Motor elctricoExisten varios tipos de motores y continuar proliferando nuevos tipos de motores segn avance la tecnologa. Pero antes de adentrarnos en la clasificacin, vamos a definir los elementos que componen a los motores.

1.Lacarcasao caja que envuelve las partes elctricas del motor, es la parte externa.2.Elinductor, llamadoestartorcuando se trata de motores de corriente alterna, consta de un apilado de chapas magnticas y sobre ellas est enrollado elbobinado estatrico, que es una parte fija y unida a la carcasa.3.Elinducido, llamadorotorcuando se trata de motores de corriente alterna, consta de un apilado de chapas magnticas y sobre ellas est enrollado elbobinado rotrico, que constituye la parte mvil del motor y resulta ser la salida o eje del motor.

Ahora que ya sabemos diferencias las diferentes partes que componen un motor, vamos a clasificarlos:

1.Motores de corriente alterna, se usan mucho en la industria, sobretodo, el motor trifsico asncrono de jaula de ardilla.2.Motores de corriente continua, suelen utilizarse cuando se necesita precisin en la velocidad, montacargas, locomocin, etc.3.Motores universales. Son los que pueden funcionan con corriente alterna o continua, se usan mucho en electrodomsticos. Son los motores con colector.

Pero no nos quedemos aqu, realicemos una clasificacin ms amplia:Motor de corriente alterna.Podemos clasificarlos de varias maneras, por su velocidad de giro, por el tipo de rotor y por el nmero de fases de alimentacin. Vamos a ello:

1. Por su velocidad de giro.

1. Asncronos.Un motor se considera asncrono cuando la velocidad del campo magntico generado por el estrtor supera a la velocidad de giro del rotor.2. Sncronos.Un motor se considera sncrono cuando la velocidad del campo magntico del estrtor es igual a la velocidad de giro del rotor. Recordar que el rotor es la parte mvil del motor. Dentro de los motores sncronos, nos encontramos con una subclasificacin:

- Motores sncronos trifsicos.- Motores asncronos sincronizados.- Motores con un rotor de imn permanente.

2. Por el tipo de rotor.

- Motores de anillos rozantes.- Motores con colector.- Motores de jaula de ardilla.

3. Por su nmero de fases de alimentacin.

- Motores monofsicos.- Motores bifsicos.- Motores trifsicos.- Motores con arranque auxiliar bobinado.- Motores con arranque auxiliar bobinado y con condensador.Motor de corriente continua.La clasificacin de este tipo de motores se realiza en funcin de los bobinados del inductor y del inducido:

- Motores de excitacin en serie.- Motores de excitacin en paralelo.- Motores de excitacin compuesta.

La corriente alterna.Llamamos corriente alterna a la corriente que cambia constantemente de polaridad, es decir, es la corriente que alcanza un valor pico en su polaridad positiva, despus desciende a cero y, por ltimo, alcanza otro valor pico en su polaridad negativa o, viceversa, es decir, primero alcanza el valor pico en su polaridad negativa y luego en su polaridad positiva.

La polaridad es importante, porque es cierto que puede tener una seal senoidal, pero una seal senoidal puede ser tanto de corriente alterna como de corriente continua. As que es importante tener claro que la corriente alternacambia de polaridad, independientemente de la forma o apariencia que tenga su seal en un osciloscopio.

Una manera simple de generar corriente alterna, es con el uso de un alternador elemental como el de la figura:

En el dibujo se puede observar, como la espira corta las lneas de fuerza del campo magntico y genera una tensin que es recogida por los dos colectores (Aros/bolas verdes) para que despus las escobillas puedan transmitir esa tensin. El dibujo, aunque simple, demuestra de que manera funcionan los alternadores ms sencillos.Ahora bien, en la actualidad y con el fin de eliminar los dos colectores, se construyen los alternadores de diferente manera. La parte mvil no es la bobina, la parte mvil es el rotor o tambin llamado la parte polar del alternador.

Efectivamente, en el dibujo observamos como las bobinas se encuentran ancladas en el estartor, lo cual las convierte en una parte fija. Y el rotor polarizado es la parte mvil.Las ventajas del uso de la corriente alterna.Principalmente existen dos ventajas muy significativas y estn relacionadas entre si. Una de ellas es su transporte o distribucin, ya hemos tratado este tema en otras pginas. Aqu solamente diremos que su transporte o distribucin en lneas trifsicas lo hacen ms econmico y seguro que si fuera corriente continua.La otra ventaja es su transformacin. La corriente alterna se puede transformar y variar con un transformador, en cambio la corriente continua no se puede transformar con un transformador. Es cierto que se puede reducir la corriente continua, pero no se puede aumentar.Existe otra ventaja del uso de la corriente alterna. Las mquinas elctricas como los motores estn mejor diseados para el uso de la corriente alterna que para la corriente continua. De hecho, los motores de corriente alterna son ms sencillos de fabricar y ms robustos que los motores de corriente continua.

Sistemas trifsicos.

Hoy en da se utilizan sistemas trifsicos para producir y distribuir la energa elctrica. Esto presenta varias ventajas. La primera ventaja y, quizs la ms significativa, es el ahorro que se obtiene al distribuir la energa elctrica bajo un sistema trifsico. En un sistema trifsico tenemos dos tipos de tensiones diferentes, las tensiones de fases y las tensiones de lneas.Las tensiones de fasesson las tensiones que existen entre cada fase y el neutro y, se denominanU10, U20y U30, como se puede observar en el siguiente grfico:

Las tensiones de lneason aquellas tensiones que existen entre diferentes fases. Estas tensiones se denominanU12, U23y U31, como se puede observar en siguiente dibujo:

Como podris imaginar, existe diferencias entre las tensiones de fases y las tensiones de lnea. Las tensiones de lneas normalmente son3ms elevadas que las tensiones de fases. Todo depender de como este conectado el generador. Puede estar conectado en estrella o en trigulo.Al disponer de dos tensiones diferentes podemos dedicar la ms elevada para la industria y la ms baja para zonas residenciales o viviendas.Adems, tenemos que en la industria se utilizan mquinas elctricas como son los transformadores, los motores trifsicos, etc.Conceptos relacionados con el sistema trifsico.En un sistema trifsico tenemos que tener claro ciertos conceptos y, adems cada concepto tiene que ser interpretado segn su contexto:

Fases o lneas de fase.Cuando se utiliza esta expresin es que nos estamos refiriendo a los tres conductores que conforman la lnea o el tendido trifsico.Tensin o voltaje de lnea.Nos referimos a la tensin que hay entre dos fases.Tensin o voltaje de fase.Nos referimos a la tensin que hay entre una fase y el neutro o la masa/tierra.Voltaje trifsico.Nos referimos a la tensin de lnea.Sistema desequilibrado o desbalanceado.Tambin podemos encontrar esta misma expresin expresada de otras maneras: corrientes desequilibradas o desbalanceadas, fases desequilibradas o desbalanceadas,etc. Cuando encontremos una expresin de este estilo quiere decir que no hay 120 de desplazamiento entre las diferentes seales senoidales de fases y puede ser un serio problema porque estaremos cargando a una fase ms que a otras.Transformador de desplazamiento fase.Es un aparato o mquina elctrica capaz de desplazar las fases. Se rige bajo el principio del transformador.La secuencia de fases.Nos referimos al orden en que estn colocadas las fases. Es importante conocer la secuencia de fases porque de ello depender el sentido de giro de un motor, por ejemplo.

Los transformadores.Los transformadores elctricos han sido uno de los inventos ms relevantes de la tecnologa elctrica. Sin la existencia de los transformadores, sera imposible la distribucin de la energa elctrica tal y como la conocemos hoy en da. La explicacin es muy simple, por una cuestin de seguridad no se puede suministrar a nuestros hogares la cantidad de Kw que salen de una central elctrica, es imprescindible el concurso de unos transformadores para realizar el suministro domstico.Sabiendo la importancia del transformador para la vida moderna, pasemos a definir qu es exctamente el transformador.

El transformador bsicoes un dispositivo elctrico construido con dos bobinas acopladas magnticamente entre s, de tal forma que al paso de una corriente elctrica por la primera bobina (llamada primaria) provoca una induccin magntica que implica necesariamente a la segunda bobina (llamada secundaria) y provocando con este principio fsico lo que se viene a llamar una transferencia de potencia.

Tambin se puede definir de la siguiente manera, aunque esta nueva definicin hace hincapi en su funcionalidad:

El transformadores un dispositivo elctrico que utilizando las propiedades fsicas de la induccin electromagntica es capaz de elevar y disminuir la tensin elctrica, transformar la frecuencia (Hz), equilibrar o desequilibrar circuitos elctricos segn la necesidad y el caso especfico. Transportar la energa elctrica desde las centrales generadoras de la electricidad hasta las residencias domsticas, los comercios y las industrias. Dicho dispositivo elctrico tambin es capaz de aislar circuitos de corriente alterna de circuitos de corriente continua.Induccin en una bobina.Para poder entender como funciona un transformador, un motor elctrico u otro dispositivo o mquina elctrica basada en bobinas, se hace necesario explicar como se produce el fenmeno de induccin elctrica y, sobretodo, comprender como sucede la transferencia de potencia o energa.

En el dibujo podemos observar una bobina deN vueltascon un ncleo de aire, alimentada con una fuente de alimentacinEgde corriente alterna. La bobina tiene una reactancia y, como tal, absorbe una intensidadIm. Si la resistencia de la bobina es mnima, tenemos que la siguiente ecuacin:Im=Eg/Xm, dondeXmrepresenta la reactancia de la bobina.

La intensidadImse encuentra desfasada 90 respecto a la tensinEg, mientras que el flujo, se encuentra en sintona con la intensidad. Esto es algo que ocurre en todos los circuitos inductivos.

La intensidadImal paso por la bobina, crea una fuerza magnetomotriz o lneas de fuerzas electromotices que, a su vez, generan un flujo. Al ser la alimentacin de tensin alterna, se genera flujos de pico, es decir, flujos mximos :maxy flujos mnimosmin. Pero aqu solamente nos interesan losmax.

El flujo, a su vez genera una tensin eficazE. Tanto la tensin eficazEy la tensin aplicadaEg, tienen que ser iguales, porque como se puede observar en el dibujo, las dos tensiones se encuentran en las mismas lneas de alimentacin.

As tenemos que la ecuacin que define las dos tensiones sera:

E=Eg=4,44*f*N*max

Dondefrepresenta la frecuencia;Nel nmero de vueltas de la bobina; y el4,44es una constante cuyo valor exacto (para los sibaritas) es=2*/2.

La ecuacin nos explica, que con una tensinEgconstante, el flujoser constante.

Sin embargo, si introducimos un ncleo de hierro en el interior de la bobina, las condiciones cambian, algo que resulta muy relevante para la funcionalidad de los transformadores y sus diversos tipos.

En esta nueva situacin, si la tensinEgse mantiene constante, el flujomaxse matendr constante y, por tanto,Eg=E. Hasta aqu no hay una diferencia entre ncleo de aire y el ncleo de hierro. Pero lo que si que cambia, significativamente, es laIm. Con un ncleo de hierro, laImdisminuye o es ms baja. Y esto sucede, porque se necesita una fuerza magnetomotriz mucho menor para producir el mismo flujomax.

El funcionamiento del transformador bsico.Hasta ahora hemos analizado como se comporta una sola bobina a la que se le induce una corriente elctrica. Ahora vamos a realizar otro anlisis para conocer qu sucede cuando se acoplan dos bobinas magnticamente, es decir, cmo funciona un transformador.

Como podemos observar en el dibujo, tenemos una fuente de alimentacin de tensin o corriente alternaEg, dos bobinas (una llamada primaria y la otra llamada secundaria, conN vueltas o espiras, una tensin inducida en la bobina secundaria que denominamosE2, un flujo totalTque es la suma de dos flujos: el flujo mutuom1que corresponde al flujo que acopla magnticamente a las dos bobinas ms el flujof1que incide nicamente en la bobina primaria. La tensinE1continua siendo igual a la tensinEg. Y, tambin, hemos de indicar que se trata de un transformador en vacio porque no tiene una carga, adems de que las dos bobinas estn con un ncleo de aire. Es lo que se viene a denominar un transformador bsico o elemental.

Las tensiones existentes en el circuito son dos. Entre los puntos1 y 2y, entre los puntos3 y 4. Esto quiere decir, que entre cualquier otra combinacin de puntos no existe tensin. As que podemos decir, que las bobinas se encuentran aisladas en trminos elctricos.

El flujom1enlaza con su campo magntico las dos bobinas generando de esta forma una tensinE2. El flujof1solamente incide sobre las espiras de la bobina primaria y la podemos denominar como flujo de dispersin. El flujoTes el flujo total, es decir la suma de los otros dos flujos. En el caso que las bobinas esten muy separadas, el flujom1es muy reducido y estaremos hablando de un acoplamiento de bobinas dbil. Sin embargo, si juntamos las dos bobinas, el flujom1aumenta respecto al flujoTy abremos conseguido un acoplamiento entre bobinas ptimo. Esta es la razn, por el cual, en la mayora de los transformadores industriales se realizan los devanados de las bobinas uno encima del otro, para conseguir mejorar el acoplamiento.

Falta indicar, que con un acoplamiento dbil, no solamente disminuye el flujom1, tambin se reduce la tensinE2. Sin embargo, al acercar las dos bobinas, se aumenta el flujom1y, por tanto, se aumenta la tensinE2. As, que la relacin entre el flujom1y la tensinE2es proporcional.

El coeficiente de acoplamiento.El acoplamiento entre las bobinas primaria y secundaria es una medida fsica y, por lo tanto, se puede calcular. El calculo se realiza con la siguiente ecuacin:

K=m1/T;en dondeKes el coeficiente y no tiene unidades.

Motor elctrico C.C.Los motores de corriente continua tienen varias particularidades que los hacen muy diferentes a los de corriente alterna. Una de las particularidades principales es que pueden funcionar a la inversa, es decir, no solamente pueden ser usados para transformar la energa elctrica en energa mecnica, sino que tambin pueden funcionar como generadores de energa elctrica. Esto sucede porque tienen la misma constitucin fsica, de este modo, tenemos que un motor elctrico de corriente continua puede funcionar como un generador y como un motor.Los motores de corriente continua tienen un par de arranque alto, en comparacin con los de corriente alterna, tambin se puede controlar con mucha facilidad la velocidad. Por estos motivos, son ideales para funciones que requieran un control de velocidad. Son usados para tranvas, trenes, coches elctricos, ascensores, cadenas productivas, y todas aquellas actividades donde el control de las funcionalidades del motor se hace esencial.Constitucin del motor.Los motores de corriente continua estn formados principalmente por:

1. Estartor.El estartor lleva el bobinado inductor. Soporta la culata, que no es otra cosa que un aro acero laminado, donde estn situados los ncleos de los polos principales, aqu es donde se sita el bobinado encargado de producir el campo magntico de excitacin.

2. Rotor.Esta construido con chapas superpuestas y magnticas. Dichas chapas, tienen unas ranuras en donde se alojan los bobinados.

3. Colector.Es donde se conectan los diferentes bobinados del inducido.

4. Escobillas.Las escobillas son las que recogen la electricidad. Es la principal causa de avera en esta clase de motores, solo hay que cambiarlas con el mantenimiento habitual.

5. Truco.Este es un truco de electricista viejo, cuando el motor deja de funcionar, las entradas de tensin son las correctas, entonces nos queda este truco: quitamos la tensin, desmontamos la tapa del ventilador del motor, la tapa esta unida con tornillos a la carcasa del motor y movemos el ventilador dndole unos giros, el sentido del giro es indiferente, volvemos a tapar el ventilador y conectamos el motor, Ah! Sorpresa, funciona. Sucede que las escobillas llevan unos muelles para la friccin con los aros rozantes y puede ser que penetre suciedad en los muelles o que se queden atascados. Por supuesto, en cuanto dispongamos de tiempo se cambiarn las escobillas y los muelles.Motor de excitacin en serie.

La conexin del devanado de excitacin se realiza en serie con el devanado del inducido, como se puede observar en el dibujo. El devanado de excitacin llevar pocas espiras y sern de una gran seccin. La corriente de excitacin es igual a la corriente del inducido. Los motores de excitacin en serie se usan para situaciones en los que se necesita un gran par de arranque como es el caso de tranvas, trenes, etc.La velocidad es regulada con un reostato regulable en paralelo con el devanado de excitacin. La velocidad disminuye cuando aumenta la intensidad.

Motor de excitacin en derivacin o shunt.

Como podemos observar, el devanado de excitacin est conectado en paralelo al devanado del inducido. Se utiliza en mquinas de gran carga, ya sea en la industria del plstico, metal, etc. Las intensidades son constantes y la regulacin de velocidad se consigue con un reostato regulable en serie con el devanado de excitacin.

Motor de excitacin compuesta o compound.

El devanado es dividido en dos partes, una est conectada en serie con el inducido y la otra en paralelo, como se puede ver con el dibujo. Se utilizan en los casos de elevacin como pueden ser montacargas y ascensores. Teniendo el devanado de excitacin en serie conseguimos evitar el embalamiento del motor al ser disminuido el flujo, el comportamiento sera similar a una conexin en shunt cuando est en vacio. Con carga, el devanado en serie hace que el flujo aumente, de este modo la velocidad disminuye, no de la misma manera que si hubiesemos conectado solamente en serie.Motor de excitacin independiente.

Como podemos observar en el dibujo, los dos devanados son alimentados con fuentes diferentes. Tiene las mismas ventajas que un motor conectado en shunt, pero con ms posibilidades de regular su velocidad.

Conexin de bornes.En la caja de bornes del motor disponemos de unas bornas numeradas alfabticamente, que corresponden con los diferentes conexionados que podemos hacer en el motor.Para el inducido sern laA-B.Para el devanado de excitacin en shunt o derivacin sernC-D.Para el devanado de excitacin en serie sernE-F.Para el devanado de excitacin independiente sernJ-K.Para el devanado de compensacin y de conmutacin sernG-H.

Motor trifsico.Dentro de los motores de corriente alterna, nos encontramos la clasificacin de los motores trifsicos, asncronos y sincronos.No hay que olvidar que los motores bifsicos y monofsicos, tambin son de corriente alterna.Los motores trifsicos tienen ciertas caractersticas comunes:En relacin con su tensin, stos motores cuando su utilidad es industrial suelen ser de 230 V y 400 V, para mquinas de pequea y mediana potencia, siendo considerados de baja tensin. No sobrepasan los 600 KW a 1500 r.p.m.Los motores de mayor tensin, de 500, 3000, 5000, 10000 y 15000 V son dedicados para grandes potencias y los consideramos como motores de alta tensin.Los motores que admiten las conexiones estrella y tringulo, son alimentados por dos tensiones diferentes, 230 V y 400 V, siendo especificado en su placa de caractersticas.Respecto a su frecuenciatenemos que decir que en europa se utilizan los 50 Hz, mientras que en amrica se utilizan los 60 Hz.Aunque la frecuencia de red tenga fructuaciones, siempre que no superen el 1%, el motor rendir perfectamente. Mayores fructuaciones afectar directamente sobre el rendimiento de su potencia. De hecho, para variar la velocidad de esta clase de motores se manipula la frecuencia.Con respecto a la velocidadlos motores trifsico son construidos para velocidades determinadas que corresponden directamente con las polaridades del bobinado y la frecuencia de la red.Respecto a la intensidad, el motor trifsico absorbe de la red la intensidad que necesita, dependiendo siempre de la fase en que se encuentre. Por sta razn existen diferentes modos de arranques, para ahorrar energa y preservar el motor.En sobrecargapueden asumir un incremento de la intensidad de hasta 1.5 la intensidad nominal sin sufrir ningn dao durante dos minutos.Tambin se tienen que tener en cuenta las prdidas que tienen los motores trifsicos, sus causas son varias. El rendimiento de los motores de calculan en sus valores nominales, que son los indicados en las placas de caractersticas. Presentan prdidas de entrehierro, por rozamiento, por temperatura y en el circuito magntico.Los rotores de jaula de ardilla (con rotor en cortocircuito) son los ms usados por su precio y su arranque. En cambio, los motores de rotor bobinado o tambin llamados de anillos rozantes necesitan ser arrancados con resistencias rotricas, lo que incrementa su precio y su complejidad.Los motores de rotor cortocircuitado no llevan escobillas, pero si las llevan los que son de colector y de rotor bobinado.

Motor trifsico asncrono.Dentro de la clasificacin de los motores trifsicos asncronos, podemos hacer otra subclasificacin, los motores asncronos de rotor en cortocircuito (rotor de jaula de ardilla y sus derivados) y los motores asncronos con rotor bobinado (anillos rozantes).

Los motores asncronos generan un campo magntico giratorio y se les llaman asncronos porque la parte giratoria, el rotor, y el campo magntico provocado por la parte fija, el estartor, tienen velocidad desigual. Ha esta desigualdad de velocidad se denominadeslizamiento.

El rotor est unido sobre un eje giratorio. Dicho eje, est atravesado por barras de cobre o aluminio unidas en sus extremos.El estator encapsula al rotor y genera el campo magntico. Como hemos mencionado, es la parte fija. Provoca con su campo magntico fuerzas electromotrices en el rotor que a su vez provocan corrientes elctricas. Estas dos circunstancias, la fuerza electromotriz y las corrientes elctricas, provocan una fuerza magnetomotriz, lo cual hace que el rotor gire. La velocidad del rotor siempre ser menor que la velocidad de giro del campo magntico. As tenemos que la velocidad de un motor asncrono ser igual a la velocidad del campo magntico menos el deslizamiento del motor.La fuerza magnetomotriz que aparece en el rotor deriva en un par de fuerzas, a las que denominados par del motor, siendo las causantes del giro del rotor. El par motor depende directamente de las corrientes del rotor, y tenemos que saber que en el momento del arranque son muy elevadas, disminuyendo a medida que se aumenta la velocidad. De esta forma distinguimos dos tipos de par: el par de arranque y el par normal. Esto sucede porque al ir aumentando la velocidad del rotor se cortan menos lneas de fuerzas en el estartor y, claro est, tambin las fuerzas electromotrices del rotor disminuyen, de este modo obtenemos que las corrientes del rotor disminuyen junto con el par de motor. Lo importante de toda esta explicacin, es que con los motores asncronos podemos manejar cargas difciles porque tenemos un par de arranque elevado (hasta tres veces el par normal).

Motor trifsico sncrono.Funcionan de forma muy similar a un alternador. Dentro de la familia de los motores sncronos debemos distinguir:

1. Los motores sncronos.2. Los motores asncronos sincronizados.3. Los motores de imn permanente.

Los motores sncronos son llamados as, porque la velocidad del rotor y la velocidad del campo magntico del estartor son iguales.Los motores sncronos se usan en mquinas grandes que tienen una carga variable y necesitan una velocidad constante.Arranque de un motor trifsico sncrono.Existen cuatro tipos de arranques diferentes para este tipo de motor:

1. Como un motor asncrono.2. Como un motor asncrono, pero sincronizado.3. Utilizando un motor secundario o auxiliar para el arranque.4. Como un motor asncrono, usando un tipo de arrollamiento diferente:llevar unos anillos rozantes que conectarn la rueda polar del motor con el arrancador.Frenado de un motor trifsico sncrono.Por regla general, la velocidad deseada de este tipo de motor se realiza por medio de un reostato.El motor sncrono cuando alcance el par crtico se detendr, no siendo esta la forma ms ortodoxa de hacerlo. El par crtico se alcanza cuando la carga asignada al motor supera al par del motor. Como comento, no es la forma apropiada para detener el motor, se estropea si abusamos de ello, porque se recalienta.La mejor forma de hacerlo, es ir variando la carga hasta que la intensidad absorvida de la red sea la menor posible, entonces desconectaremos el motor.Otra forma de hacerlo, y la ms habitual, es regulando el reostato, con ello variamos la intensidad y podemos desconectar el motor sin ningn riesgo.

Motor monofsico.Este tipo de motor es muy utilizado en electrodomsticos porque pueden funcionar con redes monofsicas algo que ocurre con nuestras viviendas.En los motores monofsicos no resulta sencillo iniciar el campo giratorio, por lo cual, se tiene que usar algn elemento auxiliar. Dependiendo del mtodo empleado en el arranque, podemos distinguir dos grandes grupos de motores monofsicos:Motor monofsico de induccin.Su funcionamiento es el mismo que el de los motores asncronos de induccin. Dentro de este primer grupo disponemos de los siguientes motores:

1. De polos auxiliares o tambin llamados de fase partida.2. Con condensador.3. Con espira en cortocircuito o tambin llamados de polos partidos.Motor monofsico de colector.Son similares a los motores de corriente continua respecto a su funcionamiento. Existen dos clases de estos motores:

1. Universales.2. De repulsin.Motor monofsico de fase partida.Este tipo de motor tiene dos devanados bien diferenciados, un devanado principal y otro devanado auxiliar. El devanado auxiliar es el que provoca el arranque del motor, gracias a que desfasa un flujo magntico respecto al flujo del devanado principal, de esta manera, logra tener dos fases en el momento del arranque.Al tener el devanado auxiliar la corriente desfasada respecto a la corriente principal, se genera un campo magntico que facilita el giro del rotor. Cuando la velocidad del giro del rotor acelera el par de motor aumenta. Cuando dicha velocidad est prxima al sincronismo, se logran alcanzar un par de motor tan elevado como en un motor trifsico, o casi. Cuando la velocidad alcanza un 75 % de sincronismo, el devanado auxiliar se desconecta gracias a un interruptor centrfugo que llevan incorporados estos motores de serie, lo cual hace que el motor solo funcione con el devanado principal.Este tipo de motor dispone de un rotor de jaula de ardilla como los utilizados en los motores trifsicos.El par de motor de stos motores oscila entre 1500 y 3000 r.p.m., dependiendo si el motor es de 2 4 polos, teniendo unas tensiones de 125 y 220 V. La velocidad es prcticamente constante. Para invertir el giro del motor se intercambian los cables de uno solo de los devanados (principal o auxiliar), algo que se puede realizar facilmente en la caja de conexiones o bornes que viene de serie con el motor.

Motores monofsicos 2.Motor monofsico de condensador.Son tecnicamente mejores que los motores de fase partida. Tambin disponen de dos devanados, uno auxiliar y otro principal. Sobre el devanado auxiliar se coloca un condensador en serie, que tiene como funcin el de aumentar el par de arranque, entre 2 y 4 veces el par normal. Como se sabe, el condensador desfasa la fase afectada en 90, lo cual quiere decir, que el campo magntico generado por el devanado auxiliar se adelanta 90 respecto al campo magntico generado por el devanado principal. Gracias a esto, el factor de potencia en el momento del arranque, est proximo al 100%, pues la reactancia capacitiva del condensador (XC) anula la reactancia inductiva del bobinado (xL).Por lo dems, se consideran igual que los motores de fase partida, en cuanto a cambio de giro, etc. Lo nico importante que debemos saber, es que con un condensador en serie se mejora el arranque.Motor monofsico con espira en cortocircuito.Dentro del grupo que habiamos realizado en otra pgina, el motor monofsico con espira en cortocircuito es el ltimo que vamos a tratar. Son tambin llamados motores monofsicos de polos partidos.Este tipo de motor no lleva devanado auxiliar, en su lugar se coloca una espira (vamos a llamarle minibobina) alrededor de una de las masas polares, al menos, en un tercio de la masa.Qu entendemos por masa polar?La masa polar es el conjunto de espiras de un polo. Imaginar por un momento una pelota pequea a la cual le sobresalen dos cables, pues bien, la minibobina est enrollada en la pelota sin tocar los cables, la masa polar sera el cuerpo de la pelota, y la pelota con los cables vendra a ser el polo.Con lo expuesto anteriormente, se consigue que al alimentar el motor en las espiras que se encuentran en cortocircuito se genere un flujo diferente respecto a las dems espiras que no estn en cortocircuito. La diferencia no llega a alcanzar los 90, pero es suficiente para lograr arrancar el motor.La velocidad depender del nmero de polos que tenga el motor. El par de arranque es muy inferior respecto a un motor de fase partida, alrededor del 60%. Si queremos cambiar el sentido del giro, debemos desmontar el motor e invertir el eje. Se fabrican para bajas potencias, de 1 a 20 Cv. Se utiliza poco este tipo de motor.

Motor universal.El motor universal es un tipo de motor que puede ser alimentado con corriente alterna o con corriente continua, es indistinto. Sus caractersticas principales no varan significativamente, sean alimentados de una forma u otra. Por regla general, se utilizan con corriente alterna. Tambin los encontraris con el sobrenombre de motor monofsico en serie.Este tipo de motor se puede encontrar tanto para una mquina de afeitar como para una locomotora, esto da una idea del margen de potencia en que pueden llegar a ser construidos.Las partes principales de este motor son:

1. Estator.2. Rotor con colector.

Los bobinados del estator y del rotor estn conectados en serie a travs de unas escobillas.El par de arranque se sita en 2 3 veces el par normal.La velocidad cambia segn la carga. Cuando aumenta el par motor disminuye la velocidad. Se suelen construir para velocidades de 3000 a 8000 r.p.m., aunque los podemos encontrar para 12000 r.p.m. Para poder variar la velocidad necesitamos variar la tensin de alimentacin, normalmente se hace con un reostato o resistencia variable.El cambio de giro es controlable, solo tenemos que intercambiar una fase en el estartor o en el rotor, nunca en los dos, lo cual es facilmente realizable en la caja de conexiones o bornes que viene incorporado con el motor.Cuando el motor es alimentado, se produce que las corrientes circulan en el mismo sentido, tanto el estartor como en el rotor, pero en el cambio de ciclo cambia el sentido en los dos, provocando el arranque del motor.

Motor trifsico como monofsico.En los motores de jaula de ardilla simple, se puede cablear un circuito denominadoSteinmetz. En dicho circuito se alimenta el motor con dos fases, y entre una de las fases y la fase que queda libre, se coloca un condensador. De esta manera, se logra desfasar en 90 la fase compartida, de otra forma no se producira el par de arranque necesario para hacer funcionar el motor.El funcionamiento es idntico a un arranque en estrella, puesto que las dos fases estaran en serie actuando como un devanado principal, y la tercera fase, estara adelantada 90.Esta tcnica, solamente es til usarla para motores de jaula de ardilla simple de baja potencia, que tengamos abandonados y queramos usarlos por alguna causa momentnea. Hay que tener en cuenta, que el motor pierde un 25% de su potencia, vamos que solo es til para casos muy especiales.El par de arranque se ve reducido entre el 40 y el 50% del par nominal.La capacidad del condensador sera de 70f para 230 V y 50 Hz, esta medida tenemos que multiplicarla por cada Kw de potencia del motor. Es decir, si el motor es de 10 Kw de potencia, sera 70 * 10 = 700 f.Para una tensin de red de 400 V y 50 Hz; sern 20 f por cada Kw de potencia.

Para quien quiera calcular el valor del condensador, aqu dejo la frmula necesaria:

Donde:Vl :es la tensin de lnea.P :es la potencia del motor en Cv.f :es la frecuencia de la red.

El sentido de giro se puede cambiar, intercambiando una de las fases con la fase que tiene el condensador.

Motor paso a paso.Este tipo de motor de motor es empleado cuando se hace imprescindible controlar exactamente las revoluciones o las partes de vueltas.Son utilizados, principalmente, en mquinas pequeas de oficina, como pueden ser impresoras, fotocopiadoras, faxes, etc. Tambin se pueden encontrar en instrumentos mdicos y cientficos.Hay tres tipos de stos motores, a saber:

1. De excitacin unipolar.2. De excitacin bipolar.3. Hbridos.

La posicin en que se encuentran instalados resulta vital para su correcto funcionamiento, pues la gracia que tienen estos motores es precisamente el absoluto control del movimiento.

Las partes que integran este tipo de motor son:

1. Un estartor,que tiene integrado una serie de bobinas alimentadas por impulsos de c.c.2. El rotor,tiene uno o ms imanes permanentes.

Variador de velocidad.Cuando estamos hablando de variador, lo primero que tenemos que distinguir es la tecnologa a la estamos aplicando el trmino. Esto es as, porque disponemos de variadores mecnicos, hidrulicos y electrnicos ( o elctricos). Cada tecnologa dispone de un trmino para definir la variacin de velocidad. Como esta es una WEB de electricidad, nos limitaremos a tratar los variadores de velocidad para motores elctricos, ya sean de corriente continua o alterna.Los variadores de velocidad se utilizan principalmente para controlar la velocidad del motor elctrico, sobretodo su frenado, y para ahorrar energa, lo que repercute positivamente en una mayor duracin del motor.No quiero pasar por alto un detalle bastante importante, el frenado del motor se puede conseguir sin la ayuda de un variador si utilizamos algn sistema circuito elctrico adicional al mismo. No se suelen usar, porque es ms fcil y mejor usar los variadores, pero aqu os dejo algunas muestras de como frenar un motor elctrico:

Frenado por electroimnFrenado por contracorriente

Asimismo, tenemos que aadir, que dependiendo de qu tipo de motor se trate, usaremos un sistema u otro. Nos referimos al uso de un circuito de frenado o al uso de un variador.

Existen dos clases de variadores elctricos principales:

1. Variadores de velocidad para motores de corriente continua.2. Variadores de frecuencia, para motores de corriente alterna.

Tambin hay otras dos formas de controlar la velocidad de los motores, pero que no van a ser tratadas en esta web porque apenas son usadas:variadores Eddy y variadores por deslizamiento.

Variador de velocidad para motores CC.Estos tipos de motor llevan incorporado un dispositivo electrnico de arranque para regular y controlar el motor. As que no es preciso comprar un variador adicional porque ya lo lleva incorporado de serie.

La velocidad que tiene est relacionada proporcionalmente con la tensin del inducido, lo cual nos indica cmo se puede manipular la velocidad, variando la tensin de entrada o su intensidad.

Como la tensin y la velocidad estn relacionadas, la potencia tambin lo est, con lo cual queremos decir que la potencia es directamente proporcional a la tensin y a la velocidad.

Como ya hemos apuntado, existen dos formas de manipular la velocidad en un motor de corriente continua:

1. Por la tensin.2. Por la intensidad.

Si lo realizamos a travs de la tensin, estaremos variando la tensin de entrada al devanado inducido. Esto se puede realizar de diversas formas:

1. Por control reosttico.2. Usando un sistema denominado Ward-Leonard.3. Utilizando un elevador reductor.4. Con un variador electrnico.Es el ms empleado por su facilidad de uso y de programacin.

Por el contrario, si decidimos manipular la velocidad de un motor por su intensidad, tendremos que variar el flujo inductor. Esto se realiza de dos maneras:

1. Con un reostato para regular el flujo en el campo.2. Con un control electrnico.

Variador de frecuencia.Los variadores de frecuencia se utilizan en motores trifsicos asncronos con rotor en cortocircuito. Dicha variacin de frecuencia se realiza mediante un aparato electrnico que tiene dos fases de funcionamiento:

1. Rectificacin.2. Conversin.

En la primera fase, el aparato electrnico rectifica la tensin alterna convirtindola en tensin continua.En la segunda fase, se vuelve a convertir la tensin continua en tensin alterna, pero con la posibilidad de poder modificar tanto la tensin como la frecuencia. Esta etapa la realiza un componente electrnico denominadoondulador.

Para poder controlar la velocidad de este tipo de motor, necesitamos mantener la relacin existente entre la tensin y la frecuencia de forma constante, de sta forma se consigue un par constante y su regulacin.

Otras formas de frenado para este tipo de motor son:

1. Por contracorriente.2. Por electroimn.3. Por corriente continua.

Pero, como ya se ha mencionado en alguna parte de sta web, se prefiere utilizar el variador de frecuencia para frenar un motor. Hay que tener en cuenta, que los variadores de frecuencia, son dispositivos electrnicos fciles de programar, baratos de mantener y, adems, disponen de elementos de proteccin y seguridad para el motor.

Velocidad en motores asncronos de rotor bobinado.Este tipo de motor, para su fase de arranque necesita de un conjunto de resistencia conectadas en el bobinado rotrico, por este motivo, se les llama resistencias rotricas. Pues bien, la velocidad del motor se gradua a travs de stas resistencias. Cambiando su valor hmico, modificamos la velocidad del motor.

Convertidor de frecuencia

Controlar la velocidad de un motor trifsico (ya sea un motor de induccin o un servo), se basa en alterar la frecuencia de la corriente trifsica que alimenta al motor.Existen diversas tecnologas y mtodos para poder controlar el voltaje, corriente y frecuencia suministrados al motor, pero el ms popular es el de la modulacin de la amplitud del pulso (Pulse Width Modulation (PWM)). La mayora de los convertidores comerciales que nos vamos a encontrar utilizan este mtodo.

Qu hace un convertidor de frecuencia?La mayora de los convertidores de frecuencia, buscan transformar la corriente alterna en una corriente no alterna (es decir prcticamente continua) y una vez transformada en continua, esta ser troceada segn las necesidades del motor.El convertidor de frecuencia hace lo siguiente:1. Rectificar la corriente alterna suministrada por la red elctrica: L1,L2,L3.2. Almacenar la corriente continua en el Bus de Continua (DC BUS)3. Dosificarla energa almacenada en el Bus de continua al motorEl siguiente esquema es el circuito de potencia (simplificado) de un variador trifsico de alterna:

El Circuito RectificadorEste circuito acostumbra a ser un puente de diodos y se limita a convertir las corriente trifsica en continua.L1,L2, L3 son las bornas del variador en las que conectamos la alimentacin de potencia.PREGUNTA: Puedo conectar un variador trifsico a una linea monofsica? Viendo el esquema anterior desde el punto de vista terico parece ser que s Evidentemente la potencia que le llegar al motor ser inferior En un equipo real sinembargo nos encontraremos con que en ocasiones no es posible, o nos da una alarma de prdida de fase, o es parametrizable.El Bus de ContinuaEl Bus de continua es el depsito de energa del variador y es normalmente accesible en las bornas del convertidor (DC +, DC -).El esquema anterior est muy simplificado, slo aparece un condensador para mininimizar el rizado de corriente, en realidad tenemos muchos ms elementosEl DC BUS es una parte fundamental del convertidor. Al igual que los seres humanos tenemos un mximo y un mnimo de presin arterial (ese tema lo dominan las abuelitas), el convertidor, en su DC BUS ha de trabajar entre un mximo y un mnimo de voltaje. Por debajo del voltaje mmimo, el convertidor no es capaz de suministrar la energa necesaria al motor y normalmente debera aparecernos algun tipo de alarma de bajo voltaje. Por encima del voltaje mximo, el convertidor estara suministrando demasiada energa al motor, aunque esta no acostumbra a ser la causa de este fenmeno ya que el variador,tiene sus propios sistemas de proteccin en el circuito rectificador y, la propia instalacin . En la inmensa mayora de ocasiones, un elevado voltaje en el DC Bus nos estar indiando que el motor esta regenerando energa hacia el variador, es decir, el motor no trabaja como motor, sino como generador eltrico (transforma la energa mecnica del eje en energa elctrica!) Por suerte existen mtodos y sistemas para deshacernos del exceso de voltaje del DC BUS.

El Circuito InversorHasta ahora, lo que hemos visto podra ser perfectamente aplicable a una fuente de alimentacin AC/DC, como la que tienen nuestros ordenadores, bueno conectada a una corriente trifsica, pero la esencia es la misma.El circuito Inversor, es la pieza clave del convertidor de frecuencia, pues es el encargado de dosificar la energa almacenada en el DC BUS, de hecho en la literatura anglosajona se acostumbra a designar al convertidor de frecuencia como inverter.Cmo dosifica la energa el circuito inversor?El circuito se compone de mdulos transistores (con diodos en antiparalelo para permitir la regeneracin). Estos transistores trabajan como conmutadores de alta frecuencia y potencia, los transistores tipoIGBTs encajan perfectamente en esta funcin.El objetivo de este circuito inversor es crear una onda de voltaje PWM.De un modotosco, podramos decir que el inversor se dedica a trocear el voltaje del DC BUS , de modo que durante un tiempo dejar que el BUS alimenteuna de las fases de salida y, un tiempo despusconmutar a otra fase de salida y as sucesivamente.Podemos hacer el smil un deposito de agua contres grifos y repartieramosel aguaabriendo y cerrando totalmente cada uno de los grifos en un ordenytiempo establecidos, de este modo puedo modular la salida del deposito haciendo un control todo/nada de cada uno de los grifos.Si en lugar de un deposito de aguahablamos del DC BUS,y los tiempos de conmutacin vienen dados porun microprocesador con un patrn ordenado ,trabajando a frecuencias de conmutacin de de KHz entonces ya tenemos la base de un convertidor de frecuencia.El convertidor da siempre el mismo voltaje (el del DC BUS), con lo que juega es conel tiempo, dentro de un periodo de la frecuencia deseada de alimentacin del motor ,en que se alimenta cada fase. La modulacin PWM puede tener ms o menos finura, habitualmente se utilizan modulacionesfijadas por un patron triangular o preferentemente sinusoidal para elconseguir un resultado final ms suave.Qu implicaciones tiene el uso de tecnloga PWM?El uso de variadores de frecuencia, es en realidad una pequea trampa que hacemos para alimentar a un motor que en realidad (a no ser que est diseado para PWM) espera una seal sinusoidal de entre 50 y 60 HzEs PWM una seal sinusoidal? -No!El voltaje PWM es una seal digital, y utilizando un osciloscopio no veremos una senoide, sino una seal bastante sucia eso s, con el periodo de la frecuencia sinusoidal deseada.La onda de corriente, en cambio, debido al bobinado del motor s que se muestra en una forma bastante parecida a una senoide.

RuidoLos convertidores de frecuencia son una fuente de ruido electromagntico.Se trata de de ondas conducidas de gran potencia y, por su frecuencia (en la salida del variador) son una fuente de ondas radiadas, lo que nos obligar a tener un cuidado especial a la hora de cablear y apantallar el cableado de salida de potencia de un variador.Quizs en este post he querido explicar demasiadas cosas , tal vez no demasiado bien, sin profundizar demasiado y con muy pocas palabras.Enla prctica (vida real) , no nos importa demasiado cmo funciona internamente un variador ni que tipo de modulacin tiene, (aunque siempre es bueno saberlo) , perobasta con que nos queden claras algunas.

CONCLUSIONES: El variador de frecuencia convierte la alimentacin de la red a otra frecuencia basndose en la rectificacin y posterior conmutacin a alta frecuencia. El variador de frecuencia (a no ser que sea unMATRIX) tiene una etapa intermedia donde almacena energa llamada DC BUS, el voltaje del DC BUS es un parmetro muy importante para el funcionamiento del variador, como veremos en otros posts ms adelante El voltaje de salida de un variador no essenoidal sin PWM (no as la corriente). Un variador de frecuencia es una potencial fuente de ruido electromagntico por lo que debermos ser muy cuidadosos en lo referente a filtros, reactancias, apantallamientos,En futuros posts, profundizaremos en algunos aspectos particulares del variador y los modos de regulacin de un motor elctrico.

Convertidor de frecuencia

Control escalar tensin frecuencia? Control Vectorial en lazo abierto? Control Vectorial en lazo cerrado?Los trminos anteriores son utilizados por los fabricantes de variadores para referirse a los diferentes tipos de control quepermite hacer un variador.En realidad, lo que nos estn indicando es el grado de sofistificacin del algoritmo de control del flujo del motor que puede realizar el variador, siendo ste, un factor que acostumbra a ser utilizado para definir lasfamilias de variadores, en sus aplicaciones, prestaciones y precioPor qu es importante el control del flujo del motor?El control del flujo del motor tiene una relacin directa con el control del par motor. Cuanto mejor sea el mtodo de control del flujo mejor se podr controlar el par que da el motor.Control Escalar V/fEl Control Escalar, tambin llamado Tensin-Frecuencia: (V/f) es el ms sencillo y se basa en el hecho de que para mantener el flujo magntico constante (y en consecuencia el par), es necesario aumentar el voltaje a medida que se aumenta la frecuencia (recordemos que la frecuencia es la que dicta la velocidad de un motor de induccin).Se cumpleentonces una relacin de proporcionalidad directa en la que :V/f =Cte.Es la famosa curva Tensin-Frecuencia, que el variador intenta seguir en todo momento.Y cmocalcula el variador la V/f adecuada?La V/f depender de cada motor, y el variador tiene un mtodo infalible para calcularla: Preguntar al usuario !En todos los variadores escalares hay un grupo de parmetros en el que sedebern entrar valores caractersticos del motor, entre ellos la tensin y frecuencia nominales. el variador utilizara V_nominal y f_nominal para calcular la curva constante de proporcionalidad entre tensin y frecuencia: V/f.

Finalmente resulta que con el algoritmo V/f podr controlar fcilmente la velocidad y el par motor > FALSO!El algoritmo V/f es vlido slo para aplicaciones donde la variacin de par sea poca y, falla estrepitosamente en los valores extremales de frecuencia: A bajas vueltas (cerca de cero Hz) el par caer prcticamente a cero, y por encima de la frecuencia nominal, (proporcionalmente tambin por encima de la tensin nominal del motor) el variador empezar a vigilar el voltaje mximo permitido, con lo cual la relacin V/f se har ms pequea, y con ella el flujo magntico del motor, para ms inri.. a altas frecuencias el motor ya no trabaja como una carga inductiva pasando a ser resistiva! por lo que lo razonable es trabajar dentro del rango nominal del motor: y a eso nos invitar el variador limitando la tensin de salidaCon todo, existen pequeos trucos (creo que cualquier variador comercial lo permite), como el realizar una curva V/f a tramos, con lo cual podemos falsear la pendiente, por ejemplo para reforzar el voltaje a cero Hz (que tericamente debera ser cero Volts).

Sin embargo, por muchos trucos que se hagan, el algoritmo V/f tiene serias limitaciones cuando se requiere una buena regulacin de par en todo el recorrido del motor.El problema del control tensin frecuencia es que no es capaz de determinar eficientemente qu parte de la corriente entregada al motor se utiliza para inducir el flujo y que parte se transforma en par motor. La solucin definitiva pasa por un mejor control del flujo y eso.. no se consigue con un simple control V/f.Los llamados variadores decontrol vectorial, son capaces de controlar de una forma muchoms eficiente ambas corrientes. Control VectorialAnteriormente nos centramos en el control escalar, o lo que es lo mismo en un sistema de control basado en mantener la relacin tensin frecuencia constante.Una de las limitaciones del control escalar es el poco control de flujo que ofrece, podramos decir que es un mtodo de control poco fino, si lo comparamos con el control orientado al flujo.El control vectorial es un control centrado en el flujo (Flux Oriented Control).En este post se explicarn los fundamentos de este tipo de control. Cabe decir que en la prctica no es necesario conocer la teora de control del flujo, pero tal vez resulte interesante, y nos podr servir para entender cundo no utilziar variadores escalares y porqu estos ltimos sn ms economicos que los primeros.En una cierta referencia vectorial privilegiada se cumple que el par motor es directamente proporcional a la corriente. El control vectorial se basa en una serie de transformaciones algebraicas que permiten trabajar sobre esa referencia especial en la que podemos ver directamente con la corriente de par.En esa referencia privilegiada podemos asemejar el motor de induccin a un motor de continua. Par= K*Iq (siendo Iq la corriente de par)Vamos por pasosLa suma vectorial de las corrientes del sistema trifsico del estator da como resultado un vector corriente que se utilizar para : Generar Par Generar corriente inducida en el rotor. (y a su vez flujo en el rotor)Es decir tenemos tres vectores de corriente (que varan con el tiempo) uno por fase I_U(t), I_V(t), I_W(t), que sumados nos daran una corriente resultante I_Stator(t) (que vara con el tiempo) .La corriente I_Stator a su vez se puede proyectar adecuadamente sobre el eje U (el de la fase I_U(t)) y un nuevo eje imaginario ortogonal a U.Este es un simple artilugio matemtico para pasar de tres vectores de corriente a dos vectores: El primero I_a(t) sobre el eje U El segundo I_b(t) sobre el eje ortogonalEsta transformacin (llamada de Clarke) no es la ms importante se trata de un paso intermedio.Si se tratara de un juego de magia, un juego de cartas ahora damas y caballeros es cuando se les pedira que prestaran ms atencin, pues ahora llega el truco finalPorqu gira un motor de induccin? porque el flujo del rotor intenta alcanzar al flujo del estator, existe pues un desfase (deslizamiento) entre stator y rotor.El truco final es la transformacin a los vectores d-q , (llamada de Park) consite en proyectar las corrientes I_a(t), I_b(t) sobre una nueva base, solidaria al vector flujo del rotor y no es un truco cualquiera puesto que de este modo.. hemos conseguido pasar de tres corrientes trifsicas a dos: Una siempre alineada con el flujo del rotor,la corriente de flujo (Id) Otra ortogonal a la misma, dedicada a generar par. (Iq).De este modo, ahora el convertidor es capaz de controlar de una forma eficiente la corriente destinada a par, por tanto es posible reaccionar de una forma muy fina ante una variacion en la demanda de par o, directamente aplicar par prcticamente constante durante todo el rango de operacin (recordemos que en el control escalar el par a bajas vueltas nos cae por los suelos)Esto est muy bien pero queda lgo pendienteCmo calculamos el ngulo de deslizamiento?El clculo del deslizamiento es fundamental para poder alinear el vector I_d con el flujo del rotor y as hacer cierto que la corriente de par se corresponda con el vector ortogonal I_q.Existen varios mtodos para poder calcular o estimar este ngulo. Los variadores vectoriales llamados de lazo abierto, sensorless vector,.., estiman el valor del ngulo sin utilizar sistemas de realimentacin adicionales (como un encoder). Los variadores vectoriales con lazo cerrado, precisan de un sistema de realimentacin (generalmente encoder o resolver) para determinar (que no estimar..) el desplazamiento entre estator y rotor.En un varidor sin realimentacin nos ahorramos el coste del encoder pero el resultado dependar de la bondad del algoritmo utilizado por el fabricante del equipo.

RESUMENUno de los variadores de frecuencia es el PWM, que es un dispositivo electrnico basado en microcontrolador, que permite el control de arranque, y de paro de un motor, as como de su velocidad. Para ello, convierte de manera interna la energa trifsica (o monofasica) que tiene a la entrada, en una seal basada en modulacin por ancho de pulsos, con el cual hace variar la velocidad del motor.otros de los tipos de variadores de frecuencia, son los vectoriales, que tienen casi el mismo principio de control que los anteriormente mencionados,estos son gobernados por sensores y microcontroladores que manejan algoritmos de control mejorados y orientados al campo que combinan las mejores ventajas de los variadores de CC... para hacer mas sintetica la funcionailidad de este ultimo, configurando las caracteristicas del motor en estos variadores de frecuencia, cuando se le exije al motor a trabajar en "X" frecuencia, RPM, o como como elijas hacer la variable... este (el motor) nunca pierde la fuerza, o mejor dicho " el torque" ya que estos equipos compensan al motor con la corriente necesaria para que continue funcionando...La diferencia entre un variador y otro es que el variador de frecuencia vectorial, puede variar la velocidad de un motor controlando el torque y la aceleracion; en cambio el variador de frecuencia escalar, solo puede variar la velocidad (hjay que tener en cuenta que estos variadores de frecuencia, cuando trabajan en altas velocidades - frecuencias, los motores pierden torque)_______________________________________________________________________

Variador de velocidadVariador de velocidad El Variador de Velocidad (VSD, por sus siglas en ingls Variable Speed Drive) es en un sentido amplio un dispositivo o conjunto de dispositivos mecnicos, hidrulicos, elctricos o electrnicos empleados para controlar la velocidad giratoria de maquinaria, especialmente de motores. Tambin es conocido como Accionamiento de Velocidad Variable (ASD, tambin por sus siglas en ingls Adjustable-Speed Drive). De igual manera, en ocasiones es denominado mediante el anglicismo Drive, costumbre que se considera inadecuada. La maquinaria industrial generalmente es accionada a travs de motores elctricos, a velocidades constantes o variables, pero con valores precisos. No obstante, los motores elctricos generalmente operan a velocidad constante o cuasi-constante, y con valores que dependen de la alimentacin y de las caractersticas propias del motor, los cuales no se pueden modificar fcilmente. Para lograr regular la velocidad de los motores, se emplea un controlador especial que recibe el nombre de variador de velocidad. Los variadores de velocidad se emplean en una amplia gama de aplicaciones industriales, como en ventiladores y equipo de aire acondicionado, equipo de bombeo, bandas y transportadores industriales, elevadores, llenadoras, tornos y fresadoras, etc. Un variador de velocidad puede consistir en la combinacin de un motor elctrico y el controlador que se emplea para regular la velocidad del mismo. La combinacin de un motor de velocidad constante y de un dispositivo mecnico que permita cambiar la velocidad de forma continua (sin ser un motor paso a paso) tambin puede ser designado como variador de velocidad.Motivos para emplear variadores de velocidadEl control de procesos y el ahorro de la energa son dos de las principales razones para el empleo de variadores de velocidad. Histricamente, los variadores de velocidad fueron desarrollados originalmente para elcontrol de procesos, pero elahorro energticoha surgido como un objetivo tan importante como el primero.Velocidad como una forma de controlar un procesoEntre las diversas ventajas en el control del proceso proporcionadas por el empleo de variadores de velocidad destacan: Operaciones ms suaves. Control de la aceleracin. Distintas velocidades de operacin para cada fase del proceso. Compensacin de variables en procesos variables. Permitir operaciones lentas para fines de ajuste o prueba. Ajuste de la tasa de produccin. Permitir el posicionamiento de alta precisin. Control delPar motor(torque).

Fomentar el ahorro de energa mediante el uso de variadores de velocidadUn equipo accionado mediante un variador de velocidad emplea generalmente menor energa que si dicho equipo fuera activado a una velocidad fija constante. Los ventiladores y bombas representan las aplicaciones ms llamativas. Por ejemplo, cuando una bomba es impulsada por un motor que opera a velocidad fija, el flujo producido puede ser mayor al necesario. Para ello, el flujo podra regularse mediante una vlvula de control dejando estable la velocidad de la bomba, pero resulta mucho ms eficiente regular dicho flujo controlando la velocidad del motor, en lugar de restringirlo por medio de la vlvula, ya que el motor no tendr que consumir una energa no aprovechada...Tipos de variadores de velocidadEn trminos generales, puede decirse que existen tres tipos bsicos de variadores de velocidad: mecnicos, hidrulicos y elctrico-electrnicos. Dentro de cada tipo pueden encontrarse ms subtipos, que se detallarn a continuacin. Cabe aclarar que los variadores ms antiguos fueron los mecnicos, que se emplearon originalmente para controlar la velocidad de las ruedas hidrulicas de molinos, as como la velocidad de las mquinas de vapores.Los variadores de velocidad mecnicos e hidrulicos generalmente son conocidos como transmisiones cuando se emplean en vehculos, equipo agroindustrial o algunos otros tipos de maquinaria.Variadores mecnicos[editar] Variador de paso ajustable: este dispositivo empleapoleasybandasen las cuales el dimetro de una o ms poleas puede ser modificado. Variador de traccin: transmitepotenciaa travs de rodillos metlicos. La relacin de velocidades de entrada/salida se ajusta moviendo los rodillos para cambiar las reas de contacto entre ellos y as la relacin detransmisin.Animacin 3D esquemtica del funcionamientoVariadores hidrulicos Variador hidrosttico: consta de unabomba hidrulicay un motor hidrulico (ambos de desplazamiento positivo). Una revolucin de la bomba o el motor corresponde a una cantidad bien definida de volumen del fluido manejado. De esta forma la velocidad puede ser controlada mediante la regulacin de una vlvula de control, o bien, cambiando el desplazamiento de la bomba o el motor. Variador hidrodinmico: empleaaceite hidrulicopara transmitir par mecnico entre un impulsor de entrada (sobre un eje de velocidad constante) y un rotor de salida (sobre un eje de velocidad ajustable). Tambin llamadoacoplador hidrulicode llenado variable. Variadorhidroviscoso: consta de uno o ms discos conectados con un eje de entrada, los cuales estar en contacto fsico (pero no conectados mecnicamente) con uno o ms discos conectados al eje de salida. El par mecnico (torque) se transmite desde el eje de entrada al de salida a travs de la pelcula de aceite entre los discos. De esta forma, el par transmitido es proporcional a lapresinejercida por elcilindro hidrulicoque presiona los discos.

Variadores elctrico-electrnicosExisten cuatro categoras de variadores de velocidad elctrico-electrnicos: variadores para motores deCC. variadores de velocidad por corrientes de Eddy. variadores de deslizamiento. variadores para motores deCA(tambin conocidos comovariadores de frecuencia).

Tipos de variadores elctrico-electrnicosLos variadores elctrico-electrnicos incluyen tanto elcontroladorcomo el motor elctrico, sin embargo es prctica comn emplear el trmino variador nicamente al controlador elctrico.Los primeros variadores de esta categora emplearon la tecnologa de lostubos de vaco. Con los aos despus se han ido incorporandodispositivos de estado slido, lo cual ha reducido significativamente el volumen y costo, mejorando la eficiencia y confiabilidad de los dispositivos.Variadores para motores de CCEstos variadores permiten controlar la velocidad de motores decorriente continuaserie, derivacin, compuesto y deimanes permanentes. Para el caso de cualquiera de las mquinas anteriores se cumple la siguiente expresin:(1)dondees el Voltaje terminal (V).es la constante de la mquina.Flujo magnticoproducido por el campo (Wb)Velocidad mecnica (rpm).Despejando la velocidad mecnica, se obtiene:(2)Entonces, de (2) puede observarse que la velocidad mecnica de un motor de CC es directamente proporcional al voltaje terminal (VT) e inversamente proporcional al flujo magntico (FM), el cual a su vez depende de la corriente de campo (IF). Aprovechando esta situacin es que este tipo de variadores puede controlar la velocidad de un motor de CC: controlando su voltaje terminal, o bien, manipulando el valor de la corriente de campo.Variadores por corrientes de EddyUn variador de velocidad por corrientes de Eddy consta de un motor de velocidad fija y un embrague de corrientes de Eddy. El embrague contiene un rotor de velocidad fija (acoplado al motor) y un rotor de velocidad variable, separados por un pequeo entrehierro. Se cuenta, adems, con una bobina de campo, cuya corriente puede ser regulada, la cual produce un campo magntico que determinar el par mecnico transmitido del rotor de entrada al rotor de salida. De esta forma, a mayor intensidad de campo magntico, mayor par y velocidad transmitidos, y a menor campo magntico menores sern el par y la velocidad en el rotor de salida. El control de la velocidad de salida de este tipo de variadores generalmente se realiza por medio de lazo cerrado, utilizando como elemento de retroalimentacin un tacmetro de CA.Variadores de deslizamientoEste tipo de variadores se aplica nicamente para los motores de induccin de rotor devanado. En cualquiermotor de induccin, la velocidad mecnica (nM) puede determinarse mediante la siguiente expresin:

Donde s es el deslizamiento del motor, cuyo valor oscila entre 0 y 1. De esta forma, a mayor deslizamiento, menor velocidad mecnica del motor. El deslizamiento puede incrementarse al aumentar laresistenciadel devanado del rotor, o bien, al reducir elvoltajeen el devanado del rotor. De esta forma es que puede conseguirse el control de la velocidad en los motores de induccin de rotor devanado. Sin embargo, este tipo de variadores es de menor eficiencia que otros, razn por la cual en la actualidad tiene muy poca aplicacin.

Variadores para motores de CAArtculo principal:Variador de frecuencia.Los variadores de frecuencia (siglas AFD ,del inglsAdjustable Frecuency Drive; o bien VFDVariable Frecuency Drive) permiten controlar la velocidad tanto de motores de induccin (asncronos dejaula de ardillao derotor devanado), como de los motores sncronos mediante el ajuste de la frecuencia de alimentacin al motor. Para el caso de unmotor sncrono, la velocidad se determina mediante la siguiente expresin:

Cuando se trata de motores de induccin, se tiene:

donde:velocidad sncrona (rpm)velocidad mecnica (rpm)frecuencia de alimentacin (Hz)deslizamiento (adimensional)nmero de polos.

Como puede verse en las expresiones (4) y (5), la frecuencia y la velocidad son directamente proporcionales, de tal manera que al aumentar la frecuencia de alimentacin al motor, se incrementar la velocidad de la flecha, y al reducir el valor de la frecuencia disminuir la velocidad del eje. Por ello es que este tipo de variadores manipula la frecuencia de alimentacin al motor a fin de obtener el control de la velocidad de la mquinaEstos variadores mantienen la razn Voltaje/ Frecuencia (V/Hz) constante entre los valores mnimo y mximos de la frecuencia de operacin, con la finalidad de evitar lasaturacin magnticadel ncleo del motor y adems porque el hecho de operar el motor a un voltaje constante por encima de una frecuencia dada (reduciendo la relacin V/Hz) disminuye el par del motor y la capacidad del mismo para proporcionar potencia constante de salida.