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  • TECNOLOGA INDUSTRIAL I1. Departamento de Tecnologa. IES Nuestra Seora de la Almudena M Jess Saiz

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    TEMA 11: MOTORES DE CORRIENTE ALTERNA

    1.- La corriente alterna (C.A.)

    La corriente alterna es una corriente elctrica en la que el sentido de circulacin de los electrones y la cantidad de electrones varan cclicamente.

    La caracterstica principal de una corriente alterna es que durante un instante de tiempo un polo es negativo y el otro positivo, mientras que en el instante siguiente las polaridades se invierten tantas veces como ciclos por segundo (hertzios) posea esa corriente. No obstante, aunque se produzca un constante cambio de polaridad, la corriente siempre fluir del polo negativo al positivo, tal como ocurre en las fuentes de FEM que suministran corriente continua.

    Como la tensin varia constantemente se coge una tensin de referencia llamada valor eficaz. Este valor es el valor que debera tener en corriente continua para que produjera el mismo efecto sobre un receptor

    en corriente alterna.

    En Europa la corriente alterna que llega a los hogares es de 230 V y tiene una frecuencia de 50 Hz.

    La forma ms comn de generar corriente alterna es empleando grandes generadores o alternadores ubicados en plantas termoelctricas, hidroelctricas o centrales atmicas.

    La corriente alterna se representa con una onda senoidal.

    f = frecuencia (ciclos/s = Hertzio Hz)

    Ventajas de la corriente alterna

    Entre algunas de las ventajas de la corriente alterna, comparada con la corriente continua, tenemos las siguientes:

    Se transporta a grandes distancias con poca prdida de energa. Al incrementar su frecuencia por medios electrnicos en miles o millones de ciclos por

    segundo (frecuencias de radio) es posible transmitir voz, imagen, sonido y rdenes de control a grandes distancias, de forma inalmbrica.

    Los motores y generadores de corriente alternan son estructuralmente ms sencillos y fciles de mantener que los de corriente continua.

    Sistemas ms empleados de CA:

    Los sistemas ms empleados para transporte y uso de la CA son:

    Sistema monofsico. En ese sistema se emplea una sola fase de corriente alterna y un neutro, obtenindose tensiones de 230 V de valor eficaz y 50 Hz de frecuencia..

    Vmximo Veficaz

    230 V

    http://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtml

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    Sistema trifsico. Sistema formado por un neutro y tres fases de corrientes alterna, de igual frecuencia y valor eficaz, desfasadas entre si 120 grados. Esto permite tensiones de 230 V (entre fase y neutro) y de 400 V (entre fases). Y 50 Hz de frecuencia La utilizacin de electricidad en forma trifsica es comn en industrias donde muchas de las mquinas funcionan con motores para esta tensin. Las corrientes trifsicas se generan mediante alternadores dotados de tres bobinas o grupos de bobinas, enrolladas sobre tres sistemas de piezas polares equidistantes entre s.

    Variacin de la tensin en la corriente alterna trifsica

    Los colores que segn la normativa se emplean en los cables son:

    Fases

    Negro, gris o marrn

    Neutro

    N azul claro

    Toma tierra

    TT rayas verde/amarilla

    POTENCIA EN CA: La potencia total suministrada por el generador no siempre es la consumida por el circuito. Una parte de la potencia se utiliza para crear campos elctricos y magnticos en las mquinas, pero no se consume. Sin embargo, la fuente debe proveerla para el funcionamiento del circuito.

    MONOFSICA TRIFSICA

    Potencia activa: P = U.I.cos = S cos (W) P = 3 Uf.If.cos = S cos (W)

    Potencia reactiva: Q =U.I.sen =S sen VAr) Q = 3 Uf.If..sen =S sen (VAr)

    Potencia aparente: S = U.I (VA) S = 3 Uf.If. (VA)

    Factor de potencia = cos

    Potencia activa: P Es la potencia que representa la cantidad de energa elctrica que se va a transformar en trabajo (calor, energa mecnica, etc). Es la potencia necesaria absorbida de la red.

    Aplicando un rendimiento dar la potencia til.

    Se designa con la letra P y se mide en vatios (W).

    La potencia activa (absorbida) es debida a los elementos resistivos.

    Potencia reactiva: Q Es la encargada de generar el campo elctrico y magntico que requieren para su funcionamiento los motores y transformadores: Esta potencia slo aparecer cuando existan bobinas o condensadores

    R

    S

    T

    U (V)

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    en los circuitos. Es una potencia devuelta al circuito, por lo que la potencia reactiva tiene un valor medio nulo y no produce trabajo til.

    Se mide en voltamperios reactivos (VAR) y se designa con la letra Q.

    Esta potencia es debida nicamente a los elementos reactivos.

    Potencia aparente: S La potencia aparente de un circuito elctrico de corriente alterna corresponde a la energa que consume dicho circuito en forma de calor o trabajo y la energa utilizada para la formacin de los campos elctricos y magnticos de sus componentes.

    Esta potencia ha de satisfacer la energa consumida por los elementos resistivos y tambin la que van a "almacenar" bobinas y condensadores. Se la designa con la letra S y se mide en voltiamperios (VA).

    Factor de potencia: cos El factor de potencia se define como el cociente de la potencia activa entre la potencia aparente; esto es:

    cos = P / S

    El factor de potencia es un trmino utilizado para describir la cantidad de energa elctrica que se ha convertido en trabajo.

    El valor ideal del factor de potencia es 1, esto indica que toda la energa consumida por los aparatos ha sido transformada en trabajo.

    Por el contrario, un factor de potencia menor a la unidad significa un mayor consumo de energa necesaria para producir un trabajo til.

    2.- Motores de CA trifsicos

    Se utilizan en la mayor parte de mquinas industriales.

    Estn constituidas por el estator, el rotor y el entrehierro.

    La separacin de aire entre el estator y el rotor se llama entrehierro

    Estator: parte fija formada por una corona de chapas ferromagnticas aisladas provistas de ranuras, donde se introducen 3 bobinas inductoras, cuyos extremos van conectados a la red. Es la parte encargada de crear el campo magntico.

    Rotor: parte mvil situada en el interior del estator, formado por chapas ferromagnticas aisladas y ranuradas exteriormente. El bobinado del rotor puede estar de dos formas:

    Rotor de jaula de ardilla: en las ranuras se encuentran los bobinados del inducido cuyos extremos se unen entre s en cortocircuito. Por tanto, no hay posibilidad de conectar el devanado del rotor con el exterior.

    El rotor va montado sobre un eje

    Estator

    Bobina del estator

    Ranura del estator

    Entrehierro

    Rotor

    Bobina del rotor

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    Rotor bobinado: los devanados del rotor van

    distribuidos en la periferia y sus extremos estn conectados a anillos colectores montados sobre el mismo eje, sobre los que se deslizan unas escobillas que permiten conectar la bobina a un circuito exterior..

    Estator y rotor, tienen el mismo nmero de pares de polos.

    Ventajas del motor con rotor en bobinado respecto al motor con rotor en cortocircuito.

    1. La corriente de arranque es menor, solamente, de 1,5 a 2.5 veces la corriente nominal, debido al empleo de las resistencias de arranque.

    2. El par de arranque es siempre mayor en motores de las mismas caractersticas.

    3. Durante el periodo de arranque tambin es mayor el factor de potencia debido a la presencia de las resistencias rotricas.

    4. En los motores de rotor bobinado es posible una mejor regulacin de la velocidad

    Los principales inconvenientes son los siguientes:

    1. El devanado del rotor encarece el precio del motor y lo hace ms voluminoso.

    2. Los equipos para el arranque, frenado, regulacin de la velocidad, etc... son ms complejos. Esto significa ms caros, ms voluminosos y personal ms entrenado para su manejo.

    FUNCIONAMIENTO:

    El motor se conecta a CA trifsica. Pero la corriente circula exclusivamente por las bobinas inductoras del estator. Esto genera un campo magntico giratorio (en CC es lineal).

    Como consecuencia del campo magntico giratorio en los conductores del rotor se inducen corrientes elctricas. Estas corrientes interactan con el campo magntico del estator, provocando fuerzas electromagnticas que dan lugar al par motor que obliga a girar al rotor.

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    N

    R

    S

    T

    Motor con 1 par de polos /fase

    N

    R

    S

    T

    Motor con 2 pares de polos /fase

    El Campo magntico giratorio se obtiene con tres devanados desfasados 120 (acoplados en estrella o tringulo) y conectados a un sistema trifsico de C. A.

    CLASIFICACIN DE MOTORES DE C.A.:

    Sncronos: son aquellas en las que la velocidad de giro del rotor es la misma que la velocidad de giro del campo magntico. Son poco utilizadas, emplendose solo en aplicaciones muy especificas.

    Asncronos o de induccin: en las que la velocidad de giro del rotor es inferior a la de rotacin de campo magntico. La amplia