2.2 Características eléctricas de motores
Normas de fabricación de motores eléctricos El instituto encargado de preparar, revisar y analizar las normas técnicas en la fabr fabric icac ació ión n de mot motores ores eléc elécttrico ricoss a nive nivell inter nterna naci cion onal al es la Com Comisió isión n Electrotécnica Internacional (I.E.C.), con sede en Suiza, y en los Estados nidos de !orte "mérica lo #ace la "sociación de $abricantes Eléctricos !acionales (!E%"). " nivel mundial los fabricantes de motores adoptan las normas de marcación de term termin inale aless de acue acuerd rdo o con con la norma normalilizac zació ión n vigen vigente te en su respe respect ctiv ivo o pa&s, pa&s, derivadas principalmente de las normativas I.E.C. y !E%". . 'estacndose ue en los motores fabricados ba*o norma !E%" sus cables de cone+ión son marcados con nmeros desde el - al - y los fabricados ba*o norma IEC tienen una marcación ue combina las letras , /, 0 y los nmeros desde el #asta el 1. 2or e*emplo.
3ay varias diferencias en la construcción dependiendo de la norma, pero lo ms significativo es ue mientras ue las dimensiones segn IEC son en mil&metros, segn !E%" son en pulgadas. !45%"S !E%" Clasificación !E%" %ecnica y Eléctrica Eléctrica de motores eléctricos. eléctricos. 6a !E%" establ establece ece una clasifi clasificación cación para para describir describir las caracter caracter&stica &sticass de los tipos de motores desde el punto de vista %ecnico y Eléctrico. Caracter&sticas de 'ise7o %ecnico. 6as caracter&st caracter&sticas icas de dise7o dise7o %ecnico %ecnico estn relacion relacionadas adas con la la construcción construcción del motor para #acerlo traba*ar satisfactoriamente, para ue sus partes internas no se vean afectadas por el medio ambiente y el motor pueda operar a su mayor
capacidad. 2or lo ue se clasifican en8 a).9 %otores #orizontales a prueba de goteo. b).9 %otores #orizontales cerrados con ventilación. c).9 %otores verticales con flec#a #ueca y flec#a #ueca a prueba de goteo. d).9 %otores verticales de flec#a sólida y flec#a #ueca con ventilación interior. a).9 Motores horizontales a prueba de goteo: son los ms utilizados en la a). industria, se utilizan en la industria en muinas #erramientas, ventiladores, bobas cent ce ntri rifu fuga gas, s, tr trans anspo port rtad adore ores, s, et etc: c: est estos os mo moto tore ress se ut utililiza izan n don donde de el me medi dio o ambi am bien ente te no es pe per* r*ud udic icia iall a la lass par parte tess in inte tern rnas as de dell mo moto tor, r, pu pued eden en res resis istitir r salpicaduras de l&uidos sin ser da7ados. b).9 Motores horizontales cerrados con ventilación8 se utilizan donde el medio ambiente puede ser per*udicial a las partes internas del motor como ambientes polvosos, abrasivos, #medos, corrosivos y se utilizan en muinas #erramientas, ventiladores. c).9 Motores verticales con flecha hueca y flecha hueca a prueba de goteo 8 sus us usos os pr prin inci cipa pale less so son n en bo bomb mbas as de po pozo zo pro profu fund ndo o ut utililiz izad ados os en zonas zonas agr&colas, es un motor para ser utilizado a la intemperie. d).9 Mot Motor ores es ve vert rtic ical ales es de fl flec echa ha só sóli lida da y fl flec echa ha hu hueca eca co con n ve vent ntil ilac ació ión n interior 8 se usan en bombas de pozo profundo o bambas de recirculación en ambientes polvosos, #medos, y;o corrosivos como en torres de enfriamiento de agua, plantas u&micas.
C!" C!"#$% #$%$C" $C"C$& C$&N N '( M)*) M)*)+(# +(# #(,#(,-N N !" N)+ N)+M" M" N(M" Segn Segn las norm normas as !E%" !E%" los los motores motores se se pueden pueden clasi clasific ficar ar de la sigu siguien iente te manera8 !ormas !E%" segn el
deslizamientos nominales muy ba*os y del orden del -> o menos (velocidades casi constantes). %otor de dise7o !E%" =
como m+imo. En general es el motor t&pico dentro del rango de -a -@ 32. El deslizamiento a plena carga es de apro+imadamente A>.Este tipo de motor proporcionar un arranue y una aceleración suave para la mayor&a de las cargas y también puede resistir temporalmente picos elevados de carga sin detenerse. %otor de dise7o !E%" C . %otor de dise7o !E%" ' y otro con deslizamiento nominal de a -A>. Cuando el deslizamiento nominal puede ser mayor del -A>, se les denomina motores de alto deslizamiento o muy alto deslizamiento (6<5" 3IB3 S6I2). El torue de arranue es generalmente de a Aveces el par nominal aunue para aplicaciones especiales puede ser ms alto. Estos motores son recomendados para cargas c&clicas y para cargas de corta duración con frecuentes arranues y paradas. %otores de dise7o !E%" $
Dise ño NEM A
Características Polifásicas
Torque Torque de de arranqu aceleraci e ón Porcent Porcenta ae de e de torque torque de de car!a car!a
Torque de frenado Porcent ae de torque de car!a
Corrient e de arranqu e Porcent ae de torque de car!a
Desliz amient o Aplicacion "
A
Alto torque arranque y alta corriente de arranque
70-275
65-190
175-300
No defnido
0.5- 5
&
Nor!al torque de arranque y nor!al corriente de arranque
70-275
65-190
175-300
600-700
0.5 - 5
200-2(5
1)0-195
190-225
600-700
1-5
'
Alto torque de arranque y nor!al corriente de arranque
Ventiladores o!as !otor-#ener torque inici a$o Ventiladores o!as !otor-#ener torque inici a$o 'intas trituradoras, a#itaci*n, co!presore
+
Alto torque de arranque y alto deslia!iento
275
NA
275
600-700
5-(
N
otor peque/o
-
NA
-
-
NA
otor peque/o
-
NA
-
-
NA
otor peque/o
-
100
-
-
NA
otor peque/o
-
100
-
-
NA
Diseños tipo N EMA características # aplicaciones
inicio con ca 'ar#as con %olante tal ti$eras, ele% tornos, !o petroleras 'ar#as ce torque ini relati%a!en Ventiladores o!as !otor-#ener torque inici a$o Ventiladores o!as !otor-#ener torque inici a$o
a "islamiento térmico 5especto al aislamiento termico las clases definidas para la temperatura de operación ma+ima permitida para un motor en operación segura y continua a carga completa es8 Clase
A &
Temperatura operación%
1054' 1304' 1204' 1554' 1(04'
ma$ima
de
2214 2664 2)(4 3114 3564
Aumento de temperatura permitida a car!a completa &'()%* &'()%)+
694' (04' 754' 1054' 1254'
704' 904' 1104' -
b #egn los /va En el instante ue un motor empieza a funcionar, su velociad es cero 52% y la corriente producida es igual a la 56"(amperios de arranue). 6a siguiente tabla de grupos de motores dependen de la 65" e+presado en Dilovolta9ampers, donde una sola letra es usada para definir los dos valores de volta*e en corriente de arranue en motores con volta*es duales.
c #egn la 0roteccion de ingreso 1$N,+(## 0+)*(CC*$)N $0 ue especifica el nivel de proteccion ambiental ue provee la carcasa es8
!"# C)N'$C$)N(# '( $N#*"!"C$&N 1,+"') '( 0+)*(CC$&N. 4tro tema a considerar son las condiciones propias del ambiente8 Contaminación, presencia de agentes u&micos, utilización en lugares abiertos o cerrados. 2ara garantizar una adecuada selección de motor, es importante conocer el significado de grado de protección I2, definido segn normas internacionales. I2 significa I!
(! !3,"+ '( $N#*"!"C$&N. 2or norma, todos los motores estn dise7ados para operar en un ambiente con temperatura no superior a ?F GC y en una altura no superior a -FFF metros sobre el nivel del mar. 6a instalación en cualuier ambiente por encima de estas condiciones #ar ue el motor deba ser operado a una carga menor de la nominal. Cortamente, esto sucede porue las propiedades refrigerantes disminuyen. 6a vida til de un motor est principalmente en su devanado. Si la refrigeración es insuficiente, el devanado se debilita y sufre da7os severos. !" +(' 6as principales caracter&sticas ue identifican una red eléctrica son la tensión (volta*e) y frecuencia. En Colombia la tensión normalizada es 45 6z, al igual ue en !orteamérica, Centroamérica y Suramérica (con e+cepción de los pa&ses del cono Sur), mientras ue en Europa la tensión normalizada es @F 3z. 'ada la
diversidad de tama7os de industrias, no #ay una nica tensión, por lo ue es usual ue los motores tengan doble tensión, generalmente F;??F /. Industrias Hgrandes tienen tensiones mayores, como pueden ser ?1F / ó ?F /. Se acostumbra a ue los motores con potencias de potencias de -F 32 o superiores sean aptos para el arranue Estrella9
(lección del ,rado de protección de un motor 6a elección del grado de protección de un motor debe adecuarse a las condiciones del ambiente en el cual va a traba*ar. 'e acuerdo a la norma $(C 455789 la designación de grado de protección se obtiene mediante una sigla compuesta por las letras I2 seguida por dos cifras. 6a primera cifra indica el grado de protección de la carcasa del motor contra el contacto con partes sometidas a tensión o en movimiento o contra la penetración de cuerpos sólidos e+ternos. 6a segunda cifra indica el grado de protección del motor contra los efectos per*udiciales producidos por la penetración de l&uidos. I2 significa I!
!45%" 4ficial %e+icana !4%9F-?9E!E59FF?, Eficiencia energética de motores eléctricos de corriente alterna.
)b;etivo Esta !orma 4ficial %e+icana establece los valores m&nimos de eficiencia nominal y m&nima asociada, el método de prueba para su evaluación, y la especificación de marcado de la eficiencia nominal en la placa de datos de los motores eléctricos de corriente alterna, monofsicos, de inducción, tipo *aula de ardilla, enfriados con aire, en potencia nominal de F,-F D0 a -,@FF D0 ue se comercializan en los Estados nidos %e+icanos. Eficiencia m&nima asociada Columna " (ficiencia nominal JJ,F J,J J, J,K J,1 J,@ J,? J, J,F JK, JK,1 JK,? JK,J1, J1,@ J1, J@, J@,? J@,F J?,@ J?,JA,1 JA,F J,? J-,K J-,F
Columna < (ficiencia mínima J, J,K J,1 J,@ J,? J, J,F JK, JK,1 JK,? JK,J1, J1,@ J1, J@, J@,? J@,F J?,@ J?,JA,1 JA,F J,? J-,K J-,F JF, J,@
Columna " (ficiencia nominal JF, J,@ ,@ K,@ 1,@ @,@ ?,F ,@ -,@ F,F K,@ KK,F K@,@ K?,F K,F KF,F 1,F 11,F 1?,F 1,F @J,@ @K,@ @@,F @,@ @F,@ ?,F
Columna < (ficiencia mínima ,@ K,@ 1,@ @,@ ?,F ,@ -,@ F,F K,@ KK,F K@,@ K?,F K,F KF,F 1,F 11,F 1?,F 1,F @J,@ @K,@ @@,F @,@ @F,@ ?,F ?1,F ?A,F
Eficiencia nominal de motores eléctricos monofsicos de inducción
B
Mayor o igual a
Menor Due
2
8
4
5FG5 5F28H 5F77 5F45 5F84 FH F8H2
5F28H 5F77 5F45 5F84 FH F8H2 F5
@@,F @K,@ 1,F 1?,F 11,F KF,F K?,F
@,@ @@,F @J,@ 1,F 1?,F 1,F K,F
@F,@ @,@ @K,@ 1,F 1?,F 1,F K,F
*ensión eléctrica nominal 2 B Nmero de polos 2 8 4 (ficiencia nominal en E @,@ @F,@ ?,F @@,F @,@ @F,@ @J,@ @K,@ @@,F 1,F @J,@ @K,@ 1?,F 1,F @J,@ 1,F 11,F 11,F K,F KF,F KF,F
255 9 285 B 2
8
4
@,@ @@,F @J,@ 1,F 1?,F 1,F K,F
@F,@ @,@ @K,@ @J,@ 1,F 11,F KF,F
?,F @F,@ @@,F @K,@ @J,@ 11,F KF,F
N)+M" )ficial MeIicana N)M9549(N(+92552F Eficiencia energética de motores de corriente alterna, trifsicos, de inducción, tipo *aula de ardilla, en potencia nominal de F,K?1 a AKA D0. )b;etivo Esta !orma 4ficial %e+icana establece los valores de eficiencia nominal y m&nima asociada, el método de prueba para su evaluación, y la especificación de marcado de la eficiencia nominal, en la placa de datos de los motores ue se comercializan en los Estados nidos %e+icanos.
(ficiencia mínima asociada Cualuier motor debe tener una eficiencia mayor o igual a la eficiencia m&nima asociada a la eficiencia nominal ue muestre en su placa de datos de acuerdo con la
"
Columna (ficiencia Mínima
<
Columna (ficiencia Nominal
"
Columna < (ficiencia Mínima
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0laca de datos 6a eficiencia nominal marcada por el fabricante en la placa de datos del motor, debe ser igual o mayor ue la eficiencia de la
0ot encia
M)*)+(# C(++"')#
M)*)+(# "<$(+*)#
No No 2 8 4 G 2 8 4 G minalF minal 0olos 0olos 0olos 0olos 0olos 0olos 0olo 0olos @A Cp s F,K?1 -,--J
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999 999 999 999 999
2.2 Características eléctricas de motores Clasificación general de los motores eléctricos n motor eléctrico es esencialmente una muina ue convierte energ&a eléctrica en movimiento o traba*o mecnico, a través de medios electromagnéticos. 'ebido a ue son muc#os y variados los tipos de motores eléctricos, e+isten numerosas formas de catalogarlos. " continuación se muestran algunas de las formas ms usuales8 • • • • • • •
2or su alimentación eléctrica 2or el nmero de fases en su alimentación 2or su sentido de giro 2or su flec#a 2or su ventilación 2or su carcasa 2or la forma de su*eción
s s o e c r i r o t t o c e l . e
'orriente directa
'orriente allterna
8ni%ersales
2a corriente no %aria con el tie!po 2a corriente %aria con respecto al tie!po 9on de %elocidad %ariale
,epulsion aula de ardilla 'ase partida 'ase partido con condensador Polo de som.ra /isteriesis
Tiene pro.lemas para arrancar Tienen de0anado de arranque Tienen de0anado de tra.ao
1ifasico - 2 fases
,otor de0anado aula de ardilla
&olo tienen de0anado de r3!imen o tra.ao No tienen de0anado de arranqu
Trifasico - 4 fases
,otor de0anado aula de ardilla
&olo tienen de0anado de r3!imen o tra.ao No tienen de0anado de arranqu
Monofasico - ) fase
s s e o r c i o t r t o c e M l e
Motores electricos
&entido de !iro
&entido 5orario &entido anti5orario
'lec5a
'lec5a de salida 'lec5a 5ueca
6entilacion
Carcasa
&uecion
6entilados Auto0entilad os
Cerrada A.ierta Aprue.a de !oteo Aprue.a de e$plosion &umer!i.le
1rida lateral 1rida frontal
%undamentos de operación de los motores eléctricos En magnetismo se conoce la e+istencia de dos polos8 polo norte (!) y polo sur (S), ue son las regiones donde se concentran las l&neas de fuerza de un imn. n motor para funcionar se vale de las fuerzas de atracción y repulsión ue e+isten entre los polos. 'e acuerdo con esto, todo motor tiene ue estar formado con polos alternados entre el estator y el rotor, ya ue los polos magnéticos iguales se repelen, y polos magnéticos diferentes se atraen, produciendo as& el movimiento de rotación.
n motor eléctrico opera primordialmente en base a dos principios8
•
•
El de inducción, descubierto por %ic#ael $araday en -A-: ue se7ala, ue si un conductor se mueve a través de un campo magnético o est situado en las pro+imidades de otro conductor por el ue circula una corriente de intensidad variable, se induce una corriente eléctrica en el primer conductor. El principio ue "ndré "mpére observo en -F, en el ue establece8 ue si una corriente pasa a través de un conductor situado en el interior de un campo magnético, éste e*erce una fuerza mecnica o f.e.m. (fuerza electromotriz), sobre el conductor.
*ipos y características E+isten bsicamente tres tipos de motores eléctricos8 a) 6os %otores de Corriente 'irecta LC.'.M o Corriente Continua LC.C.M. Se utilizan en casos en los ue es importante el poder regular continuamente la velocidad del motor, adems, se utilizan en auellos casos en los ue es imprescindible utilizar corriente directa, como es el caso de motores accionados por pilas o bater&as. Este tipo de motores debe de tener en el rotor y el estator el mismo nmero de polos y el mismo nmero de carbones. 6os motores de corriente directa pueden ser de tres tipos8 N Serie N 2aralelo N %i+to b) 6os %otores de Corriente "lterna LC.".M. Son los tipos de motores ms usados en la industria, ya ue estos euipos se alimentan con los sistemas de distribución de energ&as Hnormales. 'e acuerdo a su alimentación se dividen en tres tipos8 N %onofsicos (- fase) N =ifsicos ( fases) N ), pero como se utilizan en muinas de peue7a potencia, ésta no se considera importante, adems, su operación debe ser intermitente, de lo contrario, éste se uemar&a. Estos motores son utilizados en taladros, aspiradoras, licuadoras, etc.
0artes fundamentales de un motor eléctrico 'entro de las caracter&sticas fundamentales de los motores eléctricos, éstos se #allan formados por varios elementos, sin embargo, las partes principales son8 el
estator, la carcasa, la base, el rotor, la ca*a de cone+iones, las tapas y los co*inetes. !o obstante, un motor puede funcionar solo con el estator y el rotor.
(stator El estator es el elemento ue opera como base, permitiendo ue desde ese punto se lleve a cabo la rotación del motor. El estator no se mueve mecnicamente, pero si magnéticamente. E+isten dos tipos de estatores8 a) Estator de polos salientes b) Estator rasurado
El estator est constituido principalmente de un con*unto de lminas de acero al silicio (y se les llama Hpauete), ue tienen la #abilidad de permitir ue pase a través de ellas el flu*o magnético con facilidad: la parte metlica del estator y los devanados proveen los polos magnéticos. 6os polos de un motor siempre son pares (pueden ser , ?, 1, , -F, etc.,) por ello el m&nimo de polos ue puede tener un motor para funcionar es dos (un norte y un sur).
+otor
El rotor es el elemento de transferencia mecnica, ya ue de él depende la conversión de energ&a eléctrica a mecnica. 6os rotores, son un con*unto de lminas de acero al silicio ue forman un pauete, y pueden ser bsicamente de tres tipos8 a) 5otor ranurado b) 5otor de polos salientes c) 5otor *aula de ardilla
Carcasa 6a carcasa es la parte ue protege y cubre al estator y al rotor, el material empleado para su fabricación depende del tipo de motor, de su dise7o y su aplicación. "s& pues, la carcasa puede ser8 a)
Ca;a de coneIiones 2or lo general, en la mayor&a de los casos los motores eléctricos cuentan con ca*a de cone+iones. 6a ca*a de cone+iones es un elemento ue protege a los conductores ue alimentan al motor, resguardndolos de la operación mecnica del mismo, y contra cualuier elemento ue pudiera da7arlos. *apas
Son los elementos ue van a sostener en la gran mayor&a de los casos a los co*inetes o rodamientos ue soportan la acción del rotor.
Co;inetes
b) Co*inetes de rodamiento8 Se utilizan con preferencia en vez de los co*inetes de deslizamiento por varias razones8 N
Características particulares de los motores eléctricos de corriente alterna 6os parmetros de operación de un motor designan sus caracter&sticas, es importante determinarlas, ya ue con ellas conoceremos los parmetros determinantes para la operación del motor. 6as principales caracter&sticas de los motores de C.". son8
0otencia8 Es la rapidez con la ue se realiza un traba*o: en f&sica la 2otencia O
Bolta;e8
E O /olta*e o
6a diferencia de tensión es importante en la operación de un motor, ya ue de esto depender la obtención de un me*or aprovec#amiento de la operación. 6os volta*es empleados ms comnmente son8 -K /, F /, AF /, ??F /, AFF / y 1FFF /.
Corriente8 6a corriente eléctrica LIM, es la rapidez del flu*o de carga LM ue pasa por un punto dado L2M en un conductor eléctrico en un tiempo LtM determinado. I O Q/t Dónde8
I O Corriente eléctrica O $lu*o de carga ue pasa por el punto 2 t O
6os motores eléctricos esgrimen distintos tipos de corriente, ue fundamentalmente son8 corriente nominal, corriente de vac&o, corriente de arranue y corriente a rotor bloueado.
Corriente nominal8 En un motor, el valor de la corriente nominal es la cantidad de corriente ue consumir el motor en condiciones normales de operación. Corriente de vacío8 Es la corriente ue consumir el motor cuando no se encuentre operando con carga y es apro+imadamente del F> al AF> de su corriente nominal. Corriente de arranDue8
6as unidades de la velocidad son los radianes por segundo (rad/s) , sin embargo la velocidad también se mide en metros por segundo (m;s) y en reo!u"iones por minuto L5.2.%.M. 2ara calcular las 5.2.%. de un motor se utiliza la ecuación8
%actor de potencia8 El factor de potencia Lcos RM se define como la razón ue e+iste entre 2otencia 5eal L2M y 2otencia "parente LSM, siendo la potencia aparente el producto de los valores eficaces de la tensión y de la corriente8
El factor de potencia nunca puede ser mayor ue la unidad, regularmente oscila entre F. y F.@. En la prctica el factor de potencia se e+presa, generalmente, en tanto por ciento, siendo el -FF> el factor m+imo de potencia posible. n factor de potencia ba*o es una caracter&stica desfavorable de cualuier carga.
%actor de servicio8 El factor de servicio de un motor se obtiene considerando la aplicación del motor, para demandarle ms, o menos potencia, y depende directamente del tipo de mauinaria impulsada8
N)*"8 2ara el nmero de fase se utilizara - para sistemas monofsicos, para sistemas bifsicos, y para sistemas trifsicos se utilizara √ 3 O -.KA. Nmero de fases8 'epende directamente del motor y del lugar de instalación, por e*emplo8 2ara motores con potencia menor o igual a - 32 (a nivel domestico), generalmente, se alimentan a corriente monofsica (-K /.): cuando la potencia del motor oscila entre - y @ 32 lo ms recomendable es conectarlo a corriente bifsica o trifsica (F /.): y para motores ue demanden una potencia de @ 32 o ms, se utilizan sistemas trifsicos o polifsicos. 0ar o *orDue8 n par de fuerzas es un con*unto de dos fuerzas de magnitudes iguales pero de sentido contrario. El momento del par de fuerzas o torue, se representa por un vector perpendicular al plano del par.
0ar Nominal8 Es el par ue se produce en un motor eléctrico para ue pueda desarrollar sus condiciones de dise7o. 0ar de arranDue8 Es el par ue va a desarrollar el motor para romper sus condiciones iniciales de inercia y pueda comenzar a operar. 0ar m?Iimo8
'eslizamiento8 El deslizamiento es la relación ue e+iste entre la velocidad de los campos del estator y la velocidad de giro del rotor8
En los motores de corriente alterna de inducción, espec&ficamente de *aula de ardilla, el deslizamiento es fundamental para su operación, ya ue de él depende ue opere o no el motor.
(ficiencia8 Es un factor ue indica el grado de perdida de energ&a, traba*o o potencia de cualuier aparato eléctrico o mecnico, 6a eficiencia LM de una mauina se define como la relación del traba*o de salida entre el traba*o de entrada, en términos de potencia, la eficiencia es igual a el cociente de la potencia de salida entre la potencia de entrada8
6a eficiencia se e+presa en porcenta*e, por lo tanto se le multiplicar por cien, pero al efectuar operaciones se deber de e+presar en decimales.
Motores monof?sicos $ueron los primeros motores utilizados en la industria. Cuando este tipo de motores est en operación, desarrolla un campo magnético rotatorio, pero antes de ue inicie la rotación, el estator produce un campo estacionario pulsante. 2ara producir un campo rotatorio y un par de arranue, se debe tener un devanado au+iliar desfasado JFT con respecto al devanado principal. na vez ue el motor #a arrancado, el devanado au+iliar se desconecta del circuito. 'ebido a ue un motor de corriente alterna (C.".) monofsico tiene dificultades para arrancar, est constituido de dos grupos de devanados8 El primer grupo se conoce como el devanado principal o de traba*o, y el segundo, se le conoce como devanado au+iliar o de arranue. 6os devanados difieren entre s&, f&sica y eléctricamente. El devanado de traba*o est formado de conductor grueso y tiene ms espiras ue el devanado de arranue. Es importante se7alar, ue el sentido de giro de las bobinas involucra la polaridad magnética correspondiente, como puede verse en la figura.
*ipos y características 6os motores monofsicos #an sido perfeccionados a través de los a7os, a partir del tipo original de repulsión, en varios tipos me*orados, y en la actualidad se conocen8 Motores de fase partida8 En general consta de una carcasa, un estator formado por laminaciones, en cuyas ranuras alo*a las bobinas de los devanados principal y au+iliar, un rotor formado por conductores a base de barras de cobre o aluminio embebidas en el rotor y conectados por medio de anillos de cobre en ambos e+tremos, denominado lo ue se conoce como una *aula de ardilla. Se les llama as&, porue se aseme*a a una *aula de ardilla. $ueron de los primeros motores monofsicos usados en la industria, y an permanece su aplicación en forma popular. Estos motores se usan en8 muinas #erramientas, ventiladores, bombas, lavadoras, secadoras y una gran variedad de aplicaciones: la mayor&a de ellos se fabrican en el rango de -;AF (?.J 0) a -; 32 (AKA 0). Motores de arranDue con capacitor 8 Este tipo de motor es similar en su construcción al de fase partida, e+cepto ue se conecta un capacitor en serie con el devanado de arranue para tener un mayor par de arranue. Su rango de operación va desde fracciones de 32 #asta -@ 32 . Es utilizado ampliamente en muc#as aplicaciones de tipo monofsico, tales como accionamiento de muinas #erramientas (taladros, pulidoras, etcétera), compresores de aire, refrigeradores, etc. En la figura se muestra un motor de arranue con capacitor.
Motores con permanente8 tilizan un capacitor conectado en serie con los devanados de arranue y de traba*o. El crea un retraso en el devanado de arranue, el cual es necesario para arrancar el motor y para accionar la carga. 6a principal diferencia entre un motor con permanente y un motor de arranue con capacitor, es ue no se reuiere sPitc# centr&fugo. Ustos motores no pueden arrancar y accionar cargas ue reuieren un alto par de arranue.
Motores de inducción9repulsión8 6os motores de inducción9repulsión se aplican donde se reuiere arrancar cargas pesadas sin demandar demasiada corriente. Se fabrican de -; 32 #asta F 32, y se aplican con cargas t&picas como8 compresores de aire grandes, euipo de refrigeración, etc.
Motores de polos sombreados8 Este tipo de motores es usado en casos espec&ficos, ue tienen reuerimientos de potencia muy ba*os. Su rango de potencia est comprendido en valores desde F.FFFK 32 #asta V 32, y la mayor&a se fabrica en el rango de -;-FF a -;F de 32. 6a principal venta*a de estos motores es su simplicidad de construcción, su confiabilidad y su robustez,
adems, tienen un ba*o costo. " diferencia de otros motores monofsicos de C."., los motores de fase partida no reuieren de partes au+iliares (capacitores, escobillas, conmutadores, etc.) o partes móviles (sPitc#es centr&fugos). Esto #ace ue su mantenimiento sea m&nimo y relativamente sencillo.
Motores trif?sicos 6os motores trifsicos usualmente son ms utilizados en la industria, ya ue en el sistema trifsico se genera un campo magnético rotatorio en tres fases, adems de ue el sentido de la rotación del campo en un motor trifsico puede cambiarse invirtiendo dos puntas cualesuiera del estator, lo cual desplaza las fases, de manera ue el campo magnético gira en dirección opuesta. *ipos y características 6os motores trifsicos se usan para accionar muinas9#erramientas, bombas, elevadores, ventiladores, sopladores y muc#as otras muinas. =sicamente estn construidos de tres partes esenciales8 Estator, rotor y tapas. El estator consiste de un marco o carcasa y un ncleo laminado de acero al silicio, as& como un devanado formado por bobinas individuales colocadas en sus ranuras. =sicamente son de dos tipos8 N 'e *aula de ardilla. N 'e rotor devanado El de *aula de ardilla es el ms usado y recibe este nombre debido a ue parece una *aula de ardilla de aluminio fundido. "mbos tipos de rotores contienen un ncleo laminado en contacto sobre el e*e. El motor tiene tapas en ambos lados,
sobre las cuales se encuentran montados los rodamientos o baleros sobre los ue rueda el rotor. Estas tapas se fi*an a la carcasa en ambos e+tremos por medio de tomillos de su*eción. 6os rodamientos, baleros o rodamientos pueden ser de rodillos o de deslizamiento.
#(!(CC$&N '( 3N M)*)+ (!(C*+$C) #elección de un motor eléctrico Es importante #acer una buena selección de un motor eléctrico, ya ue de ello depender la oportunidad de obtener la mayor vida til del euipo, y una m+ima eficiencia, lo ue retribuir directamente a evitar posibles descomposturas o fallas. %undamentos de selección de un motor eléctrico 6a selección de un motor depende primordialmente de tres aspectos8 a) 6a instalación b) 6a operación c) El mantenimiento 6os pasos a seguir para una adecuada selección de un motor eléctrico son8 -) 6a determinación de la fuente de alimentación ) 6a potencia nominal A) 6a velocidad de rotación ?) El ciclo de traba*o (continuo o intermitente) @) El tipo de motor 1) El tipo de carcasa "s& mismo, debemos considerar las condiciones ambientales de instalación, y algunas caracter&sticas como el acoplamiento de la carga, los accesorios, y las modificaciones mecnicas necesarias.
c) 4peración dentro de la tolerancia de W-F> y 9-F> del volta*e nominal d) na operación dentro del valor de frecuencia del W@> y 9@> e) 4peración dentro de una oscilación de volta*e del -> o menos
0ar o *orDue 'efinimos como par al con*unto de dos fuerzas de fuerzas de magnitudes iguales pero de sentido contrario. El par se produce para ue el motor rompa sus condiciones iniciales de inercia, y pueda comenzar a operar y desarrollar sus condiciones de dise7o. Es importante seleccionar el tipo de arranue adecuado, para ue el motor pueda desarrollarse convenientemente. Belocidad En un motor la velocidad se define como la cantidad de vueltas completas ue da el rotor en el lapso de un minuto. 2ara calcular la velocidad de un motor se utilizamos la ecuación8
0otencia "l dise7ar un sistema mecnico, a menudo #ay ue tener en cuenta no solo cuanto traba*o #a de e*ecutarse, sino también la rapidez con ue debe de #acerse, la misma cantidad se realiza al levantar un cuerpo a determinada altura, tanto si tardamos en ello - segundo o un a7o, pero la rapidez con ue se efecta es muy diferente en ambos casos. 'efinimos potencia, como la rapidez con ue se lleva a cabo un traba*o, por lo ue es necesario definir, en la aplicación de un motor la potencia ue se le va a demandar. 3uelga decir, ue en el caso de los motores eléctricos para determinar su potencia utilizamos la siguiente fórmula8
#entido de giro El sentido de giro est relacionado directamente con la cone+ión de las bobinas au+iliares con respecto a las de traba*o. El motor tiene un sentido de rotación, tan
es as&, ue si se uiere ue gire en sentido contrario, solo #ay ue permutar o invertir las cone+iones de las au+iliares, la entrada por la salida o viceversa en las dos l&neas. En los estatores de polos salientes, el au+iliar es un anillo de cobre montado en una #endidura del mismo polo, y ue por inducción forma otra polaridad, por lo ue se le llama de polo sombreado, pero retrasado en tiempo, lo ue genera un movimiento de balance magnético, obligando el giro en un sentido. 2ara ue el motor gire en sentido contrario, solo #ay ue desarmarlo y armar el estator, de modo ue lo ue estaba de frente uede atrs y as& el anillo ue puede estar a la derec#a, uedar a la izuierda.
0érdidas y eficiencia En un motor la eficiencia de la potencia se ve afectada por las pérdidas mecnicas y las perdidas eléctricas como se muestra en la figura. "s& ue la potencia real L2rM es el producto de la tensión por la corriente, menos la potencia de perdidas L2pM.
"plicación Como sabemos, el motor eléctrico es una mauina rotatoria de movimiento infinito, ue convierte energ&a eléctrica en energ&a mecnica, como consecuencia desarrollamos directamente en su aplicación traba*os mecnicos primordialmente rotatorios, sin embargo, mediante dispositivos, podemos convertir el movimiento rotatorio en movimientos bien determinados, dependiendo de su aplicación. *ipo de maDuinaria impulsada 6a aplicación de un motor se determina directamente por las caracter&sticas de traba*o ue va a desarrollar, particularmente para cada aplicación, ésta es determinada concisamente por el factor de servicio, ue lo definimos como las caracter&sticas de aplicación del motor eléctrico segn el reuerimiento de la mauina impulsada. 2ueden ser8 bombas #idrulicas, compresores, mauinas
#erramienta, ventiladores, molinos, relo*, reproductor de C', sistemas de transporteX, por citar algunos.
Características de instalación 6as caracter&sticas de instalación estn formadas por un con*unto de elementos, ue sirven para dotar de las me*ores condiciones a una mauina o euipo para su óptimo funcionamiento, como puede ser8 Instalación8 2osición Cimentación Condiciones "mbientales
Condiciones de alimentación 6os motores eléctricos pueden ser alimentados por sistemas de una fase, denominndose motores monofsicos: y si son alimentados por l&neas de
