Analisis De Caso

MANUAL DE MOTORES ELECTRICOS

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CAPITULO 1

INTRODUCCION A LOS MOTORES ELECTRICOS

1.1 Clasificación general de los motores eléctricos

Un motor eléctrico es esencialmente una máquina que convierte energía

eléctrica en movimiento o trabajo mecánico, a través de medios

electromagnéticos.

Debido a que son muchos y variados los tipos de motores eléctricos, existen

numerosas formas de catalogarlos. A continuación se muestran algunas de las

formas más usuales:

• Por su alimentación eléctrica [véase figura 1.1]

• Por el número de fases en su alimentación [véase figura 1.2]

• Por su sentido de giro [véase figura 1.3]

• Por su flecha [véase figura 1.4]

• Por su ventilación [véase figura 1.5]

• Por su carcasa [véase figura 1.6]

• Por la forma de sujeción [véase figura 1.7]

• Por la posición de su flecha [véase figura 1.8]

Figura 1.1 Clasificación por su alimentación eléctrica

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Figura 1.2 Clasificación por el número de fases en su alimentación

Figura 1.3 Clasificación por su sentido de giro

Figura 1.4 Clasificación por su flecha

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1.1.1 Fundamentos de operación de los motores eléctricos

En magnetismo se conoce la existencia de dos polos: polo norte (N) y polo

sur (S), que son las regiones donde se concentran las líneas de fuerza de un

imán. Un motor para funcionar se vale de las fuerzas de atracción y repulsión

que existen entre los polos. De acuerdo con esto, todo motor tiene que estar

formado con polos alternados entre el estator y el rotor, ya que los polos

magnéticos iguales se repelen, y polos magnéticos diferentes se atraen,

produciendo así el movimiento de rotación. En la figura 1.9 se muestra como se

produce el movimiento de rotación en un motor eléctrico.

Un motor eléctrico opera primordialmente en base a dos principios: El de

inducción, descubierto por Michael Faraday en 1831; que señala, que si un

conductor se mueve a través de un campo magnético o está situado en las

proximidades de otro conductor por el que circula una corriente de intensidad

variable, se induce una corriente eléctrica en el primer conductor. Y el principio

que André Ampére observo en 1820, en el que establece: que si una corriente

pasa a través de un conductor situado en el interior de un campo magnético,

éste ejerce una fuerza mecánica o f.e.m. (fuerza electromotriz), sobre el

conductor.

1.1.2 Tipos y características

Existen básicamente tres tipos de motores eléctricos:

a) Los Motores de Corriente Directa [C.D.] o Corriente Continua [C.C.]. Se

utilizan en casos en los que es importante el poder regular continuamente

la velocidad del motor, además, se utilizan en aquellos casos en los que

es imprescindible utilizar corriente directa, como es el caso de motores

accionados por pilas o baterías. Este tipo de motores debe de tener en el

rotor y el estator el mismo numero de polos y el mismo numero de

carbones. Los motores de corriente directa pueden ser de tres tipos:

• Serie

• Paralelo

• Mixto

b) Los Motores de Corriente Alterna [C.A.]. Son los tipos de motores más

usados en la industria, ya que estos equipos se alimentan con los sistemas

de distribución de energías “normales”. De acuerdo a su alimentación se

dividen en tres tipos:

Figura 1.9 Generación del movimiento de rotación

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• Monofásicos (1 fase)

• Bifásicos (2 fases)

• Trifásicos (3 fases)

c) Los Motores Universales. Tienen la forma de un motor de corriente

continua, la principal diferencia es que esta diseñado para funcionar con

corriente alterna. El inconveniente de este tipo de motores es su

eficiencia, ya que es baja (del orden del 51%), pero como se utilizan en

maquinas de pequeña potencia, ésta no se considera importante, además,

su operación debe ser intermitente, de lo contrario, éste se quemaría.

Estos motores son utilizados en taladros, aspiradoras, licuadoras, etc.

1.2 Partes fundamentales de un motor eléctrico

Dentro de las características fundamentales de los motores eléctricos, éstos

se hallan formados por varios elementos, sin embargo, las partes principales son:

el estator, la carcasa, la base, el rotor, la caja de conexiones, las tapas y los

cojinetes [véase figura 1.10]. No obstante, un motor puede funcionar solo con el

estator y el rotor.

1.2.1 Estator

El estator es el elemento que opera como base, permitiendo que desde ese

punto se lleve a cabo la rotación del motor. El estator no se mueve

mecánicamente, pero si magnéticamente. Existen dos tipos de estatores [ver

figura 1.12]:

a) Estator de polos salientes

b) Estator rasurado

Figura 1.10 Partes de un motor de C.A.

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El estator está constituido principalmente de un conjunto de láminas de

acero al silicio (y se les llama “paquete”), que tienen la habilidad de permitir

que pase a través de ellas el flujo magnético con facilidad; la parte metálica del

estator y los devanados proveen los polos magnéticos.

Los polos de un motor siempre son pares (pueden ser 2, 4, 6, 8, 10, etc.,),

por ello el mínimo de polos que puede tener un motor para funcionar es dos (un

norte y un sur).

1.2.2 Rotor

El rotor es el elemento de transferencia mecánica, ya que de él depende la

conversión de energía eléctrica a mecánica. Los rotores, son un conjunto de

láminas de acero al silicio que forman un paquete, y pueden ser básicamente de

tres tipos [figura 1.13]:

a) Rotor ranurado

b) Rotor de polos salientes

c) Rotor jaula de ardilla

Figura 1.12 Tipos de estatores

POLOS SALIENTES RANURADO

Figura 1.13 Tipos de estatores

Polos salientes Ranurado Jaula de ardilla

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1.2.3 Carcasa

La carcasa es la parte que protege y cubre al estator y al rotor, el material

empleado para su fabricación depende del tipo de motor, de su diseño y su

aplicación. Así pues, la carcasa puede ser:

a) Totalmente cerrada

b) Abierta

c) A prueba de goteo

d) A prueba de explosiones

e) De tipo sumergible

1.2.4 Base

La base es el elemento en donde se soporta toda la fuerza mecánica de

operación del motor, puede ser de dos tipos:

a) Base frontal

b) Base lateral

1.2.5 Caja de conexiones

Por lo general, en la mayoría de los casos los motores eléctricos cuentan con

caja de conexiones. La caja de conexiones es un elemento que protege a los

conductores que alimentan al motor, resguardándolos de la operación mecánica

del mismo, y contra cualquier elemento que pudiera dañarlos.

1.2.6 Tapas

Son los elementos que van a sostener en la gran mayoría de los casos a los

cojinetes o rodamientos que soportan la acción del rotor.

1.2.7 Cojinetes

También conocidos como rodamientos, contribuyen a la óptima operación de

las partes giratorias del motor. Se utilizan para sostener y fijar ejes mecánicos,

y para reducir la fricción, lo que contribuye a lograr que se consuma menos

potencia. Los cojinetes pueden dividirse en dos clases generales:

a) Cojinetes de deslizamiento [ver figura 1.14].- Operan el base al principio

de la película de aceite, esto es, que existe una delgada capa de

lubricante entre la barra del eje y la superficie de apoyo.

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b) Cojinetes de rodamiento [véase figura 1.15].- Se utilizan con preferencia

en vez de los cojinetes de deslizamiento por varias razones:

• Tienen un menor coeficiente de fricción, especialmente en el

arranque.

• Son compactos en su diseño

• Tienen una alta precisión de operación.

• No se desgastan tanto como los cojinetes de tipo deslizante.

• Se remplazan fácilmente debido a sus tamaños estándares

1.3 Características particulares de los motores eléctricos de corriente alterna

Los parámetros de operación de un motor designan sus características, es

importante determinarlas, ya que con ellas conoceremos los parámetros

determinantes para la operación del motor. Las principales características de los

motores de C.A. son:

1.3.1 Potencia: Es la rapidez con la que se realiza un trabajo; en física

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