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IES PEDRO SIMÓN ABRIL (ALCARAZ) Motores Eléctricos de Corriente Alterna Tecnología Industrial II Bachillerato de Ciencias y Tecnología
9.1. Introducción La red de energía eléctrica nacional distribuye esta energía en forma de corriente alterna a 50 Hz.  Esta forma de energía no se puede aplicar directamente a los motores de corriente continua , necesitando un adaptador o fuente de alimentación que transforme la corriente alterna en continua. Esta fuente de alimentación resulta más costosa cuanto mayor sea la potencia del motor a alimentar. Por esta razón para grandes potencias son mucho más usados los motores de corriente alterna, que pueden ser  monofásicos y/o trifásicos. Las corrientes industriales en nuestro país se distribuyen como corriente trifásica de  220/380 V a 50 Hz, siendo las tres fases R,S y T, o también L 1 , L 2  y L 3 , y están desfasadas entre  sí 2  /3 o lo que es lo mismo 120ºgeométricos. Cuando una máquina utiliza para su funcionamiento una fase y neutro se dice que es una Máquina monofásica , y si utiliza las tres fases  Máquina trifásica. Así en España, en un enchufe de corriente trifásica tendremos tres conductores de fase y otro neutro, y el voltaje entre dos conductores cualesquiera será 380V/50Hz, mientras que entre cualquier conductor de fase y neutro el voltaje será 220V/50Hz Unidad 9. Motores eléctricos  de  corriente alterna  L1 L2 L3
9.1.1.  Principio de funcionamiento Las máquinas de corriente alterna basan su funcionamiento en la acción que ejerce sobre el rotor el  campo magnético giratorio  producido en el estátor. Unidad 9. Motores eléctricos  de  corriente alterna  Si alimentamos las bobinas inductoras con corriente alterna,  al estar desfasadas 120º las corrientes de las bobinas, producen un campo magnético giratorio que impondrá un movimiento de rotación al disco  que se encuentra en su interior. Los valores de cada fase irán variando en cada instante: En el instante t 1 , L 1  tiene un valor determinado, L 2  tiene un valor mayor que L 1  y L 3  un valor máximo y negativo. En instantes sucesivos (t 2 , t 3 ,….), los valores de las corrientes que atraviesan los devanados van cambiando de sentido, lo que generará un  campo magnético giratorio  con una velocidad  n s , denominada  velocidad síncrona.
9.2. Motor universal monofásico Unidad 9. Motores eléctricos  de  corriente alterna  ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
9.3. Motor trifásico asíncrono  ,[object Object],[object Object],Los  motores asíncronos de corriente alterna , se consideran los  motores industriales por excelencia , por su sencillez y fortaleza de construcción, así como por su seguridad de funcionamiento. Estos  motores constan de dos partes: Unidad 9. Motores eléctricos  de  corriente alterna  ,[object Object]
9.3. Motor trifásico asíncrono (continuación) b) Rotor de jaula de ardilla:  El  devanado del rotor está formado por barras de cobre o aluminio  que se disponen en las ranuras de la corona rotórica y uni d as en sus extremos a dos anillos del mismo material. El conjunto presenta el aspecto de jaula de ardilla, de ahí su nombre. Unidad 9. Motores eléctricos  de  corriente alterna  Rotor de jaula de ardilla
9.4. Deslizamiento En los motores trifásicos  el campo magnético generado por el inductor tiene la misma velocidad de giro que la corriente que circula por el inductor,  y esta corriente es la que genera el campo magnético. El rotor se mueve gracias a la acción de este campo magnético giratorio generado en el inductor, y trata de alcanzar la misma velocidad de este campo, pero nunca llega a alcanzarlo. A este efecto o diferencia de velocidad, se le llama  deslizamiento  del motor. Así la velocidad del campo magnético del inductor o  velocidad de sincronismo  ( n s ) será: Donde  f 1= frecuencia de la corriente que circula por el inductor p = número de pares de polos La diferencia entre la velocidad de sincronismo y la velocidad real del motor, se denomina  velocidad relativa o deslizamiento absoluto  ( n r ) y se calcula como:  Siendo:  n r = deslizamiento absoluto n s = velocidad de sincronismo n= velocidad de giro real del motor Y la relación entre el deslizamiento absoluto y la velocidad de sincronismo, se denomina  deslizamiento relativo o simplemente deslizamiento (s):  n r =  n s -n Unidad 9. Motores eléctricos  de  corriente alterna  n s =  60• f 1 p s=  n s -n n s
9.5. Balance de potencias ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],P ab =  m•  U f • I f • cos  φ P cu =  m • I 2 • R P em =  P ab - P cu -P Fe 9.6. Conexión de los motores trifásicos 9.5. 1. Conexión en estrella Los devanados se conectan tal y como se muestra en la figura Donde:  U L  = voltaje de línea I L  = corriente de línea U f  = voltaje de fase I f = corriente de fase Unidad 9. Motores eléctricos  de  corriente alterna  η=  P u P ab
9.5. 1. Conexión en estrella (continuación) Las corrientes de línea coinciden con las de fase (I L  = I f ) y los voltajes cumplen la siguiente relación: La potencia absorbida de la red será: El factor 3 aparece porque hay tres fases y la potencia total será la suma de las potencias de cada fase. También podemos expresar la potencia en términos de valores de línea, sustituyendo: Como la potencia absorbida será: La potencia absorbida determinada por al expresión anterior corresponde sólo a la componente real de al potencia, es decir a la potencia activa. P ab =  3•  U f • I f • cos  φ P ab =  √3•  U L • I L • cos  φ 9.5. 2. Conexión en triángulo  Los devanados se conectan tal y como se muestra en la figura Unidad 9. Motores eléctricos  de  corriente alterna  U f =  U L √ 3  U f =  U L √ 3
9.5. 1. Conexión en triángulo (continuación) En este caso los voltajes de línea coinciden con l0s de fase (U L  = U f ) y las corrientes cumplen la siguiente relación: La  potencia absorbida  de la red será: También podemos expresar la potencia en términos de valores de línea, sustituyendo: La potencia absorbida determinada por al expresión anterior corresponde sólo a la componente real de al potencia, es decir a la potencia activa. P ab =  3•  U f • I f • cos  φ P ab =  √3•  U L • I L • cos  φ 9.6. Triángulo de Potencias  ,[object Object],[object Object],[object Object],Unidad 9. Motores eléctricos  de  corriente alterna  I f =  I L √ 3
9.6. Triángulo de Potencias (continuación) La representación del triángulo de potencias será: Unidad 9. Motores eléctricos  de  corriente alterna  9.7. Curvas características ,[object Object],[object Object]
9.7. Curvas características (continuación) Unidad 9. Motores eléctricos  de  corriente alterna  b) Característica de corriente En la figura observamos la variación de la corriente que el motor consume en relación con la carga, manteniendo constantes el voltaje y la frecuencia. c) Característica de factor de potencia En la figura vemos como varía el factor de potencia ante las variaciones de la potencia útil, manteniendo constante la potencia aparente. Cuando el factor de potencia es 1, toda la potencia absorbida de la red se convierte en útil, y cuanto menor sea el factor de potencia, menor será la parte de potencia útil absorbida de la red.  Interesa que el factor de potencia sea los más próximo a 1  que sea posible, para consumir sólo potencia activa y la menor potencia reactiva (porque esta no puede convertirse en trabajo y no aporta nada al giro del motor).
9.7. Curvas características (continuación) Unidad 9. Motores eléctricos  de  corriente alterna  ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
9.8. Arranque de los motores trifásicos Unidad 9. Motores eléctricos  de  corriente alterna  ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

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  • 1. IES PEDRO SIMÓN ABRIL (ALCARAZ) Motores Eléctricos de Corriente Alterna Tecnología Industrial II Bachillerato de Ciencias y Tecnología
  • 2. 9.1. Introducción La red de energía eléctrica nacional distribuye esta energía en forma de corriente alterna a 50 Hz. Esta forma de energía no se puede aplicar directamente a los motores de corriente continua , necesitando un adaptador o fuente de alimentación que transforme la corriente alterna en continua. Esta fuente de alimentación resulta más costosa cuanto mayor sea la potencia del motor a alimentar. Por esta razón para grandes potencias son mucho más usados los motores de corriente alterna, que pueden ser monofásicos y/o trifásicos. Las corrientes industriales en nuestro país se distribuyen como corriente trifásica de 220/380 V a 50 Hz, siendo las tres fases R,S y T, o también L 1 , L 2 y L 3 , y están desfasadas entre sí 2  /3 o lo que es lo mismo 120ºgeométricos. Cuando una máquina utiliza para su funcionamiento una fase y neutro se dice que es una Máquina monofásica , y si utiliza las tres fases Máquina trifásica. Así en España, en un enchufe de corriente trifásica tendremos tres conductores de fase y otro neutro, y el voltaje entre dos conductores cualesquiera será 380V/50Hz, mientras que entre cualquier conductor de fase y neutro el voltaje será 220V/50Hz Unidad 9. Motores eléctricos de corriente alterna L1 L2 L3
  • 3. 9.1.1. Principio de funcionamiento Las máquinas de corriente alterna basan su funcionamiento en la acción que ejerce sobre el rotor el campo magnético giratorio producido en el estátor. Unidad 9. Motores eléctricos de corriente alterna Si alimentamos las bobinas inductoras con corriente alterna, al estar desfasadas 120º las corrientes de las bobinas, producen un campo magnético giratorio que impondrá un movimiento de rotación al disco que se encuentra en su interior. Los valores de cada fase irán variando en cada instante: En el instante t 1 , L 1 tiene un valor determinado, L 2 tiene un valor mayor que L 1 y L 3 un valor máximo y negativo. En instantes sucesivos (t 2 , t 3 ,….), los valores de las corrientes que atraviesan los devanados van cambiando de sentido, lo que generará un campo magnético giratorio con una velocidad n s , denominada velocidad síncrona.
  • 4.
  • 5.
  • 6. 9.3. Motor trifásico asíncrono (continuación) b) Rotor de jaula de ardilla: El devanado del rotor está formado por barras de cobre o aluminio que se disponen en las ranuras de la corona rotórica y uni d as en sus extremos a dos anillos del mismo material. El conjunto presenta el aspecto de jaula de ardilla, de ahí su nombre. Unidad 9. Motores eléctricos de corriente alterna Rotor de jaula de ardilla
  • 7. 9.4. Deslizamiento En los motores trifásicos el campo magnético generado por el inductor tiene la misma velocidad de giro que la corriente que circula por el inductor, y esta corriente es la que genera el campo magnético. El rotor se mueve gracias a la acción de este campo magnético giratorio generado en el inductor, y trata de alcanzar la misma velocidad de este campo, pero nunca llega a alcanzarlo. A este efecto o diferencia de velocidad, se le llama deslizamiento del motor. Así la velocidad del campo magnético del inductor o velocidad de sincronismo ( n s ) será: Donde f 1= frecuencia de la corriente que circula por el inductor p = número de pares de polos La diferencia entre la velocidad de sincronismo y la velocidad real del motor, se denomina velocidad relativa o deslizamiento absoluto ( n r ) y se calcula como: Siendo: n r = deslizamiento absoluto n s = velocidad de sincronismo n= velocidad de giro real del motor Y la relación entre el deslizamiento absoluto y la velocidad de sincronismo, se denomina deslizamiento relativo o simplemente deslizamiento (s): n r = n s -n Unidad 9. Motores eléctricos de corriente alterna n s = 60• f 1 p s= n s -n n s
  • 8.
  • 9. 9.5. 1. Conexión en estrella (continuación) Las corrientes de línea coinciden con las de fase (I L = I f ) y los voltajes cumplen la siguiente relación: La potencia absorbida de la red será: El factor 3 aparece porque hay tres fases y la potencia total será la suma de las potencias de cada fase. También podemos expresar la potencia en términos de valores de línea, sustituyendo: Como la potencia absorbida será: La potencia absorbida determinada por al expresión anterior corresponde sólo a la componente real de al potencia, es decir a la potencia activa. P ab = 3• U f • I f • cos φ P ab = √3• U L • I L • cos φ 9.5. 2. Conexión en triángulo Los devanados se conectan tal y como se muestra en la figura Unidad 9. Motores eléctricos de corriente alterna U f = U L √ 3 U f = U L √ 3
  • 10.
  • 11.
  • 12. 9.7. Curvas características (continuación) Unidad 9. Motores eléctricos de corriente alterna b) Característica de corriente En la figura observamos la variación de la corriente que el motor consume en relación con la carga, manteniendo constantes el voltaje y la frecuencia. c) Característica de factor de potencia En la figura vemos como varía el factor de potencia ante las variaciones de la potencia útil, manteniendo constante la potencia aparente. Cuando el factor de potencia es 1, toda la potencia absorbida de la red se convierte en útil, y cuanto menor sea el factor de potencia, menor será la parte de potencia útil absorbida de la red. Interesa que el factor de potencia sea los más próximo a 1 que sea posible, para consumir sólo potencia activa y la menor potencia reactiva (porque esta no puede convertirse en trabajo y no aporta nada al giro del motor).
  • 13.
  • 14.