MOTORES ELECTRICOS

Motores Elctricos

Capitulo IIntroduccin A Los Motores

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CONCEPTOS DE ELECTRICIDAD LOS ELECTRONES SON PARTICULAS CON CARGA NEGATIVA CONTENIDAS EN LOS TOMOS.

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Tipos De MaterialesALGUNOS MATERIALES SON CONDUCTORES OTROS SON AISLANTES

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Corriente ElctricaLa corriente, o flujo de electrones, es medida en amperes (A). Un Amper es igual a 6,280,000,000,000,000,000 electrones por segundo (6.28 x 1018)

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VoltajeVoltaje (V), fuerza electromotriz (FEM), o diferencia de potencial, es la fuerza que hace fluir la corriente. Solo circulara la corriente cuando est cerrado el circuito.

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ResistenciaLa resistencia, o impedancia es la oposicin al flujo de corriente y es medida en Ohms (). La cantidad de resistencia depende de tres factores: la composicin atmica del material, densidad del flujo electrnico y el rea transversal al flujo.

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Tabla De ResistividadesLa siguiente tabla muestra la resistividad para varios metales. Mientras menor sea el nmero mejor conductor ser. Note que el cobre es uno de los mejores conductores

PLATA9.9COBRE10.4ORO14.7ALUMINIO17TUNGSTENO33BRONCE42NQUEL47PLATINO60

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Ley De OHMEsta ley describe la relacin entre voltaje corriente y resistencia. Usando smbolos matemticos, la ley se escribe como sigueV=I*RI es la corriente en amperesV es el voltaje en voltsR es la resistencia en Ohms

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UNA FORMA FACILCORRIENTE= VOLTAJE / RESISTENCIAVOLTAJE = CORRIENTE * RESISTENCIARESISTENCIA= VOLTAJE / CORRIENTE

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Tipos De CircuitosEl circuito puede ser de corriente directa (CD) o corriente alterna (CA), dependiendo si la fuente es de CD o CA.

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Conceptos De MagnetismoUn campo magntico pueden ser producido por un imn permanente o por una corriente elctrica en un electroimn. Los imanes y los electroimanes tienen propiedades similares

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Lneas De FuerzaExisten lneas magnticas alrededor de un campo magntico.El total de lneas de fuerza magntica es normalmente llamado flujo magntico.

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Induccin ElectromagnticaUna corriente es producida en un conductor cuando ste se mueve a travs de un campo magntico. Esto es llamado induccin electromagntica.

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Fuentes De PoderUna fuente de poder de CA se describe en trminos de ciclos por segundo (frecuencia o hertz) y nmero de fases.

FuenteFasesCiclosVoltajesCAMonofsica60115 o 230CAMonofsica50110,220 o 240CATrifsica60208,230,400,440,460,575, 2300, 4160 o 4600CATrifsica50190,380,415 o 4000CD---------------12,24,28,36,48,72,90,150,180,240,300,o 500

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CalentamientoEl flujo de corriente elctrica causa calentamiento en los conductores debido a la resistencia.Efecto joule I2 * R

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Tipos De Motores

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Clasificacin Los Motores CA Segn Su OperacinMonofsicos.Para el arranque de los motores es necesaria una induccin inicial. En el caso de los motores monofsicos la induccin inicial se logra con los auxiliares de arranque.Trifsicos.Los motores trifsicos arrancan y funcionan en base de la rotacin de fase del voltaje de entrada.

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Partes Del Motor CARotor.El rotor consiste de tres elementos: el primero es el eje, sobre el cual va ensamblado el segundo elemento, que es una pila de laminacin construida de acero al silicio y la tercera y ltima parte, un circuito elctrico compuesto por mltiples barras de cobre colocadas en paralelo y en forma circular, unidas con dos arcos del mismo material ubicados en los extremos de las barras (jaula de ardilla). La corriente inducida en el rotor provocar el giro. No requiere conexiones elctricas.

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Partes Del Motor CAEstator.El estator tambin est compuesto por tres partes principales: un armazn, que figura como enclaustramiento del motor, dentro del cual se coloca una pila de laminacin que contendr los embobinados de cobre del motor. Este estator, una vez alimentado, inducir al rotor para darle movimiento.

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Partes Del Motor CATapas.Estas tambin forman parte del enclaustramiento del motor y van colocadas en los extremos del estator. Las tapas sostienen el peso del estator y lo mantienen en concentricidad, tambin alojan los rodamientos del eje que le permitirn girar.

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Partes Del Motor CAOtras.Partes que no en todos los tipos de motores son utilizadas, como embobinados auxiliares, interruptores centrfugos, capacitores de arranque y permanentes, etc.

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Partes De Un Motor De CA

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Partes De Un Motor De CA

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Partes De Un Motor De CA

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Partes Del Motor De CDArmaduraLa Armadura es la parte en movimiento del motor y se compone de un eje slido, sobre el cual se coloca una pila de laminaciones, para luego formar sobre sta los embobinados y polos del motor

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Partes Del Motor De CDConmutadorEl Conmutador forma parte de la armadura, sin embargo por su importancia lo mencionaremos como una parte ms. Est compuesto por un cilindro formado por delgas o segmentos, que reciben las terminales de las bobinas de la armadura por un lado, y por el otro recibirn el voltaje de alimentacin a travs de las escobillas o carbones.

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Partes Del Motor De CDCampo / estator.Los campos magnticos en un motor de CD pueden fabricarse de imn permanente o bobinas sobre un ncleo de hierro; stos son montados en el interior de dos semicilindros que se anclan al interior de una carcaza o armazn que forma el enclaustramiento del motor.

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Partes Del Motor De CDTapas.Estas tapas son colocadas en los extremos del armazn para servir de soporte a la armadura, completando a su vez el enclaustramiento del motor.

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Partes Motor DC Imn Permanente

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Partes Motor DC Campo Devanado

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Operacin Del Motor CDEn estos motores los campos magnticos, generados por los embobinados o imanes en el estator, son permanentes. Al alimentar la armadura, por el conmutador, se crea un campo no colineal con el campo del estator; Esto provoca la fuerza tangencial necesaria para el desplazamiento inicial. Con el desplazamiento de la armadura la alimentacin en los polos se modifica y la no linealidad entre campos se mantiene, haciendo que el giro permanezca.

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TrabajoUn trabajo es realizado cuando una fuerza es utilizada para desplazar una masa en una distancia paralela a la lnea de accin de la fuerza. Este se mide en Kg.-Mts., Lbs-Ft., Etc.

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PotenciaLa potencia es la capacidad de hacer un trabajo en un cierto perodo de tiempo. La potencia mecnica es medida en HP, la elctrica es medida en WATTS.

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EnergaEs la habilidad o capacidad de hacer trabajo

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Caballo De PotenciaEs una unidad usada para medir el trabajo producido por motores y controles de velocidad. Esto es lo mismo que levantar 1000 lbs a 33 ft de altura en un minuto. Por lo tanto un HP produce 33000 lbs-ft en un minuto.

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Par (Fuerza De Torsin)Par (Torque) es la fuerza de torsin aplicada a una carga, en una forma directa o indirecta. Un ejemplo de esta fuerza es la ejercida por un motor, de su eje a la carga, o cuando se utiliza un desarmador para colocar un tornillo. Las unidades tpicas utilizadas son lbs in o Kg. Mt., O sus equivalentes.

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VelocidadEs el nmero de vueltas que el eje del motor puede lograr en una unidad de tiempo, se mide en revoluciones por minuto (RPM)

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Relacin Entre Potencia, Par Y VelocidadHP = (PAR x RPM) /5252 lbs-ftHP= (PAR x RPM) / 63025 lbs-in

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Capitulo IITipos De Motores De Corriente Alterna

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Polos SombreadosEs el mtodo mas simple de arranque de los motores monofsicos. El campo del motor tiene una muesca y un arillo de cobre es instalado en una pequea seccin de los polos

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Polos Sombreados (Continuacin)La configuracin alterada del polo retarda la construccin del campo magntico alrededor del anillo de cobre. Este arreglo hace parecer que el campo magntico gira del campo principal al polo sombreado. Esta rotacin inicia el movimiento del rotor. Una vez que arranco el motor acelera hasta mxima velocidad.Estos motores tienen pares de arranque bajos, de 50 a 75% del par a plena carga.

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Fase DivididaEn estos motores la corriente es dividida para alimentar dos embobinados durante el arranque. El embobinado de operacin o principal, est compuesto por vueltas de alambre de baja resistencia (alambre grueso) Cuando el motor ha alcanzado una velocidad considerable, el embobinado auxiliar es desconectado por un interruptor centrfugo.Mientras que al auxiliar lo compone alambre delgado (alta resistencia). Esto causa una desviacin en el campo magntico para el arranque.

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Fase Dividida (Continuacin)

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Arranque Por Capacitor, Operacin Por InduccinEste motor es similar al anterior, excepto que cuenta con capacitor en serie con el devanado auxiliar. El capacitor provoca un retrazo en los tiempos de magnetizacin en los devanados de arranque, creando la apariencia de un campo rotante. El motor empieza a moverse en la misma direccin. Tan pronto el motor se aproxima a su velocidad de trabajo, el interruptor de arranque abre y el motor continua trabajando en el modo normal de induccin.

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Arranque Por Capacitor, Operacin Por Induccin

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Arranque Por Capacitor Y Operacin Por CapacitorEste motor usa dos capacitores; Uno electroltico de arranque y el otro de aceite para operacin. El capacitor de arranque es desconectado por el interruptor centrfugo. El de aceite es permanente, logrando que la corriente requerida de la lnea para la operacin del motor sea menor.

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Arranque Por Capacitor Y Operacin Por Capacitor

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Fase Dividida Y Capacitor PermanenteEste motor utiliza un solo capacitor para el arranque y la operacin. No utiliza interruptor centrfugo. El capacitor es de aceite.

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Arranque Por Repulsin Y Operacin Por InduccinEste motor tiene un embobinado de estator como cualquier motor monofsico, pero tiene una armadura con conmutador como motor de CD. El par de arranque es producido por la interaccin entre los campos del estator y la armadura. Cuando el motor est alcanzando la velocidad de operacin, el conmutador es desconectado del circuito y el motor entra en operacin por induccin.

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Arranque Por Repulsin Y Operacin Por Induccin

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Motores Monofsicos

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Motores Monofsicosrc = Corriente de operacin.rt = Par de operacin.

Tipo de MotorPar de ArranqueCorriente de ArranqueHPVoltajeRPMReversaCosto RelativoNotasUsos

Arranque por repulsin, operacin por induccinAltoBaja2.5 3 rc a 20115O2301200, 18003600SIMedioManeja bienVariaciones de carga bruscas.Esmeriles, elevadores de granos, descargadores de silos, bomba de pozo profundoArranque por capacitor, operacin por capacitorAlto3.5 4 rtMedio3 5 rc a 25115 o 230900,1200, 1800, 3600SIMedioBuen Arranque, eficienteBombas, compresores de aire, ventiladores, secadores, grandes bandas, alimentadores.

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Diseos Trifsicos De MotoresDiseo B.Este diseo industrial estndar para uso continuo. Provee un par de arranque normal con una corriente moderada de arranque. Tiene una buena operacin en aplicaciones para ventiladores, mquinas herramientas, compresores y bombas centrifugas.

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Diseo C.Este motor es utilizado para mover cargas con alta inercia de arranque, por lo que tiene la caracterstica de ofrecer un gran par de arranque. Este diseo se aplica en compresores que arrancan cargados, bombas de desplazamiento positivo y algunos transportadores que requieren arranques con carga.

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Diseo DEs el diseo que provee el mayor par de arranque. Cuando las cargas son aplicadas momentneamente durante la operacin plena, el motor pierde su velocidad rpidamente. Son utilizados en donde se requieren altos pares momentneos, como estampadoras, en extractores y mquinas con alto volante inercial alto

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Diseo A.Este tipo de motores no son muy usuales. Tienen un par normal de arranque. Presentan un bajo deslizamiento, lo que hace que su velocidad nominal sea muy cercana a la sncrona.

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Velocidad SncronaEs la velocidad a la cual est girando el campo magntico en el embobinado del estator. Es aproximadamente a la cual gira el motor cuando esta sin carga.

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Velocidad A Plena CargaEs una indicacin de la velocidad aproximada a la cual el motor girar cuando se le requiere todo el par que puede proporcionar o todo el caballaje.

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DeslizamientoEl deslizamiento se define como la diferencia entre la velocidad sncrona y la velocidad de plena carga.Si tenemos una velocidad sncrona de 1800 RPMs.

PotenciaVelocidad a plena carga RPMsPorcentaje de deslizamiento HP17254%100 HP17602.2200 HP17801.1%

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PolosEs el nmero de polos magnticos construidos dentro del motor. Los polos siempre vienen en pares (un norte y un sur), por lo que en los motores siempre existir un nmero par de polos, como: 2, 4, 6, etc.

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FrecuenciaEs el nmero de fluctuaciones en el voltaje por segundo, de una fuente convencional. Los motores son diseados para una frecuencia y voltajes especficos.

En velocidades sncronasPolosA 60 HzA 50 Hz2360030004180014406120010008900750

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Curvas Tpicas Par Velocidad En TrifsicosPar a plena carga.Es el mximo par al cual el motor, estando a plena velocidad, opera sin sobre calentamiento y el ciclo para el cual fue diseado.

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Par A Rotor Bloqueado / Par De ArranqueEs el par mximo que se produce cuando el motor es energizado a pleno voltaje y con el eje bloqueado. Es decir, es el par disponible para romper la inercia esttica de la carga y acelerarla.

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Par Mnimo De AceleracinEs el punto ms bajo de la curva de velocidad para un motor que est acelerando una carga para llevarla a mxima velocidad. Algunos diseos no traen valor de par mnimo (Pull up) porque este se presenta a rotor bloqueado.

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Par De Frenado O De DesengancheEs el mximo par que el motor puede entregar, estando a plena velocidad y justo antes de iniciar un frenado por exceso de carga

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Motores De Dos VelocidadesEste tipo de motor puede ser fabricado en uno o dos embobinados, para operar en una o en otra velocidad. Aunque no son usuales, existen motores de 3 y 4 velocidades.

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Estos motores son diseados para velocidades con relacin 2:1. Por ejemplo, a 60 HZ, en un embobinado, podemos tener motores de 3450/1750, 1750/850 o 1150/550 rpm a plena carga.Un Embobinado

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Dos EmbobinadosEn este caso, la relacin de velocidad puede ser cualquiera. Por ejemplo, en dos embobinados podemos tener 1750/1140 o 3450/850 rpm.

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Otras Sub ClasificacionesDentro de estos dos tipos de motores (uno y dos embobinados) podemos tener las opciones de par variable o constante, o potencia constante. Cuando se aplican motores de dos velocidades, el par y la velocidad deben ser considerados.

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ConexionesLos tipos ms comunes de conexiones de motores trifsicos con estrella (Y) y delta (). dependiendo del voltaje para el cual haya sido diseado el motor , estas dos formas de conexin pueden combinarse.

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Tipos De CargasUn termino que genera una gran confusin tanto cuando se selecciona un motor de dos velocidades como cuando se selecciona un control para variar la velocidad es la clasificacin de la carga.Hay 4 tipos de cargas:Par constante.Par variable.Potencia constante.Alta inercia.

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Alta InerciaSon consideradas as las que presentan un efecto volante relativamente alto, grandes ventiladores, estampadoras, mquinas centrfugas, lavadoras industriales y algunas otras aplicaciones similares.

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Potencia ConstanteEn estas aplicaciones cuando la velocidad se incrementa, la demanda de par se reduce y vise versa. Estas aplicaciones de potencia constante son vista sen taladros, tornos, molinos y otras.

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Curvas De Potencia Constante

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Par ConstanteEn estas aplicaciones normalmente la carga es constante sin importar la velocidad de movimiento. Como ejemplo tpico la mayora de los transportadores.

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Curvas De Par Constante

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Par VariableSe define as a las aplicaciones en donde la demanda de par se incrementa al aumentar la velocidad. Como ejemplo tenemos a las bombas y ventiladores centrfugos.

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Curvas De Par VariableMatemticamente el PAR esta en funcin del cuadrado de la velocidad y la POTENCIA en funcin del cubo de la velocidad

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Capitulo IIITipos De Motores De Corriente Directa

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Motores De Campo DevanadoLos diferentes tipos se basan el las formas de interconexin de los campos y armadura del motor, lo cual hace que el motor presente diferentes caractersticas de operacin. Las tres combinaciones bsicas son: serie, paralelo y mixta.

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Conexin SerieEn un motor serie, los campos son conectados en serie con el circuito de la armadura. Conforme la carga disminuye la demanda de corriente tambin, lo cual hace que los campos se debiliten, esto provoca un incremento en la velocidad.

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Su caracterstica de alto par a bajas velocidades lo hacen ideal para aplicaciones de traccin, los carros elctrico por ejemplo.Estos motores se operan slo con carga, ya que tienden a sobre revolucionarse cuando operan en vaco, y pueden llegar a destruirse.

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Conexin ParaleloLos campos son conectados en paralelo con el circuito de la armadura. Este diseo presenta una relacin muy constante en la curva par velocidad, lo que lo hace ideal en aplicaciones para transportadores. Estos motores no tienen buena respuesta en condiciones de sobrecarga.

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Conexin CompuestaUn embobinado est en paralelo y el otro est en serie respecto de la armadura. Estos motores tienen un mejor par de arranque que uno en paralelo y menos variaciones de velocidad bajo carga que uno en serie. Estos son normalmente usados en bombas y ventiladores

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Motor De Imn PermanenteEste motor no es fabricado con campos embobinados, en su lugar son colocados imanes permanentes, que proporcionan los campos magnticos. La curva par velocidad para estos motores es una lnea recta.

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Campo Devanado VS Imn PermanenteImn permanenteUn campo magntico estableUn relativamente alto par bien definido en sus lmitesUso ms eficiente de la energaMs compactosSon duraderosSlo requiere alambrado de armaduraMenor costoCampo devanado.Son mejores en aplicaciones especficas, especialmente en variaciones de velocidad o en necesidades de sobre velocidad.En capacidades mayores, son los nicos disponibles.

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Motores De Imn Permanente Sin EscobillasEl motor de CD sin escobillas utiliza una conmutacin electrnica, en lugar de la conmutacin electromecnica estndar. Utiliza tambin un accesorio de retroalimentacin, como auxiliar de la conmutacin.

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Tipos De EnclaustramientosLa clasificacin en los enclaustramientos de los motores describe la forma en que el motor es protegido del medio ambiente y cmo estos son enfriados. En los estndares NEMA, secciones MG 1-1.25, 1-1.26 y 1-1.27, se definen ms de 20 tipos de enclaustramientos, bajo diversas categoras, aqu presentamos algunos:

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CategorasMquinas abiertas.A prueba de goteo.Ventilacin forzada.A prueba de salpicaduras.Con guarda.APG con guarda.Ventilado por ducto.Para intemperie I.Para intemperie II.

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A Prueba De Goteo (ODP, Open Drip Proof)Este tipo de carcaza est construida con ranuras en las tapas para su enfriamiento. Las ranuras tienen una construccin tal que no permite la entrada de agua u otras partculas , que lleven una trayectoria con un ngulo no mayor a 15 grados respecto de la vertical

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Ventilacin ForzadaConocido tambin como enfriado por ventilador o con ventilador exterior. El motor es enfriado por un ventilador independiente al motor inyectando aire en su interior.

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A Prueba De SalpicadurasEste armazn es similar al de a prueba de goteo, con la diferencia de que sta presenta una proteccin contra agua y objetos con una trayectoria de hasta 100 grados respecto a la vertical.

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Con GuardaEn estos motores todos los accesos a partes energizadas y en movimiento, estn protegidas con pantallas, mallas u otro tipo de proteccin. Esta pantalla debe prevenir el acceso de objetos de no ms de 0.75 pulgadas de dimetro y como mnimo, a 4 pulgadas de distancia de las partes energizadas o en movimiento del motor.

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A Prueba De Goteo Con GuardaEs un armazn en el que los accesos de aire tienen guardas de proteccin.

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Ventilado Por DuctoEn este caso, el motor est ventilado por aire llevado a su interior por un ducto, de una fuente general de ventilacin.

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Para Intemperie Tipo ITodas las entradas y salidas para la ventilacin estn diseadas para evitar al mximo la entrada de lluvia, nieve y las partculas movidas por la brisa. Las aberturas tienen un dimetro mximo de 0.75 pulgadas

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Para Intemperie Tipo IIMantiene las caractersticas del tipo I, y adems est protegido contra viento de alta velocidad que contengan partculas , protegiendo as las partes elctricas de la mquina

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CategorasMquinas cerradas:No ventiladas.Enfriadas por ventilador.Con ventilacin forzada.A prueba de explosin.

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Totalmente Cerrado No VentiladoEs un motor totalmente cerrado el cual solamente puede enfriarse mediante conveccin.

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Totalmente Cerrados Enfriadas Por VentiladorEs un motor totalmente cerrado equipado con su propio ventilador integrado al equipo , pero externo a las partes enclaustradas.

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Totalmente Cerrado Con Ventilacin ForzadaEs un motor el cual tiene acoplado otro motor independiente el cual mueve el ventilador del motor principal.

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A Prueba De ExplosinLos enclaustramientos a prueba de explosin estn diseados para operar en reas de alto riesgo explosivo, para sustancias especficas. El concepto de este enclaustramiento, radica en que el motor no sea la causa de una explosin; Lo que hace que el motor, por construccin, evite la salida de cualquier flama o chispa al medio externo explosivo; Por otro lado la construccin debe prever la entrada de la sustancia explosiva al interior del motor.

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Clasificacin Para Motores a Prueba De ExplosinClase I (grupo D)Gasolina, Hexano, nafta, benceno, butano, propano, alcohol, acetona, solvente y gas naturalClase II (grupos F y G).Negro de humo, carbn mineral, Fluor, almidn, polvo de granos.

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Rangos De Temperatura En Los MotoresLos rangos de temperatura, en los motores, describen el incremento de calor en los embobinados del motor, sin que estos sufran dao.

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Tipos De AislamientoAislamiento A con una temperatura de 105 CAislamiento B con una temperatura de 130CAislamiento F con una temperatura de 155CAislamiento H con una temperatura de 180C

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En lo que se refiere a aislamiento, un motor es clasificado en base al aislamiento de menor rango que contenga, es decir, si el motor est fabricado con elementos aislantes tipos B y F, el motor es especificado para aislamiento clase B.

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Temperatura ambiente.Es la temperatura del aire que rodea al motor en el medio o lugar de operacin. Es el punto inicial de temperatura, cuando el motor est fri, es decir no ha sido operado.Incremento de temperatura.Es el cambio de temperatura, a partir de la temperatura ambiente hasta la temperatura a plena carga, una vez estable.Tolerancia de punto caliente.Despus de haberse medido la temperatura del devanado, es necesario tener en cuenta un factor de tolerancia el cual nos de un reflejo de cual debe ser la temperatura en el punto mas caliente dentro del motor.

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Clases De Aislamiento

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Factor De ServicioEs capacidad de sobrecarga de un motor, sin sufrir dao alguno. Un motor con FS de 15%, puede sobrecargarse en un 15% sin sufrir daos por calentamiento. Este factor de servicio es vlido en condiciones nominales del motor, de esta forma podra estarse utilizando o no dependiendo de las necesidades.

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Ciclo De TrabajoExisten dos clasificaciones en cuanto a ciclos de trabajo se refiere.

Ciclo de trabajo continuo.Ciclo de trabajo limitado o intermitente.

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Ciclo De Trabajo ContinuoPuede ser operado en forma indefinida sin interrupcin, y sin sufrir calentamiento. Los motores de propsito general son de ste tipo. Los paros dependen del mantenimiento.Ciclo De Trabajo Limitado o IntermitenteEstn diseados para operar en perodos definidos de tiempo. Si el periodo de trabajo es excedido, el motor sufrir calentamiento proporcional a ste exceso, provocando un deterioro prematuro.

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Montajes ComunesLa vida de un motor depende de su base o montaje por lo que es importante tener en cuenta el tipo de base necesario al momento de elegir el motor.Probablemente el motor necesite una base para:Anclar al motor en una posicin especifica.Proveerle una buena sujecin para sostener una transmisin por bandas.Un firme alineamiento.Reducir la vibracin del motor o el ruido por vibracin, etc.

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Bases IntegralesBase rgida, forma una sola pieza con la carcaza del motor.Base Resilente o de cuna, va montada al motor con algn medio no rgido a los extremos del eje.

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Bases SeparadasBases ajustables, bases rgidas independientes al cuerpo del motor, que se colocan en ste por medio de tornillos.Conversin de base, es un accesorio que permite modificar las dimensiones de montaje de la base del motor.

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Montaje Por BridaLa tapa forma parte del motor, haciendo la funcin de tapa y, adems, presenta una parte lisa bien definida en sus dimensiones, que se ocupa para anclar el motor directamente al mecanismo que ste accionar. Las bridas ms comunes son: C, D y P.

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Montaje Por BandaEn este caso el motor no tiene una base, es sujetado por una banda (o abrazadera) sobre el cuerpo del motor a alguna parte fija. Normalmente es usada en montajes con el eje hacia arriba.

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Tamaos De ArmaznEn busca de una estandarizacin de motores dentro de la industria, NEMA ha definido algunos tamaos de armazones para diferentes combinaciones de velocidades y potencias. La definicin de un armazn comprende la especificacin de dimensiones en base, cuerpo y eje principalmente.

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Motores De Potencias IntegralesLa asignacin de un nmero a cada armazn, est basado en una referencia. Los primeros dos dgitos de los tres asignados al nmero de armazn, es el nmero de cuartos de pulgada de la base (de un motor de base rgida) al centro del eje. Con este nmero, dividindolo entre cuatro, se puede conocer la altura de la base al centro del eje. As un armazn 405 estar a un motor con una altura de 10 pulgadas.El tercero, y algunas veces el cuarto dgito est relacionado con la dimensin 2F, esta es la distancia entre las dos perforaciones longitudinales de montaje, ubicadas paralelamente al eje de rotacin.

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Motores De Potencias FraccionalesLas armazones comunes para motores fraccionales son la 42, 48 y 56. En cualquiera de estos tres casos, las dimensiones asignadas para altura de eje y base tienen otra referencia. El origen de los dos dgitos est basado en la representacin de dieciseisavos de pulgada, que representan la altura del eje. Es decir, el armazn 48 dividido entre 16, nos dar la altura del eje.

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Armazones Originales U Y TCon el tiempo , nuevos y mejores materiales se han desarrollado y han permitido fabricar una mayor potencia en un mismo tamao de de armazn.Los armazones NEMA originales estn diseados para contener un embobinado con aislamiento muy pobre, por lo que el paquete era de gran tamao y el motor operaba con bajas temperaturas.

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Los armazones U fueron diseados para integrar motores con aislamiento clase A 105CLos armazones T fueron diseados para motores con aislamiento B con un rango de hasta 130CAl incrementar la capacidad de potencia mecnica en un mismo tamao de armazn, se han tenido que incrementar el tamao de los rodamientos y del eje. Por ejemplo, un motor en 1800 RPM en armazn 254 original de 5 hp tena un eje con dimetro de 1 1/8 , el 254 U de 7 tiene un eje de 1 3/8 y el actual 254T de 15 HP cuenta con un dimetro de eje de 1 5/8

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Tamaos De Armazones Trifsico (Motores Abiertos)

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Otras Variantes En El ArmaznEn adicin al nmero del armazn estndar, la mayora de las especificaciones en placa, presenta una letra adicional que indica alguna modificacin en el enclaustramiento del motor. Los sufijos ms usuales en los armazones, son listados a continuacin

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Cla letra C adicional al nmero de armazn, indica que el motor lleva una brida C como tapa frontal. Este tipo de brida es la ms comn en los montajes por brida

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D es un montaje un tanto especial. A diferencia de la brida C, la brida D presenta un dimetro normalmente mayor al dimetro del motor. El montaje es igualmente por tornillos.

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H es usada en algunos armazones 56, la h nos indica que el motor tiene una longitud mayor en la dimensin 2F que los estndar, adems de presentar un eje ms corto. Estas dimensiones son definidas por NEMA dependiendo del armazn. Algunos fabricantes ofrecen sus motores con bases perforadas para armazones 56 y 56H, 143T y 145T y otras combinaciones

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J esta terminacin es utilizada en armazones 56 y nos indica que se trata de un motor para bomba jet, los cuales normalmente traen brida C integrada.

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JM las letras jm designan un motor con eje especial para bomba, que normalmente utiliza un sello mecnico. Este motor tambin est equipado con una brida C.

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JP es una presentacin similar al JM, pero con otras asignaciones dimensinales.

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P este tipo de brida es utilizada en motores para bomba y, comnmente, para uso vertical. El dimetro es menor al cuerpo del motor

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Sla letra S indica que el motor tiene eje corto, segn especificaciones NEMA. Este tamao de eje es utilizado en acoplamiento directo por cople flexible en motores de dos polos normalmente. No debe usarse en transmisin por banda.T una T al final del nmero de armazn indica que ste pertenece al dimensionamiento actual NEMA.

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U la U en el nmero de armazn, indica que ste pertenece a las dimensiones definidas de 1952 a 1964.WC aunque esta terminacin no est definida por NEMA, WC (West Coast) es un armazn comn. Est indica un eje especial para bombas, algunos cambios respecto de los JM y JP.

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Y cuando una Y est presente, se interpreta como una configuracin especial de montaje. No se sabe especficamente que montaje, pero no es estndar.

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Z esta Z nos indica modificaciones en el eje nicamente. Modificaciones como longitud, dimetro, forma, roscas, cueros, etc.

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Accesorios De Proteccin Para SobrecargaEn un motor habr corriente excesiva, si una o las dos situaciones ocurre:La carga es demasiado pesada.El voltaje es muy bajo o muy alto.La proteccin ms comn es instalada en el interior del motor y acta interrumpiendo la alimentacin al motor. El accesorio de proteccin normalmente censa la temperatura interna y, por una accin de metales, se interrumpe la alimentacin al motor.

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Proteccin De Reestablecimiento ManualCuando ocurre una sobrecarga, el motor y la proteccin sufrirn sobrecalentamiento. La alta temperatura ocasiona la apertura del interruptor bimetlico. Esta interrupcin la mantiene un mecanismo por muelles o resortes. Cuando el bimetlico ha recuperado su temperatura normal, es necesario presionar el botn para cerrar el interruptor y el motor sea energizado de nueva cuenta.

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Proteccin De Reestablecimiento AutomticoCuando la sobrecarga ocurre, el bimetalico se acciona para abrir el interruptor. Cuando la temperatura llega a su normalidad, el interruptor retoma su posicin original automticamente para alimentar el motor.Es importante asegurar que el mecanismo accionado por un motor con reestablecimiento automtico, no daara a persona alguna durante una puesta en marcha sin aviso alguno.

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Eficiencia En MotoresLa eficiencia en un motor es la capacidad de conversin de la energa elctrica de entrada en energa mecnica de salida, entregada por el eje. Este valor se presenta en porcentaje y es mostrado en la placa de datos del motor.Los usuarios pueden tener un gran ahorro de energa elctrica ($$$) utilizando motores de alto rendimiento, en aplicaciones de operacin continua y a plena carga.

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En aplicaciones as, el motor puede ahorrar de 10 a 15 veces su propio precio durante su vida til.NEMA tambin se encarga de definir los valores mnimos y nominales de eficiencia, con objeto de estandarizar la fabricacin en este rubro.

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Kilo Watt - HoraEl consumo kilowatt- hora es la medida elctrica que ha sido utilizada durante el perodo de pago, sin importar cundo ni como fue utilizada. Normalmente es determinada sobre una base de consumo, que ha sido muestreada con un kilowatt-hormetro convencional

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DemandaLa demanda se mide, en kilo watts, el consumo durante un perodo de tiempo. Esta medicin nos permite conocer la cantidad de carga instalada. La demanda refleja normalmente el pico mximo requerido para la alimentacin de la carga.

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Factor De PotenciaEs la relacin entre potencia aparente y potencia real. La potencia aparente podramos explicarla como la utilizada para energizar o magnetizar las cargas inductivas, como: motores, transformadores, lmparas, etc. La potencia real es la ocupada por las cargas para hacer funcin, por ejemplo la que necesita el motor para dar movimiento a su carga, la que ocupa el foco para iluminar, etc.

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Placa De DatosNema ha establecido, como un estndar, los datos mnimos que debe contener una placa para motor en sus diferentes tipos. Una placa de datos para motores de CA, monofsico o trifsico, debe contener lo siguiente:

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Tipo de enclaustramiento y armaznPotencia de salidaCiclo de trabajoTemperatura mxima de operacinDesignacin de tipo de aislamientoRPMs a plena cargaFrecuencia de alimentacinNmero de fases

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Voltaje de alimentacinCorriente a plena cargaLetra cdigo (KVA de rotor bloqueado)Eficiencia

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Algunas NotasEn los motores de corriente alterna, la placa normalmente indica un valor de voltaje menor al nominal de lnea. Por ejemplo, el nominal es 240 VAC y en placa 230 VAC, etc.En algunos casos, la placa ser fabricada para algn tipo de motores especficamente. Para motores de alta eficiencia, por ejemplo, o a prueba de explosin, en donde se adicionarn datos especficos de esta familia.

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Placas Especiales

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CONTROLESAC Y DC

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CAPTULO VCONTROLES DE CORRIENTE ALTERNA

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ARRANCADORES SUAVES

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TIPOS DE ARRANCADORESLos arrancadores para motores, representan la forma ms simple de un control para motor.Existen dos tipos:Arrancadores a Tensin PlenaArrancadores a Tensin reducida

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Arrancadores A Tensin PlenaTambin son conocidos como arrancadores directos a lnea. Estos aplican el 100% del voltaje directamente a las terminales del motor. Un circuito trmico a la entrada del arrancador limita las condiciones de sobre corriente.

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Arrancadores Tensin ReducidaEstos tambin son conocidos como arrancadores suaves. Este arrancador ofrece al sistema un arranque suave mientras ste acelera y hasta alcanzar la velocidad de operacin. Tambin reduce los picos de corriente elctrica, normalmente presentes en los arranques de motores CA, directos a lnea, (estos tambin utilizan un relevador de sobrecarga)

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VentajasReduce la corriente de arranque.Reduce el desgaste mecnico en la transmisin.Reduce el deterioro elctrico y mecnico en los embobinados del motor.Ofrece al motor una aceleracin y desaceleracin controladas.Reduce el dao al producto durante arranques y paros.Elimina el golpe de ariete en las aplicaciones de bombeo de agua.Reduce los paros y levantes violentos es polipastos y gras.

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Tipos De Arrancadores A Tensin ReducidaEstrella DeltaDevanado PartidoAuto TransformadorResistencias PrimariasEstado Slido

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Estrella DeltaEl motor es arrancado en conexin estrella para reducir el voltaje de arranque. Corriente y par son aproximadamente 2/3 de los valores a rotor bloqueado. Despus de un tiempo, la conexin del motor es conmutada a una conexin delta que llevar al motor a plena velocidad y pleno par.

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Devanado PartidoUtiliza dos devanados del motor. La energa es aplicada a un devanado para producir un arranque con voltaje reducido. La corriente y el par es de aproximadamente 50% del la condicin de rotor bloqueado. Despus de un tiempo, la energa es aplicada al segundo devanado el cual trae al motor a plena velocidad y par.

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Arrancador Por Auto TransformadorEl arrancador por auto transformador se usa con motores estndares de induccin. El arrancador puede tener tres niveles (taps) usualmente 50%, 65% y 85 % del voltaje nominal-. La reduccin de voltaje es determinada por el nivel de voltaje seleccionado. Despus de un tiempo, la conexin es conmutada a voltaje nominal para llevar al motor a su velocidad y par nominales

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Limitaciones del arranque por auto transformador.Limitacin trmica del auto transformador.Mantenimiento de los contactos electromecnicos.Arranques limitados por minuto.La conmutacin a pleno voltaje es instantnea, lo que causa estrs elctrico y mecnico.

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Resistencias PrimariasEl arranque por resistencias consiste en insertar una resistencia de potencia para reducir el voltaje de entrada al motor. Despus del intervalo de arranque, la resistencia es desconectada del circuito para alimentar al motor a pleno voltaje.

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Limitaciones Del Arranque Por ResistenciasMantenimiento de los contactores electromecnicos.Reduce la eficiencia por la potencia consumida en la resistencia.El mantenimiento es relativamente alto comparado con otros tipos de arranque.La conmutacin a pleno voltaje es instantnea, lo que causa un estrs elctrico y mecnico.

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Controles De Arranque Suave De Estado SlidoEl uso de los elementos de estado slido resulta en un suave cambio de voltaje inicial al voltaje nominal.Un incremento lineal de voltaje de alimentacin al motor no necesariamente produce un incremento lineal de velocidad. El motor puede acelerar a plena velocidad an cuando el voltaje est debajo del nominal.

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El arranque suave con elementos de estado slido reduce el estrs mecnico y elctrico en el embobinado del motor. Una aceleracin suave reduce el estrs en los rodamientos del motor y en la transmisin. No hay limitaciones en el nmero de arranques. Son de tamao reducido, de peso menor y simplifican la instalacin, lo que los hace ms econmicos, adems de usarse con cualquier motor estndar de induccin.

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Voltaje De Arranque

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Arrancador Suave Analgico

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Arrancador Suave Digital

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Mtodos De Control De VelocidadLos SCRs y la modulacin PWM son dos mtodos de controlar la velocidad de los motores

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Operacin Del SCREl rectificador controlado de silicio (SCR) es un dispositivo de estado slido interruptor que puede rectificar la corriente elctrica convirtindola en corriente directa.

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Operacin Del SCRBajo condiciones normales de operacin, el SCR nicamente conducir si el voltaje es positivo, de esta forma solo se obtiene la semionda positiva de CA. La ventaja principal del SCR es que podemos determinar en que ngulo de la semionda positiva empiece a conducir, con lo que podemos controlar la velocidad del motor.

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Operacin De La Modulacin PWMLa modulacin por ancho de pulso (PWM) controla la velocidad del motor al conmutar el estado de los transistores entre encendido y apagado. La amplitud del voltaje se mantiene constante, mientras que el ancho del pulso se modifica. Al variar el ancho de pulso s est modificando la frecuencia y de esta forma s vara la velocidad del motor

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Principio bsico de los motores de CDLa variacin de voltaje produce una variacin en velocidadLa variacin en corriente produce una variacin en el parPrincipio bsico en motores de CALa variacin de frecuencia produce variacin de velocidadLa variacin de corriente produce variacin en el par

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InversorUn inversor se usa para controlar la velocidad de los motores trifsicos de CA al variar la frecuencia. Los inversores operan convirtiendo la seal de entrada de CA en una seal de CD y transformndola mediante modulacin PWM en una onda sintetizada de C.A.

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VectorUn inversor vector funciona muy parecido a un inversor tpico, con la diferencia de que el sistema vector utiliza retroalimentacin por medio de un encoder lo que lo transforma en un sistema de lazo cerrado.

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ServosUn sistema servo est compuesto por varios elementos que controlan o regulan la velocidad y posicin de un carga. Los sistemas servo generalmente se usan en aplicaciones que regulan rpida aceleracin / desaceleracin, cambios de giros instantneos y posicionamiento

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TacmetroLos tacmetros son usado para medir velocidad y direccin. Los tacmetros se colocan acoplndose a la flecha del motor, usualmente del lado de la carga. Un tacmetro es un motor en reversa

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EncoderUn encoder consiste de un disco hecho de plstico, vidrio o metal con varias lneas. Los productos Baldor usualmente poseen encoders ya sea de 500 o 1024 lneas. Un rayo de luz pasa por una rejilla a travs del disco para llegar a un sensor. La frecuencia de los pulsos corresponder a la velocidad de la flecha del motor

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ENCODER

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ResolverUn resolver se parece mucho a un motor, posee flecha, devanado y conexiones elctricas. Se les conoce tambin como transformadores resolver.

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Resolver (Continuacin)Una seal proveniente del devanado del rotor es recogida por el estator. Esta seal de salida vara de acuerdo al ngulo del devanado del rotor relativo al devanado de armadura. Los resolvers generan informacin sobre la velocidad, direccin y posicin de la flecha del motor

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Gabinetes NEMA Para Equipo De Control

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Tipo Descripcin4XUso en interiores. Resistentes al agua, polvo y corrosin. No ventilados.5Este tipo de gabinete ha sido substituido por el tipo 12 y se usa para aparatos de control.6Sumergible. Resistente al agua, polvos y hielo. Para interiores y exteriores. No ventilados.7Para reas con manejo de gases explosivos.9Para reas con manejo de polvos explosivos11A prueba de corrosin, goteo y reas de manejo de aceite. Para uso en interiores. No ventilados.12Uso industrial. Resistentes a polvo de goteo. Para uso en interiores. Tipos ventilados y no ventilados.13Resistentes a medios con manejo de aceite y polvo. Para uso en interiores. No ventilados.

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Baldor de MxicoBaldor de Mxico