2. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS 1
Código: MT.3.4.2-41/02 • Edición 02 • Guatemala, 01 de marzo de 2002
Electricista instalador
domiciliar
Electricista instalador
domiciliar
55MÓDULO
3. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS2
COPYRIGHT
Instituto Técnico de Capacitación y Productividad
-INTECAP- 2002
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en virtud de la Convención Universal sobre Derechos de Autor. Las solicitudes
de autorización para la reproducción, traducción o adaptación parcial o total de
su contenido, deben dirigirse al Instituto Técnico de Capacitación y Productividad
INTECAP de Guatemala. El Instituto dictamina favorablemente dichas solicitudes
en beneficio de la Formación Profesional de los interesados. Extractos breves de
esta publicación pueden reproducirse sin autorización, a condición de que se
mencione la fuente.
INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO
DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS
Código: MT.3.4.2-41/02
Edición 02
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Capacitación y Productividad, y la forma en que aparecen presentados los datos,
contenidos y gráficas, no implican juicio alguno por parte del INTECAP ni de sus
autoridades. La responsabilidad de las opiniones en los artículos, estudios y otras
colaboraciones, incumbe exclusivamente a sus autores.
La serie es resultado del trabajo en equipo del Departamento de Industria de la
División Técnica, con el asesoramiento metodológico del Departamento de
Tecnología de la Formación bajo la dirección de la jefatura de División Técnica.
Las publicaciones del Instituto Técnico de Capacitación y Productividad, así como
el catálogo lista y precios de los mismos, pueden obtenerse solicitando a la siguiente
dirección:
Instituto Técnico de Capacitación y Productividad
División Técnica - Departamento de Industria
Calle del Estadio Mateo Flores, 7-51 zona 5. Guatemala, Ciudad.
Tel. PBX. 3310117 Ext. 647, 644
www.intecap.org.gt divisiontecnica@intecap.org.gt
4. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS 3
BJETIVO DE LA SERIE:
Con los contenidos de los manuales que comprenden
esta serie modular, el participante será competente
para realizar eficientemente las funciones del
Electricista instalador industrial, de acuerdo a
procedimientos y parámetros de calidad establecidos.
SERIE
MODULAR
La serie “Electricista instalador domiciliar” comprende:
MODULO TITULO
1 Mecánica de ajustes
2 Mediciones eléctricas básicas
3 Instalaciones eléctricas residenciales
4 Instalación y mantenimiento de motores eléctricos monofásicos
5 Circuitos eléctricos de señalización
6 Instalación de acometidas eléctricas
7 Mediciones eléctricas industriales
8 Instalación y mantenimiento de circuitos de capacitoresy generadores
9 Instalación y mantenimiento de circuitos de transformadores
10 Instalación y mantenimiento de motores eléctricos trifásicos
11 Circuitos electrónicos básicos
12 Controles lógicos programables básicos
ELECTRICISTA
INSTALADOR DOMICILIAR
5. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS4
INDICE
Prerrequisitos 7
Objetivo general 7
Diagrama de contenidos 7
Presentación 8
Cómo utilizar este manual 9
Preliminares 10
UNIDAD 1: INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL MOTOR
MONOFÁSICO UNIVERSAL
OBJETIVOS DE LA UNIDAD 19
1.1 MAGNETISMO 20
1.1.1 DEFINICIÓN Y CARACTERÍSTICAS DEL MAGNETISMO 20
1.1.2 PRUEBAS SOBRE MAGNETISMO 27
1.1.3 MAGNITUDES MAGNÉTICAS 36
1.1.3.1 DEFINICIÓN DE MAGNITUDES MAGNETICAS 36
1.1.3.2 TIPOS Y CARACTERÍSTICAS DE LAS MAGNITUDES
MAGNÉTICAS 36
1.2 ELECTROMAGNETISMO 37
1.2.1 DEFINICIÓN DE ELECTROMAGNETISMO 37
1.2.2 TIPOS Y CARACTERÍSTICAS DEL ELECTROMAGNETISMO 38
1.2.3 CAMPO MAGNÉTICO EN UN CONDUCTOR 38
1.2.4 CAMPO MAGNÉTICO EN UNA BOBINA RECORRIDA POR CORRIENTE 40
1.2.5 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR Y DEL GENERADOR 41
1.3 CÁLCULO PARA CIRCUITOS MAGNÉTICOS 45
1.3.1 FUERZA MAGNETOMOTRIZ (F.M.M) 45
1.3.2 INTENSIDAD DEL CAMPO MAGNÉTICO 45
1.3.3 COMPARACIÓN DE LOS CIRCUITOS ELÉCTRICOS CON LOS MAGNÉTICOS
(LEY DE OHM PARA CIRCUITOS MAGNÉTICOS) 46
1.3.4 HISTÉRISIS MAGNÉTICA 47
1.4 CÁLCULO DE CONEXIÓN DE INDUCTORES 47
1.4.1 CONEXIÓN EN SERIE 47
1.4.2 CONEXIÓN EN PARALELO 47
1.5 MAGNETIZADO DE PIEZAS METÁLICAS 48
1.5.1 PROCESO PARA MAGNÉTIZAR PIEZAS 48
1.5.2 MEDIDAS DE SEGURIDAD 49
6. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS 5
1.6 MOTOR MONOFÁSICO UNIVERSAL 49
1.6.1 DEFINICIÓN DE MOTOR ELÉCTRICO MONOFÁSICO UNIVERSAL 49
1.6.2 PARTES Y FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR UNIVERSAL 52
1.6.3 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR UNIVERSAL 52
1.6.4 CONEXIÓN DE LOS DEVANADOS DEL MOTOR UNIVERSAL 52
1.6.5 CAMBIO DEL SENTIDO DE GIRO DEL MOTOR UNIVERSAL 53
1.6.6 CONEXIÓN DEL MOTOR UNIVERSAL A TENSIONES DE 120 Y 220 VOLTIOS 53
1.6.7 REGULACIÓN DE VELOCIDAD DE GIRO EN EL MOTOR UNIVERSAL 54
1.7 PROCESO DE INSTALACION DEL MOTOR MONOFÁSICO UNIVERSAL Y
CAMBIO DEL SENTIDO DE GIRO 55
1.8 PROCESO PARA VARIAR LA VELOCIDAD DE UN MOTOR UNIVERSAL 56
1.9 MANTENIMIENTO DEL MOTOR UNIVERSAL 57
1.9.1 LIMPIEZA DEL MOTOR UNIVERSAL 57
1.9.2 MANTENIMIENTO DE LOS COJINETES DEL MOTOR UNIVERSAL 57
1.9.3 MANTENIMIENTO DE LOS CARBONES O ESCOBILLAS 58
1.9.4 MANTENIMIENTO DEL CONMUTADOR O COLECTOR 60
1.9.5 MANTENIMIENTO DE LOS DEVANADOS 62
1.9.6 ANÁLISIS DE FALLAS EN EL MOTOR UNIVERSAL 62
1.10 MAGNITUDES MECÁNICAS Y ELÉCTRICAS DE LOS MOTORES MONOFÁSICOS 66
1.10.1 MAGNITUDES MECÁNICAS 66
1.10.2 MAGNITUDES ELÉCTRICAS 67
ACTIVIDADES 68
RESUMEN DE LA PRIMERA UNIDAD 69
EVALUACIÓN DE LA PRIMERA UNIDAD 71
UNIDAD 2: INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL MOTOR MONOFÁSICO DE INDUCCIÓN
OBJETIVOS DE LA UNIDAD 75
2.1 MOTORES MONOFÁSICOS 76
2.1.1 MOTOR DE FASE PARTIDA 76
2.1.2 DEFINICIÓN DE MOTOR DE FASE PARTIDA 76
2.1.3 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE MOTOR DE FASE PARTIDA 77
2.1.4 PARTES DEL MOTOR DE FASE PARTIDA 81
2.1.5 INVERSIÓN DEL SENTIDO DE GIRO DEL MOTOR DE FASE PARTIDA 82
2.2 CÁLCULO DE CONDUCTORES PARA MOTORES MONOFÁSICOS DE INDUCCIÓN 83
2.3 INSTALACIÓN DE UN MOTOR DE FASE PARTIDA 85
2.3.1 MONTAJE DE MOTORES ELÉCTRICOS 87
2.3.2 CIMENTACIÓN 88
7. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS6
2.3.3 VERIFICACIÓN DE UN BUEN SOPORTE O BASE PARA EL MOTOR 89
2.3.4 COLOCACIÓN DEL MOTOR SOBRE LA BASE 90
2.3.5 ELEMENTOS DE TRANSMISIÓN 91
2.3.6 ALINEACIÓN MECÁNICA 92
2.4 MANTENIMIENTO DEL MOTOR MONOFÁSICO DE FASE PARTIDA 93
2.4.1 MATERIALES UTILIZADOS PARA EL MANTENIMIENTO DEL
MOTOR DE INDUCCIÓN 94
2.4.2 IMPACTO DE UN AMBIENTE AGRESIVO 98
2.4.3 SELECCIÓN INAPROPIADA DEL MOTOR ELÉCTRICO 98
2.4.4 INSTALACIÓN INADECUADA DEL MOTOR 99
2.4.5 PROCESO PARA PROPORCIONAR MANTENIMIENTO AL MOTOR 100
2.4.6 PROBLEMAS MECÁNICOS EN LOS MOTORES MONOFÁSICOS DE FASE PARTIDA 104
2.4.7 LOS PROBLEMAS ELÉCTRICOS EN LOS MOTORES DE FASE PARTIDA 109
2.4.8 MEDIDAS DE SEGURIDAD 116
2.4.9 PROTECCIÓN AMBIENTAL 117
2.5 MOTOR MONOFÁSICO CON CAPACITOR DE ARRANQUE 118
2.5.1 DEFINICIÓN DEL MOTOR MONOFÁSICO CON CAPACITOR DE ARRANQUE 118
2.5.2 FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR MONOFASICO CON CAPACITOR
DE ARRANQUE 119
2.5.3 PARTES DEL MOTOR CON CAPACITOR DE ARRANQUE 119
2.5.4 REVISIÓN DE FALLAS DE LOS MOTORES MONOFÁSICOS CON CAPACITOR 123
2.5.5 CÁLCULO DE LA CAPACIDAD DE LOS CAPACITORES DE ARRANQUE
Y RÉGIMEN PARA EL MOTOR CON CAPACITOR 127
2.6 PROCESO DE INSTALCIÓN DEL MOTOR CON CAPACITOR DE ARRANQUE 128
2.6.1 PROCESO DE INSTALACIÓN DE UN MOTOR MONOFÁSICO CON CAPACITOR
DE ARRANQUE UTILIZANDO UN ARRANCADOR TERMOMAGNÉTICO 128
2.7 MOTOR DE REPULSIÓN 130
2.7.1 DEFINICIÓN DE MOTOR DE REPULSIÓN 130
2.7.2 PARTES Y FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR DE REPULSIÓN 130
2.7.3 CAMBIO DEL SENTIDO DE GIRO DEL MOTOR DE REPULSIÓN 132
2.7.4 TIPOS Y CARACTERÍSTICAS DEL MOTOR DE REPULSIÓN 133
2.7.5 MANTENIMIENTO BÁSICO DEL MOTOR DE REPULSIÓN 138
2.7.6 MEDIDAS DE SEGURIDAD 138
ACTIVIDADES 139
RESUMEN DE LA SEGUNDA UNIDAD 141
EVALUACIÓN DE LA SEGUNDA UNIDAD 143
RESPUESTAS DE LA EVALUACIÓN DE LA PRIMERA UNIDAD 146
RESPUESTAS DE LA EVALUACIÓN DE LA SEGUNDA UNIDAD 146
GLOSARIO 147
BIBLIOGRAFÍA 151
poder estudiar este módulo, usted deberá pose
8. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS 7
Para poder estudiar este módulo, usted deberá poseer
conocimientos generales sobre electricidad básica,
mediciones eléctricas básicas e instalaciones residenciales.
Así mismo, para asegurar un entendimiento real de las
técnicas presentadas en este manual y poder lograr un
desempeño eficiente en un contexto laboral determinado,
es necesario que se cumplan los siguientes requisitos:
• Haber aprobado el 6to. año de Educación Primaria
• No tener impedimentos físicos que puedan limitar el
desempeño normal en el trabajo
• Ser mayor de 14 años
Con los contenidos de este manual, usted será competente
para instalar y realizar mantenimiento a los motores eléctricos
monofásicos, tales como los universales, de fase partida, con
capacitor y de repulsión, basándose en procedimientos y
parámetros de calidad establecidos, así como en medidas
de seguridad personal y de protección ambiental.
DIAGRAMA DE
CONTENIDOS
OBJETIVO DEL
MANUAL
PRERREQUISITOS
UNIDAD 1
Instalación y mantenimiento del
Motor Eléctrico Monofásico
Universal
UNIDAD 2
Instalación y mantenimiento del
Motor Eléctrico de Inducción
9. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS8
E
l presente Manual de Mantenimiento e Instalación de Motores Eléctricos
Monofásicos constituye un material de apoyo para el paquete didáctico
del evento del mismo nombre, cuyo contenido se determinó a partir de
Normas Técnicas de Competencia Laboral establecidas por grupos de trabajo
conformados por personal técnico del INTECAP.
Este manual contiene información sobre el Magnetismo y Electromagnetismo,
fenómenos utilizados como principio de los Motores Eléctricos Monofásicos en
general y de otros componentes eléctricos, cuyo conocimiento le será muy útil
para comprender el funcionamiento de los mismos.
El contenido de este manual le dará un amplio conocimiento sobre los diferentes
tipos de conexiones de los motores Monofásicos Eléctricos Universales y de
Inducción. Al mismo tiempo usted aprenderá a identificar y conectar los
dispositivos protectores de sobrecargas utilizados en la mayoría de estos motores.
Este Módulo contiene las técnicas que usted debe aplicar al momento de dar
mantenimiento a los motores monofásicos. A través del estudio y la práctica de
los contenidos de este manual, usted adquirirá los conocimientos, habilidades y
destrezas necesarias para realizar los diferentes tipos de mantenimiento a cada
una de las partes de los motores.
El manual consta de dos unidades. En la primera unidad se presentan principios
relacionados al magnetismo y las magnitudes que intervienen. También se señala
las diferencias que existen en los imanes y su utilización en la electricidad. Esta
unidad también contiene información sobre las partes, usos y mantenimiento de
los motores eléctricos monofásicos Universales incluyendo diagramas de su
conexión y funcionamiento.
La segunda unidad es una continuación del contenido del módulo de motores
eléctricos monofásicos con la diferencia de que se trata de motores de Inducción,
entre los que están los de fase partida, los de capacitor y los de repulsión. También
se tratará el funcionamiento y la estructura básica de los mismos, así como su
conexión y diagramación.
PRESENTACIÓN
10. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS 9
E
l manual se ha dividido en Unidades, cada una contiene diversos temas y
subtemas. Cada tema incluye una serie de teoría, ejemplos y explicaciones,
las cuales, en su mayoría, vienen acompañadas de diagramas, esquemas o
dibujos para mejor comprensión del mismo. Es importante que no continúe
leyendo si no ha comprendido el contenido de cada tema, ya que la falta de
comprensión de alguno de los temas puede limitar el aprendizaje de los temas
subsiguientes.
El propósito del manual es servirle como guía, para que usted solo, pueda ejecutar
las instrucciones de cada práctica o proceso. Estudie con detenimiento la teoría
para que le sirva de apoyo al desarrollar las prácticas relacionadas con el tema.
Cuando realice el estudio, es conveniente anotar los puntos importantes que
desee resaltar en el momento en que la actividad sea explicada o demostrada
por el facilitador. Esta información le podrá ser de utilidad posteriormente como
referencia, o le dará una visión clara de lo que el texto trata de enseñarle.
No considere este manual como un libro ordinario, sino como un libro de trabajo
donde usted puede realizar anotaciones durante las demostraciones o
explicaciones de su facilitador sobre aspectos que considere importante destacar
y ampliar, ó para esclarecer puntos de confusión y que así pueda servirle
posteriormente como Bibliografía de Referencia sobre la Instalación y
Mantenimiento de Motores Eléctricos.
En este manual existen algunas actividades y procesos que usted deberá realizar
solo y otras que podrá realizar en equipo; en ambos casos, no dude en preguntar
a su facilitador sobre todos los aspectos que no tenga claros e inquietudes que
requieran una mayor explicación.
Su facilitador le proporcionará tiempo para realizar cada proceso, y después,
evaluará su comprensión sobre el tema y le observará realizándola. Cuando haya
ejecutado con éxito la actividad, será competente para ejecutarla.
Cada unidad le presentará una serie de objetivos que deberá alcanzar. Mantenga
en mente estos objetivos y pregúntese usted mismo al final de cada unidad ¿Puedo
realizar todas las actividades que los objetivos enumeran? Si la respuesta es
afirmativa, significa que su preparación técnica para dicha unidad es aceptable.
CÓMO UTILIZAR ESTE MANUAL
11. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS10
Fig. 1. Electricista instalador inspeccionando tablero de
distribución.
1.2 CARACTERÍSTICAS DE LA ORDEN DE
TRABAJO
La orden de trabajo, contiene información, tanto para
los jefes del taller de instalaciones eléctricas como para
usted, detalla la ejecución de un trabajo, los materiales
a utilizar, instrucciones de trabajo previamente
asignado, etc.
1.3 INTERPRETACIÓN DE LA ORDEN DE
TRABAJO
Para interpretar una orden de trabajo o cualquier tipo
de documento interno, se desarrolla a continuación
un proceso sencillo para poder interpretar la orden
de trabajo:
Paso 1:
Dé un vistazo general al documento, a medida que
hace esto, observe si le son familiares algunos
puntos y si puede establecer una relación entre
los puntos a tratar en la orden de trabajo.
Paso 2:
Lea cuidadosamente cada párrafo de la orden para
informarse a cerca de lo que se le está pidiendo
que ejecute.
PRELIMINARES○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
○○○○○○
Antes de comenzar el estudio de las 2 unidades que
conforman este manual, usted encontrará tres
secciones importantes que debe leer cuidadosamente.
En primer lugar, encontrará lo que es la orden de
trabajo, luego las normas y consideraciones
importantes de seguridad que se deben tomar en
cuenta en el desarrollo del trabajo y por último, las
observaciones de protección ambiental. Es muy
importante que no las tome a la ligera, tómese
suficiente tiempo para analizarlas y comprenderlas,
pues son de gran importancia para su salud y seguridad.
1. ORDEN DE TRABAJO
La orden de trabajo determina
el momento y la forma en que
debe realizar una tarea, rutina
o mantenimiento; debe
realizarlo por escrito para
que los técnicos y los jefes
del departamento de
mantenimiento o taller,
tengan un conocimiento
detallado sobre la tarea que
usted realizó. Vea la Figura 1.
Fig. 1 Lectura de
plano de acuerdo
con la orden de
trabajo.
1.1 DEFINICIÓN DE ORDEN DE TRABAJO
La orden de trabajo u orden de servicio, es un
documento que describe las tareas, instalaciones,
mantenimiento, servicios, etc., que usted debe realizar
dentro de las funciones, de un departamento de
mantenimiento, de una empresa o taller.
12. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS 11
Fig. 2 Lea
cuidadosamente
las
instrucciones
de la orden de
trabajo.
Paso 3:
Tenga siempre una
libreta de apuntes y
un lápiz y/o
lapicero, como
material de apoyo,
le ayudará a su
memoria haciendo
anotaciones con
respecto al
documento leído.
NOTA: Después de ejecutar la
orden de trabajo, infórmelo a sus
superiores.
Fig. 3 Libreta
de apuntes y
lapicero para
tomar nota.
Paso 4:
Si no comprende una oración o alguna instrucción
de la orden de trabajo, pida ayuda a su jefe
inmediato, para que éste le explique la tarea que
tiene que ejecutar.
Paso 5:
Si no tiene ninguna duda de lo que está escrito;
como por ejemplo, donde está localizada la
máquina o el equipo al que se le practicará el
trabajo, el tipo de trabajo o servicio que practicará,
el tiempo que se tiene que llevar en ejecutar el
trabajo, el tipo de herramienta que debe usar para
ejecutar el trabajo, el tipo de repuestos o
lubricantes que tiene que utilizar para ejecutar el
trabajo, etc. Después de realizar este paso estará
en condiciones de ejecutar la orden de trabajo o
servicio.
2. MEDIDAS DE SEGURIDAD
Las medidas de seguridad que tiene que aplicar son:
Nunca debe tocar las piezas en movimiento de los
motores, ni de la carga. Si necesita tocarlos asegurese
de que el motor esté apagado y de que nadie lo pueda
accionar.
Fig. 4 No toque piezas en movimiento
de motores y carga.
Use ropa adecuada para el trabajo y cabello corto.
Las poleas, fajas o engranajes en movimiento en
cualquier descuido aprisionan objetos como corbatas,
cabello largo, etc, y causan accidentes.
PRECAUCIÓNPRECAUCIÓN
13. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS12
Fig. 5 No use
corbata, ni pelo
suelto cuando esté
cerca de motores
funcionando.
2.1 MEDIDAS GENERALES DE
SEGURIDAD
Antes de trabajar en instalaciones eléctricas
residenciales se deben tomar en cuenta y respetar las
cinco normas de seguridad básicas que se describen a
continuación.
1. Desconexión total del circuito donde se
realizará la instalación eléctrica, el
mantenimiento o el cambio de algún accesorio
eléctrico.
PRECAUCIÓNPRECAUCIÓN
Antes de arrancar un motor, asegúrese de que todos
los tornillos estén bien apretados y de no dejar piezas
sueltas. Al momento de funcionar los motores los
tornillos flojos y las piezas sueltas salen
volando y causan accidentes.
Fig. 6 Apriete bien los tornillos y no deje
piezas sueltas cuando dé mantenimiento a
motores y su carga.
Cuando revise un motor, desenergícelo para no recibir
choques electricos.
Fig. 7 Descarga eléctrica recibida por no
desconectar la energía eléctrica cuando se
hace mantenimiento.
Fig. 8 Descarga eléctrica por no desconectar el circuito al
cambiar el conductor eléctrico.
2. Asegúrese contra una reconexión, deje un
letrero en el tablero de distribución o tablero
de fusibles, explicando que se está realizando
una instalación eléctrica o una rutina de
mantenimiento. Al tablero de distribución o
tablero de fusibles se le puede instalar un
candado; hágalo, y así tendrá una mayor
seguridad de que no conectarán el circuito
en donde usted esté realizando la instalación
eléctrica o practicando la rutina de
mantenimiento descrita en la orden de
trabajo.
14. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS 13
Fig. 9 Letrero para evitar reconexión de circuitos
donde se trabaja.
3. Compruebe la ausencia de tensión con la
ayuda de un voltímetro, antes de empezar la
instalación eléctrica o la rutina de
mantenimiento descrita en la orden de
trabajo.
4. Ponga a tierra y cortocircuitado en el tablero
de distribución o en la caja de registro el
circuito que está reparando o realizando la
rutina de mantenimiento de acuerdo con la
orden de trabajo. Esta medida de seguridad
se realiza por si hay una reconexión en el
circuito.
5. Tape o cubra con un material aislante las
partes que tengan tensión, cuando usted esté
realizando la instalación eléctrica o rutina de
mantenimiento descrita en la orden de
trabajo.
2.2 ACCIDENTES ELÉCTRICOS
Los accidentes eléctricos se producen por el contacto
de una persona, con partes activas en tensión. Se
denomina parte activa al conjunto de conductores
eléctricos y piezas conductoras bajo tensión en servicio
normal. Pueden ser de dos tipos:
• Contactos directos.
• Contactos indirectos.
CONTACTO DIRECTO
Contactos de personas con partes
activas de materiales y equipos.
Los contactos directos pueden establecerse de
tres formas:
• Contacto directo con dos conductores activos
de una línea.
• Contacto directo con un conductor activo de
línea y masa o tierra.
• Descarga por inducción.
Las descargas por
inducción son aquellos
accidentes en los que se
produce un choque
eléctrico, sin que la persona
haya tocado físicamente
ninguna parte metálica o en
tensión de una instalación.
a) Protección contra contactos directos
Pueden lograrse de tres formas:
• Alejamiento de las partes activas
• Interposición de obstáculos
• Recubrimiento de las partes activas.
b) Alejamiento de las partes activas de la instalación
Aleje las partes activas de la instalación a una
distancia del lugar donde habitualmente las
personas se encuentren o circulen, de tal forma
que sea imposible un contacto fortuito con las
manos.
15. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS14
c) Interposición de obstáculos
Interponga obstáculos que impidan todo contacto
accidental con las partes activas de la instalación.
Estas deben estar fijadas de forma segura y resistir
los esfuerzos mecánicos a que están sometidos.
Estos pueden ser: tabiques, rejas, pantallas, cajas,
cubiertas aislantes, etc.
d) Recubra las partes activas de la instalación
Esto lo realizará por medio de un aislamiento
apropiado, capaz de conservar sus propiedades
con el tiempo y que limite la corriente de contacto
a un valor no superior a 1mA.
e) Medidas complementarias
• Evite el empleo de conductores desnudos.
• Cuando se utilice conductores eléctricos
deberán estar eficazmente protegidos.
• No utilice los interruptores de cuchillas que
no estén debidamente protegidos.
f) Contactos directos protección
• Fase + fase - Alejamiento de las partes activas
• Fase + tierra - Interposición de obstáculos
• Inducción - Recubrimiento de las partes
activas.
CONTACTO INDIRECTO
Es el se produce por efecto de un fallo en un
aparato receptor o accesorio, desviándose la
corriente eléctrica a través de las partes metálicas
de éstos. Pudiendo por esta causa, entrar las personas
en contacto con algún elemento que no forma parte
del circuito eléctrico y que en condiciones normales
no deberían tener tensión como:
• Corrientes de derivación.
• Situación dentro de un campo magnético.
• Arco eléctrico.
Para la elección de las medidas de protección contra
contactos indirectos, tome en cuenta la naturaleza de
los locales o emplazamientos, las masas y los elementos
conductores, la extensión e importancia da la
instalación eléctrica (hospitales, aeropuertos, escuelas,
fábricas, etc.), que obligarán en cada caso a adoptar la
medida de protección más adecuada.
PROTECCIÓN CONTRA CONTACTOS INDIRECTOS
• Ponga a tierra de las masas.
• Use transformadores de 24V.
• Separe los circuitos de fuerza y alumbrado.
• Utilice herramientas con doble aislamiento.
• Interruptor diferencial
PUESTA A TIERRA DE LAS MASAS
Ponga a tierra las masas, significa unir a la masa
terrestre un punto de la instalación eléctrica
(carcasa de máquinas, herramientas, etc.).
TRANSFORMADORES DE 24V
Consiste en la utilización de pequeñas tensiones
de seguridad, que tal como se específica en la
norma para realizar trabajos de instalaciones
eléctricas, serán de 24V para locales húmedos o
mojados y 50V para locales secos.
Este sistema de protección dispensa de tomar otros
contra los contactos indirectos en el circuito de
utilización.
El empleo de tensiones de seguridad es conveniente
cuando se trate de instalaciones o de aparatos cuyas
partes activas dispongan de un aislamiento funcional y
deban ser utilizadas en lugares muy conductores.
Este es el caso de:
• Lámparas portátiles.
• Herramientas eléctricas.
• Juguetes accionados por motor eléctrico.
16. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS 15
• Aparatos para el tratamiento del cabello y de la
piel.
• Trabajos en calderas, recipientes o depósitos,
tuberías de conducción, etc.
SEPARACIÓN DE CIRCUITOS
Consiste en separar los circuitos de utilización
de la fuente de energía, por medio de
transformadores, manteniendo aislado a tierra
todos los conductores del circuito de utilización
incluso el neutro.
Este sistema es aconsejable en calderería, construcción
naval, estructuras metálicas y en general en condiciones
de trabajo donde el contacto del individuo con masa
es muy bueno por encontrarse encima, junto o en el
interior de piezas metálicas de grandes dimensiones.
Este sistema de protección dispensa de tomar otras
medidas contra contactos indirectos.
DOBLE AISLAMIENTO
Consiste en el empleo de materiales que
dispongan de aislamiento de protección o
reforzadas, entre sus partes activas y sus masas
accesibles.
Es un sistema económico puesto que exige la
instalación de un conductor de protección. Su eficacia
no disminuye con el tiempo al no verse afectado por
problemas de corrosión. Todos los aparatos con doble
aislamiento llevan el símbolo.
Entre sus amplias y variadas aplicaciones se pueden
citar: tableros de distribución, herramientas manuales,
pequeños electrodomésticos, batidoras, molinillos,
exprimidores, máquinas de oficinas, calculadoras
eléctricas, máquinas de escribir eléctricas, etc.
Interruptor diferencial
Protege contra contactos indirectos a las personas,
por falta o fallo de aislamiento.
2.3 PROTECCIÓN PERSONAL
Según la zona del cuerpo que va a proteger
distinguiremos los siguientes tipos de equipos:
- La ropa de trabajo.
- Protección de extremidades superiores.
- Protección de la cabeza.
- Protección de extremidades inferiores.
- Protección del aparato visual.
- Protección del sistema respiratorio.
- Protección del aparato auditivo.
- Cinturón de seguridad.
LA ROPA DE TRABAJO
Los vestidos de trabajo proporcionan
una protección indudable contra
manchas, polvos, productos corrosivos,
etc. Debe cuidarse que la ropa de trabajo
esté limpia y en buenas condiciones de
conservación, sin roturas que puedan ser
motivo de enganches con la máquina
provocando el accidente. Existen ropas
especiales para trabajos especiales, tales como:
• Los vestidos ignífugos que protegen contra los
riesgos de inflamación.
• Los vestidos de caucho para proteger contra las
radiaciones.
• Vestidos de amianto para trabajos próximos a
fuentes de calor.
También se utiliza el cuero para la confección de
mandiles y delantales.
La ropa que debe utilizarse en invierno bajo
condiciones climáticas extremas ha de reunir las
siguientes cualidades:
1. Poder de retención de calor.
2. Capacidad de eliminación del calor.
3. Facilidad de aireación.
A
B
C
D
E
F
G
H
17. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS16
a) Protección de la cabeza
La necesidad de llevar un casco
protector, resulta de la gravedad
que conllevan los accidentes
producidos por caídas de
objetos. Existe en el mercado
una gran variedad de cascos
protectores construidos a
base de materias plásticas y tela
impregnada o cartón
endurecido, aluminio, fibra de
vidrio, etc.
Deben tener un campo de visión amplio.
No han de estar construidas con material
inflamable.
No debe producir irritaciones ni ningún otro tipo
de molestia al usuario.
c) Protección del aparato auditivo
Cuando el nivel de ruido en un puesto o área de
trabajo sobrepase los 80 (db) decibeles será
obligación el uso de elementos o aparatos
individualesdeprotecciónauditiva.VealaFigura 12.
Fig. 10 Debe realizar los trabajos con
equipo de protección personal.
En cuanto a la forma, existen cascos con rebordes más
o menos salientes, hasta aquellos que no tienen más
que una visera. Los primeros protegen las orejas, el
cuello y parte de la cara, empleándose especialmente
en trabajos de perforación, canteras, etc., siendo los
segundos más comunes en trabajo de fábricas,
industrias, etc. A fin de completar la acción protectora
del casco, pueden añadirse otros accesorios
suplementarios, tales como pantallas, cubre nuca o
cascos contra ruido procurando en todo momento
conjugar eficacia con comodidad.
b) Protección del aparato visual
Los accidentes de ojos pueden ser evitados mediante
el uso de gafas o caretas protectoras. Cualquier gafa
de seguridad debe reunir una serie de requisitos:
Se han de limpiar con facilidad, por lo que no deben
tener pliegues ni ranuras de difícil acceso.
Fig. 11 Lentes de protección o gafas protectoras.
Fig. 12 Equipo de protección auditivo.
La protección de los pabellones del oído se
combinará con la del cráneo y la cara por los
medios vistos anteriormente.
Los elementos de protección auditiva serán
siempre de uso individual.
d) Protección de extremidades superiores
La protección generalmente aceptada por su eficacia
es el guante independientemente de la existencia de
mangas, cremas, etc., que pueden emplearse en casos
especiales. Las protecciones de extremidades
superiores suelen fabricarse en goma, caucho, cuero,
etc. Según el trabajo a desarrollar utilizaremos los
siguientes tipos de guantes:
De tejido, son adecuados para trabajos que
requieren una protección ligera, como en trabajos
de construcción.
18. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS 17
De cuero, son resistentes a las chispas, al calor y a
los objetos rugosos proporcionando además,
amortiguación a los choques, como en procesos
de soldaduras.
De amianto, aíslan del calor y son incombustibles
protegiendo contra quemaduras. Presentan el
inconveniente de deteriorarse con facilidad.
De caucho, son utilizados cuando sea necesario el
aislamiento eléctrico. Presentan el inconveniente
de no permitir la transpiración ni proteger contra
la acción mecánica. Vea la Figura 13.
Fig. 13 Guantes de protección.
De materia plástica, son utilizados en la industria
química por resistir a los productos químicos
corrosivos, así como a los disolventes industriales.
De cota de malla, son indicados para trabajos con
elementos cortantes.
La protección de manos y brazos contra productos
corrosivos puede realizarse mediante pastas,
pomadas o cremas especiales que forman una
película protectora sobre la piel sin reducir la
sensibilidad táctil del usuario.
e) Protección de extremidades inferiores
La protección puede lograrse mediante calzado con
puntera de acero, para prevenir la caída de material
pesado sobre los dedos. Vea la Figura 14.
Fig. 14 Calzado de protección con punta de acero.
También se suelen utilizar plantillas metálicas que
impidan las heridas cortantes o punzantes en la planta
de los pies. Para completar dicha protección, es
aconsejable utilizar botas que protejan los tobillos. La
protección de las extremidades inferiores puede
completarse con rodilleras, polainas, etc.
f) Protección del aparato respiratorio
Para proteger el aparato respiratorio debe seguir
un procedimiento que incluye los siguientes
puntos:
1. Identifique la sustancia contra la que se necesita
protección o vea la Figura 15.
Fig. 15 Mascarilla, equipo de protección respiratorio.
2. Valore el riesgo que conlleva cada una de las
sustancias identificadas estableciendo su grado de
peligrosidad.
3. Determine las condiciones de exposición a esos
riesgos, tales como proximidad con los puntos de
alta concentración, existencia o falta de oxígeno,
etc.
19. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL MOTOR MONOFÁSICOL
INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS18
3. PROTECCIÓN AMBIENTAL
Es necesario que usted como trabajador esté
conciente de que todos los tipos de
materiales que se aplican en el
mantenimiento de los motores eléctricos
como lacas, barnices, solventes o
diluyentes, etc., poseen ciertos
químicos, todos en diferentes
cantidades, que dañan mucho el
medio ambiente y por consiguiente la
salud suya y de las personas que
permanecen alrededor.
Todos los solventes, pinturas, barnices, lacas,
etc., se consideran materiales peligrosos porque son
tóxicos para la salud y para el ambiente, por ser
productos químicos que no pueden reintegrarse a éste
en forma natural, y requieren otro proceso industrial
para poder ser reutilizados. Deterioran el ambiente y
destruyen la capa de ozono. Aunque algunos envases
traen una etiqueta que indica que el material no daña
la capa de ozono, siempre debe tomar precauciones y
cuidados al desecharlos.
Es importante que en todo taller eléctrico o
electromecánico, sean establecidas políticas y normas
orientadas a la protección ambiental, las cuales deben
explicarle claramente a usted y a todos sus compañeros
lo que deben hacer para su protección y la del medio
ambiente cuando se trabaja con sustancias peligrosas.
Es conveniente disponer de recipientes con tapaderas
para almacenar todos los materiales que se han usado
en el mantenimiento de los motores, tales como: wipe
o mota sucios, restos de aislantes plásticos, papeles
aislantes, alambre magneto o esmaltado, conductores
de cobre o aluminio e instrumentos desechables que
se utilizan para la aplicación de barnices o solventes.
Esto servirá para prevenir cualquier tipo de accidente
por contaminación o el inicio de incendios debido a lo
inflamable de los materiales. Por otro lado, se deben
diseñar las cabinas de tratamiento para que cuenten
con todas sus comodidades y que no produzcan daños
ambientales.
Según las normas de seguridad y de control ambiental
de la Comisión Nacional del Medio Ambiente
(CONAMA), en las áreas utilizadas para trabajos de
este tipo, donde la contaminación por desechos
de gases y líquidos es muy notoria, se debe
contar con el equipo adecuado que ayude
a reducir el esparcimiento en toda su
magnitud de estos desechos. Las
cabinas de tratamiento deben contar
con un extractor de gases, una
ventilación adecuada y
principalmente el equipo de
seguridad del trabajador.
A continuación le presentamos una
relación de las responsabilidades y
obligaciones que la industria de muebles
debería cumplir en materia de residuos peligrosos:
• Llevar un registro mensual de los residuos
peligrosos que genera.
• Realizar un manejo reglamentario de los residuos.
• Manejar separadamente los residuos que son
incompatibles.
• Envasar los residuos en recipientes seguros,
debidamente identificados, etiquetados y bien
cerrados.
• Almacenar de manera segura los residuos en un
lugar previamente establecido para ello.
Toda industria debe tomar conciencia de la protección
ambiental y debe crear campañas a nivel interno para
conservar el medio ambiente. Cada grano de arena
aportado en beneficio de la naturaleza contribuye a
crear un mejor mundo para las generaciones venideras.
El destino de la tierra está en las manos de los hombres
conscientes de su entorno de hoy.
20. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS 19
INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL MOTOR MONOFÁSICO UNIVERSAL
UNIDAD 1
Instalación y Mantenimiento del
MOTOR MONOFÁSICO
UNIVERSAL
OBJETIVOS DE LA UNIDAD
Con el contenido de esta unidad, usted será competente para:
Comprobar el comportamiento de imanes de acuerdo a la ley de los polos y
características del campo magnético.
Construir electroimanes de acuerdo a procesos técnicos y especificaciones de
los materiales.
Identificar las partes del Motor Universal de acuerdo a procesos de trabajo
establecidos y especificaciones del fabricante.
Instalar Motor Universal en base a procedimientos técnicos de trabajo, medidas
de seguridad y a parámetros de calidad establecidos.
Conectar Motores de tipo Universal en base a procedimientos técnicos
establecidos y medidas de seguridad.
Proporcionar mantenimiento preventivo al Motor Universal de acuerdo a
procedimientos técnicos de trabajo, medidas de seguridad y protección
ambiental.
Diagnosticar fallas del Motor Universal de acuerdo a procesos de
trabajo.
Corregir fallas de Motores de tipo Universal de acuerdo a
procedimientos técnicos establecidos, medidas de seguridad
y de protección ambiental.
21. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL MOTOR MONOFÁSICO UNIVERSAL
INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS20
1.1 MAGNETISMO
El magnetismo representa una parte importante en
casi todos los dispositivos que se usan en la
actualidad en la industria, por ejemplo en los
generadores, motores, transformadores,
interruptores de circuitos, teléfonos, etc, los
cuales utilizan imanes permanentes o
Electroimanes, como lo muestra la Figura 1.1.
El magnetismo es parte fundamental en los
conocimientos técnicos de todo electromecánico debe
tener.
1.1.1 DEFINICIÓN Y CARACTERÍSTICAS
DEL MAGNETISMO
Se llama magnetismo, al conjunto de fenómenos
invisibles, capaces de realizar un trabajo mecánico de
atracción y repulsión y que lo presentan ciertos
cuerpos metálicos llamados imanes.
El magnetismo es producido por el movimiento de
partículas cargadas, como por ejemplo electrones.
Fig. 1.1 Generador, teléfono y transformadores. Estos,
utilizan imanes permanentes o electroimanes.
El nombre de magnetismo proviene de la antigua
ciudad de Magnesia, en Asia menor, lo que actualmente
es Manisa, en Turquía. Se dice que en este lugar se
encontraba un mineral que contenía hierro, mineral
cuyos trozos se adherían unos con otros.
Existe una gran similitud en el análisis de los circuitos
eléctricos y los circuitos magnéticos.
1. Circuito magnético
2. Circuito eléctrico primario
3. Circuito eléctrico secundario
Fig.1.2 Tipos de circuito en un
transformador de voltaje.
Fig. 1.3 Estructura del átomo.
Los electrones describen órbitas alrededor del núcleo
atómico, además, efectúan un movimiento de rotación,
alrededor de su propio eje. Ambos movimientos dan
lugar a la formación de un campo magnético que se
manifiesta en el exterior del átomo, siempre que no
se anulen los diferentes campos mutuamente.
Los materiales ferrosos como el acero, hierro fundido,
y además el níquel y cobalto reciben el nombre de
materiales magnéticos, todos los demás metales y no
metales reciben el nombre de materiales no
magnéticos (Amagnéticos).
ELECTRÓN
NEUTRONES
ELECTRÓN
NÚCLEO
PROTONES
22. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS 21
INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL MOTOR MONOFÁSICO UNIVERSAL
TIPOS DE IMANES
IMÁN: Es un cuerpo que
atrae hierro, níquel y cobalto.
Si acercara un imán a objetos metálicos, todos los que
contengan Hierro, Níquel o Cobalto serían atraídos y
quedarían adheridos a él.
Todo imán tiene dos extremos opuestos denominados
POLOS DEL IMÁN (Polo Norte y Polo Sur). En estos
dos polos la fuerza magnética es máxima, como lo
demuestra la Figura 1.4
Fig. 1.4 En los polos del imán la fuerza
magnética es mayor.
El imán también posee una sección neutra en su centro,
llamada ZONA NEUTRA como lo indica la Figura 1.5,
en esta zona la fuerza magnética es nula.
ZONA NEUTRA
Si divide por la mitad un imán recto (vea la Figura 1.6)
se forman nuevos polos opuestos en el punto de
separación, que anteriormente no existían, cada uno
de los dos imanes parciales tiene un Polo Norte y un
Polo Sur.
Fig. 1.5 En la zona neutra de un imán, la fuerza
magnética es nula.
Fig. 1.6 División de un imán en varias partes.
Si continuara dividiendo el imán en partes cada vez
mas pequeñas, hasta sus moléculas, estas también
estarían magnetizadas. A estas fracciones ínfimas se
les llama IMANES MOLECULARES O IMANES
ELEMENTALES.
De acuerdo con lo anterior, todos los materiales
magnéticos están constituidos a base de dichos Imanes
Elementales.
Cuando los materiales no están imantados, los imanes
elementales se encuentran en desorden, por lo que
no exteriorizan efecto magnético alguno.
Fig. 1.7 Los imanes elementales se encuentran en desorden en
un material no imantado.
Al acercar un imán permanente que magnetiza el
material, los imanes elementales se ordenan en un
23. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL MOTOR MONOFÁSICO UNIVERSAL
INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS22
número cada vez mayor, en el mismo sentido. Cuando
esto sucede el material se vuelve magnético.
Fig. 1.8 Los Imanes Elementales se alinean
en un material imantado.
Cuanto mayor sea el número de imanes elementales
orientados en un material, mas intenso será su efecto
magnético. Cuando están ordenados todos los imanes
elementales, no es posible incrementar el efecto
magnético, en este caso, se dice que el material está
MAGNÉTICAMENTE SATURADO.
Existen dos grandes clases
de imanes:
Los imanes Naturales y los
imanes Artificiales.
1. IMANES NATURALES:
Son aquellos que
poseen en forma
n a t u r a l
p r o p i e d a d e s
magnéticas, y se
les encuentra en
forma de óxidos.
Ejemplos de
imanes Naturales
son la Magnetita o
Piedra imán (óxido
férrico y ferroso) y
el planeta tierra.
2. IMANES ARTIFICIALES:
Se les denomina así, a aquellos imanes que el hombre
ha hecho, utilizando procedimientos artificiales como
la fricción, la electricidad etc, para comunicarles su
poder magnético. Entre los imanes artificiales están
los electroimanes y los imanes permanentes.
• ELECTROIMANES:
Estos imanes artificiales, son bobinas a través de las
cuales circula una corriente. El efecto magnético se
presenta en el centro de la bobina siempre que circula
una corriente por la misma.
Los electroimanes son muy poderosos y tienen una
gran aplicación en la industria eléctrica y electro-
mecánica, ejemplos de ellos son los motores eléctricos,
relés y contactores.
Fig. 1.9 La tierra es una gran imán natural.
Fig. 1.10 Contactor y relé, aplicaciones prácticas de los
electroimanes.
• IMANES PERMANENTES:
Los imanes permanentes se hacen de materiales duros,
magnetizados (imantados) por inducción, un material
magnéticamente duro, como por ejemplo el acero al
cobalto, posee una estructura cristalina que precisa
N
24. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS 23
INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL MOTOR MONOFÁSICO UNIVERSAL
de una fuerza magnetizante intensa para mover los
imanes elementales y producir, como consecuencia,
polos magnéticos por inducción. No obstante, cuando
se les retira la fuerza magnetizante, los imanes
elementales permanecen orientados en la misma
posición que han tomado.
Esta inducción (consecuencia de la fuerza
magnetizante) es llamada INDUCCIÓN RESIDUAL O
MAGNETISMO REMANENTE, y es la que hace que
el imán quede transformado en un imán permanente.
Un material muy empleado para la fabricación de los
imanes permanentes es el Álnico, que es una aleación
comercial de Aluminio, Níquel y Hierro con adición
de Cobalto, Cobre y Titanio. El grado Álnico V se
emplea generalmente para los altavoces (Bocinas) de
imán permanente, pues proporciona un campo
magnético intenso en un pequeño volumen.
Otros materiales para fabricar imanes permanentes
son el Alcomax, Indox y el Cúnico.
LEY DE LOS POLOS:
Como anteriormente se observó, los
extremos del imán son los puntos de mayor
atracción y se denominan, POLOS DEL IMÁN:
Polo norte y Polo Sur, respectivamente.
La tierra misma, es un gigantesco imán natural, que
tiene su mayor intensidad magnética en los polos Norte
y Sur.
Si coloca una pequeña barra magnética (imán recto o
brújula) suspendido de manera que pueda girar
libremente, debido a la existencia de polos magnéticos
terrestres uno de los extremos del imán se dirigirá
siempre hacia el norte. Este extremo de la barra
magnética se denomina como El POLO BUSCADOR
DEL NORTE mientras que el extremo opuesto se
designa como EL POLO BUSCADOR DEL SUR.
Fig. 1.11 Imán recto suspendido de manera que pueda
girar libremente.
Cuando en un imán se indican las polaridades, el
extremo que busca el norte es el Polo Norte y el
extremo opuesto es el Polo Sur.
Entre los polos magnéticos existe una fuerza que da
lugar a la atracción entre polos opuestos y a la repulsión
entre polos iguales, de allí la ley de los Polos:
• LOS POLOS DE DISTINTO
NOMBRE (ES DECIR EL POLO
NORTE Y EL POLO SUR) SE
ATRAEN.
• LOS POLOS DE IGUAL NOMBRE
(ES DECIR DOS POLOS NORTE
O DOS POLOS SUR) SE REPELEN.
Conviene hacer notar, que cuando uno de los imanes
es la tierra, el polo Norte de ésta, atrae al polo del
otro imán que busca el Norte, o sea que la tierra
debería poseer un polo magnético Norte en el Sur y
un polo magnético sur en el Norte.
Los polos de los imanes se caracterizan por medio de
colores, el Polo Norte es de color Rojo y el Polo Sur
es de color Verde o Azul.
25. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL MOTOR MONOFÁSICO UNIVERSAL
INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS24
CAMPO MAGNÉTICO
Es toda región de influencia que rodea a un
imán, existe un campo magnético invisible, que se
representa mediante líneas llamadas LÍNEAS DE
CAMPO MAGNÉTICO.
Las líneas de campo no terminan en los polos del imán
o sea que tienen ciclos continuos. Vea Figura 1.12
Fig. 1.12 Espectro magnético mostrando
que las líneas en el imán tienen ciclos continuos.
Las líneas de campo magnético van del Polo Norte al
Polo Sur, en el exterior del imán, y del Polo Sur al Polo
Norte, en el interior del imán.
Observe la Figura 1.13 la fuerza de un campo
magnético en una sección particular es directamente
proporcional a la densidad de las líneas de campo en
esa región. Por ejemplo en la siguiente figura la fuerza
del campo magnético en “a” es el doble de la de “b”,
puesto que “a” existe el doble de líneas de campo
magnético asociadas con el plano perpendicular que
en “b”, o sea la fuerza de los imanes es siempre más
fuerte cerca de los polos.
Fig. 1.13 La Fuerza de los imanes es
siempre mas fuerte cerca de los polos.
Cada línea de campo tiende a ser lo mas corta posible
y a separarse de las colindantes.
MATERIALES MAGNÉTICOS
Y NO MAGNÉTICOS
Existe una gran cantidad de materiales magnéticos y
no magnéticos también llamados amagnéticos. Cada
uno de estos tiene diferentes propiedades, las cuales
se describirá a continuación.
MATERIALES MAGNÉTICOS
Los materiales ferromagnéticos reúnen una serie de
propiedades importantes.
• El material del núcleo eléctrico
debe reforzar el campo
magnético de la bobina, y
solo debe existir durante el
tiempo en que circule una
corriente por ella.
• En los imanes se precisan en cambio,
materiales que presenten una gran inducción
magnética después de suprimir la fuerza
inductora. En ellos deberá desaparecer el
mínimo magnetismo posible.
Todos los imanes descritos se componen de los mismos
materiales: Hierro, Cobalto y Níquel.
En algunos casos se emplean aleaciones de Cobre que
contienen Manganeso.
Los imanes comerciales permanentes duran
indefinidamente, si no se les somete a altas
temperaturas, ni a campos desmagnetizadores
intensos.
Esta pérdida es completa, por encima de una
temperatura conocida como punto de Curie, llamada
así en honor al físico francés Pierre Curie, que descubrió
este fenómeno en 1895. El punto de Curie del hierro
metálico es de unos 770°C.
Cuando el imán se calienta se hace un reajuste en su
estructura molecular, de la que resulta una pérdida de
26. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS 25
INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL MOTOR MONOFÁSICO UNIVERSAL
magnetismo, que no se recupera
cuando el imán se enfría.
Los golpes y su empleo
permanente no agotan ni
producen ningún efecto sobre las
También bajo la influencia de un campo magnético
exterior, muestra una imanación reforzada en la
dirección del campo. Es la diferencia de dos campos
antiparalelos y, por tanto, más débil que en los
materiales ferromagnéticos.
La mayoría de las ferritas pertenecen a este grupo.
Fig. 1.16 Imanes elementales antiparalelos de
diferentes valores.
MATERIALES MAGNÉTICOS BLANDOS
Estos materiales también son
llamados “materiales
magnéticos dulces” y se
emplean en circuitos magnéticos,
en los que el sentido del campo
magnético varía continuamente,
como en transformadores y
máquinas eléctricas. Debido a las inversiones
magnéticas, el hierro se calienta; se producen por
tanto, pérdidas por inversión magnética. Dichas
pérdidas están formadas, a su vez, por pérdidas por
histéresis y pérdidas por corrientes parásitas las cuales
deben ser lo más pequeñas posibles.
Las pérdidas por histéresis son pequeñas, si el material
que forma el núcleo es magnéticamente blando, es
decir, si su curva de histéresis es estrecha. El tema de
histéresis se tratará en la sección 1.5.4.
Las pérdidas por corrientes parásitas puede
reducirlas, aumentando la resistencia específica del
material y dividiendo los núcleos en chapas, aisladas
unas de otras. Como aislamiento entre tales chapas
magnéticas, emplee capas de óxidos o fosfatos, vidrio
soluble, barniz aislante o papel. El espesor de dichas
capas aislantes debe variar entre 2 y 20 µm.
propiedades del imán.
MATERIAL FERROMAGNÉTICO
Este tipo de material muestra, bajo influencia de un
campo magnético exterior, una imantación reforzada
en la dirección del campo, como lo muestra la siguiente
figura.
Fig. 1.14 Imanes elementales Orientados en
dirección del campo Magnético.
MATERIAL ANTIFERROMAGNÉTICO
También existen materiales que forman paredes de
imanes elementales de sentidos opuestos y son
fundamentalmente los lantánidos, sus compuestos y
el óxido de manganeso (MnO).
Fig. 1.15 Pares de imanes elementales
de sentidos opuestos.
MATERIALES FERRIMAGNÉTICOS
Estos materiales tienen sus imanes elementales
antiparalelos y son de diferentes valores, esto causa una
imantación en una determinada dirección, esta
imantación se debe a la diferencia entre dos campos
magnéticos.
770°C
El punto
de Curie
27. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL MOTOR MONOFÁSICO UNIVERSAL
INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS26
La calidad de las chapas magnéticas viene determinada
por las pérdidas por inversión magnética, V.
Por ejemplo V10 indica que la
potencia de pérdidas por Kg.
del material del núcleo, para
una densidad de flujo* ß=10
KG (1 Wb/m2
) y 60 Hz.
Unas pérdidas por inversión
magnética elevadas suponen
una disminución del
rendimiento del aparato
eléctrico afectado.
Porejemploenuntransformador grande,con50000Kg,
dechapamagnética,cuyaspérdidassonV15=2.5W/Kg,
la potencia de pérdida es de 125 Kw y la energía perdida
en un año (8000 horas de servicio), 1000000 Kwh.
OTROS MATERIALES MAGNÉTICOS
También existen otros materiales magnéticos
importantes como los que aprenderá a continuación.
CHAPAS MAGNÉTICAS DE ALEACIÓN
DE SILICIO
Generalmente las chapas magnéticas son construidas
con acero de construcción, al que se añade un 4.5 %
de silicio para aumentar su resistencia específica. Un
contenido mayor en silicio haría al material demasiado
frágil para el mecanizado. Las pérdidas por histéresis*
también dependen, en gran medida, del procedimiento
de fabricación de las chapas.
Enlaschapasmagnéticaslaminadasencalientelaspérdidas
por inversión magnética valen V 10 ≈ 1 W/Kg y V 15
≈ 2.2 W/Kg.Dichaschapassefabricanenespesoresde
0.5 a 1 mm (Chapas de dínamos o generadores y 0.35
mm (chapa de transformadores), las formas en las que
se laminan, las muestra la Figura 1.17.
*El tema de flujo
magnético y
densidad de
flujo, lo tratará
en la sección de
magnitudes
magnéticas
(sección 1.1.3).
Fig. 1.17 Diferentes laminaciones para transformadores.
El material magnético está formado por cristales;
cada cristal se magnetiza fácilmente a lo largo de
sus bordes. Por medio del laminado en frío y del
tratamiento térmico, todos los cristales se disponen
de tal forma (orientación del grano), que sus bordes
están en una misma dirección. De este modo, la chapa
presenta una dirección magnética preferente.
La chapa de grano orientado es muy fácil que la
magnetice, en la dirección de laminación. Por lo tanto,
para que obtenga una densidad de flujo dada, en dicha
dirección magnética preferente, es necesario utilizar
menor corriente magnetizante, que en el caso de una
chapa de grano no orientado. En dicha dirección
magnética preferente, las pérdidas, por inversión
magnética son especialmente reducidas (V 10 ≈ 0.4
W/Kg, V 15 ≈ 1 W/Kg).
Debido a lo liso de la superficie y a lo delgado del
aislamiento ( 2 a 10 µm) las chapas laminadas en frío
presentan un alto factor de llenado.
El factor de llenado es la relación entre la sección de
hierro y la sección del núcleo; puede alcanzar, para la
chapa de grano orientado, valores de hasta 0.97, frente
a 0.90 para la chapa laminada en caliente, de grano no
orientado.
1
28. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS 27
INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL MOTOR MONOFÁSICO UNIVERSAL
ALEACIONES HIERRO-NÍQUEL
Para la fabricación de transformadores de medida,
transmisores etc, necesita materiales que tengan una
alta permeabilidad inicial. Para los núcleos de los
transductores precisa una curva de histéresis lo más
rectangular posible. Estas exigencias las cubren las
aleaciones hierro-níquel. Dichas aleaciones están
formadas por un 30 a 80% de níquel como
componente principal, hierro y otros componentes
como manganeso, cromo, cobre y silicio. Su densidad
de flujo de saturación vale de 6000 a 15000 Gauss
(0.6 a 1.5 Tesla), para una intensidad de campo de
0.01 a 0.15 Oersted (≈ 0.8 a 12 A/m) Estas aleaciones
puede emplearlas para fleje de núcleo de banda y
partidos, por ejemplo para transformadores de
medida, interruptores de protección por corriente de
defecto y transductores y se encuentran bajo los
nombres comerciales Hyperm, Mumetal, Ultraperm,
Permenorm, etc.(Fabricación de núcleos de fleje
partidos).
FERRITAS
Las ferritas son materiales sinterizados (cerámicos),
formados por mezclas de óxido de hierro con otros
óxidos metálicos.
Estas ferritas son muy duras y frágiles y solo se puede
mecanizarlas por rectificado. Como su resistencia
específica es de 105
a 1015
veces superior a las de los
metales, dichas ferritas son aislantes, por lo que en las
mismas no se originan corrientes parásitas.
Existen varias ferritas magnéticas entre las cuales están
las siguientes: Ferritas blandas, ferritas magnéticas
blandas, ferritas manganeso-zinc (MnO,ZnO,Fe
2
O
3
) y
ferritas níquel-zinc (NiO,ZnO,Fe
2
O
3
).
Las ferritas magnéticas blandas emplean se emplean
principalmente en componentes de alta frecuencia para
telecomunicaciones.
En resumen los materiales blandos permiten fácilmente
invertir el sentido de la imantación.
2
3
MATERIALES MAGNÉTICOS DUROS
A los materiales magnéticos duros, se les exige una
intensidad de campo o coercitividad lo más elevada
posible, a fin de que los imanes con ellos fabricados,
sean poco sensibles a las vibraciones, a posibles campos
extraños y a una alta remanencia. Tales exigencias las
cubren los materiales cuya curva de histéresis es a la
vez ancha y alta.
Los materiales para imanes Alni y Álnico, pueden ser
fundidos (G+Alni) o bien prensados, a partir de metal
pulverizado y sinterizados a continuación (S-Alni). Su
mecanizado se efectúa por rectificado.
Por el contrario, los materiales magnéticos de cromo-
cobalto se laminan y forjan. Una vez templados, sólo
se pueden mecanizar por rectificado.
De lo anterior se puede concluir los siguiente: Los
materiales magnéticos duros precisan un campo
intenso para invertir el sentido de la imanación.
1.1.2 PRUEBAS SOBRE
MAGNETISMO
Para que pueda verificar algunas propiedades del
magnetismo, a continuación observará algunas pruebas
sencillas para realizar.
Si tiene alguna duda en cuanto al procedimiento,
consulte a su facilitador.
PRUEBA 1:
ESTUDIO DE LOS IMANES
Objetivos
1. Identificar los polos de un imán.
2. Estudiar la forma como interactúan los polos de
los imanes.
29. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL MOTOR MONOFÁSICO UNIVERSAL
INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS28
3. Medir la fuerza que se ejercen dos imanes entre
sí al variar su separación.
Equipo y materiales
1. Dos imanes en forma de anillo.
2. Un imán en forma de barra.
3. 7 Cilindros huecos de aluminio, cuyo diámetro
interno sea de una a dos pulgadas. La longitud
de éstos de al menos 4 centímetros. No es
necesario que todos sean iguales.
4. Una balanza granataria de 0.1 gramo.
5. Un metro de alambre de cobre delgado,
número 38 aproximadamente.
6. Base y barra vertical de aluminio para los
imanes.
7. Base y soporte universal.
8. Cinta adhesiva (que pueda escribir sobre ella).
9. Regla de 30 centímetros.
1 PROCESO DE COMPROBACIÓN DEL
COMPORTAMIENTO DE LOS IMANES
Identificación de los polos de un imán.
PASO 1
Prepare el equipo, herramientas y materiales de
acuerdo a la orden de trabajo.
PASO 2
Con uno de los extremos de un pedazo de alambre
cobre de 50 centímetros de longitud, sujete un imán y
enseguida cuélguelo del soporte universal, procurando
que la parte que cuelga sea de unos 25 centímetros de
longitud. Observe la figura 1.18.
PASO 3
Gire un poco el imán y déjelo que oscile hasta que
prácticamente quede en reposo. Observe qué cara
del imán apunta hacia el norte geográfico y póngale un
pedazo pequeño de cinta adhesiva para distinguirla.
PASO 4
Vuelva a girar el imán y déjelo que se estabilice.
Observe si la misma cara del imán es la que apunta
hacia el norte geográfico.
PASO 5
Gire el soporte universal y deje que el imán se vuelva
a estabilizar. Observe si la misma cara del imán apunta
en el sentido indicado anteriormente. Si es así al pedazo
de cinta adhesiva póngale la letra N indicando que ese
es el Polo Norte del imán. A la cara opuesta, que apunta
hacia el sur geográfico, péguele otro pedazo de cinta
y escriba en ella la letra S indicando que ese es el Polo
Sur del imán.
PASO 6
Repita los pasos anteriores para el segundo imán en
forma de anillo.
De ese modo quedan determinados los polos Norte y
Sur de cada imán, lo cual servirá para desarrollar el
siguiente paso.
PASO 7
Almacene adecuadamente el equipo y herramienta
utilizada en esta práctica.
Limpie y ordene el área de trabajo al finalizar la práctica.
Fig. 1.18
30. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS 29
INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL MOTOR MONOFÁSICO UNIVERSAL
2 ESTUDIO DE LA FORMA COMO INTERACTÚAN LOS
POLOS DE LOS IMANES
PASO 1
Prepare el equipo, herramientas y materiales que
utilizará en esta practica.
PASO 2
Uno de los imanes usados en el objetivo previo,
cuélguelo en el soporte universal mediante el hilo de
cobre, procurando que la longitud que cuelgue sea de
unos 30 centímetros. Vea la figura 1.18 para llevarlo
a cabo.
PASO 3
Al imán que cuelga acérquele el segundo imán a unos
10 centímetros de separación, procurando que queden
frente a frente los polos opuestos. Observe el efecto
que se produce en el imán que está colgado y a partir
de ello deduzca cómo interaccionan los polos
opuestos.
PASO 4
Repita el paso 2, pero ahora acercando el segundo
imán de tal modo que queden frente a frente polos
iguales. Observe el efecto que se produce en el imán
colgado y a partir de ello deduzca la forma cómo
interaccionan los polos iguales de un imán.
PASO 5
A partir de los resultados obtenidos en los pasos 2 y 3,
determine los polos del imán de barra. Para llevarlo a
cabo, acerque el imán de barra al imán que cuelga del
alambre y basado en el efecto que observe, determine
dónde está el polo norte y dónde el polo sur de dicho
imán. Guíese por la Figura 1.20 para llevarlo a cabo.
PASO 6
Limpie y ordene el área de trabajo, almacene en un
lugar adecuado los materiales y herramientas utilizadas.
Fig. 1.19
IMAN DE BARRA
Fig. 1.20
Medición de la fuerza que ejercen dos
imanes entre sí al variar su separación.
PASO 1
Prepare el equipo, herramientas y materiales de
acuerdo al orden de trabajo.
PASO 2
En la barra vertical de aluminio coloque el primer imán
en forma de anillo, de tal modo que descanse en la
base de aluminio. Puede ser cualquiera de los dos.
PASO 3
Con la balanza mida la masa del segundo imán en forma
de anillo.
31. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL MOTOR MONOFÁSICO UNIVERSAL
INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS30
PASO 4
Enseguida, coloque este segundo imán en la barra
vertical de aluminio, procurando que queden frente a
frente polos iguales. Es decir que entre el primero y
segundo imán exista repulsión. No deje caer los imanes
porque pueden quebrarse.(Figura 1.21)
PASO 5
Cuando ambos queden estables en la barra vertical
de aluminio, mida la separación entre los polos que
están frente a frente. Procure que la medición de la
separación se lleve a cabo entre las dos superficies de
los imanes y no entre sus protecciones, si es que éstos
poseen.
PASO 6
Enseguida, mida la masa (peso) a uno de los cilindros
huecos de aluminio. Ahora agréguelo suavemente a la
barra vertical de aluminio, de tal modo que descanse
sobre el segundo imán. Guíese por la Figura 1.22 para
llevarlo a cabo.
PASO 7
Repita el pasos 5 y 6 para un segundo cilindro
hueco, sin quitar el primero.
PASO 8
Siga agregando cilindros huecos de aluminio, uno por
uno, y repita los pasos 5 y 6 de este objetivo. Deje de
agregar cilindros hasta que la separación de los imanes
sea de 0.5 centímetros aproximadamente.
PASO 9
Limpie y ordene el área de trabajo al finalizar la práctica.
Figura 1.21
BARRA
VERTICAL
IMANESd
CILINDRO
HUECO
IMANES
DISTANCIA A
MEDIR
BASE DE
ALUMINIO
BASE DE ALUMINIO
Figura 1.22
32. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS 31
INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL MOTOR MONOFÁSICO UNIVERSAL
¿Se orientaron siempre los dos imanes en la misma
dirección o se orientaban en diferentes direcciones?
Cuando acercó los imanes con los polos diferentes
frente a frente ¿qué fenómeno observó en el imán
colgado?
Cuando acercó los imanes con los polos iguales frente
a frente ¿qué fenómeno observó en el imán colgado?
Mida la fuerza magnética del primer imán sobre el
segundo, calculando el peso de los objetos que flotan,
para cada una de las separaciones. Es decir que las
masas serán el segundo imán y los cilindros de aluminio
que se agreguen en cada caso.
Resultados
1
2
3
4
de las pruebas No. 1
33. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL MOTOR MONOFÁSICO UNIVERSAL
INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS32
¿Qué fenómeno es el que origina
que los imanes (que pueden girar sin fricción) se
orienten siempre en la dirección norte-sur?
Cuando fue descubierto este fenómeno estudiado ¿a qué
dispositivo dio origen? ¿para qué sirvió?
A partir de los efectos observados en el imán colgado cuando se ponen frente a
frente polos distintos ¿Qué conclusión obtiene sobre las fuerzas que se ejercen
polos diferentes?
En base a los efectos observados en el imán colgado cuando se ponen frente a
frente polos iguales ¿Qué conclusión obtiene sobre las fuerzas que se ejercen polos
iguales?
¿Cómo determinó los polos del imán de barra?
¿Cómo fue la fuerza magnética entre los imanes conforme la separación
entre ellos decrece?
¿Si la separación disminuye a la mitad, la fuerza
crece el doble?
Preguntas y conclusiones
2
1
4
3
5
6
7
34. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS 33
INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL MOTOR MONOFÁSICO UNIVERSAL
PRUEBA NO. 2:
CARACTERÍSTICAS DE LAS LÍNEAS DEL
CAMPO MAGNÉTICO
Objetivos
1. INVESTIGAR CÓMO SON LAS LÍNEAS DE INDUCCIÓN DEL
CAMPO MAGNÉTICO B.
Equipo y Materiales
1. Una bobina rectangular de 90 vueltas.
2. Veinte agujas magnetizadas, tipo compás.
3. Un solenoide de 50 vueltas.
4. Una fuente de voltaje de 6 Voltios y 3 amperios ó
su equivalente 1 batería de 6 voltios para cada
aparato.
5. Un alambre conductor recto.
6. Una espira.
7. Una bobina circular de 50 vueltas.
8. Una bobina alargada.
PROCESO DE ESTUDIO DE LAS
CARACTERÍSTICAS DEL CAMPO MAGNÉTICO
PASO 1
Prepare el material, equipo y herramientas según
los requerimientos de la práctica.
PASO 2
Seleccione la bobina rectangular de 90 vueltas, la cual
servirá para observar el campo magnético que
produce un alambre recto.
PASO 3
Coloque los alfileres magnetizados sobre las agujas
del aparato que hacen las veces de punto de apoyo y
de eje.
PASO 4
Oriente al azar los alfileres magnetizados.
PASO 5
Presione el botón eléctrico que está en el gabinete del
dispositivo, para aplicar una diferencia de potencial de
6 voltios a la bobina, lo que producirá una corriente
eléctrica en ella.
ALFILERES
ALAMBRE RECTO
Fig. 1.23
Paso 6
Observe qué configuración adoptan los alfileres y tome
nota de ella. Si tiene dudas sobre la misma, vuelva a
orientar al azar los alfileres y luego presione el botón
interruptor para aplicar el voltaje a la bobina.
PASO 7
Al finalizar la práctica almacene el material,
herramientas y equipo.
Ordene y limpie el área de trabajo al finalizar la prueba.
35. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL MOTOR MONOFÁSICO UNIVERSAL
INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS34
BOBINA CIRCULAR
PASO 1
Prepare equipo, materiales y herramientas que utilizará
en ésta práctica, según lo indique los procesos.
PASO 2
Seleccione ahora la bobina circular de 50 vueltas.
PASO 3
Siga los pasos 3, 4, 5 y 7 para observar las líneas de
campo de la bobina circular.
Fig. 1.24 Bobina circular
SOLENOIDE
PASO 1
Prepare el material, equipo y herramienta según se
lo indiquen los procesos.
PASO 2
Para el tercer elemento que es el solenoide de 50
vueltas, siga los pasos 2, 3, 4 y 5 para observar las
líneas de campo magnético, producido por esta
disposición.
Fig. 1.25 Solenoide
36. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS 35
INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL MOTOR MONOFÁSICO UNIVERSAL
¿Cuáles son las principales características
que observó de las líneas de campo magnético para:
a) El alambre recto.
b) La bobina circular.
c) El solenoide.
¿Qué relación existe entre las líneas de campo magnético y el campo magnético
en cuanto a su magnitud y dirección?
¿Qué tipo de fuerza es la que orienta a los alfileres magnetizados? ¿De dónde
proviene esta fuerza?
Si el campo magnético terrestre fueran suficientemente intenso
¿Hacia dónde se orientarían los alfileres?
Resultados
1
2
3
En el siguiente espacio en blanco dibuje las líneas
de campo magnético que observó para el alambre
recto.
En el siguiente espacio en blanco dibuje las líneas
de campo magnético que observó para la bobina
circular.
En el siguiente espacio en blanco dibuje las líneas
de campo magnético que observó para el
solenoide.
Preguntas y conclusiones
1
2
3
4
de las pruebas No. 2
37. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL MOTOR MONOFÁSICO UNIVERSAL
INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS36
1.1.3 MAGNITUDES MAGNÉTICAS
Para que usted pueda especificar la intensidad de un
imán y su campo magnético, es necesario que defina
las magnitudes magnéticas. Además, dichas
magnitudes le permitirán la comparación de los
distintos materiales magnéticos.
fuerzas que actúan son débiles. Por tanto, el efecto
del campo magnético disminuye con la distancia.
Las líneas de campo de un imán pueden discurrir con
mayor o menor densidad.
La densidad de las líneas de campo diminuye al
aumentar la distancia al imán o a la bobina.
La magnitud física que permite cuantificar este efecto
es la densidad de flujo magnético o inducción
magnética. Su unidad es el TESLA, en honor al físico
croata, Nicola Tesla.
El símbolo de la inducción magnética es “B” , y el
símbolo de la unidad es “T”.
1 T = 1 V s
m2
B = V s
m2
La inducción magnética indica la densidad del flujo
magnético en un determinado punto.
A continuación se le proporcionan algunos valores
aproximados de inducciones magnéticas medidos por
un instrumento indicador y una sonda de Hall:
• Campo magnético de la tierra
0.00005 T
• Campo de un conductor recto
100 A = 0.00025 T
• Imán Permanente.
0.1 T
• Electroimán potente.
100 T
Las unidades relativas
al campo magnético
son válidas, tanto si el
campo es producido
por un imán
permanente, como si
lo es por un
electroimán.
1.1.3.1 DEFINICIÓN DE MAGNITUDES
MAGNÉTICAS
Las magnitudes magnéticas son aquellas características
del magnetismo susceptibles de ser medidas. A
continuación estudiará las magnitudes magnéticas más
importantes.
1.1.3.2 TIPOS Y CARACTERÍSTICAS DE LAS
MAGNITUDES MAGNÉTICAS
Existen imanes más potentes que otros, esto da lugar
a los tipos y características de las magnitudes
magnéticas.
INDUCCIÓN MAGNÉTICA
Si aproxima un imán a las limaduras de hierro, la
mayoría de ellas quedan adheridas en la parte de los
polos del imán. A partir de una determinada distancia
del imán las limaduras ya no se orientan porque las
0.00005 T
100 A = 0.00025 T
0.1 T
100 T
38. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS 37
INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL MOTOR MONOFÁSICO UNIVERSAL
FLUJO MAGNÉTICO
Es el conjunto de todas las líneas de fuerza del campo
magnético que puede considerarse, salen hacia el
exterior, procedentes del polo norte de un imán.
Esta magnitud se representa por la letra griega (fi) y
su unidad es el Weber, en honor al físico alemán
Wilhelm Eduard Weber.
El flujo magnético es el producto de la inducción
magnética (Densidad de flujo magnético) por la
superficie polar del imán. Por tanto la unidad de flujo
magnético es igual al producto de las unidades de
inducción y de superficie.
= B * A
1 Wb = 1 Vs * m2
m2
1 Wb = 1 V s
PERMEABILIDAD
Es la capacidad de concentrar las líneas de fuerza
magnéticas. Por ejemplo el hierro dulce es muy eficaz
para concentrar por inducción las líneas magnéticas
dentro de su masa y, en general, toda sustancia que se
magnetiza con facilidad concentra el flujo magnético.
Por tanto, el hierro dulce tiene una gran permeabilidad.
En resumen la permeabilidad es el coeficiente entre la
inducción magnética y la intensidad de campo
magnético (Ver Sección 1.3 Calculo para circuitos
magnéticos.)
Los valores numéricos de la permeabilidad para las
distintas sustancias se dan en comparación con la del
aire o la del vacío. Como el aire, el vacío, o cualquier
otro material no magnético, no pueden afectar al
campo magnético por inducción, su permeabilidad
tiene el valor relativo de 1, es decir, el valor de
referencia. La permeabilidad de un material magnético
es, entonces, igual al número de veces mayor que es
la densidad del flujo en él comparada con la densidad
del flujo del aire. (Permeabilidad Relativa.)
El símbolo que se emplea para la permeabilidad es la
letra griega µ (mu),
µ= V s
A m
Para la permeabilidad del Vacío µ
0
µ
0
= 1.257 * 10-6
V s
A m
Para la permeabilidad relativa µ
r
µ
r
= µ
µ
0
No existe ninguna unidad para la permeabilidad (para
la permeabilidad relativa) ya que es el cociente de dos
densidades de flujo.
1.2 ELECTROMAGNETISMO
El fundamento de todos los motores eléctricos es la
reacción de un conductor en un campo magnético exterior,
la cual produce movimiento.
Los generadores se basan también en el mismo
fenómeno, pero en sentido inverso, pues en ellos el
movimiento de un conductor, dentro de un campo
magnético exterior, es el que produce tensión y
corriente en dicho conductor.
1.2.1 DEFINICIÓN DE ELECTROMAGNETISMO
Existe una relación entre la electricidad y el
magnetismo. A esta relación se le llama
Electromagnetismo.
39. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL MOTOR MONOFÁSICO UNIVERSAL
INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS38
1.2.2 TIPOS Y CARACTERÍSTICAS DEL
ELECTROMAGNETISMO
La relación entre la electricidad y el magnetismo fue
descubierta en 1824 por Oersted, un físico y
químico danés . Este observó que la
corriente, al circular por un
conductor, podía mover a la
aguja de una brújula magnética
situada exteriormente a dicho
conductor. Unos años más tarde,
se descubría también el fenómeno
inverso: que un campo magnético en
movimiento era capaz de obligar a los
electrones a desplazarse, produciendo así una
corriente. Este importante hecho fue descubierto en
1831, independientemente, por Faraday y Henry. El
Electromagnetismo trata de los efectos magnéticos
debidos a la corriente eléctrica. Los electrones en
movimiento llevan ligado consigo un campo magnético.
Y un campo magnético en movimiento es capaz de
producir corriente. Estos efectos electromagnéticos
tienen muchas aplicaciones en la electricidad moderna.
1.2.3 CAMPO MAGNÉTICO EN UN
CONDUCTOR
En la Figura 1.26 todas las limaduras de hierro
alineadas en anillos concéntricos alrededor del
conductor recorrido por corriente, demuestran que:
Alrededor de un conductor por el que circula
una corriente eléctrica se forma un campo
magnético.
El campo magnético consiste en líneas de
fuerza circulares, en planos perpendiculares a
la corriente.
Fig. 1.26 Limaduras
de hierro alineadas
según el campo
magnético que
existe en torno a un
conductor por el que
circula corriente.
Entre los puntos c y d del conductor, el campo circular
está en planos horizontales porque dicho conductor
es vertical, y la misma situación se tendrá en los otros
puntos verticales entre los puntos e y f, y a y b. Donde
el conductor es horizontal, como entre b y c y entre
d y e, el campo magnético estará en planos
verticales. Las líneas de fuerza son circulares
porque el campo es simétrico respecto al
conductor recto, el cual pasa por su centro.
La intensidad del campo es máxima en este
punto y disminuye inversamente con el
cuadrado de la distancia al conductor.
El efecto del campo magnético creado por una
corriente se manifiesta también, como se indica en la
Figura 1.27, por las limaduras de hierro, que son
atraídas por el conductor.
Fig. 1.27 Las limaduras de hierro son atraídas por el
conductor recorrido por una corriente.
El polo norte de la aguja magnética señala en dirección
de las líneas de campo, como lo muestra la Figura 1.28.
Fig. 1.28 El polo norte de las agujas indican la dirección
de las líneas de campo magnético en un conductor
recorrido por una corriente.
LIMADURAS DE HIERRO
40. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS 39
INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL MOTOR MONOFÁSICO UNIVERSAL
La dirección del sentido de la corriente en un conductor
es señalada por un punto (.) o por una equis (X). Como
lo indica la Figura 1.29.
Fig.1.29 Diferentes direcciones de la corriente en dos
conductores.
Con ayuda de la regla del tornillo con rosca a mano
derecha, puede determinar la dirección de las líneas de
campoentornoalconductorcomoloindicalaFigura1.30.
Fig. 1.30 Tornillo con rosca a mano derecha,
indicando el sentido de la corriente (avance del tornillo)
y el sentido del campo magnético (sentido de giro).
De manera similar se forma un campo magnético en
torno a conductores por los que circula la corriente
alterna. El campo magnético varía continuamente de
dirección, al igual que la corriente.
Si hace circular la corriente en el mismo sentido a través
de dos conductores, el campo común envuelve ambos
conductores, vea la Figura 1.31.
Fig. 1.31 Dos
conductores
recorridos
por corriente
en el mismo
sentido.
Las líneas de
c a m p o
tienden a
acortarse
y por
e l l o
aparece
u n a
fuerza de
atracción.
Si hace circular
corrienteenambos
conductores en
sentidoscontrarios,
laslíneasdecampoentrelosconductorestienenlamisma
dirección, observe la Figura 1.32.
Las líneas de campo ejercen una fuerza transversal y
los conductores se repelen.
Las barras colectoras y devanados que conducen
grandes corrientes y no están debidamente afianzadas,
se deforman bajo la influencia del campo magnético.
la fuerza ejercida es tanto mayor, cuanto mayor es la
corriente y cuanto menor es la distancia entre los
conductores.
Este peligro es aún mayor en caso de cortocircuitos.
La Figura 1.33 muestra un motor dañado por un corto
circuito.
Fig. 1.32 Dos conductores
recorridos por corriente en
diferentes sentidos.
Fig. 1.33 Arrollamiento dañado por corto circuito.
41. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL MOTOR MONOFÁSICO UNIVERSAL
INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS40
1.2.4 CAMPO MAGNÉTICO EN UNA
BOBINA RECORRIDA POR CORRIENTE
Como se mencionó anteriormente, alrededor del
conductor aparece un campo magnético como lo indica
la Figura 1.34.
Fig. 1.34 Campo magnético resultante, del recorrido de
corriente en los conductores.
La espira que forma el conductor se comporta como
un imán.
En una bobina los campos de las espiras dan lugar a un
campo magnético total como lo muestra la Figura
1.35.
Fig. 1.36 Entrada y salida de las líneas de campo en una
espira.
En una bobina usted puede determinar la dirección
del campo total en la bobina y con ello, sus polos.
Existe otra forma mediante la cual puede determinar
la dirección del campo, y es la Regla de la mano
Derecha.
REGLA DE LA MANO
DERECHA: Si se coloca la
mano derecha sobre una
bobina de modo que los
dedos señalen en el
sentido de la corriente, el
dedo pulgar estirado
señala la dirección y
sentido de la líneas de
campo en el interior de la
bobina.
Fig. 1.37 Posición de la mano derecha para determinar la
dirección del campo.
LA BOBINA CON NÚCLEO DE HIERRO
La causa del refuerzo del flujo magnético es la
orientación de los imanes elementales en el hierro.
Por esta causa aparecen líneas de campo adicionales
en el hierro. Las líneas de campo de la bobina se
concentran en el hierro.
Fig. 1.35 Formación del campo magnético en el interior
de una bobina.
En el interior de la bobina las líneas de campo son
paralelas y tienen la misma densidad. El campo allí es
homogéneo (o semejante).
El lugar de salida de las líneas de campo de la espira es
el polo norte, el lugar de entrada es el polo sur de la
espira, como lo muestra la Figura 1.36.
42. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS 41
INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL MOTOR MONOFÁSICO UNIVERSAL
El hierro conduce las líneas de campo mejor que el
aire.
Mediante un revestimiento con conductor magnético
puede proteger, por ejemplo, aparatos de medida muy
sensiblescontracamposmagnéticosexternos(Fig.1.38).
Fig. 1.38. Protección con un conductor magnético, en el
centro no hay circulación de flujo magnético.
LÍNEAS DE MAGNETIZACIÓN
La densidad de flujo magnético
de una bobina sin hierro
aumenta en la misma
proporción que la corriente de
excitación y por consiguiente,
con la intensidad de campo.
Pero ya no es éste el caso si
aumenta el campo de la bobina
mediante un núcleo de hierro.
Cuando finalmente están ya
todos los imanes elementales orientados, el hierro
no puede continuar contribuyendo al flujo magnético,
está ya magnéticamente saturado.
Si en una gráfica se toman las intensidades de campo H
como abscisas y las correspondientes densidades de flujo
B como ordenadas, se obtienen las llamadas líneas de
magnetización.
Cuanto
mayor es la
corriente,
tantos más
imanes
elementales
se orientan
en el núcleo.
Fig. 1.39 Diagrama de magnetización del hierro
y del aire.
1.2.5 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL
MOTOR Y DEL GENERADOR
La aplicación de los principios del magnetismo y del
electromagnetismo permite comprender el
funcionamiento del motor y del generador.
PRINCIPIO DEL MOTOR
Como ya ha aprendido anteriormente, los polos del
mismo nombre se repelen y polos de distinto nombre
se atraen. La acción de las fuerzas se presenta, tanto
en los imanes permanentes como en los electroimanes.
Sobre un conductor recorrido por una corriente y
situado en un campo magnético actúa una fuerza. El
sentido de esta fuerza depende del sentido de la
corriente del conductor y del sentido del campo
magnético.
Para que tenga una mejor comprensión sobre el
fenómeno que estudió anteriormente observe el
modelo de las líneas del campo magnético de la Figura
1.40, la composición de los dos campos, el del
conductor y el del imán, da lugar a un campo total.
43. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL MOTOR MONOFÁSICO UNIVERSAL
INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS42
Fig.1.40 A la izquierda del conductor las líneas de los dos
campos tienen diferentes sentidos y se anularán
parcialmente, con lo que el campo será débil. A la derecha
del conductor las líneas de los dos campos tienen el mismo
sentido por lo que discurrirán más apretadas,
obteniéndose un campo más fuerte.
A la izquierda del conductor las líneas de los dos
campos tienen diferentes sentidos y se anularán
parcialmente, con lo que el campo será débil. A la
derecha del conductor las líneas de los dos campos
tienen el mismo sentido por lo que discurrirán más
apretadas, obteniéndose un campo más fuerte.
Como las líneas de campo tienden a ser lo más cortas
posibles y a separarse de las otras líneas colindantes,
sobre el conductor actuará una fuerza hacia la izquierda
(saliendo del imán). El conductor se desviará hacia la
zona del campo más débil.
Si ahora invierte el sentido del campo del imán de
herradura, el campo resultante tendrá una mayor
densidad de líneas a la izquierda del conductor, sobre
el que actuará una fuerza en sentido contrario o sea
hacia la derecha como lo indica la Figura 1.41.
El sentido de la fuerza que actúa sobre el conductor
varía también, cuando se modifica el sentido de la
corriente.
La fuerza, la dirección de la corriente y las líneas de
campo son todas perpendiculares entre sí.
Si conoce los sentidos de las líneas de campo y de la
corriente puede obtener el sentido de la fuerza, con
ayuda de la regla de la mano izquierda.
REGLA DE LA MANO IZQUIERDA
Si coloca la mano izquierda de manera que las líneas
de campo entren por la palma de su mano y que los
dedos
extendidos
indiquen el
sentido de la
corriente, el
pulgar
extendido
le
señalará
el sentido de
la fuerza
que actúa
sobre el
conductor.
Fig.1.41 El campo resultante tendrá una mayor densidad
de líneas a la izquierda del conductor, sobre el que
actuará una fuerza hacia la derecha.
Fig.1.42 Regla de la mano
izquierda para conocer el sentido
de la fuerza del conductor.
Mientras más conductores recorridos por corriente
coloque dentro del campo magnético, mayor será la
fuerza que actuará como lo muestra la Figura 1.43.
Fig 1.43 Mas conductores recorridos por corriente dentro
de un campo magnético provocará que actúe
una fuerza mayor.
44. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS 43
INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL MOTOR MONOFÁSICO UNIVERSAL
Ahora observe como se comporta
una bobina recorrida por una
corriente situada en un campo
magnético.
Una bobina recorrida por una
corriente y situada en un campo
magnético efectúa un
movimiento de giro. El sentido
del giro depende del sentido de la
corriente en la bobina y del campo
magnético.
La bobina recorrida por la corriente es un electroimán
y tiene por tanto, un polo norte y un polo sur. Como
la bobina se encuentra situada en el campo de un imán,
los polos de igual nombre se repelen, los polos de
distinto nombre se atraen, sobre la bobina actuarán
fuerzas que la harán girar. La bobina sólo podrá girar
hasta aquella posición en la que coincidan los sentidos
de su campo y del imán, como lo indica la Figura 1.44.
Fig. 1.45 Bobina dispuesta para girar hacia la derecha de
acuerdo al sentido de la corriente de la bobina y del
campo magnético.
La superposición de ambos campos da lugar al espectro
magnético representado en la Figura 1.46.
Fig.1.44 Bobina dispuesta para girar hacia la izquierda de
acuerdo al sentido de la corriente de la bobina y el
sentido del campo magnético.
Si ahora se invierte el sentido de la corriente de la
bobina, el polo norte de la bobina se convertirá en
polo sur y viceversa, con lo que se invertirá el sentido
de giro, como lo muestra la Figura 1.45.
Este movimiento de giro puede entenderlo también,
con la ayuda del campo total resultante de la
superposición de los campos del imán de herradura y
de la bobina.
Fig 1.46. Espectro magnético de la superposición de los
campos de la bobina y del imán de herradura.
Cada línea de campo tiende a ser lo más corta posible
y a separarse de las colindantes. Por tanto actuarán
fuerzas que harán girar la bobina en el sentido
correspondiente. Cuando modifica la intensidad de la
corriente de la bobina o la inducción magnética también
variará el ángulo de giro de la bobina.
El principio de acción de fuerzas sobre bobinas
recorridas por corrientes y situadas en campos
magnéticos, los podrá observar en los instrumentos
de cuadro móvil, de medida electrodinámicos y
principalmente en los motores eléctricos.
45. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL MOTOR MONOFÁSICO UNIVERSAL
INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS44
PRINCIPIO DEL GENERADOR
En el apartado anterior del principio del motor, estudió
las fuerzas que actúan en un campo magnético. Estudió
que un conductor movible, situado en un campo
magnético, se movía cuando por él circulaba una
corriente, es decir, la energía eléctrica se convertía
en energía cinética o de movimiento.
El principio de un generador es el opuesto. A partir
de energía cinética se obtiene energía eléctrica. A
continuación aprenderá como se produce
exactamente este fenómeno.
En el generador fuerzas mecánicas hacen girar espiras
conductoras situadas en un campo magnético, por lo
que en los terminales del generador aparece una
tensión.
Cuando en un campo magnético se mueve un
conductor, cortando las líneas de campo, en el
conductor se inducirá una tensión. El sentido de esta
tensión inducida, depende del sentido de movimiento
del conductor y del sentido de las líneas del campo
magnético.
El fenómeno de la inducción de una tensión puede
entenderlo de una mejor forma, con ayuda del modelo
de las líneas de campo.
Al mover el conductor los electrones libres existentes
en él también se verán forzados a moverse. El
movimiento de cargas eléctricas da lugar a un campo
magnético.
Aparecen así, campos magnéticos circulares, como se
muestra en la figura 1.47.
Al momento
de mover un
conductor a
través de un
c a m p o
m a g n é t i c o ,
aparecerá una
fuerza sobre los
electrones libres que
dará lugar a un
desplazamiento de
éstos, como lo indica la
Figura 1.48.
Los núcleos atómicos positivos se encuentran fijados
en la estructura atómica y no pueden desplazarse. De
este modo se obtiene una separación de cargas, por
lo que aparecerá una tensión.
Si se mueve el conductor en el campo magnético de
un lado a otro se induciría en aquél, una tensión alterna.
Para determinar el sentido de la tensión inducida puede
utilizar la regla de la mano derecha, también llamada
regla del generador.
REGLA DE LA MANO DERECHA
Si coloca la mano derecha de modo que las líneas de
campo entren a través de la palma de su mano y el
pulgar extendido indique el sentido de movimiento del
conductor, los demás dedos señalarán el sentido de la
corriente que circulará por el conductor.
Fig. 1.47 Campos magnéticos circulares en un conductor
recorrido por corriente.
Fig.1.48 Desplazamiento
de electrones en un
conductor, al moverlo
dentro de un campo
magnético.
Fig. 1.49 Regla de la mano derecha, para determinar el
sentido de la tensión inducida.
46. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS 45
INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL MOTOR MONOFÁSICO UNIVERSAL
El desplazamiento o movimiento de los electrones
hacia uno de los extremos del conductor provocará,
alrededor de éste, la aparición de un campo magnético
concéntrico, que será de sentido contrario al campo
del imán permanente, y por tanto, se opondrá al
movimiento del conductor.
La ley de Lenz describe éste fenómeno.
LEY DE LENZ
La ley de Lenz denominada así en
honor al físico alemán Heinrich
Friedrich Emil Lenz, establece que:
La corriente inducida por el movimiento de un
conductor en un campo magnético tendrá un sentido
tal, que se oponga al movimiento que originó dicha
corriente.
Si ahora modifica la inducción magnética, la longitud
efectiva del conductor y la velocidad del conductor,
podrá observar que la tensión inducida será tanto
mayor, cuanto mayor sea la:
Inducción magnética
Longitud efectiva del conductor
Velocidad del conductor
Si utiliza un mayor número de conductores y mantiene
constantes las demás condiciones, notará que la tensión
inducida también depende del número de
conductores.
1.3 CÁLCULO PARA CIRCUITOS
MAGNÉTICOS
En esta parte observará las magnitudes que intervienen
en un circuito magnético generado por medio de una
bobina recorrida por una corriente.
1.3.1 FUERZA MAGNETOMOTRIZ (f.m.m.)
Al igual que un imán permanente también una bobina
recorrida por una corriente puede originar un campo
magnético.
La fuerza magnética o inducción magnética de una
bobina aumenta con la intensidad de la corriente y
con el número de espiras. Por tanto la Fuerza
Magnetomotriz depende del producto de la intensidad
I por el número de espiras N. Este producto se
denomina fuerza magnetomotriz (f.m.m.) Su símbolo
es la letra griega que se lee teta y se calcula según la
fórmula
= I * N
I = Intensidad de la corriente.
N = Número de espiras.
La unidad de fuerza magnetomotriz es el amperio, pues
el número de espiras es un número sin unidades.
jemplo: ¿Calcule la fuerza magnetomotriz
de una bobina de 300 espiras, por la que
circula una intensidad de corriente igual a
2 Amperios?
Datos:
N = 300 Espiras. I = 2 Amperios.
Solución:
= I * N
= 300 A * 2
= 600 A.
Resultado:
La fuerza magnetomotriz es de
600 amperios.
1.3.2 INTENSIDAD DEL CAMPO MAGNÉTICO
La intensidad del campo de la bobina aumenta si coloca
las espiras en forma muy estrecha, puesto que así las
líneas de fuerza se juntan en poco espacio. Si las
espiras tienen gran separación entre sí, las líneas de
flujo magnético también llamadas de campo magnético,
deben vencer mayor distancia en el aire y además están
más separadas, por lo que se reduce la intensidad de
campo.
EEEEE
47. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL MOTOR MONOFÁSICO UNIVERSAL
INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS46
De ello se deduce que la intensidad de campo de una
bobina, depende del número de amperios por cm de
longitud media de las líneas de flujo.
El símbolo de la
intensidad de
campo magnético
es la letra H.
La intensidad de campo
magnético es el cociente
entre la f.m.m. y la longitud
de las líneas de campo.
H =
l
H = Intensidad de campo
magnético.
= Fuerza magnetomotriz.
l = Longitud de las líneas de campo.
1.3.3 COMPARACIÓN DE LOS CIRCUITOS
ELÉCTRICOS CON LOS MAGNÉTICOS
(LEY DE OHM PARA CIRCUITOS
MAGNÉTICOS)
En el estudio de los electroimanes, puede resultar muy
útil establecer ciertas comparaciones con los circuitos
eléctricos.
El flujo de corriente puede
compararlo con el flujo
magnético. El flujo magnético es
producido por la fuerza magnetomotriz,
por tanto si aumenta la fuerza
magnetomotriz aumenta el flujo
magnético, con lo que puede
comparar la fuerza magnetomotriz
con la tensión eléctrica, dado que
en el circuito eléctrico la intensidad
de la corriente es directamente
proporcional a la tensión.
La oposición a la producción de flujo en un material se
denomina Reluctancia, que es comparable con la
resistencia óhmica. La reluctancia es inversamente
proporcional a la permeabilidad. Así, el hierro tiene
una gran permeabilidad y una reluctancia pequeña,
mientras que el aire o el vacío poseen poca
permeabilidad y una reluctancia grande.
En la Figura 1.50 la fuerza magnetomotriz produce el
flujo magnético a lo largo del camino o circuito
magnético que presenta el núcleo de hierro y el
entrehierro (cuando existe) y la reluctancia es la
oposición total al flujo. En la reluctancia es muy
pequeña en el circuito cerrado de hierro y es necesaria
poca fuerza magnetomotriz, para tener una
determinada cantidad de flujo magnético. En cambio
en b, el entrehierro presenta una gran reluctancia y se
necesita mucha mas fuerza magnetomotriz para
conseguir la misma cantidad de flujo que en a.
b)
Fig. 1.50 Circuito magnético a) El núcleo de hierro tiene
poca reluctancia y precisa poca fuerza magnetomotriz.
b) La gran reluctancia del circuito con entrehierro
necesita más fuerza magnetomotriz.
Estos tres factores:
1. Flujo Magnético.
2. Fuerza magnetomotriz.
3. Reluctancia.
a)
48. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS 47
INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL MOTOR MONOFÁSICO UNIVERSAL
Están relacionados por la fórmula siguiente.
= f.m.m. = I * N
En donde
= Flujo Magnético
f.m.m. = Fuerza magnetomotriz.
= Reluctancia.
1.3.4 HISTÉRISIS MAGNÉTICA
Cuando hace circular una corriente
en una bobina con núcleo de
hierro y luego la desconecta,
queda en el hierro una pequeña parte
de magnetismo, es decir que algunos de los
imanes elementales siguen alineados aún. Este
magnetismo residual recibe el nombre de
magnetismo remanente.
Si desea anular este magnetismo remanente, hay que
invertir el sentido de la corriente, aumentando la
intensidad hasta anular dicho magnetismo remanente,
esta intensidad se llama intensidad coercitiva de
campo.
Estos procesos de inversión de corriente y sus efectos
los puede graficar por medio de una curva llamada de
Histéresis.
La palabra histéresis
proviene del griego
HISTÉRISIS y significa
“Permanencia” o
“Retraso a”.De la curva se
desprende que el
hierro completamente
desimanado (punto A) presenta con creciente
intensidad de campo, una inducción cada vez mayor
hasta llegar a la saturación en el punto B. Si interrumpe
la corriente eléctrica, desaparece la intensidad de
campo de la bobina, pero queda un magnetismo
remanente R que puede anularse por la intensidad del
campo contrario (inversión de la corriente) siendo K
la intensidad coercitiva de campo. Si nuevamente
aumenta la corriente y con ello la intensidad de campo,
el punto c llega por segunda vez a la saturación pero
con polaridad inversa. Una reducción en la intensidad
de campo produce en R’ nuevamente la remanencia,
que se elimina por la intensidad coercitiva de campo K.
Un aumento ulterior de la intensidad de la corriente en
el nuevo sentido hace subir la inducción magnética hasta
el punto de saturación B. El trayecto inicial de A hasta
B ya no se alcanza. Esta parte de la curva se llama la
curva nueva, puesto que sólo se presenta en materiales
nuevos amagnéticos. La magnitud de la superficie
circunscrita por la curva es una característica para
calificar el trabajo empleado en la inversión de la
imantación.
1.4 CÁLCULO DE CONEXIÓN
INDUCTORES
Los inductores los puede conectar en serie o en
paralelo, al igual que las resistencias ohmicas puras.
Conexión de Inductancias
Las inductancias reaccionan como las resistencias
óhmicas si sus campos magnéticos no se inducen
mutuamente.
1.4.1 CONEXIÓN EN SERIE
La inductancia total es igual a la suma de inductancias
parciales.
LG = L1 + L2 + L3 + ...
1.4.2 CONEXIÓN EN PARALELO
El valor recíproco de la inductancia total es igual a la
suma de los valores recíprocos de las inductancias
parciales.
1 = 1 + 1 + 1 + ...
LG L1 L2 L3
49. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL MOTOR MONOFÁSICO UNIVERSAL
INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS48
1.5 MAGNETIZADO DE PIEZAS
METÁLICAS
En la sección 1.4 pudo observar que alrededor de un
conductor recorrido por corriente aparece un campo
magnético, las líneas de inducción magnética son
círculos con centro en el alambre.
La intensidad de este campo magnético depende de la
intensidad de corriente que circule por el conductor y
si fuera el caso de una bobina, esta también aumentaría
con el número de vueltas que tenga la misma.
A continuación podrá comprobar este principio.
1.5.1 PROCESO PARA MAGNETIZAR PIEZAS
MATERIALES Y EQUIPO
1. 3 onzas de alambre
magneto calibre No. 25.
2. Un destornillador con alto
contenido de carbono
(Acerado)
3. Papel Mylar de 15 X 25 Cm.
4. Masking tape.
5. Una cuchilla.
6. Una brújula.
7. Un fusible de 20 amperios de vidrio.
8. Un porta fusible.
9. Una prensa mecánica.
10. Una fuente de tensión regulable de 0-120 voltios,
corriente continua y alterna.
PROCESO DE EJECUCIÓN:
Para magnetizar piezas metálicas proceda de la
siguiente manera:
Paso 1
Prepare el material, herramienta y equipo de acuerdo
a la orden de trabajo.
Paso 2
Envuelva la parte metálica del
destornillador con el papel Mylar
y sujete el papel con el Masking
Tape.
Paso 3
Sujete la parte del destornillador
que no está envuelta con papel, en
la prensa mecánica, para que este
no tenga movimiento.
Paso 4
El alambre magneto calibre No. 25 es un alambre con
un revestimiento de barniz aislante. Tome un extremo
del alambre magneto y con la cuchilla quítele 2
centímetros del revestimiento aislante.
Paso 5
Empiece a bobinar el destornillador con el alambre y
deje una punta saliente de aproximadamente 20
centímetros.
La bobina debe estar los suficientemente apretada y
bobinada en orden, solo en la parte aislada por el papel.
Recuerde que debe evitar el contacto directo entre el
alambre y el hierro.
Cuando todo el alambre forme parte de la bobina,
vuelva a dejar el extremo final saliente igual que el inicial
y quite el aislante.
Paso 6
Envuelva parcialmente la bobina con el Masking Tape,
para evitar que se afloje.
Paso 7
Conecte un extremo de la bobina al porta fusible e
introduzca el fusible.
50. INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS 49
INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL MOTOR MONOFÁSICO UNIVERSAL
Paso 8
Luego Conecte los dos extremos a la fuente de tensión
de 100 V.
Paso 9
Desconecte la bobina de la fuente de tensión.
Paso 10
Acerque la brújula a cualquiera de los extremos de la
pieza, cuando no esté conectada a la fuente de tensión.
Paso 11
Almacene en el lugar adecuado el equipo, herramienta
y materiales utilizados en esta práctica.
1.5.2 MEDIDAS DE SEGURIDAD
CON LA CUCHILLA
Cuando esté trabajando con la cuchilla para quitar el
revestimiento aislante del alambre magneto, hágalo de
forma que cuando ésta realice la operación siempre
se aleje de usted.
Un descuido puede causarle cortadas profundas y
dolorosas.
CON LA FUENTE DE TENSIÓN
Recuerde que la circulación de corriente eléctrica en
el cuerpo produce un efecto fisiológico, de manera
que debe evitar cualquier contacto directo con el
alambre magneto o la fuente de tensión.
También evite que circule una intensidad demasiado
elevada por la bobina, recuerde que podría dañar la
fuente de tensión o cualquier aparato de medición.
1.6 MOTOR MONOFÁSICO
ELÉCTRICO MONOFÁSICO
El Motor Universal es similar al de corriente continua
con excitación en serie, pero está construido con
chapas magnéticas, como los motores de corriente
alterna. Esto es, porque en la en corriente alterna,
debido a la frecuencia, se calentaría demasiado un
núcleo de hierro sólido.
Al motor monofásico universal se le puede regular muy
bien la velocidad, tanto en corriente alterna, como en
corriente continua. Este tipo de motores se emplea,
por ejemplo, para accionar electrodomésticos como:
aspiradoras, licuadoras, procesadores de alimentos,
etc., y máquinas herramientas como: barrenos, sierras
caladoras, etc.
Fig. 1.51 Símbolo que representa al Motor Universal.
1.6.1 DEFINICIÓN DE MOTOR MONOFÁSICO
El motor eléctrico monofásico es un motro universal con
devanados en el estator y rotor, conectados en serie
que opera de igual forma, conectado a una fuente de
corriente directa (CD) o de corriente alterna (AC).
1.6.2 PARTES Y FUNCIONAMIENTO DEL
MOTOR UNIVERSAL
El Motor Universal al igual que todo motor eléctrico,
desde un punto de vista mecánico, consta de:
• Estator: parte fija,
• Rotor: parte giratoria y
• Dos escudos o tapaderas.