Un motor eléctrico es una máquina eléctrica que transforma energía

Unidad Nº 3
5º Año - Prof. Héctor G. Audisio
MOTORES ELECTRICOS
Un motor eléctrico es una máquina eléctrica que transforma energía eléctrica en energía
mecánica por medio de campos electromagnéticos variables. Algunos de los motores eléctricos
son reversibles, pueden transformar energía eléctrica en energía mecánica y en energía
eléctrica, funcionando como generadores.
Existan dos clases de motores eléctricos:

Motor asíncrono.

Motor síncrono.
El motor asíncrono fue creado es su forma más simple por Galileo Ferraris y Nikola Tesla en
1885-86.
La denominación de motores asíncronos obedece a que la velocidad de giro del motor no es la
de sincronismo, impuesta por la frecuencia de la red.
Hoy en día se puede decir que, más del 80% de los motores eléctricos utilizados en la industria
son de este tipo, trabajando en general a velocidad prácticamente constante.
El motor eléctrico tiene dos partes:

El estator

El rotor
El estator:
Es la parte fija del motor. Una carcasa de acero o aleación ligera rodea una corona de chapas
delgadas (del orden de 0,5 mm. de espesor) de acero al silicio. Las chapas están aisladas
entre sí por oxidación o mediante barnices aislantes. El laminado del circuito magnético reduce
las pérdidas. Las chapas tienen unas ranuras en las que se colocan los arrollamientos
estatóricos destinados a producir el campo magnético (tres arrollamientos en caso de un motor
trifásico). Cada arrollamiento está constituido por varias bobinas. La forma de conexión de
estas bobinas entre sí determina el número de pares de polos del motor, y por tanto, su
velocidad de rotación.
El rotor:
Es el elemento móvil del motor. Igual que el circuito magnético del estator, está constituido por
varias chapas finas aisladas entre sí y forman un cilindro claveteado alrededor del eje del
motor. Este elemento, por su tecnología, permite distinguir dos familias: uno, cuyo rotor se
denomina «de jaula de ardilla», y otro, cuyo rotor bobinado se denomina «de anillos rozantes».
La corriente que circula por el devanado del rotor se debe a la fuerza electromotriz inducida en
él por el campo magnético del estator; por esta razón, a este tipo de motores se los llama
también como motores de inducción.
La diferencia del motor asíncrono con el resto de los motores eléctricos radica en el hecho de
que no existe corriente conducida a uno de sus devanados (normalmente al rotor).
Hay dos tipos básicos de motores asíncronos
-
Motores de jaula de ardilla. Fig. Nº 5
Motor de rotor bobinado. Fig. Nº 7
- Motores de jaula de ardilla: el devanado del rotor está formado por barras de cobre o
aluminio, cuyos extremos están puestos en cortocircuito por dos anillos a los cuales se unen
por medio de soldadura o fundición. El rendimiento es bajo debido a las pérdidas en el rotor.
Estos motores se utilizan principalmente en aplicaciones en las que es conveniente que exista
deslizamiento para variar la velocidad en función del par, por ejemplo: en el caso de varios
motores unidos mecánicamente entre los que debe quedar repartida la carga, como los trenes
de rodillos de una laminadora, o el arrastre de una grúa en puente.
Motor de rotor bobinado (rotor con anillos rozantes)
- Motor de rotor bobinado: el devanado del rotor de estos motores está formado por un
bobinado trifásico similar al del estator, con igual número de polos. Estos motores, a par
nominal, tienen un gran deslizamiento
En las ranuras practicadas en la periferia del rotor se colocan unos bobinados idénticos a los
del estator (fi-gura 7). Generalmente el rotor es trifásico. Un extremo de cada uno de los
arrollamientos se conecta a un punto común (conexión estrella). Los extremos libres pueden
conectarse o a un conector centrífugo o a tres anillos de cobre, aislados y que giran solidarios
con el rotor. Sobre estos anillos frotan unas escobillas, a base de grafito, conectadas al
dispositivo de arranque. En función del valor de las resistencias insertadas en el circuito
rotórica, este tipo de motor puede desarrollar un par de arranque que llega hasta 2,5 veces el
par nominal. La corriente de arranque es sensiblemente proporcional al par desarrollado en el
eje del motor. Esta solución deja paso progresivamente a los sistemas electrónicos asociados a
motores de jaula estándar. En efecto, los motores jaula de ardilla permiten resolverlos
problemas de mantenimiento (sustitución de las escobillas de alimentación del rotor gastadas, y
mantenimiento de las resistencias de arranque), reducir la energía disipada en las resistencias
y mejorar de manera importante el rendimiento de la instalación.
PLACA DE CARACTERÍSTICAS
El motor debe llevar una placa de características, la cual habrá de colocarse de modo que
pueda leerse incluso en servicio. Los datos deben ser rellenados por el fabricante. A título de
ejemplo, se reproduce la placa de características de un motor trifásico de 1600 kW. Los datos
más importantes son: nombre del fabricante, tipo, clase de corriente, forma de trabajo, número
y potencia de la máquina, que se amplían mediante la tensión, la intensidad, el factor de
potencia (cosϕ), la frecuencia y la velocidad nominales y, en motores con anillos rozantes,
también con la tensión en reposo y la corriente del rotor. Además se citará la clase de
aislamiento, la clase de protección y el peso. La placa de características que salvo excepciones
va unida solidariamente a la máquina, permite la eventual comprobación durante el servicio de
sus datos más importantes. En caso de consultas se citarán todos los datos de la placa de
características, en especial, el número de la máquina.
MOTOR SINCRONICO
Rotación:
Es el número de giros es sincrónico con el estator por unidad de tiempo.
La rotación normalmente es expresa en RPM (rotaciones por minuto). Para las frecuencias de
60 Hz y 50 Hz, se construyen motores asincrónicos cuyo número de polos debe estar de
acuerdo con la velocidad asincrónica deseada. La tabla adjunta da las velocidades respectivas:
Velocidades asíncronas a 50 Hz.
Nº de Pares de Polos
p
Velocidad asíncrona
ns
Nº de Pares de Polos
p
rev. / min.
Velocidad asíncrona
ns
rev. / min.
1
3000
7
429
2
1500
8
375
3
1000
9
333
4
750
10
300
5
600
12
250
6
500
15
200
Potencia
Es la fuerza que el motor genera para mover la carga a una determinada velocidad.
Esta fuerza es medida en HP (horse power), cv (caballo vapor) o en kW (Kilowatt).
Comentario: HP y cv son unidades diferentes de kW.
Conceptos básicos
De
Multiplique por
Para obtener
HP y cv
0,736
kW
kW
1,341
HP y cv
Ejemplo: Dado un motor de 5 HP, transforme para kW:
Para convertir los valores de unidades de potencia, usted puede usar las formulas abajo:
5 HP x 0,736 = 3,68 kW
Nota: La potencia especificada en la placa de identificación del motor, indica la potencia
mecánica disponible en la punta del eje.
Para obtener la potencia eléctrica consumida por el motor (kW.h), se divide la potencia en kW
por su eficiencia (η).
Ejemplo:
η = 84,5% (Dato de placa para motor de 5 HP)
P (kW/h) = 3,68 kw dividido 0,845 eficiéncia = 4,35 kW/h
Rotación
Es el número de giros que el eje desarrolla por unidad de tiempo. La rotación normalmente es
expresa en RPM (rotaciones por minuto).
Para las frecuencias de 50 Hz y 60 Hz, tenemos:
Los motores de 2 y 4 polos son los más vendidos en el mercado.
Motor
2 polos
4 polos
6 polos
8 polos
Rotación sincrónica
60 Hz
50 Hz
3.600 rpm.
3.000 rpm.
1.800 rpm.
1.500 rpm.
1.200 rpm.
1.000 rpm.
900 rpm.
750 rpm.
Deslizamiento: El concepto de deslizamiento es usado para describir la diferencia entre la
rotación sincrónica y la rotación efectiva en la punta del eje del motor.
Factores como la carga o inclusive la variación de la tensión de la red de alimentación, pueden
influenciar en la rotación del motor.