UNIVERSIDAD TÉCNICA DEL NORTE FACULTAD DE INGENIERÍA EN CIENCIAS APLICADAS

Nombre: José Miguel Carapaz

Nivel: CIME 5º

Fecha: 2 010 – 03 – 31

TIPOS DE MOTORES EN AC – DC

Motores de Corriente Directa o Continua (DC)

Se utilizan en casos en los que es de importancia el poder regular continuamente la velocidad del eje y en aquellos casos en los que se necesita de un torque de arranque elevado. Además es imprescindible utilizar corriente continua, como es el caso de trenes y automóviles eléctricos, motores para utilizar en el arranque y en los controles de automóviles, motores accionados a pilas o baterías, etc.

Para funcionar, el motor de corriente continúa o directa precisa de dos circuitos eléctricos distintos: el circuito de campo magnético y el circuito de la armadura.

Los tipos motores de corriente directa son:

Excitación independiente Imán Permanente Electromagnético (excitación independiente)

Auto excitado Conexión Serie Conexión paralelo Conexión Compuesto

Motores de corriente continúa de imán permanente

Tienen varias ventajas respecto a los del tipo de campo devanado. No se necesitan las alimentaciones de energía eléctrica para excitación ni el devanado asociado. Se mejora la confiabilidad, ya que no existen bobinas excitadoras del campo que fallen y no hay probabilidad de que se presente una sobre velocidad debida a pérdida del campo. Se mejoran la eficiencia y el enfriamiento por la eliminación de pérdida de potencia en un campo excitador. Así mismo, la característica par contra corriente se aproxima más a lo lineal. Un motor de imán permanente (PM) se puede usar en donde se requiere un motor por completo encerrado para un ciclo de servicio de excitación continua.

Excitación Independiente

Los motores de excitación independiente tienen como aplicaciones industriales el torneado y taladrado de materiales, extrusión de materiales plásticos y goma, ventilación de horno, retroceso rápido en vacío de ganchos de grúas, desenrollado de bobinas y retroceso de útiles para serrar. El motor de excitación independiente es el más adecuado para cualquier tipo de regulación, por la independencia entre el control por el inductor y el control por el inducido.

Autoexcitación

El sistema de excitación independiente, solamente se emplea en la práctica en casos especiales debido, sobre todo, al inconveniente de necesitar una fuente independiente de energía eléctrica. Este inconveniente puede eliminarse con el denominado principio dinamoeléctrico o principio de autoexcitación, que ha hecho posible el gran desarrollo alcanzado por las máquinas eléctricas de corriente continúa en el presente siglo.

Excitación serie

Es el motor cuya velocidad disminuye sensiblemente cuando el par aumenta y cuya velocidad en vacío no tiene límite teóricamente.

Los motores con excitación en serie son aquellos en los que el inductor está conectado en serie con el inducido. El inductor tiene un número relativamente pequeño de espiras de hilo, que debe ser de sección suficiente para que se pase por él la corriente de régimen que requiere el inducido. En los motores serie, el flujo depende totalmente de la intensidad de la corriente del inducido. Si el hierro del motor se mantiene a saturación moderada, el flujo será casi directamente proporcional a dicha intensidad.

Excitación en paralelo (shunt)

El generador con excitación shunt suministra energía eléctrica a una tensión aproximadamente constante, cualquiera que sea la carga, aunque no tan constante como en el caso del generador con excitación independiente. Cuando el circuito exterior está abierto, la máquina tiene excitación máxima porque toda la corriente producida se destina a la alimentación del circuito de excitación; por lo tanto, la tensión en bornes es máxima. Cuando el circuito exterior está cortocircuitado, casi toda la corriente producida pasa por el circuito del inducido y la excitación es mínima, la tensión disminuye rápidamente y la carga se anula. Por lo tanto, un cortocircuito en la línea no compromete la máquina, que se des excita automáticamente, dejando de producir corriente. Esto es una ventaja sobre el generador de excitación independiente en donde un cortocircuito en línea puede producir graves averías en la máquina al no existir éste efecto de des excitación automática.

Conexión Compuesta

Es el motor cuya velocidad disminuye cuando el par aumenta y cuya velocidad en vacío es limitada. Las características del motor Compuesta están comprendidas entre las del motor de derivación y las del motor en serie. Los tipos de motor Compuesta son los mismos que para los generadores, resumiéndose el aditivo y el diferencial. El motor en Compuesta es un término medio entre los motores devanados en serie y los de en derivación. En virtud de la existencia del devanado en serie, que ayuda al devanado en derivación, el flujo magnético por polo aumenta con la carga, de modo que el par se incrementa con mayor rapidez y la velocidad disminuye más rápidamente que si no estuviera conectado el devanado en serie; pero el motor no se puede desbocar con cargas ligeras, por la presencia de la excitación en derivación.

Motores de Corriente Alterna (AC)

Existen los siguientes tipos de motor:

Motor Síncrono El Motor Asíncrono o de Inducción Motores de histéresis

El Motor Síncrono

Este motor tiene la característica de que su velocidad de giro es directamente proporcional a la frecuencia de la red de corriente alterna que lo alimenta. Por ejemplo si la fuente es de 60Hz, si el motor es de dos polos, gira a 3600 RPM; si es de cuatro polos gira a 1800 RPM y así sucesivamente.

Este motor o gira a la velocidad constante dada por la fuente o, si la carga es excesiva, se detiene. El motor síncrono es utilizado en aquellos casos en que los que se desea velocidad constante. Normalmente se usan con sistemas de regulación y control más no con la transmisión de potencias elevadas.

El motor síncrono, al igual que el motor de corriente directa, precisa de un campo magnético que posibilite la transformación de energía eléctrica recibida por su correspondiente armadura en energía mecánica entregada a través del eje.

Esta máquina es más utilizada en la generación de energía eléctrica, como en centrales hidroeléctricas y termoeléctricas mediante generadores sincrónicos trifásicos. fabrica solo generadores sincrónicos , ya sea monofásicos o trifásicos.

El Motor Asincrónico o de Inducción

Consumen demasiada energía eléctrica. Estos motores tienen la peculiaridad de que no precisan de un campo magnético alimentado con corriente continua.

Una fuente de corriente alterna (trifásica o monofásica) alimenta a un estator. La corriente en las bobinas del estator induce corriente alterna en el circuito eléctrico del rotor (de manera algo similar a un transformador) y el rotor es obligado a girar. De acuerdo a la forma de construcción del rotor, los motores asincrónicos se clasifican en:

Motor Asincrónico de Rotor Bobinado Monofásicos

Motor universal Motor de Inducción-Repulsión.

Trifásico Motor de rotor devanado. Motor asíncrono Motor síncrono

Motor Asincrónico tipo Jaula de Ardilla

Monofásicos Trifásicos

Motor Asincrónico de Rotor Bobinado

Se utiliza en aquellos casos en los que la transmisión de potencia es demasiado elevada (a partir de 200 kW) y es necesario reducir las corrientes de arranque. También se utiliza en aquellos casos en los que se desea regular la velocidad del eje.

Su característica principal es que el rotor se aloja en un conjunto de bobinas que además se pueden conectar al exterior a través de anillos rasantes.

Motor Asincrónico tipo Jaula de Ardilla

Es el motor relativamente más barato, eficiente, compacto y de fácil construcción y mantenimiento. Cuando sea necesario utilizar un motor eléctrico, se debe procurar seleccionar un motor asincrónico tipo jaula de ardilla y si es trifásico mejor.

La única razón para utilizar un motor monofásico tipo jaula de ardilla en lugar de uno trifásico será porque la fuente de tensión a utilizar sea también monofásica. Esto sucede en aplicaciones de baja potencia. Es poco común encontrar motores monofásicos de más de 3 kW.

La diferencia con el motor de rotor bobinado consiste en que el rotor está formado por un grupo de barras de aluminio o de cobre en formas similar al de una jaula de ardilla.

Monofásicos

Motor de arranque a resistencia. Posee dos bobinas una de arranque y una bobina de campo.

Motor de arranque a condensador. Posee un capacitador electrolítico en serie con la bobina de arranque la cual proporciona más fuerza al momento de la marcha y se puede colocar otra en paralelo la cual mejora la reactancia del motor permitiendo que entregue toda la potencia.

Motor de marcha. Motor de doble capacitor. Motor de polos sombreados.

Trifásicos

Motor de Inducción.

A tres fases

La mayoría de los motores trifásicos tienen una carga equilibrada, es decir, consumen lo mismo en las tres fases, ya estén conectados en estrella o en triángulo. Las tensiones en cada fase en este caso son iguales al resultado de dividir la tensión de línea por raíz de tres. Por ejemplo, si la tensión de línea es 380 V, entonces la tensión de cada fase es 220 V.

Motores de histéresis

Son motores síncronos AC de precisión y tamaño pequeños que utilizan una torsión generada por el efecto magnético retrasado por debajo de la fuerza magnética.

Otros Motores

Existen otros que son utilizados en casos especializados o domésticos. Entre ellos conviene destacar los siguientes:

El motor universal El motor de pasos

Motor universal

Tiene la forma de un motor de corriente continua en conexión serie. La principal diferencia es que es diseñado para funcionar con corriente alterna. Se utiliza en los taladros, aspiradoras, licuadoras, lustradoras, etc. su eficiencia es baja (de orden del 51%), pero como se utilizan en máquinas de pequeña potencia esta ineficiencia no se considera importante.

Motor del paso

Consiste en un motor con por lo menos cuatro bobinas que al ser energizadas con corriente continua de acuerdo a una secuencia, origina el avance del eje de acuerdo a ángulos exactos (submúltiplos de 360). Estos motores son muy utilizados en impresoras de microcomputadoras, en disqueteras en general, el sistema de control de posición accionado digitalmente.