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Tema 49 Tecnología Laredo 1999 - 2000

Relación de contenidos Relación de contenidos....................... contenidos...................................... .................................... ............................1 .......1 Tema 49 Tecnología.........................................................................3 CONVERTIDORES ELECTROEC!NICOS DE ENER"#$............3 %RINCI%IOS "ENER$LES DE L$S !&'IN$S EL(CTRIC$S ...) CLASIFICACIÓN GENERAL DE LAS MÁQUINAS ELECTRICAS DE CA.......6 ACOPLADOR ELECTROMAGNÉTICO......................................................... ELECTROMAGNÉTICO..............................................................6 .....6

CONSTIT'CI*N "ENER$L DE 'N$ !&'IN$ EL(CTRIC$ DE CORRIENTE $LTERN$........ $LTERN$........................ ............................... .............................. ............................. ..............++ Roto,-.................................................................................................................1 Ta/a lado de t,ansmisión-...............................................................................11 Ta/a lado o/0esto a t,ansmisión-..................................................................11


Ine,sión del sentido de gi,o.......................... gi,o......................................... .............................. ...............? ? Reg0lación de la elocidad de las m20inas asínc,onas..... asínc,onas... .......?1 .?1 El moto, mono<2sico de ind0cción....................... ind0cción...................................... .......................?? ........?? PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR MONOFÁSICO............... MONOFÁSICO........... ....23 23

%0esta en ma,c>a @ <0ncionamiento del moto, mono<2sico.. .?4 oto,es de
oto,es t,i<2sicos de colecto,........... colecto,.......................... .............................. ............................?; .............?; oto, se,ie de colecto,....................................................................................?; oto, s>0nt de colecto, o moto, de,iación de colecto,.............................?; oto,es con alimentación /o, el estato,.......................................................?) oto,es con alimentación /o, el ,oto,...........................................................?)

Tema 49 Tecnología ecnolo gía

20i 20in nas el elc ctt,ica ,icass de co,, co,,ie ient ntee al altte,na e,na-<0ncionamiento @ a/licaciones ca,acte,ísticas.

const onstiit0ci t0ción ón

Ela6o,ado /o, Aos !ngel La,edo "a,cía Laredo 1999 - 2000

CONVERTIDORES ELECTROEC!NICOS DE ENER"#$ Por máquina eléctrica, en general, entendemos toda máquina o aparato capaz de transformar en energía eléctrica otra forma cualquiera de energía o viceversa, así como como también se incluye incluye en esta definición a las máquinas que convierten la energía eléctrica en la misma forma de energía, pero bajo distinta naturaleza o de otras características más convenientes a su transporte o


%n dispositivo o aparato convertidor electromecánico de energía no es más que una cone&ión entre un sistema eléctrico y un sistema mecánico o viceversa. 'odo convertidor convertidor electromecánico consta de tres partes

SISTEMA ELECTRICO

MOTOR

MEDIO DE ACOPLAMIENTO

SISTEMA MECNICO

!ENERADOR

#l proceso es reversible, aunque en él una parte de la energía es transformada en calor por el principio de la degradación de la energía. #l acoplamiento entre uno y otro sistema tiene lugar por medio de campos eléctricos y magnéticos. De entr entre e los los prin princi cipa pale less fenó fenóme meno noss que que pued pueden en serv servir ir para para este este acoplamiento destacamos


os os acopla acoplado dores res o transd transduct uctore oress electr electrome omecán cánico icos, s, ver figura, figura, son son máquinas eléctricas dinámicas que conocemos con el nombre de generadores eléctricos y motores eléctricos. os os primer primeros os son son máquin máquinas as eléctr eléctrica icass dinám dinámica icass que convie convierte rten n la energía mecánica que reciben en su eje en energía eléctrica que obtenemos en sus sus born bornes es.. os os segu segund ndos os conv convie iert rten en la ener energí gía a eléc eléctri trica ca que que reci recibe ben n o absorben de la red en energía mecánica *til rotatoria que suministran por su eje. 'anto los generadores como los motores eléctricos se basan en la ley de inducción electromagnética de (araday y en la de la fuerza magnética de aplace. De a$í, que en cualquier máquina eléctrica aparecerán unas tensiones inducidas y unas fuerzas sobre los bobinados de la máquina. as máquinas que producen corriente alterna se llaman generadores de inducción o alternadores. "on reversibles como motores síncronos, aunque se utiliza poco esta propiedad. os motores de corriente alterna más utilizados son los asíncronos o de inducción y los de colector. -as máquinas que producen corriente continua se llaman dinamos. Debido a su revers reversibi ibilid lidad ad pueden pueden funcio funcionar nar como como motore motoress de corrie corriente nte contin continua. ua. ásicamente dinamo y motor de continua son la l a misma máquina/. I

I

L1 L2 L3

L1 L2 L3


%RINCI%IOS "ENER$LES DE L$S !&'IN$S EL(CTRIC$S CLASIFICACIÓN GENERAL DE LAS MÁQUINAS ELECTRICAS DE CA a clasificación clasificación que aparece al final del tema nos da una visión general de los tipos de maquinas eléctricas de corriente alterna. -Para una mayor compresión de esta clasificación se $an incluido también l as máquinas de cc/. De toda la energía eléctrica consumida, el 01 2, apro&imadamente, se convierte en energía mecánica destinada a la producción de fuerza motriz mediante mediante motores motores eléctricos. eléctricos. #l resto se transforma transforma principal principalmente mente en luz y calor. #ste tema se centrará en el estudio de los aspectos de descripción, cons constititu tuci ción ón,, func funcio iona nami mien ento to y apli aplica caci cion ones es de la máqu máquin ina a eléc eléctr tric ica a considerada como receptor, considerando, de esta forma, una de las mayores finalidades de la electricidad producir fuerza motriz.

ACOPLADOR ELECTROMAGNÉTICO ELECTROMAGNÉTICO Para que se produzcan f.e.m.s inducidas -caso de los generadores/ y


#n la figura se representa el acoplador electromagnético como motor. as máquinas eléctricas rotativas constan de una parte fija, denominada estator, y de otra móvil respecto a la anterior, denominada rotor. )mbas son de ENER!,A EL+CTRICA c.a.

N ENER!,A MECNICA

S En'(ada

Salida

forma cilíndrica y tienen un eje com*n. #n el estato tatorr y en el roto rotorr de polo olos liso lisoss se aloja lojan, n, en ran ranura uras longitudinales, los $ilos de cobre que forman los devanados eléctricos, inductor e inducido, respectivamente. )mbos devanados se acoplan a través del circuito magnético formado poro el material ferromagnético del estator y del rotor y por el entre$ierro.


CONSTIT'CI*N "ENER$L DE 'N$ !&'IN$ EL(CTRIC$ DE CORRIENTE $LTERN$. as máquinas máquinas eléctricas eléctricas e&istentes e&istentes en las instalacio instalaciones nes industriale industriales, s, viviendas, aparatos de elevación, etc... son de muy variadas características. "in embargo y en lo que respecta a su aspecto constructivo, $ay que indicar que muc$os de los aspectos estructurales son comunes a todas ellas sin diferenciar las de ca y las de cc. 'odos los elementos constructivos pueden dividirse en dos clases 3. #lemen #lementos tos elec electro tromag magnét nético icos. s. 4. #lem #lemen ento toss mecán mecánic icos os.. +omo resumen se presenta el siguiente cuadro !agnéticos

#lementos

#léctricos

Polos inductores, polos de conmutación, n*cleos de $ierro de los inducidos, i nducidos, etc ... )rrollamientos inductores, arrollamientos de los polos de conmutación, arrollamientos de los


siempre dos órganos esenciales una parte fija llamada estator y una parte móvil a la que se denomina rotor. +ada uno de estos órganos puede estar constituido por una o las dos clases de elementos 5 electromagnéticos y mecánicos 5 anteriores. Por ejemplo, el rotor de una máquina eléctrica de ca -motor trifásico de inducción /, está constituido a su vez por los siguientes elementos a/ b/ c/ d/

6*cleo 6*cleo magnét magnético ico de $ierr $ierro. o. +uerpo +uerpo sustentado sustentadorr y elementos elementos de fijación fijación al n*cleo n*cleo magnético magnético.. )rrollamient )rrollamiento, o, incluido incluido su aislamient aislamiento. o. "opo "oport rtes es de arro arrollllam amiiento ento,, ban bandejas ejas de suje ujeción ión al n*c n*cleo leo magnético. e/ )nill )nillos os roza rozant ntes es o cole colect ctor or 5 disp dispos osititiv ivos os para para la capt captac ació ión n de la corriente 5 f/ 7entila 7entilador dores, es, canal canales es de de ventil ventilaci ación. ón. #l estator de la misma máquina consta de las siguientes partes a/ 6*cleo magnético de $ierro rro 5 polos los inductores, polos de conmutación 5 b/ +arcasa +arcasa y elementos elementos de de fijación fijación al n*cleo n*cleo magnéti magnético. co. c/ )rro )rrolla llami mien ento to,, incl inclui uido do su aisl aislam amie ient nto o 5 órga órgano no cond conduc ucto torr de la corriente5


Ot,o e5em/lo- "upongamos un motor asíncrono trifásico de inducción, de pequeña potencia 3 y construcción cerrada, con rotor en jaula de ardilla 5 son los de construcción más sencilla 5. as partes constructivas que constituyen la máquina son

Roto,a/ 6*cleo 6*cleo magnético magnético del rotor rotor directamen directamente te introducido introducido en en el eje, por lo tanto, no e&iste cuerpo sustentador y elementos de fijación al n*cleo magnético. b/ arras arras de cobre cobre unidas unidas por 4 anillo anilloss que que las cortoc cortocirc ircuit uitan an y que constituyen la jaula de ardilla y act*an como arrollamientos del rotor. c/ Dispos Dispositiv itivo o de ventila ventilació ción n del del rotor, rotor, constitu constituido ido por aletas aletas de cobre constructivamente solidarias con los anillos de cortocircuito.

El estato, de de la misma máquina consta de las siguientes partes d/ 6*cleo 6*cleo magn magnéti ético co del del estato estator. r. e/ +uerpo +uerpo sustentado sustentadorr del n*cleo n*cleo magnético magnético del estator estator 5 +arcasa +arcasa 5.


Podemo Podemoss amplia ampliarr los dos órgano órganoss esenci esenciale aless anterio anteriores res con los componentes del lado de transmisión, del lado opuesto a transmisión y otros elementos constructivos.

Ta/a lado de t,ansmisión j/ +abeza del cojinete. :/ ;rgano ;rgano sustentad sustentador or del mismo mismo -tapa -tapa propiame propiamente nte dic$a/. dic$a/.

Ta/a lado o/0esto a t,ansmisiónl/ +abeza de cojinete. m/ ;rgano ;rgano sust sustent entado adorr del mism mismo o -tapa -tapa inter interior/ ior/.. n/ 'apa 'apa e&te e&teri rior or de prot protec ecci ción ón..

Ot,os elementos const,0ctios#ntr #ntre e ellos ellos plac placa a de cara caract cter erís ístitica cas, s, alet aletas as de refri refrige gera raci ción ón de la carc carcas asa, a, cojin cojinet etes es de ambo amboss lado lados, s, pern pernos os de fijac fijació ión n de las las tapa tapass a la carcasa... etc.


CL$SE DE !&'IN$

!áquina de corriente continua. -generador o motor/ !áquina de corriente alterna 4 asincrónica con rotor de anillos rozantes. -motor de inducción/ !áquina de corriente alterna < asincrónica con rotor en jaula de ardilla. -!otor de inducción/. !áquina de corriente alterna asincrónica. -)lternador o motor = síncrono/. 3

!áqu !áquin ina a de corr corrie ient nte e alte altern rna a con con rotor de colector. -!otor de colector/. !áquin !áquina a conver convertid tidora ora de corrie corriente nte.. ? -+onmutatriz/. 1

NCLEO DIS%OSITIVO NCLEO $"N(TICO DE TO$ DE $"N(TICO DEL CORRIENTE DEL ROTOR EST$TOR EN EL ROTOR

Polos salientes

+$apa ranurada

+olector

+$apa ranurada

+$apa ranurada

)nillos rozantes

+$apa ranurada

+$apa ranurada

6o tiene

+$apa ranurada

Polos salientes

)nillos rozantes -solo para > de e&citación/

+$apa ranurada

+$apa ranurada

+olector

Polos salientes

+$apa ranurada

)nillos rozantes. +olector.

as máquinas 3 y ? se denominan de de polos e&teriores.


Elementos const,0ctios del ,oto,. #n todos los motores de inducción, el n*cleo magnético del rotor tiene que estar laminado para limitar las pérdidas por corrientes de (oucault, es decir, se $a de construir como un paquete de c$apas. "e utilizan generalmente c$apas magnéticas de @,= a @,1 mm de espesor de la calidad denominada Ac$apa para motorA a las que se pega, por una de sus caras, papel de @,@< mm de espesor. #n los motores de jaula de ardilla, el arrollamiento rotórico está constituido por por la prop propia ia jaul jaula a de ardill ardilla, a, es deci decir, r, por por un conj conjun unto to de cond conduc ucto tore ress desnudos, no aislados del n*cleo magnético y puestos en cortocircuito por dos anillos frontales. os conductores que forman la jaula de ardilla son de cobre o de aluminio 5 que es la tendencia actual 5. #n los motores de doble jaula y en los de ranuras profundas se siguen idénticos procedimientos para la preparación de la jaula de ardilla. %nicamente cambia la forma de las ranuras.

Estato,. #l estator de los motores de inducción con rotor bobinado es idéntico al de los motores con rotor de jaula de ardilla. a disposición constructiva es la misma y consta de los elementos estudiados anteriormente.


C$R$CTER#STIC$S "ENER$LES DE LOS OTORES TRI7!SI8 COS $S#NCRONOS CON ROTOR EN CORTOCIRC'ITO. #stos motores denominados también motores de jaula de ardilla, gracias a su construcción robusta y sencilla y su baratura, son, con muc$o, el tipo más frecuentemente utilizado en las aplicaciones industriales. %na de las principales ventajas de los motores con rotor en cortocircuito consiste en la facilidad para invertir el sentido de giro, ya que basta con intercambiar dos fases cualesquiera de la línea de alimentación. "in embargo, debe tenerse en cuenta que los dispositivos utilizados para la inversión $an de ser muy robustos y que los motores destinados a funcionar con frecuentes inversiones del sentido de giro deben diseGarse con aislantes especiales, a prueba prueba de los sobre sobrecal calent entami amient entos os que se produc producen en en este este régime régimen n de funcionamiento. #ntre sus desventajas se pueden citar • #levada intensidad de corriente durante el periodo de arranque. • ajo factor de potencia durante el periodo de arranque. • Higidez en lo que concierne a la regulación de velocidad.


C$R$CTER#STIC$S "ENER$LES DE LOS OTORES TRI7!SICOS $S#NCRONOS $S#NCRONOS CON ROTOR :O:IN$DO. #ntre el estator de un motor de rotor bobinado, y un motor con rotor en cortocircuito, no e&iste básicamente ninguna diferencia. #n el rotor, el motor recibe un devanado bifásico o trifásico, seg*n el tamaGo del motor. +uando el devanado es trifásico, los terminales interiores del mism mismo o se cone conect ctan an en estr estrel ella la en el roto rotor, r, mien mientr tras as que que los los term termin inal ales es e&teriores, se conducen a tres anillos colectores de bronce, situados sobre el eje del motor. ) través de las correspondiente escobillas, estos tres anillos colectores se conectan en serie con tres resistencias variables, conectadas entre entre sí en estre estrella. lla. Durant Durante e el funcio funcionam namien iento to en régime régimen n normal normal,, estas estas resi resist sten enci cias as qued quedan an corto cortoci circ rcui uita tada dass y de esta esta form forma, a, tamb tambié ién n qued queda a cortocircuitado el devanado rotórico. #n lo que respecta a las características técnicas, el motor con rotor bobi bobina nado do tien tiene e las las sigu siguie ient ntes es enta5as resp respec ecto to al moto motorr con con roto rotorr en cortocircuito. 3. a cor corrie rient nte e de arran arranqu que e es, sol solam amen ente te,, de 3,1 a 4.1 4.1 veces veces la corr corrie ien nte nomin ominal al,, debid ebido o preci recissame amente nte al empl empleo eo de las las resistencias de arranque. Hecordemos que en los motores con rotor


os principales inconenientes son los siguientes 3. #l dev devan anad ado o del rot rotor or enca encare rece ce el el preci precio o del del motor motor y lo $ace $ace más voluminoso. 4. os equipos para el arranque, fre frenado, regulación de la velocidad, etc... son más complejos. #sto significa más caros, más voluminosos y personal más entrenado para su manejo. os motores con rotor bobinado se emplean preferentemente sobre los de rotor en cortocircuito, en los siguientes casos 3. +uan +uando do sola solame ment nte e se perm permititen en baja bajass corr corrie ient ntes es de arra arranq nque ue.. -restricciones impuestas por las compaGías suministradoras/. 4. +uan +uando do los los arra arranq nque uess debe deben n efec efectu tuar arse se a plen plena a carg carga, a, lo que que significa la necesidad de elevados pares de arranque. <. #n el caso de de máquinas máquinas accionad accionadas as de arranque arranque difícil difícil por por ejemplo, ejemplo, acc acciona ionami mien ento to de maqu maquin inas as con vola volant ntes es o gran grande dess masa masass e&céntricas. =. +uando +uando se precisa precisa una regulac regulación ión de velocida velocidad d entre límites límites muy amplios.


El moto, asínc,ono t,i<2sico en se,icio a mayoría de los motores que se encuentran en el mercado se dan para una frecuencia de 1@ Iz y se fabrican para una sola velocidad de <@@@, 31@@, 3@@@ y 01@ r.p.m., que corresponde a 4, =, ? y 8 polos respectivamente. Hecordemos que la velocidad de sincronismo toma el valor 6s J ?@ f K p en r.p.m. #n un moto motorr trif trifás ásic ico, o, las las bobi bobina nass de los los arrollamientos de las tres fases las representamos esquemáticamente por sus arrolla llamien ientos equivalentes con sus principios y finales. "e $a utilizado la denominación normalizada de bornes 5 entre paréntesis la denominación antigua 5

#1 @#0

$1 @$0

ENER !,A EL+CT $2 @0 RICA c.a.

%1 @%0

%2 @B0

Para una red trifásica de <8@ 7 -< ∼ <8@ 7 5 1@ Iz/, e&isten los motores bitensión< de 44@ K <8@ 7 y ofrecen dos posibilidades de cone&ión directa a la red cone&ión en estrella y cone&ión en triángulo.

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I

I

L1 L2 L3

@R0 @S0 @T0

L1 L2 L3

9 9 9 1 o d e r a L

@R0 @S0 @T0

#1 $1 %1 #1 $1 %1 %2 #2 $2

%2 #2 $2

M

M Pen'e e'(ella.

Pen'e '(iánglo

de bornes del motor. as uniones C4, %4, 74, $acen la cone&ión estrella9 las uniones %35C4, 735%4 y C3574 dan la cone&ión triángulo.

0 0 0 2

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9 9 9 1 o d e r a L

'ensión de línea y de fase. >ntensidad de línea y de fase. > J >( +one&ión estrella +one&ión triángulo

$L IL

=

=

3$D 3I D

7 J 7(

#s importante recordar que el motor desarrolla su potencia nominal, siempre que a cada uno sus arrollamientos de fase -%35%4/, -73574/, y -C35C4/ se le someta su tensión nominal. a tensión nominal de cada arrollamiento de fase es el valo valorr más más bajo bajo que que figu figura ra en la placa de características.

%0esta en ma,c>a de los moto,es asínc,onos t,i<2sicos. #l proceso de arranque de estos motores es distinto seg*n se trate del moto motorr en jaul jaula a de ardi ardilllla a o de roto rotorr bobi bobina nado do.. #n ambo amboss apar aparec ece e una una considerable corriente de arranque al encontrarse el motor en cortocircuito en el prim primer er moment momento. o. ) medi medida da que aument aumenta a la veloci velocida dad d dism dismin inuy uye e la intensidad $asta descender al valor correspondiente a la carga aplicada. #l desl desliz izam amie ient nto o dismi disminu nuye ye desd desde e 3 $ast $asta a el valor valor que que corr corres espo pond nda a al de


Ine,sión del sentido de gi,o. %na de las ventajas principales de los motores asíncronos trifásicos es su rápida adaptación para cambiar el sentido de giro. Para ello es suficiente intercambiar dos fases cualesquiera de la línea de alimentación. o mismo los motores de una como de varias velocidades pueden invertir la velocidad muc$as veces por minuto si el sistema giratorio tiene poca inercia. I

I

L1 L2 L3

L1 L2 L3

#1 $1 %1

#1 $1 %1

%2 #2 $2

%2 #2 $2

M

M


Reg0lación de la elocidad de las m20inas asínc,onas. os motores de inducción tienen se utilizan principalmente a velocidad consta constante nte,, conect conectad ados os direct directame amente nte a la red, red, de acuerd acuerdo o con su propia propiass cara caract cter erís ístitica cass par par 5 velo veloci cida dad, d, n*me n*mero ro de polos polos y carg carga a de la máqu máquina ina operadora. De esta forma se construyen motores de una sola velocidad de acuerdo con la tabla que se especifica y la e&presión ya conocida de la velocidad del rotor de un motor de inducción para una frecuencia de 1@ Iz, y con los deslizamientos de @,@@8 para motores grandes y @,@81 para los pequeGos.

N S

=

&< ⋅ f P

Polos 4 = ? 8

velocidad <@@@ 31@@ 3@@@ 01@

!ode !odern rnam amen ente te se util utiliz izan an en el camp campo o de la regu regulac lació ión n y cont contro roll componentes electrónicos como son los diodos, transistores y tiristores que abren nuevos campos de investigación.


El moto, mono<2sico de ind0cción. a demand demanda a de fuerza fuerza motriz motriz,, para para todo todo tipo tipo de electr electrodo odomés méstic ticos, os, máqu máquin inas as del del come comerc rcio io y de la indu indust stria ria,, se cumb cumbre re en su mayo mayorr part parte, e, mediante los motores de inducción monofásicos y trifásicos. os motores monofásicos son de pequeGa potencia y su comportamiento eléctrico para un régimen estable es equivalente al de una impedancia F J H O j . #l diag diagra rama ma vect vector oria iall cara caract cter erís ístitico co de la 'ens 'ensió ión n 5 >nte >ntens nsid idad ad,, impedancias y potencias se ajusta al modelo conocido de un circuito serie H,  y estudiado en el tema correspondiente. #stos #stos motore motoress presen presentan tan cierta cierta analog analogía ía con los trifási trifásicos cos pero pero su rendimiento y factor de potencia son inferiores, por lo que solo deben ser usados en los casos de que no se disponga red trifásica. Para un motor monofásico, desde el punto de vista del dimensionado de la instalación eléctrica y del equipo de protección, nos interesa conocer a/ >ntensidad, >ntensidad, tiempo de arranq arranque ue y veloc velocidad. idad. b/ Potencia Potencia activa, activa, rendimie rendimiento, nto, tensión tensión y frecue frecuencia. ncia. c0 +alculamos la intensidad de la línea > y la capacidad + para


PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR MOTOR MONOFÁSICO #l motor monofásico dispone de una sola fase en el bobinado del estator. #sta al ser recorrida por una corriente alterna, crea un flujo también alterno pero de dirección constante y que por lo tanto no impulsa al rotor a girar. :lo

:lo

lo de (eaccin

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%0esta en ma,c>a @ <0ncionamiento <0ncionamiento del moto, mono<2sico. oto,es de
R

S

S

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#

C $

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SI ST La E re M do A M 19 E 99 C  20 NI


oto,es t,i<2sicos de colecto,. colecto,. +uando se necesita en una máquina de trabajo una amplia regulación de la velocidad y además que esta regulación sea continua y no por escalones no podemos utilizar los motores asíncronos. 'ampoco es apropiado el motor síncrono, pues tiene una velocidad absolutamente fija y no puede variarse de ninguna forma ya que caería fuera del sincronismos y el motor se pararía. os motore motoress trifás trifásico icoss de colec colector tor nos propor proporcio cionan nan una regula regulació ción n amplia y continua de la velocidad en corriente alterna. #stos se construyen para potencias entre 4 y 1@@ +7. a desventaja de estos frente a los de inducción es su elevado precio. ) igualdad de potencias resultan apro&imadamente tres veces más caros. a característica constructiva com*n a todos ellos es la presencia de un colector muy semejante al de las máquinas de cc. #ste colector va provisto de escobillas en n*mero de < a ? seg*n el tipo de motores. +onstan de un devanado rotórico que unas veces es semejante a un devanado de inducido de cc, y otras veces está dispuesto como un devanado trifásico. 'ambién constan de un deva devana nado do esta estató tóric rico o muy muy seme semeja jant nte e al de las las máqu máquin inas as trif trifás ásic icas as síncronas y asíncronas. #l principal inconveniente de estos motores radica precisamente en el cole colect ctor or al orig origin inar ar defe defect ctuo uosa sass cara caract cter erís ístic ticas as de conm conmut utac ació ión, n, cuya cuyass condiciones varían con la velocidad, y en general, se realiza con más c$ispas en el colector que en los motores de cc.

Clasi

Clasi
oto,es con alimentación /o, el estato,. #n estos motores el estator está conectado a la línea y el rotor lleva un arrollamiento parecido al de las máquinas de cc pero en cone&ión trifásica y cerrado sobre un reostato de arranque. Por medio de las escobillas del colector se aplica al rotor una tensión procedente del estator y por el desfase producido en las corrientes del estator y del rotor, se produce un par de giro que produce la puesta en marc$a del motor.

oto,es con alimentación /o, el ,oto,. #l rotor lleva un arrollamiento trifásico ordinario conectado a la red a través de tres anillos rozantes de toma de corriente. #l arrollamiento del estator también es trifásico y se alimenta del arrollamiento rotórico a través de las escobillas del colector. #l desfase entre ambas corrientes produce un par de


oto, se,ie t,i<2sico de colecto,. #l motor serie se denomina así porque su característica de velocidad es semejante a la del motor serie de cc, es decir, que la velocidad aumenta por si sola cuando disminuye la carga y viceversa. #n este tipo de motor es indispensable que no sea muy elevada la tensión aplicada al rotor, pues se produce abundante c$ispeo en el colector9 se admite como má&imo unos 0@ 7 durante la marc$a y de 3@@ a 31@ 7 en el momento de la puesta en marc$a. #sto quiere decir que solo se pueden aplicar a bajas tensiones. Para tensiones mayores es necesario reducir la tensión de línea por medio de un transformador9 esta tensión reducida es la que se aplica a las escobillas del colector. -nótese que el estator se alimenta de la tensión total de la red/ "u campo de aplicación es el mismo -por analogía/ que el de los motores de cc con e&citación serie. 'iene las ventajas aGadidas que no se prec precis isa a una una conv conver ersi sión ón previa previa de ca en cc y la posi posibi bilid lidad ad de arranc arrancar ar suavemente desplazando las escobillas desde la posición cero y aumentando así lentamente el par motor. ógicamente, no necesita reostato de arranque. )sí se utiliza donde es necesario amoldarse a distintos pares motores accionamiento de bombas, compresores, ventiladores... os os dos dos inco inconv nven enie ient ntes es son son su elev elevad ado o prec precio io y la nece necesi sida dad d del del transformador. Por esta razón $an sido sustituidos muc$as veces por los


"i el motor serie se denomina así porque su característica de velocidad es semejante a la del motor serie de cc, es decir, que la velocidad aumenta por si sola cuando disminuye la carga y viceversa, en el motor derivación la velocidad permanece casi constante con la carga, es decir, lo mismo que ocurre con el motor derivación de cc. %na de sus aplicaciones es en los $ornos rotativos para la fabricación del cemento. #l inconveniente es su elevado precio.

oto,es s>0nt t,i<2sicos de colecto, alimentados /o, el ,oto,. "e conoce con el nombre de moo! S"#!$%&. %n servomotor de mando de las escobillas permitirá una amplia regulación de la velocidad conservando buen rendimiento. #l rotor está provisto provisto de un colector y de un juego de < anillos rozantes. rozantes. )demás, consta de dos arrollamientos rotóricos arrollamiento de anillos o arro arrollllam amie ient nto o rotó rotóri rico co prop propia iame ment nte e dic$ dic$o, o, arro arrollllam amie ient nto o de colec olecto torr o arrollamiento rotórico de regulación y un arrollamiento estatórico. #l arranque se efect*a sin reostato de arranque ya que se puede poner en marc$a suavemente partiendo del punto de velocidad nula y desplazando las escobillas poco a poco. +omo ya se indicó, en este tipo de motor, la velocidad es casi constante con la carga.


oto,es mono<2sicos de colecto,. colecto,. os motores motores monofásico monofásicoss de colector constan constan de un estator de c$apa c$apa magnética laminada -ranurada/ y que para potencias superiores a 3 +7 es análogo al de los motores de inducción y al de las máquinas síncronas. Para potencias inferiores -motores fraccionales/ el estator es de polos salientes como el de las máquinas de cc, pero de c$apas aisladas para evitar las perdidas por corrientes de (oucault. #l rotor está constituido de forma parecida al de una máquina de cc, con un arrollamiento ondulado o imbricado. #l elemento característico es el colector de delgas, de constitución al de las de cc., y montado, como en dic$as máquinas, en el rotor. #n su funcionamiento difiere de los motores de inducción en que su par es má&imo durante el período de arranque, en que su velocidad es regulable y en que su rendimiento resulta menor que en los motores de inducción de análogas características. os que más importancia tienen en la l a practica son 3. !otor !otor serie serie mono monofás fásico ico simp simple. le. 4. !otor !otor serie serie monofá monofásic sico o compen compensa sado. do. <. !oto !otorr de de rep repul ulsi sión ón..


)sí pues, un motor serie de cc puede funcionar como motor de ca pero como se dijo anteriormente, el funcionamiento no es satisfactorio 3. !ayor !ayor calentamie calentamiento nto y c$ispas c$ispas en en el colect colector. or. >ndu >nducctor tor e ind inducid ucido o fun funcio cionan nan en el ins instant tante e cero ero como omo un transformador con las bobinas del inducido en cortocircuito por las escobillas produciéndose una corriente inadmisible. 4. Dado Dado que el flujo flujo resu resultlta a de sentid sentido o alte altern rno o tant tanto o en el esta estato torr como en el rotor es preciso, como ya se adelantó, que ambos sean construidos de c$apa magnética para reducir el calentamiento que las corrientes corrientes de (oucault y la Iistérisis producirían producirían en una carcasa maciza. <. a vida vida de esco escobi billllas as y cole colect ctor or es más más cort corta a debi debido doss a los los prob proble lema mass de conm conmut utac ació ión n prod produc ucid idos os por por las las ff.e ff.ee. e.mm mm de autoinducción creadas por el flujo pulsatorio del estator. =. ajo ajo factor factor de potenci potencia a a causa causa de las elevadas elevadas reacta reactanci ncias as de ambos arrollamientos. Por otra parte, alimentado con ca, arranca por si solo -par de giro/ debido al campo resultante producido por la interacción del flujo inductor y el flujo flujo pulsat pulsatori orio o transv transvers ersal al del induci inducido. do. +ierta +iertamen mente te que la corrie corriente nte que rec recorre el inducido presenta 3@@ alte lterna rnancias por segundo, pero simultáneamente le ocurre lo mismo a la corriente de e&citación de las bobinas polares y en consecuencia al flujo inductor, por lo que el par motor -momento


#l arroll arrollami amient ento o compen compensad sador or crea crea una ff.mm. ff.mm.mm mm que neutra neutraliz liza a la reacción reacción del inducido. inducido. a ff.mm.mm ff.mm.mm del arrollamien arrollamiento to compensa compensador dor será igual pero de sentido contrario a la del inducido. "u cone&ión se puede realizar de dos formas a/ #spi #spira rass en cort cortoc ocirc ircui uito to -ver -ver figu figura ra/, /, coa& coa&ia iales les con el eje eje de la línea de escobillas. b/ #n seri serie e con con el induci inducido. do. Para mejorar el factor de potencia, se emplea un entre$ierro menor, con la correspondiente disminución del flujo inductor, reduciéndose de esta forma la tensión reactiva en el inducido.

$/licaciones del moto, mono<2sico de colecto,. "on las siguientes 1. +omo moto, 0nie,sal de pequeGa potencia. 4. +omo motor para tracción tracción eléctric eléctrica. a. -ocomo -ocomotora/. tora/. #l motor universal es muy utilizado por ser de poco peso para una potencia dada, por poder alcanzar altas velocidades y por su cualidad de utilización indistinta tanto para cc como para ca. as características de velocidad son parecidas a las del motor serie de cc. "e utiliza en máquinas $erramientas

Laredo 1999 - 2000

Tema 49 Tecnología

!&'IN$S EL(CTRIC$S

Beneradores

de cc D in inamo

#&citación independiente #&citación serie #&citación "$unt #&citación +ompound

Pila )cumulador Panel solar

En el lengae 'Hcnico no e conide(an máina.

de ca alternadores

!otores

de cc

Clasificación de las máquinas eléctricas. Inclimo máina de cc8 '(an:o(mado(e  6a(io 'i5o de máina de ca e 5o(  ca(ac'e(í'ica no e'dian en e'e 'ema.

monofásicos cos 5 polifásico icos Polos lisos 5 polos salientes #&citación independiente #&citación serie #&citación "$unt #&citación +ompound

De ca !onofásicos cos

>nducci cción

"ínc "íncro rono noss

Hotor en jau jaula

#spira de sombra (ase partida partida +on cond. "in cond.

Hoto Hotorr devan evanad ado o

Hepu epulsió lsión n Hepulsión en el arranque Hepulsión 5 inducción

>mán >mán per perma mane nent nte e Heluctancia Iistérisis

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Tema 49 Tecnología

Seg0imos con m20inas elct,icas

"eguimos con motores de ca

Polifásicos

>nducción

Hotor en cortocircuito Hoto Hotorr dev devan anad ado o

Uaula de ardilla Doble jaula

O ani anillllos os arra arranq nque ue O A regulación

Hotor mi&to

"íncronos

%niversales

+onver +onvertid tidore oress rotati rotativos vos

Brupo Brupo conver convertid tidor or +onmutatriz Benerador Polimórfico

'ransfo sformadores -!áquinas estáticas/

De potencia

!onofásicos cos 'rifásicos

)utotransformador De medida

De tensión De >ntensidad.

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