Motores de Corriente Continua Motores CD Motores de paso Motores de imanes permanentes Motores de Corriente Alterna Sincrónicos Asincrónicos (Inducción) Jaula de Ardilla Rotor Bobinado

1. Repaso de Motores
Algunas Características
Control y Comando Eléctrico
Eduardo E. Espinosa N.
eespinosa@udec.cl

2. Clasificación de Motores
• Motores de Corriente Continua
– Motores CD
– Motores de paso
– Motores de imanes permanentes
• Motores de Corriente Alterna
– Sincrónicos
– Asincrónicos (Inducción)
• Jaula de Ardilla
• Rotor Bobinado

3. Que hace un motor?
• Es un sistema físico encargado de realizar la
conversión de energía eléctrica a energía
mecánica en forma automática y controlada

4. Que hace un motor?
• Aproximadamente el 50% de la energía eléctrica
que se produce en el mundo se utiliza en
energizar motores eléctricos.
• De este número aproximadamente 75% de los
accionamientos operan en lazo abierto
(velocidad constante) y el 25% restante lo hace
a velocidad controlada.

5. Campo de aplicación
• Sistemas industriales: laminadores, molinos,
bombas, ventiladores, etc
• Transporte
• Robótica
• Máquinas herramientas.
• Electrodomésticos: tocadiscos, tocacintas,
lectores y grabadores de Cd/DVD, impresoras,
etc.

6. Campo de aplicación
Tradicionalmente, los accionamientos que
requerían velocidad variable usaban motores dc,
por la facilidad del control de torque y velocidad.
Después de la década del 80 los accionamientos
en ca se han masificado productos del desarrollo
de los convertidores de frecuencia estáticos y de
las estrategias de control aplicadas a los motores
de inducción

7. Motores de CA y CC
• Como los motores de CA continúan siendo
usados en aplicaciones que tradicionalmente se
emplean los motores de CD, es apropiado
mencionar algunas de las características que
presentan estos motores, tales como:
construcción típica, fuerza de torsión, circuitos
equivalentes, rangos de carga y velocidad, etc.

8. CA v/s CD
• Los motores de CD se han venido sustituyendo
por motores de CA en aplicaciones donde se
requiere trabajos con velocidad variable, por lo
que es necesario comprender los motores de
CA, de tal manera que podamos optimizarlos
en este tipo de aplicaciones.

9. Motor de corriente directa
• Los motores de corriente continua (CD) presentan variados
diseños y aplicaciones industriales en procesos en los que vas
a ser parte como operador.
– El motor de corriente continua es aquel que recibe la energía eléctrica
en forma de corriente continua y la transforma en energía mecánica
como consecuencia del giro de sus partes móviles.
• Como está constituido un motor de corriente continua
– La constitución de éstos motores viene determinada por la necesidad
de establecer un campo magnético fijo que esta alojado en el estator y
disponer de una serie de bobinas recorridas por una corriente eléctrica
y situadas en el interior del campo, éstas bobinas son parte del rotor o
armadura del motor de corriente continua.

10. Motor de corriente directa
• Estator
– El estator es la parte fija del motor, responsable de establecer el campo
magnético, para ello, se tiene una serie de bobinas inductoras, situadas
alrededor de los polos del electroimán. Estos polos van sujetos a la
carcasa.
• Rotor
– El rotor es la parte móvil del motor. Consta de otro grupo de bobinas,
denominadas bobinas inducidas, que van enrolladas sobre las ranuras
de un núcleo de hierro que se llama inducido. Los extremos de las
bobinas se sueldan a una serie de laminas de cobre llamadas delgas,
que forman el colector. El conjunto se monta sobre un eje.
– Además el motor dispone de escobillas, montadas sobre
portaescobillas. Estos dispositivos están en contacto permanente con el
colector y suministran la corriente eléctrica a las bobinas inducidas.

11. Motor de corriente directa
• Como funciona
– Al conectar el motor a la fuente de alimentación, la corriente eléctrica
circula por las bobinas inductoras generando un electroimán y creando
el campo magnético que necesitamos. Esta corriente también circula
por las bobinas inducidas a través de las escobillas y del colector. Una
vez establecido el campo magnético, los pares de las fuerzas que
actúan sobre las bobinas inducidas las obligarán a girar y, con ellas
girará todo el rotor. De este modo la energía eléctrica suministrada al
motor se transforma en energía mecánica de rotación. Existen varios
tipos de motores de corriente continua los que se clasifican según la
forma de conexión de las bobinas inductoras. Se distingue el motor de
excitación separada, shunt, serie y compound.
– La conexión de excitación separada es una configuración en que los
campos de las bobinas inductoras del estator y las inducidas del rotor
están alimentadas por fuentes de corriente continua distintas y
separadas.
– Dependiendo de las necesidades del proceso se utilizarán motores de
las potencias, velocidades y torques diferentes los que controlarán de
manera propia todas estas variables dependiendo de las conexiones de
sus bobinas.

12. Control de Velocidad
• La velocidad en el motor está determinada esencialmente por la tensión
continua Va suministrada al inducido y por el flujo inductor Fi de los polos
principales.
• Los controles de velocidad de los motores de corriente continua los
realizarás en dos modos de control local y remoto.
• Cuando realices un cambio de velocidad controlado en forma local
estarás variando el voltaje de armadura Va del motor de corriente
continua que acciona equipos desde el panel local a través de
dispositivos que ajustan la tensión del motor.
• En forma remota desde un panel digital, una estación de operación como
un DCS o una panel view se da un valor deseado de voltaje o
indirectamente de velocidad y a través de la electrónica de control y
fuerza el motor ajusta la velocidad según el proceso.

13. Motor de corriente alterna trifásico
• Los motores son maquinas eléctricas comunes pero
de modelos variados que encontraras en las
industrias de diferentes tipos de procesos.
• Los motores de corriente alterna son los de mayor
campo de aplicación, tanto en el ámbito domestico
como en el industrial.

14. Los motores asincronicos trifásicos
• La mayor parte de las máquinas industriales está
movida por motores asincrónicos trifásicos, es decir,
motores que reciben la energía eléctrica en forma de
corriente alterna de tres fases o hilos, y la
transforman en energía mecánica.
• Estos motores tienen un uso industrial muy
generalizado debido a su sencillez de construcción,
su robustez y, su fácil mantenimiento y su ventajoso
precio.

15. Partes estructurales del motor
• Los motores asincrónicos trifásicos, al igual que los motores de
corriente continua descritos anteriormente, están compuestos de un
estator o parte fija y de un rotor que es la parte móvil.
• El estator es la parte fija del motor está formada por la carcasa,
que está construida por chapas de acero provistas de ranuras,
donde se introducen tres bobinas inductoras, cuyos extremos van
conectados a la placa de bornes, desde la cual el motor se
conectará a la red trifásica de alimentación.
• El rotor es la parte móvil que va girando en el interior del estator. El
llamado rotor jaula de ardilla se compone de una serie de
conductores metálicos ensamblados en dos coronas también
metálicos, cuyo aspecto es parecido a una jaula que forman un
cilindro metálico montado en un eje que gira sobre rodamientos.
Este motor también se conoce como el motor de inducción.

16. Como funciona
• En primer lugar, la corriente trifásica a la que se conecta el motor se
utiliza exclusivamente para que circule por las bobinas inductoras del
estator con el fin de que se genere en la máquina un campo magnético
que, en este caso, es giratorio.
• En segundo lugar, en los conductores que forman el rotor se inducen
corrientes eléctricas, como consecuencia del campo magnético
giratorio, originándose también otro campo magnético giratorio con
velocidad menor que el campo magnético rotatorio del estator.
• Este campo magnético atrasado trata de alcanzar al campo magnético
rotatorio del estator y lleva al rotor haciendo que éste gire y el motor
funcione. Velocidad de giro.
• En el motor asincrónico trifásico en funcionamiento, hemos de distinguir
dos velocidades: la del campo magnético y la del rotor

17. Características de los motores trifásico de corriente
alterna
• En el instante de arrancar, la velocidad de giro del rotor es casi cero. En
ese momento la intensidad absorbida es de seis veces la intensidad
nominal, que es llamada la corriente de partida y el par motor es 1,5 veces
el par nominal.
• Durante el periodo de aceleración, la intensidad va reduciéndose
progresivamente. El par en cambio disminuye al inicio, pero luego aumenta
hasta llegar al máximo cuando la velocidad de giro es el 75% de la
velocidad nominal.
• Cuando el motor alcanza su valor nominal de velocidad, tanto la intensidad
absorbida como el par motor se aproximan mucho a cero al estar sin carga
en el eje.

18. Características de los motores trifásico de
corriente alterna
• El arranque de estos motores puede ser directo o indirecto
• El arranque directo el motor se pone en servicio conectado
directamente a la línea de alimentación sin dispositivos de ajuste de
la tensión de entrada que ajusten la corriente de partida del motor.
• Los motores de bajas potencias se conectan en forma directa a las
líneas trifásicas.
• En el arranque indirecto la tensión que se aplica al motor en el
momento de ser puesto en servicio es una tensión reducida por
dispositivos como partidores suaves, autotransformadores, métodos
de conexión, etc. Los que al reducir la tensión de alimentación
reducen las corrientes de partida de los motores.Estos métodos de
arranque se utilizan en motores de potencias altas.

19. Características técnicas más destacadas
1. Son sencillos, robustos, de fácil mantenimiento y
baratos.
2. Pueden arrancar a plena carga, ya que en este
instante desarrollan un par muy elevado
3. Posee un par motor mayor aún en el arranque.
4. En el arranque directo absorben una intensidad
elevada ( seis a ocho veces la nominal).
5. Tienen buen rendimiento.

20. Características técnicas
• Por estas razones, se utilizan en instalaciones industriales en las que se requiera
gran potencia.
• A la hora que tengas que elegir un motor asincrónico trifásico, debes tener en
cuenta, entre otras cosas.
– Como va a arrancar.
– Si al entrar en servicio va a partir en vacío, sin carga en el eje, o con algún elemento
conectado a su eje. Si arranca en carga debes ver si arranca a plena carga, es decir,
desarrollando toda su potencia, o a menor carga.
– La corriente de carga del motor trifásico estará presente mientras el motor tenga carga
conectada al eje, por lo que esta carga puede ser ajustada por el operador.
– Si el motor esta accionando una bomba que desplaza un fluido, podrás ajustar el diámetro
de la descarga de la bomba cerrando o abriendo la válvula y con ello ajustaras la carga del
motor.
• En otros casos cambiando la densidad del fluido podrás ajustar la corriente de carga
del motor, recuerda que estas efectuando trabajo al mover un flujo si es de mayor
densidad estarás requiriendo un intercambio de energía mayor energía para
desplazarlo, en este caso la energía es eléctrica y se manifiesta en voltaje y
corriente.

21. Construcción
• Muchos de los motores de CA
utilizan un marco del hierro
fundido, con bases de
montaje integradas al marco,
también existen motores de
CA con bases de sujeción
montadas en la carcaza.
Motor de CA con base integrada al marco del hierro
fundido
Motor de CA con bases de sujeción integradas a la
carcaza

22. Características de Motor Inducción
Motor de Inducción (MI)
Rotor Jaula de Ardilla (MIJA)

23. Selección del Tipo de Motores Eléctricos
En el proyecto de cualquier sistema eléctrico industrial de fuerza es muy
importante la selección de motores.
En la industria moderna, el tipo de motor más empleado es el de inducción,
cuya clasificación se ha hecho atendiendo a la construcción de su rotor, de
la siguiente manera.:
a) Motores de Inducción tipo jaula de ardilla
b) Motores de inducción de rotor devanado

24. Características y Aplicaciones de los
Motores tipo jaula de ardilla
La asociación de fabricantes de equipo electrico (NEMA), con el fin de tener
uniformidad en la aplicación, ha clasificado este tipo de motores de corriente de
arranque o algunos otros valores y ha asignado letras a este tipo de motores.
Las designaciones Nema más comunes son:
Clase B
Clase C
Clase D

25. Designaciones Nema Clase B
Este motor tienes las siguientes características: par de arranque normal y
baja corriente de arranque. Este motor es el más usado de los del tipo jaula de
ardilla, ya que tiene un par de arranque y un par a rotor bloqueado, adecuados
para el arranque de una gran variedad de máquinas industriales; además, toma
una corriente aceptable a pleno voltaje.
Algunas de las aplicaciones generales de estos motores son:
• En máquinas-herramientas, como son tornos, esmeriles, fresas, etc.
• Para accionar ventiladores, en sopladores para extracción de humos en
chimeneas de tiro forzado, extracción de gases, etc.
• Para accionar bombas centrifugas (para bombear agua y líquidos más
densos que el agua hasta 10 H.P. son capacidades adecuadas)
• Para accionar prensas, trituradores, molinos de baja carga, compresores sin
carga, etc.
• El deslizamiento a plena carga de estos motores varia entre 1.5% y 3%; los
motores de más de de 200 hp pueden tener deslizamientos menores del
1%.

26. Designaciones Nema Clase C
Este motor tienes las siguientes características:
Alto par de arranque y baja corriente de arranque, es decir, que estos
motores tienen un alto par a rotor bloqueado, baja corriente de arranque y
relativamente un bajo deslizamiento a plena carga.
Algunas de las aplicaciones generales de estos motores son:
• En compresores de movimiento alternativo (bajo condiciones de carga),
elevadores, transportes de material, trituradores, pulverizadores,
alimentadores al hogar de hornos, etc.
• Estos motores generalmente se diseñan con un par a rotor bloqueado arriba
de 200%, este par se requiere al par a plena carga, cuyo valor es menor al
195%. El deslizamiento a plena carga de estos motores varía de 1.5% a 3%.

27. Designaciones Nema Clase D
Este motor tienes las siguientes características:
Alto par de arranque, baja corriente de arranque y alto deslizamiento. Usan
rotor con alta resistencia y se emplean comúnmente con carga que tiene
muchas pérdidas intermitentes de altas y bajas. Las máquinas impulsadoras
para estos motores generalmente están provistas de un volante, que tiene una
inercia considerable; en vacio, éstos operan con un deslizamiento muy
pequeño que crece cuando se aplica la carga máxima considerablemente,
permitiendo al sistema absorber la energía del volante. Cuando el motor opera
con cargas no intermitentes, entonces no es necesario el uso del volante.
Este tipo de motores se usa generalmente en punzadoras, bombas de
movimiento alternativo, desmenuzadoras, etc.

28. Ventajas de los motores tipo MIJA
• Costo inicial bajo
• Su rotor es de construcción simple.
• Es compacto y su instalación ocupa poco espacio.
• No produce chispas que pudieran provocar incendios
• Lleva poco equipo de control, ya que no necesita control en el rotor.
Desventajas
• Su corriente de arranque es relativamente alta.
• El par de arranque es fijo en un motor dado.

29. Ventajas de los motores de rotor devanado
Los motores de motor devanado tienen dos ventajas sobre los del tipo MIJA:
1. En ellos se puede desarrollar un alto par de arranque con corriente de
arranque baja y, además, pueden operar a plena carga con pequeño
deslizamiento y con eficiencia.
2. Se puede cambiar el deslizamiento, cambiando la resistencia del motor.

30. Características de Motor Inducción
Placa Datos
Parámetros Importantes
•Conexiones
•Velocidad base
•Potencia nominal
•Voltaje nominal
•Corriente Nominal
•Factor Servicio
•Tipo aislamiento
•Diseño Nema
•Eficiencia

31. Funcionamiento un motor de corriente alterna
monofásico
• Los aparatos electrodomésticos y las máquinas herramientas de
pequeña potencia, en general suelen estar accionados por motores
asícncronos monofásicos,conozcámoslos.
• Son motores que reciben la energía eléctrica en forma de corriente
alterna monofásica o de dos hilos y la transforma en energía
mecánica.
• Como están confeccionados los motores monofásicos.
– La constitución de estos motores es muy semejante a la descrita para
los motores de inducción trifásicos. En general tienen un rotor del tipo
de jaula de ardilla y el estator donde se alojan las bobinas inductoras.

32. Como funcionan
• Para explicar el funcionamiento de un motor de inducción monofásico
recordemos como funciona el motor cuando es trifásico. En el caso el motor
de inducción monofásico es un par de bobinas las encargadas de crear el
campo magnético estatórico e inducir el campo pulsante en el rotor e iniciar
el funcionamiento del motor.
• Eso si para que entre en servicio el motor monofásico necesitará estar
provisto de un mecanismo de arranque que permita producir una
perturbación ene le campo e iniciar la inducción en el rotor.
• ¿En que rangos de potencia se encuentran los motores monofásicos?
– En equipos de bajas hasta 1 HP y se utilizan generalmente en equipos
electrodomésticos y herramientas portátiles.

33. Funcionamiento de un motor sincrónico
• Los motores sincrónicos son poco utilizados y por ende poco conocidos
pero son de una sofisticada tecnología, aprendamos de estos motores.
• En la mayor parte de los motores la velocidad está sujeta a las variaciones
de la tensión de la red y de la carga. Esta característica los hace poco útiles
para aplicaciones en las que la velocidad constante sea un factor
primordial.
• Existe un grupo de motores de corriente alterna cuya principal
característica es exactamente la velocidad constante en un amplio margen
de variaciones de carga y de la tensión, velocidad que sólo es función de la
frecuencia de la corriente alterna de la red de alimentación.
• Los motores sincrónicos parten como motores de inducción y
posteriormente son llevados a la velocidad de sincronismo por manejo de
campos magnéticos permitidos por la construcción del motor sincrónico.
• ¿Cuál el la principal característica de un motor sincrónico?
– La velocidad constante a plena carga lo que permite mantener velocidades
estables en cargas que así lo requieren y procesos exigentes en control de
calidad.

34. Motor sincrónico

35. Motor sincrónico

36. Motor sincrónico

37. Motor sincrónico

38. Circuito de potencia Motor sincrónico accionado por
Cicloconversor