Este documento proporciona una introducción a los diferentes tipos de motores eléctricos, incluidos los motores de corriente alterna (CA) y corriente directa (CD). Explica factores clave para seleccionar un motor, como la potencia, velocidad y voltaje requeridos. También describe el funcionamiento básico de los motores de inducción de CA trifásicos, incluidos sus componentes como el estator y el rotor, así como los diseños B, C y D según la NEMA.

1. SELECCIÓN DE
MOTORES
ELÉCTRICOS
Por:
MSc. A. Fabián Solano Pérez

2. CONTENIDO
1. Introducción
2. Factores de selección de motores
3. Motores de CA
4. Motores trifásicos
5. Motores monofásicos
6. Armazones y cajas para motores de CA
7. Controles para motores de CA
8. Motores de CD
9. Control de motores de CD
10.Otros tipos de motores

3. 1. INTRODUCCIÓN
• Los motores eléctricos suministran movimiento a un enorme
conjunto de productos en hogares, fábricas, escuelas,
comercios, equipos de transporte y muchos aparatos
portátiles.
• Los motores se clasifican en 2 grupos principales: De
corriente alterna (CA) y de corriente directa (CD). Algunos
pueden trabajar con ambas clases de potencia.
En qué máquinas
encontramos motores
eléctricos?

4. • El motor eléctrico es usado para
proporcionar el accionamiento
primario a maquinaria industrial,
productos de consumo y equipos de
oficinas.

5. PLACA DEL MOTOR

6. 2. FACTORES DE SELECCIÓN DE MOTORES
Debería conocerse por lo menos:
• Tipo de motor: CD, CA, monofásico y trifásico, entre
otros
• Potencia y velocidad nominales
• Voltaje y frecuencia de operación
• Tipo de caja
• Tamaño de armazón
• Detalles de montaje

7. Puede haber requisitos especiales, los cuales deben comunicarse al
proveedor. Entre los factores principales para seleccionar un motor están
lo siguientes:
• Par torsional de operación, velocidad de operación y potencia nominal.
Observe que los tres están relacionados: 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 = 𝑃𝑎𝑟 𝑡𝑜𝑟𝑠𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙 ∗
𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑
• Par torsional de arranque
• Variaciones de carga que se esperen, y variaciones correspondientes
de velocidad que se puedan tolerar
• Limitaciones de corriente durante las fases de marcha y arranque
Mencione ejemplos
de alguna de estas
situaciones

8. • Ciclo de trabajo: con qué frecuencia arranca y para el motor
• Factores de ambiente: temperatura, presencia de atmósferas corrosivas
o explosivas, exposición a la intemperie o a líquidos y disponibilidad de
aire de enfriamiento, entre otros
• Variaciones de voltaje que se esperen: la mayoría de los motores
puede tolerar una variación hasta de ±10% respecto del voltaje
nominal. Para variaciones mayores se requieren diseños especiales.
• Carga en el eje, es especial cargas laterales y cargas de empuje que
puedan afectar la duración de los cojinetes del eje
Mencione ejemplos
de alguna de estas
situaciones

9. Tamaño del motor
Se maneja una clasificación tosca de los motores por su tamaño, para agrupar los de
diseño similar. En la actualidad se maneja con más frecuencia el caballaje (hp) y a
veces las unidades métricas watts (W) y kilo watts (kW).
1 ℎ𝑝 = 0.746 𝑘𝑊 = 746 𝑊
Entonces pueden clsificarse así:
• Potencia subfraccionaria: de 1 a 40 milicaballos de potencia (mhp o mHP). Así, en
este interval se incluyen de 0.001 hasta 0.04 hp (aprox. 0.75-30 W)
• Potencia fraccionaria: de 1/20 a 1 hp (aprox 37-746 W)
• Caballaje integral: de 1 hp y mayores (>0.75 kW)

10. 3. MOTORES DE CA
• La corriente alterna es producida por la utilidad eléctrica,
y entregada al consumidor industrial, comercial o
residencial en varias formas. La frecuencia puede variar
según el país o la aplicación.
• A la CA también se le clasifica en monofásica y trifásica.
La mayoría de las unidades residenciales y las
instalaciones comerciales de menores solo utilizan
potencia monofásica, llevada por dos conductores a tierra.
ENERGÍA DE CORRIENTE ALTERNA E INFORMACIÓN GENERAL
SOBRE MOTORES DE CA

11. • La forma de onda de la corriente se vería como la
figura, una onda senoidal continua a la frecuencia del
sistema, cuya amplitud es el voltaje nominal de la
corriente.

12. • La corriente trifásica circula en un sistema de tres conductores, y está formada por tres
ondas distintas de la misma amplitud y frecuencia, y cada fase está desplazada 120 ° de
la siguiente. La corriente trifásica es usada en instalaciones industriales, y las de
grandes comercios, para cargas eléctricas mayores, porque es factible tener
motores menores (con la misma potencia) y la operación es más económica.

13. Voltajes de CA
Algunos de los voltajes más frecuentes de la CA se
muestran en la tabla.
En la mayoría de los casos, se debe
usar el máximo voltaje disponible,
porque el flujo de corriente para
determinada potencia es menor. Esto
permite usar conductores más
pequeños.

14. Velocidades de los motores de CA
Un motor de CA sin carga (o en vacío) tiende a
funcionar con o cerca de su velocidad sincrónica, 𝑛𝑠 ,
la cual se relaciona con la frecuencia, 𝑓, de la
corriente alterna y con el número de polos eléctricos,
𝑝, que se devanan en el motor, de acuerdo con la
ecuación
𝑛𝑠 =
120𝑓
𝑝
(𝑟𝑝𝑚)

15. Los motores tienen un número par de
polos, en general de 2 a 12, y se
obtienen las velocidades síncronas
que muestra la tabla, para la corriente
de 60 Hz. Pero el motor de inducción,
que es el tipo que más se usa,
funciona a una velocidad cada vez
menor respecto de su velocidad
síncrona, a medida que la demanda de
carga (par torsional) aumenta.

16. • Cuando el motor produce su par torsional nominal, trabajará cerca de su velocidad
nominal, o velocidad a plena carga, que también se muestra en la tabla 21-2.
• La velocidad a plena carga no es una cantidad precisa, y las que se mencionan
corresponden a motores con deslizamiento normal, aproximadamente de 5%.
• Algunos motores son de ‘alto deslizamiento’ y tienen menores velocidades a plena
carga.
• Algunos motores de 4 polos son para 1750 rpm a plena carga, lo que representa
un 3% de deslizamiento.
• Los motores sincrónicos trabajan exactamente a la velocidad síncrona, sin
deslizamiento

17. Principios de operación de los motores de
inducción para CA
Existen diferentes tipos de motores de CA, donde el más común entre ellos
es el motor de inducción.
Motor de inducción
Las dos partes activas de este motor son el estator, o elemento
estacionario; y el rotor, o elemento giratorio. El rotor está colocado dentro
del estator y está soportado por el eje. A su vez, el eje está soportado por
cojinetes en la caja.

18. Motor de inducción

19. Laminaciones
• El estator es fabricado con muchos
discos delgados y planos de acero,
llamados laminaciones, apilados y
aislados entre sí.
• Las laminaciones tienen una serie de
ranuras en el interior las cuales se
alinean cuando se apilan las
laminaciones, y forman entonces
canales longitudinales.

20. • Se hacen pasar varias capas de alambre de cobre por
los canales, y se devanan para formar un conjunto de
bobinas continuas, llamadas devanados.

21. • La pauta de las bobinas en el estator
determina el número de polos del
motor, que en general son 2, 4, 6, 8,
10 o 12.
• https://www.youtube.com/watch?v=zv7
kVyXpYGU

22. • El rotor también tiene una pila de
laminaciones con canales longitudinales. Los
canales son llenados con barras sólidas de
un buen conductor eléctrico, como el cobre o
el aluminio, y los extremos de todas las
barras se conectan a anillos continuos en
cada extremo.
• En algunos motores más pequeños, el juego
completo de barras y anillos laterales se
cuela en aluminio, como una unidad.
• Si esta pieza colada se viera sin la
laminaciones, parecería una jaula de ardilla.

24. Jaula de ardilla
• La combinación de la jaula de ardilla
y las laminaciones está fija sobre el
eje del motor, con buena precisión,
para asegurar un alineamiento
concéntrico con el estator, y un buen
balanceo dinámico al girar.

25. 4. MOTORES TRIFÁSICOS
La corriente trifásica, se conecta con
los devanados del estator. Cuando
circula la corriente por los devanados, se
crean campos electromagnéticos
expuestos a los conductores en el rotor.
Ya que las 3 fases de la corriente están
desplazadas entre sí respecto al tiempo,
el efecto es que se crea un conjunto de
campos que giran alrededor del
estator.

26. Motores trifásicos
Un conductor colocado en un campo
magnético en movimiento tiene una
corriente inducida en él, y una fuerza se
ejerce en dirección perpendicular a él.
La fuerza actúa cerca de la periferia del
rotor y crea así un par torsional, para
girar el rotor.
Por esto se llaman
motores de inducción

27. Funcionamiento del motor de CA
En la figura, el eje vertical es la velocidad de giro del motor, como un porcentaje de
la velocidad síncrona. EL eje horizontal es el par torsional que desarrolla el motor,
como un porcentaje de la carga máxima, o par torsional nominal.
Cuando ejerce su par torsional
de carga máxima, el motor
trabaja en su velocidad de
plena carga y entrega la
potencia nominal.

28. Funcionamiento del motor de CA
• El par torsional en la parte inferior de la curva, cuando la velocidad es cero, se
llama par torsional de arranque o par torsional a rotor bloqueado. Es el par
torsional disponible para hacer que la carga se mueva en un principio, y que
comience su aceleración.
• La ‘rodilla’ de la curva,
llamada par torsional
máximo, es el par torsional
máximo que desarrolla el
motor durante la aceleración.

29. Funcionamiento del motor de CA
La pendiente de la curva velocidad/par torsional en la cercanía del punto de
operación a plena carga es una indicación de la regulación de velocidad.
• Una curva plana (poca pendiente) representa una buena regulación de velocidad,
con poca variación de la velocidad cuando la varía la carga.
• Una curva inclinada
(pendiente grande) indica
mala regulación de
velocidad, y el motor tendrá
grandes variaciones de
velocidad, cuando varíe la
carga.

30. Motores trifásicos de inducción, de jaula
de ardilla
Tres de los motores trifásicos de CA
que se usan con más frecuencia son
conocidos simplemente como
diseños B, C y D, de acuerdo con la
National Electrical Manufacturers
Association (NEMA). Su principal
diferencia es el valor del par
torsional de arranque y de la
regulación de velocidad cerca de la
carga total.

31. Motores trifásicos de inducción, de jaula
de ardilla
• Cada uno de los diseños usa el
rotor tipo jaula de ardilla, por lo
que no tienen conexión eléctrica
en el rotor.
• El diseño de 4 polos, con
velocidad síncrona de 1800 rpm
es el más común, y se consigue
en casi todas las potencias.

32. Diseño NEMA B
• Tiene un par torsional de arranque moderado (150% del par torsional con carga
total) y buena regulación de velocidad. El par torsional máximo es alto, en general
200% del par torsional con carga total, o más. La corriente de arranque es
bastante alta, unas 6 veces mayor que la corriente de carga total.
• Los usos típicos de los motores de diseño B corresponden a bombas centrifugas,
ventilaores, sopladores y mpaquinas herramientas, tales como rectificadoras y
tornos,

33. Diseño NEMA C
• Su principal ventaja es el alto par torsional de arranque. Se puede usar con
cargas que requieren de 200 a 300% del par torsional de arranque para arrancar.
La corriente de arranque suele ser menor que para el motor de diseño B, para el
mismo par torsional de arranque.
• La regulación de velocidad es buena, y es más o menos igual que para el motor
de diseño B. En forma típica son utilizados en los compresores alternativos,
sistemas de refrigeración, transportadores con carga muy considerable y en
molinos de bolas y rodillos.

34. Diseño NEMA D
• Tiene un alto par torsional de arranque, alrededor de 300% del par torsional con
carga total. Tienen mala regulación de velocidad, y arroja grandes cambios de
velocidad con cargas variables. A veces se denomina motor de alto deslizamiento,
y trabaja con 5 a 13% de deslizamiento a carga total, mientras que en los diseños
B y C trabajan con 3 a 5% de deslizamiento.
• Se considera que la mala regulación de velocidad es una ventaja en algunas
aplicaciones, y es la principal razón para seleccionar el motor de diseño D para
usos como prensas de troquelado, cizallas, prensas de freno para lámina, grúas,
elevadores y bombas de pozo petrolero.

35. Motores de rotor
devanado
Tiene devanados eléctricos conectados a
través de anillos deslizantes al circuito
exterior de corriente. La inserción
selectiva de resistencia en el circuito del
rotor permite adaptar el funcionamiento del
motor a las necesidades del sistema, y
permite cambiar con facilidad relativa, para
responder a cambios del sistema, o para
variar en realidad la velocidad del motor.

36. Motores de rotor devanado
• La figura muestra los
resultados obtenidos al
cambiar la resistencia en el
circuito del rotor.
• El par torsional de arranque
y la regulación de velocidad
(suavidad) pueden adaptarse
a la carga.

37. Motores de rotor devanado
• El diseño de rotor devanado se utiliza en aplicaciones como prensas de imprenta, equipo
para triturar, transportadoras y malacates.

38. Motores síncronos
• Es totalmente distinto del motor de inducción con jaula de ardilla, o del motor de
rotor devanado; trabaja exactamente a la velocidad síncrona, sin deslizamiento.
Pueden conseguirse en todos los tamaños.
• Debe arrancarse y acelerarse con un medio distinto a sus mismos componentes,
porque producen un par torsional muy pequeño cuando su velocidad es cero. En
forma típica habrá un devanado aparte del tipo de jaula de ardilla, dentro del
rotor normal, que acelera al principio el eje del motor.

39. Motores síncronos
• Cuando la velocidad del rotor está a pocos puntos porcentuales de la velocidad
síncrona, se pueden excitar los polos del campo del motor, y el rotor entra
trabajando a su velocidad normal, sin importar las variaciones en la carga, hasta
un límite llamado par torsional de desenganche.
• Una carga mayor que el par torsional de desenganche saca al motor de sincronía
y lo hace parar.

40. Motores universales
Funcionan con CA o con CD. Tiene bobinas eléctricas
conectadas con el circuito externo a través de un
conmutador en el eje, que es un tipo de ensamble de
anillos deslizantes formado por varios segmentos de
cobre, sobre los que cabalgan escobillas de carbón
estacionarias. El contacto se mantiene con una ligera
presión de resortes

41. Motores universales
• Los motores universales suelen girar a
grandes velocidades de 3500 a 20.000 rpm.
Eso representa una alta relación de potencia
a peso y de potencia a tamaño, lo cual hace
que este tipo de motor sea preferido para
accionar herramientas manuales, como
taladros, sierras y licuadoras.
• Otras aplicaciones son aspiradoras, máquinas
de coser.
• La operación cerca de la carga nominal es
parecida, independientemente de la
naturaleza de la corriente.
• Tienen mala regulación de velocidad, es decir,
la velocidad varía mucho con la carga.

42. Motor de inducción:
https://www.youtube.com/watch?v=OlTDyL6ZPOY
https://www.youtube.com/watch?v=1r2K9fQY1TY&t=301s
Motor universal:
https://www.youtube.com/watch?v=0PDRJKz-mqE

43. 5. MOTORES MONOFÁSICOS
Los cuatro tipos de motores monofásicos más comunes
son:
• Fase partida
• Arranque con capacitor
• De capacitor y fase partida permanente
• Polo sombreado
El interés se centra en el
funcionamiento de los motores, más
que en el diseño de los mismos
https://www.youtube.com/watc
h?v=85XeEtLiL4s

44. • En la figura se muestran las
características de
funcionamiento de estos cuatro
tipos de motores, a modo
comparativo.
• La construcción de estos
motores es similar a la de los
trifásicos; ambos poseen un
estator fijo, un rotor macizo y un
eje sostenido en cojinetes.

45. • La diferencia de estos motores frente a
los trifásicos estriban en que la corriente
monofásica no gira en forma inherente
alrededor del estator, para formar un
campo en movimiento.
• Cada uno de los tipos usa un esquema
distinto para el arranque (ver figura).
• Suelen ser de valores subfraccionarios o
fraccionarios de caballos de potencia de
1/50 hp a 1 hp, aunque algunos se
consiguen de hasta 10 hp.

46. Motores de fase partida
• El estator tiene dos devanados: el devanado
principal, conectado en forma continua con la
corriente; y el devanado de arranque, conectado sólo
durante el arranque del motor.
• El devanado de arranque crea un pequeño
desplazamiento de fase, el cual a su vez causa el par
torsional inicial para arrancar y acelerar el rotor.
Después de alcanzar el 75% de su velocidad
sincrónica, un interruptor centrífugo desconecta el
devanado de arranque, y el rotor continua trabajando
con el devanado principal.

47. • La curva de operación del motor de
fase partida se aprecia en la figura.
Tiene un par torsional de arranque
moderado, de aproximadamente 150%
del par torsional de carga total.
• Tiene buena eficiencia y está diseñado
para funcionamiento continuo.
• La regulación de velocidad es buena.
• Una desventaja es que requiere un
interruptor centrífugo para
desconectar el devanado de arranque.
Usado en máquinas de negocios, máquinas
herramientas, bombas centrífugas, podadoras
eléctricas, y similares.

48. Motores de arranque por capacitor
• Tiene también 2 devanados: un devanado principal y
un devanado de arranque. Pero en él, un capacitor
está conectado en serie con el devanado de arranque
y produce un par torsional de arranque mucho mayor
que el motor de fase partida.
• El par torsional comúnmente es de 250% o más,
comparado con el de carga total.
• También se usa un interruptor centrífugo para
desconectar el devanado de arranque con su
capacitor.

49. • Buena regulación de velocidad y
buena eficiencia en funcionamiento
continuo.
• Como desventaja, el interruptor y
capacitor son relativamente
voluminosos.
Usado en máquinas con demanda de alto par torsional de
arranque. Transportadores de carga muy pesada,
compresores de refrigeración, bombas y agitadores para
líquidos densos

50. Motores de capacitor y fase partida
permanente
• Se conecta siempre un capacitor en serie con el
devanado de arranque.
• El par torsional de arranque suele ser bastante bajo,
de 40% del par torsional de carga total.
• Como ventaja, puede adaptar el funcionamiento de
marcha, y la regulación de la velocidad, para que sean
adecuados para la carga, al seleccionar el valor
adecuado de capacitancia.
• No requiere interruptor centrífugo.

51. Motores de polos sombreados
• Solo tiene un devanado, que es el devanado principal, o
de marcha. La reacción para el arranque se produce por
la presencia de una banda de cobre alrededor de un lado
de cada polo.
• La banda, con baja resistencia, ‘sombrea’ el polo y
produce un campo magnético rotatorio para arrancar el
motor.
• Es sencillo y poco costoso, pero tiene baja eficiencia y
un par torsional de arranque muy pequeño.
• Mala regulación de velocidad, debe enfriarse con
ventilador durante su funcionamiento normal

52. • Se usa principalmente en ventiladores
y sopladores montados en el eje,
donde el aire se hace pasar sobre el
motor. Algunas bombas pequeñas,
juguetes y electrodomésticos de uso
intermitente utilizan también los
motores de polo sombreados,
especialmente por su bajo costo.

53. 6. ARMAZONES Y CAJAS PARA MOTORES DE CA
• Montado de pie
• Base amortiguada
• Montaje de cara C
• Montura D en brida
• De montaje vertical
• Sin montaje
• Monturas de propósito
especial
Tipos de armazones
El diseño del equipo donde se va a montar el motor determina el tipo de armazón
que se requiere. Algunos de estos tipos son:

54. Montado de pie
Es el más frecuente para
maquinaria industrial;
tiene apoyos
industriales, con una
figura estándar de
orificios, para atornillar
el motor a la máquina

55. Base amortiguada
Montaje de pie con aislamiento
elástico entre el motor y el
bastidor de la máquina, para
reducir vibraciones y ruido.

56. Montaje de cara C
En el extremo del motor, donde sale
el eje, se maquina la cara, la cual
tiene una distribución estándar de
orificios machuelados. Entonces,
los equipos impulsados se atornillan
en forma directa al motor.

57. Montura D en brida
Se suministra una brida
maquinada en el lado del eje, con
una distribución estándar de
orificios con holgura para pernos,
para fijar el motor al equipo que
impulsa.

58. De montaje vertical
Tiene un diseño especial, por los
efectos de la orientación vertical
sobre los cojinetes del motor. La
fijación con el equipo impulsado
se hace con orificios de cara C o
D, como los descritos antes.

59. Sin montaje
Algunos fabricantes de equipos
compran solo el rotor y el estator al
fabricante del motor, y lo incorporan
en sus máquinas. Los compresores
para equipos de refrigeración
suelen ser construidos de esta
forma.

60. Monturas de propósito
especial
Existen muchos diseños
especiales para la fabricación de
ventiladores, bombas y
quemadores de petróleo, entre
otros.

61. Cajas
Las cajas alrededor del motor, las cuales soportan las
partes activas y las protegen, varían según el grado de
protección requerido. Algunos tipos de cajas se
muestran y se describen a continuación

62. Caja abierta
En forma típica se proporciona una caja de
lámina de metal de calibre delgado,
alrededor del motor, con placas en los
extremos para soportar los cojinetes del
eje. La caja contiene varios orificios o
ranuras que permiten que entre aire de
enfriamiento del motor.

63. Protegidos
Denominados también ‘a prueba de goteo’,
y solo tienen aberturas para ventilación en
la parte inferior de la caja, para que los
líquidos que gotean sobre el motor, desde
arriba, no puedan entrar a él.

64. Totalmente cerrados sin ventilación (TENV)
No tienen aberturas en la caja y no tienen
medios especiales para enfriar el motor,
excepto aletas que se funden en el
armazón, para aumentar el enfriamiento
por conexión. Este diseño protege contra
atmósferas peligrosas.

65. Totalmente cerrados con ventilación (TEFC)
Parecido al diseño TENV, pero en un
extremo del eje está montado un
ventilador con aletas que hace pasar aire
sobre la caja

66. TEFC-XP
Parecido al TEFC, pero se suministra
protección especial de las conexiones
eléctricas, para evitar incendios o
explosiones en ambientes peligrosos.

67. Tamaños de armazón
Los lineamientos de la NEMA establecen las dimensiones críticas de los armazones de
motores. Incluyen la longitud y ancho generales; la altura desde la base hasta la línea
central del eje, el diámetro y la longitud del eje, y el tamaño del cuñero, así como las
dimensiones de la distribución de orificios de montaje.

68. Algunos tamaños de armazón para motores trifásicos de inducción de 1725 rpm, montados
de pie y a prueba de goteo:

69. 7. CONTROLES PARA MOTORES DE CA
Funciones de un control de motor:
Los motores mayores y algunos
de menor tamaño en equipos
críticos, requieren más
protección

70. Funciones de los controles
• Arrancar y parar el motor
• Proteger el motor contra sobrecargas que pudieran introducir valores peligrosamente
altos de corriente por el motor
• Proteger el motor contra el sobrecalentamiento
• Proteger al personal para que no toque partes peligrosas del sistema eléctrico
• Proteger los controles contra el medio ambiente
• Prohibir que los controles causen incendio o una explosión

71. Funciones de los controles
• Proporcionar al motor un par torsional, aceleración, velocidad o desaceleración
controlados
• Proporcionar el arranque secuencial de una serie de motores u otros aparatos
• Proporcionar el funcionamiento coordinado de distintas piezas de un sistema, que
posiblemente contenga varios motores.
• Proteger los conductores del circuito ramal donde está conectado el motor

72. Es necesario conocer:
1. Tipo de servicio eléctrico: voltaje y frecuencia, una o tres fases, limitaciones de la
corriente
2. El tipo y tamaño del motor: su potencia y velocidades nominales, corriente nominal a plena
carga, corriente nominal a rotor bloqueado.
3. Funcionamiento que se desea: ciclo de trabajo (continuo, arranque y paro intermitente);
una sola velocidad, o varias, todas ellas discretas, o funcionamiento con velocidad
variable; en una dirección o reversible.
4. Ambiente: temperatura, agua (lluvia, nieve, aguanieve, salpicaduras de agua), polvo y
tierra, gases o líquidos corrosivos, vapores o polvos explosivos, aceites o lubricantes
5. Limitaciones de espacio
6. Accesibilidad de los controles
7. Factores de ruido o de apariencia

73. Arrancadores
Existen varias clasificaciones para los arrancadores de
motores: manuales o magnéticos, unidireccionales o
reversibles, control con dos o tres alambres, arranque
a total voltaje o voltaje reducido, una o varias
velocidades, paro normal, con freno o regenerativo.
Todos ellos suelen incluir alguna forma de
protección contra la sobrecarga, descrita más
adelante.

74. Arranque manual y magnético, a voltaje
pleno y unidireccional
El símbolo M indica un contactor (interruptor) normalmente
abierto, que se acciona manualmente.

75. La capacidad de los
contactores se conoce por
la potencia del motor que
pueden manejar con
seguridad. La NEMA
establece las capacidades y
en las tablas se presentan
algunas capacidades de
algunos tamaños NEMA
seleccionados de
arrancador

76. La figura muestra los
diagramas de conexiones
para arrancadores
magnéticos con controles con
dos y tres cables.

77. Control de 3 cables
El botón de ‘arranque’ en el control de tres cables es del tipo de contacto
momentáneo. Al accionarlo en forma manual, se energiza la bobina en paralelo con
el interruptor y cierra magnéticamente los contactores de línea identificados con M.
Estos contactos permanecen cerrados hasta que se oprime el botón de paro o hasta
que el voltaje de línea disminuye hasta un valor bajo establecido.
El botón de arranque debe oprimirse manualmente, otra vez, para volver a arrancar
el motor.

78. Control de 2 cables
Tiene un botón de arranque de operación manual, que permanece oprimido después
de haber arrancado el motor. Como función de seguridad, el interruptor abre cuando
se presenta una condición de bajo voltaje. Pero cuando el voltaje sube de nuevo
hasta un valor aceptable, los contactos cierran y vuelven a arrancar el motor.

79. Arrancadores reversibles
Puede invertir la rotación de
motores trifásicos al
intercambiar dos
conductores cualquiera de
las 3 líneas de potencia.

80. Arranque con voltaje reducido
Se usa para limitar los tirones,
controlar la aceleración de una
carga y para limitar la corriente
de arranque.
La primera acción es el cierre de
los contactores indicados con A.
Después de acelerar el motor, se
cierran los contactores
principales M, y al motor se le
aplica el voltaje total de línea.
Normalmente se usa un
temporizador

81. Arranque con velocidad dual
Un motor con dos
devanados separados que
producen dos velocidades
distintas, puede arrancar
con el circuito mostrado.

82. Paro del motor
• Cuando no existen condiciones especiales de paro
para el sistema, se puede permitir que el motor gire
hasta pararse, después de interrumpir la corriente.
• Si se requiere un paro controlado y rápido, se
pueden usar frenos externos.
• En circuitos con arrancadores reversibles, se puede
usar paro de frenado con reversa.

83. Protección contra sobrecarga
La causa principal de fallas en los motores
eléctricos es el sobrecalentamiento de los
devanados, debido al exceso de corriente. La
corriente depende de la carga del motor.
• Se puede dar protección contra cortocircuito
mediante un fusible, pero es esencial la
cuidadosa aplicación de ellos. Los fusibles
son inadecuados para los motores más
grandes o más críticos, porque dan
protección sólo con un valor de
sobrecorriente. (Tener en cuenta curva de
sobrecalentamiento)

84. Protección contra sobrecarga
• Un protector ideal contra sobrecargas
seguiría en paralelo la curva de
sobrecalentamiento para el motor
correspondiente, siempre desconectándolo
con un valor seguro de corriente. Existen
protectores comerciales que cumplen
esa función. Algunos son fusibles
especiales, bandas bimetálicas, bobinas
magnéticas.

85. Protección contra sobrecarga
• Otro tipo de protección es un dispositivo
sensible a la temperatura insertado en el
devanado del motor, en el momento de la
fabricación.

86. Cajas para controladores de motor
Una de las funciones del
sistema de control del motor es
proteger al personal contra el
contacto con piezas peligrosas
del sistema eléctrico. También
debe dar protección al sistema
contra el ambiente. Estas son
las funciones que cumple la
caja. La NEMA establece
normas para cajas, algunos
tipos frecuente son:

87. Propulsores de velocidad variable
Los motores estándar de CA trabajan con una velocidad fija, para determinada carga, si
funcionan con corriente alterna de frecuencia fija. Se puede obtener el funcionamiento de
velocidad variable con un sistema de control que produzca corriente de frecuencia
variable.
Dos métodos usados con frecuencia son: Método de seis escalones y el Método de
modulación por ancho de pulso (PWM). Ambos toman voltaje de línea de 60 Hz y
primero lo rectifica para obtener voltaje de CD.

88. Con frecuencia, se desea variar la velocidad de los sistemas mecánicos para obtener
características de operación óptima para la aplicación, por ejemplo:
1. La velocidad de un transportador se puede variar para adaptarse a la demanda de
producción
2. La entrega de materiales a granel a un proceso se puede variar de forma continua
3. El control automático puede dar la sincronización de dos o más componentes del sistema
4. El control dinámico del funcionamiento del sistema puede usarse para arrancar y parar
secuencias, para controlar pares torsionales o para el control de aceleraciones y
desaceleraciones en el proceso, que con frecuencia son necesarias cuando se procesan
tiras continuas, como de papel o de plástico
5. Pueden variarse las velocidades de husillo en las máquinas herramienta para producir un
corte óptimo en determinados materiales, o profundidad de corte, avances o herramientas
de corte.
6. Las velocidades de los ventiladores, compresores y bombas para líquidos, pueden variarse
como respuesta a las necesidades de enfriamiento o suministro.

89. 8. MOTORES DE CD
• Los motores de CD tienen varias
ventajas inherente obre los motores de
CA.
• Una desventaja es que los motores de
CD deben contar con una fuente de
corriente directa. La mayor parte de
lugares residenciales, comerciales e
industriales sólo cuentan con corriente
alterna.
• Para proporcionar corriente directa se
usan 3 elementos: Baterías,
Generadores y rectificadores

90. Ventajas
• La velocidad es ajustable mediante un sencillo reóstato, que ajusta el voltaje
aplicado al motor
• La dirección de rotación es reversible, lo cual cambia la polaridad del voltaje
aplicado al motor
• Es sencillo proporcionar un control automático de la velocidad, para igualar las
velocidades de dos o más motores, o para programar una variación de velocidad
en función del tiempo.
• Se pueden controlar la aceleración y desaceleración, para obtener el tiempo
deseado de respuesta, o para disminuir los tirones.

91. Ventajas
• Se puede controlar el par torsional al variar la corriente aplicada al motor. Se
desea en aplicaciones con control de tensión, como el bobinado de una tira, o
película sobre un carrete o rollo.
• Se puede obtener frenado dinámico al invertir la polaridad de la corriente
mientras gira el motor. El par torsional efectivo invertido desacelera el motor, sin
la necesidad de un frenado mecánico.
• Los motores de CD suelen tener respuesta rápida, acelerando con rapidez
cuando cambia el voltaje, porque el diámetro de su rotor es pequeño, y les
permite tener una alta relación de par torsional a inercia.

92. Tipos de motores de CD
Los más comunes son:
• Motor de CD devanado en paralelo
• Motor de CD devanado en serie
• Motores de CD devanados compuestos
• Motores de CD de imán permanente
https://www.youtube.
com/watch?v=w5tyM
e0N50A

93. Motor de CD devanado en paralelo
Se usan principalmente en
ventiladores y sopladores
pequeños

94. Motor de CD devanado en serie
Como desventaja, teóricamente su
velocidad sin carga es ilimitada.
Puede llegar a una velocidad
peligrosa, si se desconectara la
carga por accidente.
Adecuado para grúas, malacates y
dispositivos de tracción para
vehículos.

95. Motor de CD devanado compuesto
Posee un par torsional de
arranque bastante alto.
Adecuado para grúas, que
pueden perder de repente sus
cargas.

96. Motor de CD de imán permanente
El campo es casi constante siempre,
y da como resultado una curva lineal
de velocidad/par torsional.
Se aplican en ventiladores y
sopladores para enfriar paquetes de
circuitos electrónicos en aviones,
actuadores pequeños de control en
aviones, respaldo de potencia en
automóviles, para ventanas y
asientos, y ventiladores en
automóviles, para calefacción y
acondicionamiento de aire.

97. Motor Brushless
https://www.youtube.com/watch?v=3lVW9HoLZv0

98. 9. CONTROL DE MOTORES DE CD
El arranque de los motores de CD presenta en esencia los mismos
problemas descritos para los motores de CA, respecto a limitar la
corriente de arranque y el suministro de dispositivos de conmutación y
relevadores de sujeción, de capacidad suficiente para manejar las cargas
en operación. Sin embargo, la situación es algo más severa, por la
presencia de los conmutadores en el circuito del rotor, los cuales
son más sensibles a la sobrecorriente

99. El control de velocidad se obtiene al variar la
resistencia en los conductores conectados con la
armadura o con el campo del motor.

100. 10. OTROS TIPOS DE MOTORES
Son seleccionados por su capacidad para ejercer cierto par torsional,
más que su potencia nominal. Varios de los motores de CA y CD vistos
se pueden usar como motores de par torsional
Motores de par torsional
Se consiguen de CA y de CD para obtener el control automático de la
posición o la velocidad de un mecanismo, como respuesta a una señal
de control.
Servomotores

101. Una corriente de pulsos electrónicos se conduce a un motor a pasos,
que entonces responde con una rotación fija (paso) por cada pulso.
Comercialmente se consiguen varios ángulos de paso
Motores de pasos
El motor de CD típico requiere escobillas para hacer contacto con el
conmutador giratorio, en el eje del motor. En el motor de CD sin
escobillas la conmutación en el rotor se logra con dispositivos
electrónicos de estado sólido, lo que redunda en una larga duración.
Motores sin escobillas

102. El rotor de estos motores es un disco plano, que trabaja entre dos
imanes permanentes. El diseño que resulta tiene un diámetro
relativamente grande, y una longitud axial pequeña. Baja inercia y por
tanto grandes aceleraciones.
Motores de circuito impreso
Se parecen eléctricamente a los giratorios, pero los componentes,
estator y rotor, se desenrollan en un plano, en lugar de estar
enrollados en forma cilíndrica.
Motores lineales

103. EJEMPLO
Un ventilador de enfriamiento para una
computadora debe trabajar a 1725 rpm,
impulsado en forma directa por un
motor eléctrico. La curva velocidad/par
torsional del ventilador se muestra en la
figura. Especifique un motor adecuado,
indicando su tipo, potencia y número de
polos.

104. EJEMPLO
Vea la curva de operación del motor de
CA en la figura.
1. Qué tipo de motor representa la curva,
probablemente?
2. Si el motor es de 6 polos, con 0.75 hp
nominales ¿cuánto par torsional
puede ejercer a la carga nominal?
3. Cuánto par torsional puede desarrollar
para comenzar a mover una carga?
4. Cuál es el par torsional máximo del
motor?

105. EJEMPLO
• Suponga que un motor de CD, de imán permanente, puede ejercer
un par torsional de 15.0 N·m al trabajar a 3000 rpm. ¿Qué par
torsional podría ejercer a 2200 rpm?
• ¿Qué tamaño de arrancador se requiere para un motor trifásico de
10 HP que trabaja a 220 V?