Descripcin de Motores elctricos

Funcionamiento

Campos magnticos formador por: Bobinas Imanes permanentes Materiales ferromagnticos sometidos a

campos

Entre hierro. Espacio entre el rotor y el estator. Debe ser lo menor posible para un mejor desempeo (disminuye reluctancia)

Rotor

Estator

Transforma la energa elctrica en mecnica por medio de campos magnticos

Funcionamiento

Ley de Lorentz

v= velocidad q=carga E=campo elctrico B=Campo magnetico

Fuerza que ejercida por un campo magnetico que recibe una particula cargada o corriente electrica.

= ( + )

Funcionamiento

Otras leyes

Ley de induccin de Faraday

=

Ley circuital de ampere

=

V= Voltaje N=nmero de vueltas de la bobina = flujo magntico R= Reluctancia

Distintos tipos de rotores y estatores

Campo magnetico rotatorio (CMR). Los campos de las bobinas del estator se suman para dar una resultante que va girando.

Estator Bobinas alimentadas con AC Trifasico (CMR) Bobinas alimentadas AC monifasico Bobinas Alimentadas con DC (Electroiman

fijo) Bobinas alimentadas con DC, fijos o

conmutadas con electronica Imanes permanente

Rotor Bobinas Alimentadas con DC o AC

(Electroiman) Bobinas cortocircuitadas Imanes permanentes Material Ferromagnetico

Imanes permanente

Nmero de pares de polos

=

/2

= velocidad del centro magntico rotatorio del estator (CMR) =velocidad del centro magntico rotatorio del rotor (con referencia del rotor) m = velocidad mecnica del rotor =frecuencia angular de la red p=nmero de polos

= m +

Armadura (inducido) y Excitacin

El Rotor y el estator pueden jugar estos roles. Armadura: Se induce el voltaje (si se usa como generador), o se pone un voltaje Excitacin: Es el que produce el flujo magnetico

Tipos de Motores ms comunes Auto Conmutados Conmutados externamente

Conmutadores mecnicos (escobillas)

Electronic- Commutator (EC)

Motors[59][b]

Maquinas

asincrnicas

Mquinas sncronas

AC DC AC AC

Motor universal

Conexin rotor-estator Excitacin

separada Series Shunt Compuesto Con imanes permanentes (PM)

Con PM BLDC

Rotor Ferromagntico De reluctancia

Con tres fases De induccin Mtodos de partida de motor monofsico Capacitivo Resistivo Split Polo-sombra

Con tres fases Motor sncrono BLAC

Electrnica simple Rectifier,

linear transistor(s) or DC chopper

Electrnica ms elaborada

Most elaborate electronics (VFD), when provided

Escobillas o carbones y Conmutadores

Escobillas o carbones permiten transmitir energa electrica al rotor en movimiento. (une el cable a una placa metalica en el rotor) El conmutador, corresponde a la placa del rotor fraccionada. Esto permite ir alimentando selectivamente las bobinas. Se evita tener escobillas al usar imanes permantes en el rotor

Escobillas

Motor DC

Rotor: bobinas (DC) Estator: bobinas (DC) o imanes Corriente: DC Escobillas: Si (con conmutador)

Tiene torque de partida El estator no tiene centro margnetico

rotario (emite un campo fijo como si fuera iman)

El angulo de torque es constante, y se establece en 90 (construccion) para mayor eficiencia

Conexin serie y shunt

Cuando el rotor y el estator son bobinas alimentadas electricamente, la conecin electrica puede provenir de distintas fuentes o de la misma fuente, en este ultimo caso, puede ser conexin:

Excitacin separada

Conexin shunt (paralelo)

Conexin serie

Motor sncrono

Estator: bobinas (AC trifsica) Rotor: bobinas (DC) o imanes Corriente: AC trifsica. Escobillas: Si (no hay colector. Siempre conectado a continua)

Motor poco usado. Principal uso como generador.

Su velocidad depende de la frecuencia de la red y el nmero de pares de polos

La velocidad de la CMR del rotor con respecto al rotor es cero. ( = 0)

Solo genera torque en la velocidad sincrona. Si el torque es muy alto, comienza un torque pulsante sobre el rotor

No tiene torque de partida (necesitan ayuda para partir)

Motor sncrono

Su velocidad depende de la frecuencia de la red y el nmero de pares de polos

= =120

Motor de induccin

Rotor: bobinas en lazo cerrado (cortocircuito) Estator: bobinas (AC trifsico) Corriente: AC Escobillas: No (Jaula de Ardilla). Si (Rotor Bobinado)

No necesita alimentacin en el rotor ( Las escobillas en el rotor bobinado se conecta resistencias para quitar torque y bajar la corriete de partida)

Existe deslizamiento. El rotor gira ms lento que el centro magntico rotatorio del estator.

Genera torque en todas las velocidades menos la sincrona

Tiene torque de partida Velocidad mxima la sincrona.

Tambien existe el de induccin monofasico, pero no

tiene torque de partida

Motor Jaula de Ardilla

Rotor bobinado

Motor de induccin

Motor de induccin

Variando la frecuencia es posible crear curvas en que el torque se constante para un rango de velocidades y, sobre la velocidad sincrono nominal, la potencia sea constante.

Motor universal

Rotor: bobinas Estator: bobinas Corriente: AC monofsico o DC Escobillas: Si (colector)

Rotor conectado a estator en serie (presenta misma curva torque que DC en serie)

Tpicamente usado en aparatos domsticos (taladro)

El motor se puede daar por exceso de velocidad si trabaja sin carga

Alto torque de partida (mayor que un motor de induccin)

Con AC funciona levemente peor por la reactancia

Motor de Reluctancia

Rotor: Material ferromagnetico Estator: Bobinas Corriente: DC controlado Escobillas: no

Induce polos en el rotor Variacion del par de torque en un paso

(Ripple) El giro se produce en la direcin en que se

reduce la reluctancia Se controla mediante encendido de par de

bobinas.

Motor de Reluctancia

Torque mximo constante, depende de la

geometria del motor, que tiene ripple. La velocidad se da por control electronico Puede perder sincronismo a altas velocidades:

debido a la inercia del rotor es capas de alinearse a las bobinas encendidas.

Motor BLDC

Rotor: Imanes permantes Estator: Bobinas Corriente: Se elimenta con DC integrada a un inversor para pasarlo a AC Escobillas: no

Conmutacin electronica Se puede controlar la posicin del rotor con

sensores de efecto hall o back-EMF Ms eficiente, mayor vida, menos ruidoso

que motor DC Gracias a microcontroladores se puede

controlar la velocidad, sostener un torque y realizar un control mas fino de los movimientos

El maximo torque esta determinado por la temperatura mxima del motor

Estator a la izq. Rotor de imanes permanentes a la derecha

Motor Stepper (BLDC)

Rotor: Imanes permanentes Estator: Bobinas Corriente: DC, con control Escobillas: no

Usado en robotica por su precicion Puede manener una pocicin fija Movimientos angulares discretos N caja reductora+circuito de control forma

un servomotor