la corriente en delta (IA, Δ)
Fig. 1.21 Tensiones, intensidades y par en el circuito de arranque
Estrella – delta (triángulo)
• Frecuencia nominal 60 Hz

47. 47
La frecuencia de la red de alimentación utilizada en Latinoamérica es 50 Hz o 60 Hz, dependiendo
del país. Eso significa que la tensión de la red repite su ciclo sesenta veces por segundo.
 Factor de potencia (cosφ )0,90
Es el término que se utiliza para explicar la cantidad de energía eléctrica que se transforma en
trabajo el valor ideal es 1 o 0.90 un valor menor a este determinaría que se utiliza mayor cantidad
de energía eléctrica para generar un trabajo
 Grado de protección
Es la protección del motor contra la entrada de cuerpos extraños (polvo, fibras, etc.), contacto
accidental y penetración de agua.
Así, por ejemplo, un equipamiento a ser instalado en un local sujeto a chorros de agua, debe
poseer un envoltorio capaz de soportar tales chorros de agua, bajo determinados valores de
presión y ángulo de incidencia, sin que haya penetración que pueda ser perjudicial al
funcionamiento del motor.
El grado de protección es definido por dos letras (IP) seguido de dos dígitos. El primer dígito indica
protección contra la entrada de cuerpos extraños y contacto accidental, mientras el segundo dígito
indica la protección contra la entrada de agua.

48. 48
Comentario: El W (IP55W) indica protección contra agentes climáticos, tipo: lluvia, salitre, sereno,
etc.
Por ejemplo:

49. 49

50. 50

51. 51
Tipos de motores CD
Tipos de motores eléctricos.
Los principales tipos de motores son los de corriente alterna o
los de corriente continua. Estos últimos se clasifican según su
conexión: motor en serie, compound, shunt, motor eléctrico
sin escobillas, motores pasó a paso y motor sin núcleo. Estos
motores han revolucionado la industria por lo económicos y lo
fácilmente adaptables en términos de posición. Sin embargo,
han sido superados, luego del advenimiento de la electrónica,
por los motores de corriente alterna, que permiten una
regulación de la velocidad más económica a nivel industrial.
Estos motores tienen una estructura similar aunque con algunas
diferencias en la disposición del rotor. Los motores de corriente alterna se clasifican en
asincrónicos (o de inducción), sincrónicos y colectores. A su vez pueden ser monofásicos o
trifásicos.
El motor de corriente continua es una máquina que convierte la energía eléctrica continua en
mecánica, provocando un movimiento rotatorio. En la actualidad existen nuevas aplicaciones con
motores eléctricos que no producen movimiento rotatorio, sino que con algunas modificaciones,
ejercen tracción sobre un riel. Estos motores se conocen como motores lineales.
Esta máquina de corriente continua es una de las más versátiles en la industria. Su fácil control de
posición, paro y velocidad la han convertido en una de las mejores opciones en aplicaciones de
control y automatización de procesos. Pero con la llegada de la electrónica su uso ha disminuido
en gran medida, pues los motores de corriente alterna, del tipo asíncrono, pueden ser controlados
de igual forma a precios más accesibles para el consumidor medio de la industria. A pesar de esto
los motores de corriente continua se siguen utilizando en muchas aplicaciones de potencia (trenes
y tranvías) o de precisión (máquinas, micro motor, etc.)
La principal característica del motor de corriente continua es la posibilidad de regular la velocidad
desde vacío a plena carga.

52. 52
Partes fundamentales de un motor CA
El motor de corriente continua está compuesto de 2 piezas fundamentales:
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
• Tapas
Eje: Formado por una barra de acero fresada. Imparte la rotación al núcleo, devanado y al
colector.
Núcleo: Se localiza sobre el eje. Fabricado con capas laminadas de acero, su
función es proporcionar un trayecto magnético entre los polos para que el flujo
magnético del devanado circule.
Este núcleo laminado contiene ranuras a lo largo de su superficie para albergar
al devanado de la armadura (bobinado).
Devanado: Consta de bobinas aisladas entre sí y entre el núcleo de la armadura. Estas bobinas
están alojadas en las ranuras, y están conectadas eléctricamente con el colector, el cual debido a
su movimiento rotatorio, proporciona un camino de conducción conmutado.
Colector: Denominado también conmutador, está constituido de láminas de material conductor
(delgas), separadas entre sí y del centro del eje por un material aislante, para evitar cortocircuito
con dichos elementos. El colector se encuentra sobre uno de los extremos del eje del rotor, de
modo que gira con éste y está en contacto con las escobillas.
La función del colector es recoger la tensión producida por el devanado inducido, transmitiéndola
al circuito por medio de las escobillas.
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.
Armazón Imán permanente Escobillas y porta escobillas

53. 53
Motores CD
1) Motor en serie Es un tipo de motor eléctrico de corriente
continua en el cual el inducido y el devanado inductor o de excitación
van conectados en serie. Por lo tanto, la corriente de excitación o del
inductor es también la corriente del inducido absorbida por el motor.
Las principales características de este motor son:
- Se embala cuando funciona en vacío, debido a que la velocidad de un
motor de corriente continua aumenta al disminuir el flujo inductor y, en
el motor serie, este disminuye al aumentar la velocidad, puesto que la intensidad en el inductor es
la misma que en el inducido.
- La potencia es casi constante a cualquier velocidad.
- Le afectan poco la variaciones bruscas de la tensión de alimentación, ya que un aumento de esta
provoca un aumento de la intensidad y, por lo tanto, del flujo y de la fuerza contra electromotriz,
estabilizándose la intensidad absorbida.
Motor compound o motor de excitación compuesta: Es un Motor
eléctrico de corriente continua cuya excitación es originada por dos
bobinados inductores independientes; uno dispuesto en serie con el
bobinado inducido y otro conectado en derivación con el circuito formado
por los bobinados: inducido, inductor serie e inductor auxiliar.
Motor shunt o motor de excitación en paralelo: Es un motor
eléctrico de corriente continua cuyo bobinado inductor principal está
conectado en derivación o paralelo con el circuito formado por los
bobinados inducido e inductor auxiliar.
Al igual que en los dinamos shunt, las bobinas principales están
constituidas por muchas espiras y con hilo de poca sección, por lo que
la resistencia del bobinado inductor principal es muy grande.

54. 54
Motor eléctrico sin escobillas: También llamado
motor brushless es un motor eléctrico que no
emplea escobillas para realizar el cambio de polaridad en el
rotor.
Los motores eléctricos solían tener un colector de delgas o
un par de anillos rasantes. Estos sistemas, que producen
rozamiento, disminuyen el rendimiento, desprenden calor y
ruido, requieren mucho mantenimiento y pueden producir
partículas de carbón que manchan el motor de un polvo
que, además, puede ser conductor.
Motores paso a paso: Es un dispositivo electromecánico que convierte una serie de impulsos
eléctricos en desplazamientos angulares discretos, lo que significa es
que es capaz de avanzar una serie de grados (paso) dependiendo de
sus entradas de control. El principio de funcionamiento básico de los
motores paso a paso consiste en alimentar solo algunas de las bobinas
del estator con corriente continua generando un flujo con una
dirección fija, que al interactuar con el rotor del motor produce un par
en función del ángulo de desfasaje de la posición de equilibrio, que
depende de del tipo de motor paso a paso empleado.
Para producir el movimiento de rotación la bobina excitada debe cambia a medida que el rotor
llega a la posición de equilibrio.
Motor sin núcleo: Cuando se necesita un motor eléctrico de baja inercia (arranque y parada muy
cortos), se elimina el núcleo de hierro del rotor, lo que aligera su masa y permite fuertes
aceleraciones, se suele usar en motores de posicionamiento (p.e. en máquinas y automática).
Para optimizar el campo magnético que baña el rotor, para motores que requieren cierta potencia,
se puede construir el rotor plano en forma de disco, similar a un circuito impreso en el que las
escobillas rozan ortogonalmente sobre un bobinado imbricado que gira entre imanes
permanentes colocados a ambos lados del disco.

55. 55
Generadores de corriente directa CD.
Un generador es una máquina eléctrica que convierte energía mecánica en energía eléctrica. Sin
embargo el proceso de generación de energía eléctrica es algo complejo y ésta se genera en forma
de onda sinusoidal, es decir, no en continua, sino que es alterna. Un generador de corriente
continua es una maquina eléctrica que, además de generar la energía eléctrica mediante el
movimiento, se encarga de convertirla en forma continua o directa mediante un mecanismo de
conversión.
Los generadores de corriente continua son las mismas máquinas de corriente continua cuando
funcionan como generadores. Son máquinas que producen energía eléctrica por transformación
de la energía mecánica.
A su vez los generadores se clasifican en dinamos y alternadores, según que produzcan corriente
continua o alterna, respectivamente.
Posteriormente, cabe destacar otro tipo de generadores (no son máquinas) que transforman la
energía química en la eléctrica como son pilas y acumuladores.
Clasificación de generadores de corriente continua CD.
1) Generador con excitación independiente
En este tipo de generador, la tensión en los bornes es
casi independiente de la carga de la máquina y de su
velocidad, ya que la tensión se puede regular por
medio del reóstato de campo, aunque naturalmente,
dentro de ciertos límites, porque la excitación del
campo inductor no puede aumentar más allá de lo
que permite la saturación.
En la Figura 2 se representa el esquema de conexiones
completo de un generador de corriente continua con
excitación independiente; se supone que el sentido de
giro de la máquina es a derechas lo que, por otro lado,
es el que corresponde a casi todas las máquinas
motrices. Si hubiere que cambiar el sentido de giro,
bastará con cambiar, las conexiones del circuito
principal.

56. 56
Generador con excitación en paralelo (shunt)
El generador con excitación shunt suministra energía eléctrica a una
tensión aproximadamente constante, cualquiera que sea la carga,
aunque no tan constante como en el caso del generador con excitación
independiente. Cuando el circuito exterior está abierto, la máquina
tiene excitación máxima porque toda la corriente producida se destina a
la alimentación del circuito de excitación; por lo tanto, la tensión en
bornes es máxima. Cuando el circuito exterior está cortocircuitado, casi
toda la corriente producida pasa por el circuito del inducido y la
excitación es mínima, la tensión disminuye rápidamente y la carga se
anula. Por lo tanto, un cortocircuito en la línea no compromete la
máquina, que se desexcita automáticamente, dejando de producir
corriente. Esto es una ventaja sobre el generador de excitación
independiente en donde un cortocircuito en línea puede producir
graves averías en la máquina al no existir éste efecto de desexcitación
automática.
Respecto a los generadores de excitación independiente, los
generadores shunt presentan el inconveniente de que no pueden
excitarse si no están en movimiento, ya que la excitación procede de la
misma máquina.
Generador con excitación en serie
La excitación de un generador en
serie se lleva a cabo cuando los
devanados de excitación y del
inducido se conectan en serie y,
por lo tanto la corriente que
atraviesa el inducido en este tipo
de generador es la misma que la
que atraviesa la excitación. Este
último devanado, está constituido
por pocas espiras con hilo
conductor de gran sección, pues la
f.e.m. necesaria para producir el
campo principal se consigue con
fuertes corrientes y pocas espiras.

57. 57
Generador con excitación compound
El generador con excitación compound tiene la propiedad de
que puede trabajar a una tensión prácticamente constante, es
decir, casi independiente de la carga conectada a la red,
debido a que por la acción del arrollamiento shunt la
corriente de excitación tiende a disminuir al aumentar la
carga, mientras que la acción del arrollamiento serie es
contraria, o sea, que la corriente de excitación tiende a
aumentar cuando aumente la carga. Eligiendo
convenientemente ambos arrollamientos puede conseguirse
que se equilibren sus efectos siendo la acción conjunta una
tensión constante cualquiera que sea la carga. Incluso, se
puede obtener dimensionando convenientemente el
arrollamiento serie, que la tensión en bornes aumente si
aumenta la carga, conexión que se denomina hipercompound
y que permite compensar la pérdida de tensión en la red, de
forma que la tensión permanezca constante en los puntos de
consumo.
El generador compound tiene la ventaja, respecto al
generador shunt, de que no disminuye su tensión con la
carga, y, además, que puede excitarse aunque no esté
acoplado al circuito exterior, tal como vimos que sucedía en el
generador shunt. Durante la puesta en marcha, funciona
como un generador shunt una vez conectado a la red, la
tensión en bornes del generador shunt, tendería a disminuir si no fuera por la acción del
arrollamiento serie, que compensa esta tendencia. Es decir, que el arrollamiento serie sirve para
regular la tensión del generador, en el caso de que la resistencia exterior descienda más allá de
cierto límite.

58. 58
Regulación de voltaje de un generador de corriente
directa CD.
La necesidad de mantener la tensión en bornes de un generador dentro de unos márgenes
determinados surge en los generadores con excitación en paralelo o mixta. Esto se debe a que
este tipo de generadores son utilizados como fuentes de tensión constante en los sistemas de
potencia con corriente continua, y se hace necesario que la tensión en los mismos varíe lo menos
posible cuando lo hace la carga conectada a los mismos.
La tensión en bornes de un generador en paralelo viene dada por:
Vc = kn -RiIi
kn = f.e.m.
La tensión Vc varía básicamente, o porque la carga conectada se modifica, y por tanto varía Ii, o
porque la velocidad de arrastre del generador (n) no es constante, por ambas cosas a la vez. Para
mantener la tensión constante en un valor, o dentro de un margen, se hace necesario actuar
sobre.
Aumentando se compensarán las caídas de tensión, y disminuyendo se compensarán las
elevaciones de tensión. Esta variación se consigue haciendo pasar más o menos intensidad por el
devanado de excitación. Una forma fácil de conseguirlo es intercalando una resistencia variable en
la rama del devanado de excitación,
Sistemas utilizados para la regulación de la velocidad en los motores
La ecuación general de la velocidad de un motor de c. c., es:
En donde:
Vb = tensión aplicada al inducido
= flujo inductor
N = velocidad de rotación del motor
Esta expresión indica que la regulación de la velocidad de un motor de corriente continua puede
hacerse actuando sobre la tensión aplicada al inducido o bien variando el flujo inductor, ya que el
término Ri·Ii es muy pequeño y no modifica prácticamente la ecuación.
A su vez, la regulación de la tensión aplicada al inducido puede hacerse por:

59. 59
1) Control reostático en el inducido:
La regulación de la tensión se consigue disponiendo de una resistencia regulable en serie con el
inducido, pudiendo servir para ello el reóstato de arranque.
La introducción de resistencias tiene una desventaja, ya que se pierde por efecto Joule una
potencia R·I2, tanto más importante cuanto más haya de variarse la velocidad.
2) Regulación por acoplamiento de motores:
Este sistema es apropiado para los servicios que necesiten de varios motores como ocurre en
tracción eléctrica.
Así, una locomotora que dispone de seis motores serie emplea las conexiones siguientes:
Serie: En la que permanecen los 6 motores acoplados en serie, por lo que a cada motor se aplicará
1/6 de la tensión de red, y los motores girarán a la velocidad más reducida.
Serie-paralelo: Formada por dos ramas de 3 motores en serie, y éstas a su vez en paralelo. La
tensión aplicada a cada motor será de 1/3 de la tensión de red, por lo que el motor girará a mayor
velocidad que en el caso anterior.
Paralelo: Formada por 3 ramas de 2 motores en serie. y éstas a su vez en paralelo. La tensión que
se aplica a cada motor es 1/2 de la tensión de red.
3) Grupo Ward-Leonard:
Es un sistema para regular la velocidad, por variación de tensión. Muy utilizado principalmente
para trabajos duros, que consume potencias elevadas.
El grupo Ward-Leonard, está compuesto por las siguientes máquinas:
Grupo convertidor corriente alterna/continua, compuesto por un motor trifásico de corriente
alterna y un generador de corriente continua de excitación independiente.
El motor de corriente continua o de trabajo, de excitación independiente.
Una excitatriz para alimentar los circuitos de excitación, si bien puede ser sustituido por un
rectificador, por ser este último el que ha reemplazado ventajosamente a la excitatriz.
La regulación del flujo inductor puede conseguirse por:
4) Control reostático en el circuito inductor:
Según la expresión de la velocidad, ésta puede variar en razón inversa al flujo, de forma que otro
procedimiento de regular la velocidad de un motor es variando la corriente de excitación.
La variación de corriente de excitación se logra intercalando un reóstato en serie con el devanado
de campo en el motor derivación, y en paralelo en el motor serie.

60. 60
Este sistema de regulación presenta las ventajas de sencillez de realización y de reducido
consumo, ya que las pérdidas por efecto Joule son:
En el motor existe una derivación muy reducida la corriente Iex, y en el motor serie, mínima la
resistencia desviadora Rr.
Sin embargo, este sistema no es muy utilizado, por ofrecer una gama de control de velocidad
reducida (de 1 a 2,5). Este inconveniente surge, tanto al disminuir la velocidad, por la limitación de
la saturación del circuito magnético, como en el aumento, por el excesivo valor de corriente y la
consiguiente reacción de inducido.

61. 61
Motores de corriente alterna
El motor síncrono
Este motor tiene la característica de que su velocidad de giro es directamente proporcional a la
frecuencia de la red de corriente alterna que lo alimenta. Por ejemplo si la fuente es de 60Hz, si el
motor es de dos polos, gira a 3600 RPM; si es de cuatro polos gira a 1800 RPM y así
sucesivamente. Este motor o gira a la velocidad constante dada por la fuente o, si la carga es
excesiva, se detiene.
El motor síncrono es utilizado en aquellos casos en que los que se desea velocidad constante. En
nuestro medio sus aplicaciones son mínimas y casi siempre están en relacionadas con sistemas de
regulación y control mas no con la transmisión de potencias elevadas.
Comentario: Como curiosidad vale la pena mencionar que el motor síncrono, al igual que el motor
de corriente directa, precisa de un campo magnético que posibilite la transformación de energía
eléctrica recibida por su correspondiente armadura en energía mecánica entregada a través del
eje.

62. 62
Características
¿Por Qué Utilizar Motores Sincrónicos?
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 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.

63. 63
Aplicaciones
Los motores sincrónicos son fabricados específicamente para atender las necesidades de cada
aplicación.
Debido a sus características constructivas, operación con alto rendimiento y adaptabilidad a todo
tipo de ambiente, son utilizados en prácticamente todos los sectores de la industria, tales como:
 Minería (moledoras, molinos, cintas transportadoras y otros)
 Siderurgia (laminadores, ventiladores, bombas y compresores)
 Papel y celulosa (extrusoras, picadoras, desfibradoras, compresores y refinadoras)
 Saneamiento (bombas)
 Química y petroquímica (compresores, ventiladores, extractores y bombas)
 Cemento (moledoras, molinos y cintas transportadoras)
 Goma (extrusoras, molinos y mezcladoras)
Velocidad fija
Las aplicaciones de motores sincrónicos con velocidad fija se justifican por los bajos costos
operacionales, una vez que presentan un alto rendimiento y pueden ser utilizados como
compensadores sincrónicos para corrección del factor de potencia.
Velocidad variable
Las aplicaciones de motores sincrónicos con velocidad variable se justifican en aplicaciones de alto
torque con baja rotación y un largo rango de ajuste de velocidad.
La construcción de los motores para estas aplicaciones puede ser con o sin escobillas,
dependiendo de las características de la carga y del ambiente. Debido al mayor rendimiento,
menor tamaño y mayor capacidad de potencia, pueden substituir motores de corriente continua
en aplicaciones de alta performance.
Los motores sincrónicos pueden ser especificados con corriente de partida reducida, lo que
implica un menor disturbio en el sistema eléctrico durante el arranque, así como reducción en las
tensiones mecánicas resultantes en los devanados del motor.

64. 64
Partes fundamentales de un motor síncrono
Tipos de Excitación
Los motores sincrónicos necesitan de una fuente de corriente alterna para alimentar el devanado
de campo (devanado del rotor), que usualmente es abastecido a través de una excitatriz giratoria
sin escobillas (brushless) o a través de anillos recolectores y escobillas (excitatriz estática).
Las máquinas síncronas funcionan tanto como generadores y como motores. En nuestro medio sus
aplicaciones son mínimas y casi siempre están relacionadas en la generación de energía eléctrica.
Para el caso referente a la máquina rotativa síncrona, todas las centrales Hidroeléctricas y
Termoeléctricas funcionan mediante generadores síncronos trifásicos. Para el caso del motor se
usa principalmente cuando la potencia demandada es muy elevada, mayor que 1 MW (mega
vatio).
Los motores síncronos se subdividen a su vez, de acuerdo al tipo del rotor que utilizan, siendo
estos: rotor de polos lisos (polos no salientes) y de polos salientes.
Rotor
El rotor puede ser construido con polos lisos o salientes dependiendo de las características
constructivas del motor y de su aplicación. El rotor completo está formado por la estructura que
compone o soporta los polos, los devanados de campo y la jaula de arranque, que son las partes
activas giratorias del motor síncrono.
Los polos del campo son magnetizados a través de la corriente CC de la excitatriz o directamente
por anillos recolectores y escobillas. En funcionamiento, los polos se alinean magnéticamente por
el entrehierro y giran en sincronismo con el campo giratorio del estator. Los ejes son fabricados en
acero forjado y mecanizados según las especificaciones. La punta de
eje normalmente es cilíndrica o bridada.
Motores de rotor de polos lisos o
polos no salientes: se utilizan en
rotores de dos y cuatro polos.
Estos tipos de rotores están
construidos al mismo nivel de la
superficie del rotor. Los motores
de rotor liso trabajan a elevadas
velocidades.
 Motores de polos salientes: Los
motores de polos salientes trabajan a
bajas velocidades. Un polo saliente es
un polo magnético que se proyecta
hacia fuera de la superficie del rotor.

65. 65
Tipos de Refrigeración y Grados de Protección
Los tipos de refrigeración/protección más utilizados en los motores sincrónicos son:
 IC01 - auto-ventilados, grado de protección IP23
 IC611 - intercambiador de calor aire-aire, grado de protección IP54 a IP65W
 IC81W - intercambiador de calor aire-agua, grado de protección IP54 a IP65W
Además de los tipos de refrigeración citados, los motores pueden ser suministrados con
ventilación forzada, entrada y salida de aire por ductos, y otros medios de refrigeración,
atendiendo de la mejor forma las características de aplicación y del ambiente donde serán
instalados.
Características Constructivas
Carcasa
Su función principal es la de apoyar y proteger el motor, alojando
también el paquete de chapas y devanados del estator.
Pueden ser construidas en los tipos horizontal y vertical y con
grado de protección de acuerdo con las necesidades del
ambiente. La carcasa está construida en chapas y perfiles de acero
soldado, formando un conjunto sólido y robusto que es la base
estructura de la máquina. Todo el conjunto de la carcasa recibe
un tratamiento de normalización para alivio de tensiones
provocadas por las soldaduras.
Ese tipo de construcción proporciona excelente rigidez estructural
de manera de soportar esfuerzos mecánicos provenientes de
eventuales cortocircuitos y vibración, capacitando al motor para atender las más severas
necesidades.
Estator
Constituido por un paquete laminado de chapas de acero silicio de
alta calidad, con ranuras para alojar el devanado del estator, que
opera con alimentación de potencia en corriente alterna para
generar el campo magnético giratorio.
Cojinetes
En función de la aplicación, los motores sincrónicos pueden
ser suministrados con cojinetes de rodamiento o cojinetes de
deslizamiento.
Estos cojinetes están normalmente constituidos por
rodamiento de esferas o de rodillos cilíndricos, dependiendo
de la rotación y de los esfuerzos axiales y radiales a los que
son sometidos, en algunas aplicaciones pueden ser utilizados
rodamientos especiales. Los cojinetes de rodamientos
pueden ser lubricados con aceite o grasa.
Cojinetes de deslizamiento
Los cojinetes de deslizamiento pueden tener lubricación natural
(auto-lubricables) o lubricación forzada (lubricación externa).

66. 66
Revoluciones
Todos los motores de corriente continúan así como los síncronos de corriente alterna incluidos en
la clasificación anterior tienen una utilización y unas aplicaciones muy específicas.
Los motores de corriente alterna asíncronos, tanto monofásicos como trifásicos, son los que
tienen una aplicación más generalizada gracias a su facilidad de utilización, poco mantenimiento y
bajo coste de fabricación. Por ello, tanto en esta unidad como en la siguiente nos centraremos en
la constitución, el funcionamiento y la puesta en marcha de los motores asíncronos de inducción.
La velocidad de sincronismo de los motores eléctricos de corriente alterna viene
Definida por la expresión:
Dónde:
n =Numero de revoluciones por minuto
f = Frecuencia de la red
p = Numero de pares de polos de la maquina

67. 67
El esquema presenta solamente 6 ranuras, y sobre cada par de ranuras opuestas se colocan los
lados de una bobina, cuyos principios y finales tienen la siguiente denominación:
Bobina 1: u1 – u2
Bobina 2: v1 – v2
Bobina 3: w1 – w2
En la figura anterior se ha esquematizado la bobina 1, donde se puede ver cómo están ubicados
los conductores en las ranuras, siendo las otras dos bobinas idénticas, pero con su ejes
magnéticos, formando un ángulo de 120 °, entre si.
obinas
concatenaran un valor de dicho flujo de acuerdo a la posición instantánea del rotor.

68. 68
Sistema trifásico de tensiones
Si analizamos el valor eficaz de la tensión en bornes de cada una de las bobinas ó fases
del generador, el mismo será:
Frecuencia y número de polos
La máquina que analizamos era de 2 polos magnéticos, y por cada vuelta que efectúa el rotor se
genera un ciclo completo de la fuerza electromotriz inducida en cada una de las fases del estator,
por lo tanto si el rotor gira a “n s” vueltas por minuto, se cumplirán “n” ciclos por minuto, por lo
tanto la frecuencia en ciclos por segundo en el estator será:
Donde
Si la maquina tiene mas de un par de polos, la expresión general de la frecuencia obtenida es
F: Frecuencia de la fuerza electromotriz inducida en ciclos por seg o Hertz [Hz]
p: Cantidad de pares de polos
n S: Velocidad de giro del rotor [r.p.m.]
El esquema de la figura se muestra una maquina de 4 polos (Dos pares de polos):

69. 69
Esta máquina presenta dos pares de polos en el rotor y además en el estator la cantidad de
ranuras es el doble que en el caso anterior, de tal forma que cada fase ocupa el doble de ranuras,
estando formada cada una de ellas por dos bobinas conectadas en serie, con el mismo eje
magnético de la siguiente forma:
Fase 1: u1 - u3 - u3 - u2
Fase 2: v1 - v3 - v3 - v2
Fase 3: w1 - w3 - w3 - w2
La figura 9.5 muestra cómo está conformada una de las fases, la cual tiene dos bobinas con un
mismo eje magnético, pero el flujo originado por las corrientes tiene sentido opuesto.

70. 70
Reacción de armadura
Si las tres bobinas del estator se unen en un punto común (u2 = v2 = w2), formando una conexión
que se denomina estrella y colocamos una carga por las mismas circulara una corriente que
dependerá de las características de dicha carga (óhmica, óhmica-inductiva, óhmica capacitiva), lo
cual hará que la corriente este desfasada un cierto Angulo en atraso o en adelanto.
Debido a esa corriente, en el estator se creara un campo magnético alternativo en cada una de las
fases, los que al componerse dará origen a un campo magnético rotante que llamaremos reacción
de armadura y que gira a la misma velocidad del rotor.
En la figura 9.7 vemos la situación para una posición del rotor en la cual la bobina estatifica (u1 –
u2), concatena el máximo flujo rotórico ya que sus ejes magnéticos son coincidentes.
En esta situación, la fuerza electromotriz inducida en la mencionada bobina tiene un valor igual a
cero, en cambio las otras dos tienen un valor mitad con los sentidos indicados (Punto
“saliente” y cruz “entrante”). Estos sentidos los podemos obtener del grafico de la figura 5.3 de
valores instantáneos de las FEM inducidas, en el cual vemos que en la situación para t = 0, en la
bobina (v1 – v2), la FEM es negativa, o sea entrante (cruz), por el terminal “v1”, por lo que en el
terminal “v2” va a ser saliente (punto), y en la bobina w1 – w2, es positiva o sea saliente (punto)
por el terminal w1, y entrante(cruz) por el terminal w2.
Pasemos a analizar lo que pasa con distintos tipos de carga en el estator.
Carga óhmica pura
Con este tipo de carga la corriente va a estar en fase con la tensión en bornes de la máquina, lo
cual hace que las corrientes sean entrantes y salientes de acuerdo a lo mostrado en la
Figura 5.7, y coincidiendo su sentido con el indicado en la figura 9.8, en la cual la corriente en
“u1 – u2”, tiene un valor igual a cero y en la bobina “v1 – v2” la corriente es entrante por “v1”
(negativa) y saliente por “w1” (positiva).
Debido a esto en el estator se produce un campo magnético rotante, como vimos anteriormente,
cuya posición es la indicada en la figura, para el instante que se está estudiando.
Podemos observar que el eje magnético del rotor y el eje magnético del campo rotante del estator
están formando un Angulo de 90°.
Esto hace que la tensión en bornes difiera de la fuerza electromotriz inducida, debido a que el
campo en el entrehierro de la maquina no solo el producido por el rotor, sino que se compone con
el de reacción de armadura.

71. 71

72. 72
Carga inductiva pura
En la figura 9.9 y para la misma posición del rotor (t = 0), vemos cual es la situación de las
corrientes en el estator, que en este caso tienen un ángulo de atraso de 90°.
Debido a que en la bobina u1 – u2 , la FEM inducida pasa por cero, la corriente que circula por la
misma, para ese instante pasa por su valor máximo, mientras que en las otras dos bobinas su valor
es la mitad y de signo contrario para que la suma de las tres sea igual a cero. En la figura
9.10 se observa el signo de las corrientes.
En esta situación el campo magnético giratorio del estator tiene su posición indicada en la figura.
De aquí se observa que las fuerzas magneto motrices del rotor y de la armadura se oponen, lo cual
nos está indicando que el efecto de esta última es netamente “desmagnetizante”.

73. 73
Carga capacitiva pura
En la figura 9.11 y para la misma posición del rotor, vemos cual es la situación de las corrientes en
el estator, que en este caso tienen un Angulo de adelanto de 90°.
Debido a que en la bobina u1 – u2, la FEM inducida pasa por cero, la corriente que circula por la
misma, para ese instante pasa por su valor máximo, mientras que en las otras dos bobinas su valor
es la mitad y de signo contrario para que la suma de las tres sea igual a cero.
El sentido de las corrientes lo podemos obtener de la figura 9.12.
En esta situación el campo magnético giratorio del estator tiene su posición indicada en la figura.
De aquí se observa que las fuerzas magnéticas motrices del rotor y de la armadura se superponen,
lo cual nos está indicando que el efecto de esta última es netamente “magnetizante”.

74. 74
Motores de corriente alterna
Por las grandes ventajas que tiene de recibir la corriente alterna de la empresa de distribución
eléctrica, la gran mayoría de los equipos que requieren de un motor eléctrico utilizan los de
corriente alterna, preferentemente en forma trifásica, aunque existen muchos de baja potencia
que reciben sólo una fase eléctrica (denominados monofásicos).
Los motores de corriente alterna también pueden variar la velocidad y torque que entregan al
equipo acoplado, para ello deben instalarse en combinación con un regulador electrónico de
velocidad variable, conocidos en el lenguaje industrial como “drivers”,
“variadores de frecuencia” o “convertidores de frecuencia variable”.
Motores monofásicos
Fueron los primeros motores utilizados en la industria. Cuando este tipo de motores esta en
operación, desarrolla un campo magnético rotatorio, pero antes de que inicie la rotación, el
estator produce un campo estacionario pulsante.
Para producir un campo rotatorio y un par de arranque, se debe tener un devanado auxiliar
desfasado 90° con respecto al devanado principal. Una vez que el motor ha arrancado, el
devanado auxiliar se desconecta del circuito.
Debido a que un motor de corriente alterna (C.A.) monofásico tiene dificultades para arrancar,
está constituido de dos grupos de devanados: El primer grupo se conoce como el devanado
principal o de trabajo, y el segundo, se le conoce como devanado auxiliar o de arranque. Los
devanados difieren entre sí, física y eléctricamente. El devanado de trabajo está formado de
conductor grueso y tiene más espiras que el devanado de arranque.