MOTORES DE CORRIENTE DIRECTAMotor de corriente directaEl motor
de corriente directa es una mquina que convierte la energa elctrica
en mecnica, provocando un movimiento rotatorio, gracias a la accin
del campo magntico.Una mquina de corriente directa se compone
principalmente de dos partes. El estator y el rotor. El estator da
soporte mecnico al aparato y contiene los devanados principales de
la mquina. El rotor es generalmente de forma cilndrica, tambin
devanado y con ncleo.El principal inconveniente de estas mquinas es
el mantenimiento, muy caro y laborioso, debido principalmente al
desgaste que sufren las escobillas al entrar en contacto con las
delgas.Tipos de motores de corriente directaMotor serieLa conexin
forma un circuito en serie en el que la intensidad absorbida por el
motor al conectarlo a la red tanto para la bobina conductora como
para la bobina inducida.Motor shunt o de derivacin en paraleloLas
bobinas inductoras van conectadas en paralelo (derivacin) con las
inducidas.Se usan en aquellos casos en los que no se requiera un
par elevado a pequeas velocidades y no produzcan grandes
cargas.
Motor compoundSe puede decir que el motor es una combinacin del
motor serie y el motor shunt, puesto que una de las bobinas
inductoras est en serie con el inducido, mientras que la otra est
en paralelo con l.Caractersticas de funcionamientoEl principio de
funcionamiento de los motores elctricos de corriente directa o
continua se basa en la repulsin que ejercen los polos magnticos de
un imn permanente cuando, de acuerdo con la Ley de Lorentz,
interactan con los polos magnticos de un electroimn que se
encuentra montado en un eje. Este electroimn se denomina rotor y su
eje le permite girar libremente entre los polos magnticos norte y
sur del imn permanenteEn el motor de corriente directa el colector
o conmutador sirve para conmutar o cambiar constantemente. El
sentido de circulacin de la corriente elctrica a travs del
enrollado de la bobina del rotor cada vez que completa media
vuelta.
ConstruccinCarcasa metlicaAlojada en su interior de forma fija
dos imanes permanentes con forma de semicrculo con sus
correspondientes polos norte y sur.
RotorSe compone de una estructura metlica formada por un
conjunto de chapas o lminas de acero al silicio, troqueladas con
forma circular y montadas en un mismo eje.
ColectorSituado en uno de los extremos del eje del rotor, se
compone de un anillo deslizante seccionado en dos o ms
segmentos.EscobillasRepresentan dos contactos que pueden ser
metlicos en unos casos, o compuesto por dos piezas de carbn en
otros.Tapa de la carcasaEs la tapa que se emplea para cerrar uno de
los extremos del cuerpo o carcasa del motor. En su cara interna se
encuentran situadas las escobillas de forma fija.
AplicacionesEl motor de corriente continua es el preferido para
traccin en trenes, tranvas y mquinas herramienta sometidas a un
esfuerzo variable. Para apreciar sus ventajas se les tiene que
comparar con sus homnimos de corriente alterna.Existe una gran
variedad de aplicaciones en la vida cotidiana, como en motores
pequeos, aqu entra la electrnica, o en motores como lavadoras o
refrigeradores.
Motores de corriente alterna monofsicosSe denomina motor de
corriente alterna a aquellos motores elctricos que funcionan con
este tipo de alimentacin elctrica. En algunos casos, tales como
barcos, donde la fuente principal de energa es de corriente
continua, o donde se desea un gran margen de velocidades de giro,
pueden emplearse motores de c-c. Sin embargo, la mayora de los
motores modernos trabajan con fuentes de corriente alterna.Motor
monofsicoEste 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.Tipos de motores de corriente alterna monofsicosLos
motores de corriente alterna con rotor tipo jaula de rodilla se
clasifican de la siguiente manera, ordenados de mejor a peor en
funcin de sus caractersticas de arranque: Motor de capacitor de
arranque y capacitor de marcha. Motor por capacitor de arranque.
Motor de fase dividida permanente. Motor de fase partida. Motor de
polos sombreados.Motor de capacitor de arranque y capacitor de
marchaEs de tipo fraccionario.El capacitor de arranque le permite
desarrollar mejor par de arranque en el motor mientras que el
capacitor de marcha permite mejorar funcionamiento.Este capacitor
es de tipo electroltico mientras que el capacitor de marcha es del
tipo en aceite.
Motor por capacitor de arranqueEste motor incluye un condensador
conectado en serie con el devanado auxiliar o de arranque. ste
capacitor permite mejorar la caracterstica de arranque del motor y
queda desconectado por el interruptor centrfugo, cuando el motor
alcanza el 75% de su velocidad sincrnica aproximadamente.
Motor de fase dividida permanente.Es uno de los motores de mayor
uso para aplicaciones que requieren potencias fraccionarias.Este
tipo de motor no lleva capacitor ni de arranque ni de marcha,
nicamente utiliza dos devanados separados
Motor de fase partidaSe le conoce como motor de capacitor
dividido permanente.Sirve para proporcionar el arranque del motor y
a la vez para su funcionamiento con carga. Debido a que ambos
devanados deben permanecer conectados.
Motor de polos sombreadosPosee las peores caractersticas.Debido
a que el devanado auxiliar de este motor forma un anillo de cobre
que se coloca en los polos salientes del mismo. Estos anillos
permiten establecer el campo rotatorio necesario para su
funcionamiento.
FuncionamientoEl campo magntico en un motor monofsico de
induccin no rota. En su lugar, primero pulsa con gran intensidad,
luego con menos intensidad pero permanece siempre en la misma
direccin.Si el campo magntico es fijo en el espacio y alterno en el
tiempo y el rotor se halla detenido el circuito electromagntico
resultante se asemeja mucho al de un transformador en
cortocircuito, donde el rotor hara las veces de secundario. Para
comprender el funcionamiento de stas mquinas debemos imaginar que
el campo magntico alterno es en realidad la composicin de dos
campos de mdulos constantes pero rotantes en sentidos opuestos.
ConstruccinFundamentalmente los motores monofsicos de induccin
cuentan con un estator construido de material ferromagntico sobre
el que se colocan las bobinas principales, tantas como polos tenga
el motor. Un rotor de caractersticas similares al estator, rodeado
de barras conductoras cortocircuitadas en los extremos por anillos
formando una jaula de ardilla.
Estas mquinas conservan la propiedad fundamental de no poseer
contactos elctricos rasantes lo que les confiere una durabilidad
muy alta y muy bajo mantenimiento.No hay conexin fsica entre el
rotor y el estator, y hay un entrehierro uniforme entre
ellos.AplicacionesEs utilizado en electrodomsticos porque funcionan
con redes monofsicas algo que ocurre con nuestras viviendas como
son licuadoras, refrigeradores, tambin se utilizan en la industria
general y pequeas mquinas de herramienta.
Motores de corriente alterna trifsicosMotor de Induccin. A tres
fases La mayora de los motores trifsicos tienen una carga
equilibrada, es decir, consumen lo mismo en las tres fases, ya estn
conectados en estrella o en tringulo. Las tensiones en cada fase en
este caso son iguales al resultado de dividir la tensin de lnea por
raz de tres.Tipos de motores de corriente alterna trifsicosMotor de
rotor en cortocircuitoEl motor de rotor en cortocircuito es el de
construccin ms sencilla, de funcionamiento ms seguro y de
fabricacin ms eco-nmica. Su nico inconveniente es el de absorber
una elevada intensidad en el arranque a la tensin de
funcionamiento.En el momento del arranque este motor acoplado
directamente a la red presenta un momento de rotacin de 1,8 a 2
veces el de rgimen, pero la intensidad absorbida en el arranque
toma valores de 5 a 7 veces la nominal.Motor bobinado y anillos
rasantesEn este tipo de motores, el rotor va ranurado igual que el
estator, y en l se coloca un bobinado normalmente trifsico similar
al del estator conectado en estrella y los extremos libres se
conectan a tres anillos de cobre, aislados y solidarios con el eje
del rotor. Sobre los anillos, se colocan los porta escobillas, que
a su vez se conectan a la placa de bornes del
motor.FuncionamientoSe basa en la accin del flujo gira- torio
generado en el circuito estatrico sobre las corrientes inducidas
por dicho flujo en el circuito del rotor. El flujo giratorio creado
por el bobinado estatrico corta los con- ductores del rotor, por lo
que se generan fuerzas electromotrices inducidas. Suponiendo
cerrado el bobinado rotrico, es de entender que sus conductores
sern recorridos por corrientes elctricas.La velocidad de rotacin
del rotor en los motores asncronos de induccin es siempre inferior
a la velocidad de sincronismo (velocidad del flujo giratorio). Para
que se genere una fuerza electromotriz en los conductores del rotor
ha de existir un movimiento relativo entre los conductores y el
flujo giratorio.
ConstruccinEl estator: est constituido por un enchapado de
hierro al silicio, introducido generalmente a presin, entre una
carcasa de hierro colado. El enchapado es ranurado, lo cual sirve
para insertar all las bobinas, que a su vez se construyen con
alambre de cobre, de diferentes dimetros.El rotor: es la parte mvil
del motor. Est formado por el eje, el enchapado y unas barras de
cobre o aluminio unidas en los extremos con tornillos.Los escudos:
estn hechos con hierro colado en el centro tienen cavidades donde
se incrustan cojinetes de bolas sobre los cuales descansa el eje
del rotor.AplicacionesEstos motores ms que nada se utilizan en
donde el sistema de alimentacin es de tres fases, este tipo de
motores se utilizan en las industrias por su consumo de energa y se
utilizan para cargas grandes.
Motores PremiumLos motores de alta eficiencia demandan una menor
potencia del sistema de distribucin para obtener la misma potencia
de salida necesaria para realizar su trabajo
especfico.ConstruccinLa mayor eficiencia de los motores se debe a
un conjunto de factores. Entre las principales caractersticas de
fabricacin de los motores de alta eficiencia tenemos. Rotor
inyectado en cobre y ms compacto con una consecuente mayor
conductividad y menor momento de inercia. Ventilador tiene un mejor
diseo aerodinmico ligero y bajas perdida por friccin. Reduccin de
la dispersin del campo a travs de una mayor rea de laminacin
Rodamientos antifriccin de bajo calentamiento bajo ruido y bajas
perdidas por friccin. Entre hierro ms estrecho lo que reduce las
perdidas magnticas y por friccin. Ncleo estatrico con lminas de
hierro-silicio, reduciendo las corrientes de Foucault y las prdidas
del campo magntico.Ventajas Los fabricantes dan mayor garanta
Mayores ciclos de lubricacin Tolerancia trmica Operacin a elevadas
temperaturasFuncionamientoSe podra decir que estos motores du
funcin es dar alta eficiencia, por lo tanto La eficiencia de un
motor mide la conversin de la energa elctrica en trabajo til.Para
aumentar la eficiencia es preciso decir estas propiedades y se
clasifican en 5 categoras:Dos de stas son: las prdidas en el hierro
del ncleo y las prdidas por resistencia aerodinmica y friccin.Las
prdidas en el rotor estn causadas por las corrientes en el mismo y
por las prdidas en el hierro.Las prdidas en el hierro del ncleo se
deben a la energa requerida para vencer la oposicin del material
del ncleo a la variacin de los campos magnticos.Las prdidas por
resistencia aerodinmica y por friccin son causadas por la
resistencia del aire y por el rozamiento de los
cojinetes.Aplicaciones Estos motores se encuentran en las empresas
o fabricas muy grandes, esto se debe a sus grandes costos pero al
largo del tiempo estos costos se ven reflejados en las ganancias
que producen de los mismos.
Motor paso a pasoEl motor paso a paso es un dispositivo
electromecnico que convierte una serie de impulsos elctricos en
desplazamientos angulares discretos, lo que significa que es capaz
de avanzar una serie de grados (paso) dependiendo de sus entradas
de control. El motor paso a paso se comporta de la misma manera que
un conversor digital-analgico (D/A) y puede ser gobernado por
impulsos procedentes de sistemas lgicos.Tipos de motores Los
motores paso a paso se dividen en dos categoras principales: de imn
permanente y de reluctancia variable. Tambin existe una combinacin
de ambos, a los que se les llama hbridos.Los de imn permanente
existen dos tipos: los unipolares y bipolares.Motores paso a paso
unipolares:Los motores unipolares son relativamente fciles de
controlar, gracias a que poseen devanados duplicados. Aunque para
facilitar el esquema se dibuja este devanado como una bobina con
punto medio, en realidad tienen dos bobinas en cada eje del
estator, que estn unidas por extremos opuestos, de tal modo que al
ser alimentada una u otra, generan cada una un campo magntico
inverso al de la otra.Motores paso a paso bipolares:Los motores
bipolares requieren circuitos de control y de potencia ms
complejos. Pero en la actualidad esto no es problema, ya que estos
circuitos se suelen implementar en un integrado. La configuracin de
los motores bipolares requiere que las bobinas reciban corriente en
uno y otro sentido, y no solamente un encendido-apagado.
Motores paso a paso de reluctancia variable:Los motores de
reluctancia variable son los motores paso a paso ms simples de
manejar. Su secuencia se limita a activar cada bobinado en orden,
como lo indica la figura.
FuncionamientoBsicamente estos motores estn constituidos
normalmente por un rotor sobre el que van aplicados distintos
imanes permanentes y por un cierto nmero de bobinas excitadoras
bobinadas en su estator. Las bobinas son parte del estator y el
rotor es un imn permanente. Toda la conmutacin (o excitacin de las
bobinas) deber ser externamente manejada por un controlador.
ConstruccinEstos motores se construyen colocando muchas bobinas
en forma de crculo. Cuando la corriente pasa a travs de una de las
bobinas se concierte en magntico y por lo tanto se mueve el eje del
motor a su direccin.
Aplicaciones Taxmetros Disk-drive Impresoras Plotters Robots
Casete digitales