Motores AC y DC

Liceo de Arte y Tecnología
Motores Eléctricos
Miguel Bas
Los tipos de Motores
El motor simplificado de AC o CA (arriba a la derecha) se compone de un magneto eléctrico colocado sobre un magneto
permanente, montado en un pivote. Cuando la corriente es enviada a través del enrollado, el magneto permanente gira para
que los polos opuestos se alineen. A medida que la CA cambia de dirección, el magneto permanente continúa girando para
alinear los polos opuestos.
El motor de inducción de dos polos (abajo a la derecha) tiene un estator que genera un campo magnético a través del rotor. La
corriente eléctrica inducida en el rotor crea un campo magnética que hace girar el rotor para alinearlo con los polos del estator.
Con cada ciclo de la CA, el rotor gira 360°. La velocidad es determinada por el número de ciclos por segundo.
Un motor simple
Si se monta un magneto permanente en un pivote, junto a un magneto eléctrico, y se conecta la corriente, el magneto permanente se alineará a sí
mismo con el magneto eléctrico, a medida que su polo positivo es atraído por el polo negativo del magneto eléctrico (Fig. 1 ). Si se cambia la
dirección de la corriente en el momento correcto, se consigue que el magneto dé una rotación de 180°. Si se continúa haciendo cambiar la dirección
de la corriente a los intervalos apropiados, el magneto permanente girará.
Aunque hay varias maneras de hacer que la corriente cambie de dirección, la corriente alterna (CA) realiza esta labor de una forma automática.
En esta corriente el voltaje pasa por un ciclo desde cero hasta una cúspide positiva, y de allí nuevamente desciende a cero, y entonces repite este
proceso mientras la corriente fluye en la dirección opuesta. La corriente normal de uso doméstico repite este proceso de cambio 60 veces cada
segundo.
Los motores de inducción
Los motores más comunes hallados en los equipos electrodomésticos, como un refrigerador o una estufa de calefacción, son motores de inducción.
La inducción electromagnética ocurre cuando un conductor corta a través de un campo magnético. El campo magnético genera un flujo de corriente
en el conductor sin que exista un contacto físico. Un motor de inducción tiene un centro rotatorio, o rotor, el que está hecho de un anillo de
conductores no magnéticos, conectados en los extremos, y contenidos en un cilindro laminado en acero. El rotor está rodeado por un enrollado con
un campo estacionario, el que es llamado estator (que significa circuito fijo). En su forma más simple, el estator tiene dos polos (norte y sur) que
crean un campo electromagnético a través del propio estator. Este campo induce una corriente en el rotor que, a su vez, genera un campo magnético.
La interacción entre el campo magnético inducido en el rotor y el campo magnético del estator, que varía con la corriente alterna (CA), fuerza al
rotor a girar.
El número de polos en el estator, conjuntamente con la frecuencia de la corriente alterna (60 ciclos por segundo), determina la velocidad a la cual
el campo magnético trata de hacer girar el rotor (la velocidad sincrónica). En teoría, un motor de dos polos gira una revolución completa en cada
ciclo de la corriente alterna, o sea: 3.600 revoluciones por minuto. Si se cambia aun motor de cuatro polos, entonces el campo magnético solamente
gira 1802 durante cada ciclo, a una velocidad de 1.800 rpm. Sin embargo, la velocidad real de un motor típico de inducción se retrasa con respecto a
la velocidad sincrónica. Esta pérdida, llamada de deslizamiento, hace que las velocidades usuales reales sean de 3.450 y 1.725 rpm respectivamente .
Desde luego, este motor teórico solamente funcionará si es conducido a su velocidad de operación por alguna otra fuente. En la práctica, hay
varias formas de hacer que las cosas se muevan. En un sistema de tres fases, la corriente está compuesta de tres ciclos de voltajes iguales
funcionando de forma concurrente. Cuando cada uno de esos ciclos alimenta su respectivo enrollado en el estator, un campo magnético rotatorio es
producido, al que inmediatamente sigue el rotor (Fig. 2). Los motores de una fase única a menudo utilizan en el estator un alambrado separado de
arranque. Conjuntamente con el capacitador, este enrollado de arranque genera un campo magnético que está fuera de fase con el enrollado del
campo primario. Esto trae como resultado un campo rotatorio que hace girar el rotor. Cuando el rotor alcanza velocidad, entonces un interruptor
centrífugo desconecta el alambrado de arranque de la fuente de energía.
Los motores que usan inducción están hechos de una variedad de diseños con características de funcionamiento hechas a la medida del trabajo a
realizar. Los motores de fase dividida vienen en tamaños de potencias con caballajes fraccionales, para activar accesorios de servicio ligero y
herramientas motrices. Los motores con capacitadores de arranque comúnmente son usados en maquinarias y tienen potencia de hasta 10 caballos.
Un motor de varias fases usa tres corrientes
alternas con ciclos de voltaje espaciados
uniformemente. Las fases consecutivas se
conectan a los polos del estator y crean campos
magnéticos rotatorios
El motor de DC o CD simple envía corriente a la
armadura a través de un contacto entre las
escobillas y el conmutador. El conmutador giratorio
actúa como interruptor para alternar el campo
magnético.
Motores universales de DC ó CD
El taladro eléctrico común utiliza una clase diferente de motor. En donde un motor de inducción genera corriente (y también su campo magnético
acompañante) en el rotor, la corriente directa (CD) y los motores universales le envían corriente al rotor, a través de un contacto físico directo, el que
usualmente es llamado la armadura. La corriente es enviada a la armadura a través de bloques de carbón, o escobillas, que sostienen un componente que es
comúnmente llamado conmutador. El conmutador dirige la corriente a través del enrollado de la armadura, donde su campo magnético tiene una interacción
con el propio campo magnético del enrollado estacionario.
En su forma básica de corriente directa (CD), un conmutador de dos segmentos es simplemente un interruptor que invierte la polaridad del flujo de
corriente a través de la armadura (Fig. 3). Como tal, el conmutador convierte la corriente directa a una forma de corriente alterna, y la armadura es forzada a
girar como se explicó en los motores de corriente alterna.
En la práctica, el conmutador tiene muchos segmentos aislados (cada uno de ellos está conectado a un enrollado en la armadura) para generar un campo
magnético rotatorio que haga girar la armadura. Los motores universales son similares a los motores de corriente directa, pero a los mismos se le hacen ciertas
modificaciones, de manera que puedan funcionar tanto con corriente alterna como con corriente directa.
Motores de corriente alterna
Los motores de corriente alterna tienen una estructura similar, con pequeñas variaciones en la fabricación de los bobinados y
del conmutador del rotor. Según su sistema de funcionamiento, se clasifican en motores de inducción, motores sincrónicos y
motores de colector.
Motores de inducción
El motor de inducción no necesita escobillas ni colector. Su armadura es de placas de metal magnetizable. El sentido alterno
de circulación, de la corriente en las espiras del estator genera un campo magnético giratorio que arrastra las placas de metal
magnetizable, y las hace girar. El motor de inducción es el motor de corriente alterna más utilizado, debido a su fortaleza y
sencillez de construcción, buen rendimiento y bajo coste así como a la ausencia de colector y al hecho de que sus
características de funcionamiento se adaptan bien a una marcha a velocidad constante.
Motores sincrónicos
Los motores sincrónicos funcionan a una velocidad sincrónica fija proporcional a la frecuencia de la corriente alterna aplicada.
Su construcción es semejante a la de los alternadores Cuando un motor sincrónico funciona a potencia Constante y
sobreexcitado, la corriente absorbida por éste presenta, respecto a la tensión aplicada un ángulo de desfase en avance que
aumenta con la corriente de excitación Esta propiedad es fa qUe ha mantenido la utilización del motor sincrónico en el campo
industrial, pese a ser el motor de inducción más simple, más económico y de cómodo arranque, ya que con un motor
sincrónic0 se puede compensar un bajo factor de potencia en la instalación al suministrar aquél la corriente reactiva, de igual
manera que un Condensador conectado a la red.
Motores de colector
El problema de la regulación de la velocidad en los motores de corriente alterna y la mejora del factor de potencia han sido
resueltos de manera adecuada con los motores de corriente alterna de colector. Según el número de fases de las comentes
alternas para los que están concebidos los motores de colector se clasifican en monofásicos y Polifásicos, siendo los primeros
los más Utilizados Los motores monofásicos de colector más Utilizados son los motores serie y los motores de repulsión .
En el siguiente enlace encontraras un libro
excelente para tí.
•
http://www.mcgraw-hill.es/bcv/guide/capitulo/8448173104.pdf