MAQUINAS DE CORRIENTE ALTERNA

Motores de corriente alterna:

Se diseñan dos tipos básicos de motores para funcionar con corriente alterna polifásica: los motores síncronos y los motores de inducción. El motor síncrono es en esencia un alternador trifásico que funciona a la inversa. Los imanes del campo se montan sobre un rotor y se excitan mediante corriente continua, y las bobinas de la armadura están divididas en tres partes y alimentadas con corriente alterna trifásica. La variación de las tres ondas de corriente en la armadura provoca una reacción magnética variable con los polos de los imanes del campo, y hace que el campo gire a una velocidad constante, que se determina por la frecuencia de la corriente en la línea de potencia de corriente alterna.

La velocidad constante de un motor síncrono es ventajosa en ciertos aparatos. Sin embargo, no pueden utilizarse este tipo de motores en aplicaciones en las que la carga mecánica sobre el motor llega a ser muy grande, ya que si el motor reduce su velocidad cuando está bajo carga puede quedar fuera de fase con la frecuencia de la corriente y llegar a pararse. Los motores síncronos pueden funcionar con una fuente de potencia monofásica mediante la inclusión de los elementos de circuito adecuados para conseguir un campo magnético rotatorio.

El más simple de todos los tipos de motores eléctricos es el motor de inducción de caja de ardilla que se usa con alimentación trifásica. La armadura de este tipo de motor consiste en tres bobinas fijas y es similar a la del motor síncrono. El elemento rotatorio consiste en un núcleo, en el que se incluyen una serie de conductores de gran capacidad colocados en círculo alrededor del árbol y paralelos a él. Cuando no tienen núcleo, los conductores del rotor se parecen en su forma a las jaulas cilíndricas que se usaban para las ardillas. El flujo de la corriente trifásica dentro de las bobinas de la armadura fija genera un campo magnético rotatorio, y éste induce una corriente en los conductores de la jaula. La reacción magnética entre el campo rotatorio y los conductores del rotor que transportan la corriente hace que éste gire. Si el rotor da vueltas exactamente a la misma velocidad que el campo magnético, no habrá en él corrientes inducidas, y, por tanto, el rotor no debería girar a una velocidad síncrona. En funcionamiento, la velocidad de rotación del rotor y la del campo difieren entre sí de un 2 a un 5%. Esta diferencia de velocidad se conoce como caída.

Motores de inducción

El motor asíncrono fue creado es su forma más simple por Galileo Ferraris y Nikola Tesla en 1885-86. Dos años más tarde se construyó una máquina con el rotor en forma de jaula de ardilla. El rotor de bobinado se desarrolló a principio del Siglo XX.

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). La corriente que circula por el devanado del rotor se debe a la fuerza electromotriz inducida

en él por el campo giratorio; por esta razón, a este tipo de motores se les designa también como motores de inducción. 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. No obstante, y gracias al desarrollo de la electrónica de potencia (inversores y cicloconvertidores), en los últimos años está aumentando considerablemente la utilización de este tipo de motores a velocidad variable. La gran utilización de los motores asíncronos se debe a las siguientes causas: construcción simple, bajo peso, mínimo volumen, bajo coste y mantenimiento inferior al de cualquier otro tipo de motor eléctrico.

Construcción del motor de inducción.

Un motor de inducción tiene físicamente el mismo estator que una máquina sincrónica, pero la construcción del rotor es diferente. Un estator típico de dos polos, Parece (y es) igual al estator de una máquina sincrónica. Hay dos tipos diferentes de rotores que pueden disponerse dentro del estator del motor de inducción. Uno de ellos se llama rotor de jaula de ardilla o simplemente rotor de jaula, mientras que el otro es llamado rotor devanado.

El otro tipo de rotor es el rotor devanado. Un rotor devanado tiene un grupo completo de devanados trifásicos que son las imágenes especulares de los devanados del estator. Las fases de los devanados del rotor están conectadas usualmente en Y, y los extremos de los tres alambres del rotor están unidos a anillos rozantes dispuestos sobre el eje del rotor. Los devanados del rotor están cortocircuitados a través de escobillas montadas en los anillos rozantes. En los motores de inducción de rotor devanado, sus corrientes rotóricas son accesibles en las escobillas del estator, donde pueden ser examinadas y donde se puede insertar resistencia extra al circuito del rotor. Es posible obtener ventaja de este hecho para modificar la característica par-velocidad del motor.

Tipos de motores de inducción.

Motores de inducción de jaula de ardilla clase a

El motor clase A es un motor de jaula de ardilla normal o estándar fabricado para uso a velocidad constante. Tiene grandes áreas de ranuras para una muy buena disipación de calor, y barras con ranuras ondas en el motor. Durante el periodo de arranque, la densidad de corriente es alta cerca de la superficie del rotor; durante el periodo de la marcha, la densidad se distribuye con uniformidad. Esta diferencia origina algo de alta resistencia y baja reactancia de arranque, con lo cual se tiene un par de arranque entre 1.5 y 1.75 veces el nominal ( a plena carga). El par de arranque es relativamente alto y la baja resistencia del rotor produce una aceleración bastante rápida hacia la velocidad nominal. Tiene la mejor regulación de velocidad pero su corriente de arranque varía entre 5 y 7 veces la corriente nominal normal, haciéndolo menos deseable para arranque con línea, en especial en los tamaños grandes de corriente que sean indeseables.

Motores de inducción de jaula de ardilla clase a

A los motores de clase B a veces se les llama motores de propósito general; es muy parecido al de la clase A debido al comportamiento de su deslizamiento-par. Las ranuras de su motor están embebidas algo más profundamente que el los motores de clase A y esta mayor profundidad tiende a aumentar la reactancia de arranque y la marcha del rotor. Este aumento reduce un poco el par y la corriente de arranque.

Las corrientes de arranque varían entre 4 y 5 veces la corriente nominal en los tamaños mayores de 5 HP se sigue usando arranque a voltaje reducido. Los motores de clase B se prefieren sobre los de la clase A para tamaños mayores. Las aplicaciones típicas comprenden las bombas centrífugas de impulsión, las máquinas herramientas y los sopladores.

Motores de inducción de jaula de ardilla clase c

Estos motores tienen un rotor de doble jaula de ardilla, el cual desarrolla un alto par de arranque y una menor corriente de arranque. Debido a su alto par de arranque, acelera rápidamente, sin embargo cuando se emplea en grandes cargas, se limita la disipación térmica del motor por que la mayor parte de la corriente se concentra en el devanado superior.

En condiciones de arranque frecuente, el rotor tiene tendencia a sobre calentarse se adecua mejor a grandes cargas repentinas pero de tipo de baja inercia. Las aplicaciones de os motores de clase C se limitan a condiciones en las que es difícil el arranque como en bombas y compresores de pistón.

Motores de inducción de jaula de ardilla clase d

Los motores comerciales de inducción de jaula de ardilla clase D se conocen también como de alto par y alta resistencia. Las barras del rotor se fabrican en aleación de alta resistencia y se colocan en ranuras cercanas a la superficie o están embebidas en ranuras de pequeño diámetro. La relación de resistencia a reactancia del rotor de arranque es mayor que en lo motores de las clases anteriores.

El motor está diseñado para servicio pesado de arranque, encuentra su mayor aplicación con cargas como cizallas o troqueles, que necesitan el alto par con aplicación a carga repentina la regulación de velocidad en esta clase de motores es la peor.

Motores de inducción de jaula de ardilla de clase f

También conocidos como motores de doble jaula y bajo par. Están diseñados principalmente como motores de baja corriente, porque necesita la menor corriente de arranque de todas las clases. Tiene una alta resistencia del rotor tanto en su devanado de arranque como en el de marcha y tiende a aumentar la impedancia de arranque y de marcha, y a reducir la corriente de marcha y de arranque.

El rotor de clase F se diseñó para remplazar al motor de clase B. El motor de clase F produce pares de arranque aproximadamente 1.25 veces el par nominal y bajas corrientes de arranque de 2 a 4 veces la nominal. Los motores de esta clase se fabrican de la capacidad de 25 hp para servicio directo de la línea. Debido a la resistencia del rotor relativamente alta de arranque y de marcha, estos motores tienen menos regulación de voltaje de los de clase B, bajan capacidad de sobrecarga y en general de baja eficiencia de funcionamiento. Sin embargo, cuando se arrancan con grandes cargas, las bajas de corrientes de arranque eliminan la necesidad de equipo para voltaje reducido, aún en los tamaños grandes.

Corte de un motor de jaula de  ardilla

Motor de Inducción - Jaula de Ardilla

Horizontal

Vertical

 

El motor de inducción con rotor tipo jaula de ardilla es el más ampliamente utilizado para accionamiento de bombas, ventiladores y compresores. Entre sus principales ventajas se incluyen su inherente simplicidad de construcción del rotor y controles; su bajo costo y, obviamente, su adaptabilidad a ambientes más agresivos.

Rotor jaula de ardilla

Motor de Inducción - Rotor Devanado

Los motores de inducción con Rotor Devanado, a pesar de costos más elevado, son comparados con los motores de jaula de ardilla, porque hacen posibles importantes ventajas de aplicación por encima de estos.

Históricamente han sido utilizados para partir cargas de alta inercia o que exijan conjugados de partida elevados, o aunada, cuando el sistema de accionamiento requiere partidas suaves.

Con reóstato líquido o con un sistema estático de control de velocidades, los motores anteriores son una importante alternativa donde se requieren fases limitadas de control de velocidades

Estructura del motor de inducción

Circuito equivalente de un motor de inducción

Un motor de inducción depende para su funcionamiento de que el circuito del estator induzca voltajes y corrientes en el circuito del rotor (acción transformadora). Puesto que la inducción de voltajes y corrientes en el circuito del rotor de un motor de inducción es, esencialmente, una acción de transformación, el circuito equivalente de un motor eléctrico de inducción terminará por ser muy similar al circuito equivalente de un transformador.

Como en cualquier transformador, hay una cierta resistencia y auto inductancia en los embobinados primarios (estator), los cuales se representan en el circuito equivalente de la máquina. La resistencia del estator se denominará R1 y la reactancia de dispersión del estator X1. Ambos componentes aparecen justo a la entrada del modelo de la máquina.

También, como en cualquier transformador con un núcleo de hierro, el flujo de la máquina está relacionado con el voltaje aplicado E1. La existencia de un entrehierro del motor de inducción, que aumenta enormemente la reluctancia de la trayectoria del flujo y por tanto debilita el acoplamiento entre el primario y el secundario. A mayor reluctancia causada por el entrehierro, mayor corriente de magnetización se necesita para lograr un nivel de flujo determinado. Por lo tanto, la reactancia de magnetización en el circuito equivalente XM tendrá un valor menor que el correspondiente a un transformador. Para modelar las pérdidas en el núcleo es necesaria además la resistencia Rc.

El voltaje interno del estator E1 se acopla con el secundario ER por medio de un transformador ideal de relación de espiras aef . Aunque en el caso de los motores de jaula de ardilla es difícil definir esta relación, existe una relación de espiras efectiva para el motor.

En un motor de inducción, cuando se aplica el voltaje a los embobinados del estator, se induce un voltaje en los embobinados del rotor. En general, cuanto mayor sea el movimiento relativo entre los campos magnéticos del rotor y el estator, mayor será el voltaje resultante en el rotor. El mayor movimiento relativo se da cuando el rotor se haya en estado estacionario, condición conocida como de rotor frenado o rotor bloqueado. El extremo opuesto (0V) se da cuando no hay movimiento relativo. El voltaje inducido en cualquier caso entre los dos extremos es directamente proporcional al deslizamiento. Siendo ERO el voltaje inducido con rotor bloqueado, entonces ER= s* ERO.

La reactancia del rotor de un motor de inducción depende de la inductancia LR, de la frecuencia del voltaje fe y de la corriente del rotor. Por lo que XR = 2π*s* f e* LR =s* X RO , dondeX RO es la reactancia del rotor con este bloqueado y f e la frecuencia de la red.

La resistencia del rotor se denomina R.

Circuito equivalente de un motor de inducción inicial.

La corriente en el secundario (rotor) queda entonces como I R=S∗ERO ∕ ( RR+S∗J XRO)

Si se divide por el deslizamiento:I R=¿ E RO ∕ (R R/S+ JXRO)¿

Es posible tratar los efectos del rotor, debido a su velocidad variable, como causados por una impedancia variable alimentada por una fuente de potencia de voltaje constante ER0.

De esta forma queda la siguiente impedancia: ZR=(RR ∕ S+JX RO)

Finalmente se traslada los voltajes, corrientes e impedancias del secundario al primario por medio de la relación de espiras del transformador.

E1=aef∗ERO

I 2=I R ∕ aef

Z2=¿

Si ahora se hacen las siguientes definiciones

R2=¿

X2=¿

La resistencia del rotor RR, la reactancia del rotor bloqueado XR0 y la relación de espiras a fe son difíciles o imposibles de determinar en los rotores de jaula de ardilla. Sin embargo, es posible tomar medidas que dan directamente los valores de R2 y X2.

Circuito equivalente final de un motor de inducción.

Análisis del circuito equivalente

Pérdidas en el estator:

Pérdidas en el rotor:

Potencia de salida (mecánica) Po:

Torque inducido por la máquina (interno):

Torque de carga

Control de velocidad de motores de inducción

Variar el deslizamiento.

Existen dos mecanismos para variar el deslizamiento, uno es por variación de la tensión de alimentación a través del control del ángulo de disparo de tiristores pero el rango de variación es limitado.

El segundo solo es aplicable a motores de inducción de anillos rozantes y consiste en agregar resistencias retóricas variables. Este método reduce grandemente la eficiencia de la máquina a la vez que es muy simple.

Control de velocidad mediante variación de la tensión.

Variar la velocidad sincrónica.

Esto se consigue variando la frecuencia de la tensión de alimentación a través de sistemas electrónicos llamados “variadores de frecuencia” con los cuales es posible ajustar la velocidad por encima o por debajo de la velocidad nominal.

Recordar que ns ¿120 f

p

Cambiar el número de polos P.

Se aplica en motores que posee bobinados múltiples de modo que con conexiones externas sea posible cambiar el número de polos. La variación por tanto es discreta es decir solo se pueden obtener variaciones fijas de 1800, 1200, 900, 600 rpm.

Motores de inducción monofásicos

Los Motores monofásicos se utilizan extensamente en el rango de potencias fraccionaria basta 1.5-2 kW, deben, su nombre a que para su funcionamiento só1o requieren disponer de una alimentación monofásica. Su principal inconveniente es

que carecen de torque de partida por lo cual debe incluirse algún sistema para su arranque. Se utilizan en electrodoméstico, bombas, ventiladores.

Los motores monofásicos de inducción poseen un bobinado único en el estator. Este bobinado está devanado generalmente en varias bobinas que se distribuyen en la periferia del estator, y genera un campo magnético único alternado a lo largo del eje de los campos. Estando inmóvil el rotor, las alternancias del campo del estator inducen corriente en el rotor. Estas corrientes producen a su vez, campos del mismo signo que el estator, que tienden a hacerlo girar 180º hasta enfrentarlo con los polos opuestos. Pero esta fuerza se ejerce a lo largo del eje del rotor y por lo tanto la fuerza de giro es igual en ambos sentidos y el rotor no se mueve.

Si en estas condiciones, se da al rotor un impulso con la mano, éste se pondrá en marcha y girará en la dirección en que se le dio el impulso. Al ir aumentando la velocidad del rotor, llega a un punto en que aproximadamente cumple medio giro, es decir, 180º de rotación, por cada alternancia completa de la corriente que circula por el estator. Si las velocidades del campo magnético giratorio y la del rotor son iguales, no se inducirá f.e.m., debido a que no habría movimiento relativo entre los campos del estator y rotor. Al no haber f.e.m., no existirá corriente inducida y por lo tanto no se inducirá el par motor, entonces se hace necesario que el rotor gire a una velocidad menor que el campo magnético giratorio del estator. Esta diferencia de velocidad se llama "resbalamiento".

Deslizamiento del rotor  Se refiere al movimiento relativo del motor con respecto a la velocidad de deslizamiento ndes=nsinc−nm

 Donde ndes es la velocidad de deslizamiento en la maquina nsinc es la

velocidad de los campos magnéticos nm es la velocidad mecánica Por tanto el deslizamiento del motor se define como:

s=nsinc−nm

nsinc

(¿100 %¿=∞sinc−∞m

∞sinc

=(¿100 %)

Tipos de motores monofásicos de inducción

Motor de fase partida

Fueron los primeros motores monofásicos usados en la industria y aún perduran. Un motor fase partida es un motor de inducción monofásico con dos embobinados de. Estator, uno principal (M) y otro auxiliar de arranque (A). Ambos bobinados se conectan en paralelo y la tensión de la red se aplica a ambos. Estos dos embobinados están separados por un espacio de 90 grados eléctricos a lo largo del estator, y el embobinado auxiliar está diseñado para desconectarse del circuito a una determinada velocidad mediante un interruptor centrifugo; Además, este embobinado está diseñado para tener un cociente resistencia / reactancia mayor que el embobinado principal, de tal manera que la corriente del embobinado auxiliar adelante la corriente en el embobinado principal. Generalmente esta mayor relación R / X se logra al utilizar alambre de menor diámetro para el embobinado auxiliar. Se permite este tipo de alambre allí porque se usa sólo para el arranque y por tanto no tiene que tomar continuamente corriente plena.

Puesto que la corriente del embobinado auxiliar adelante la corriente del embobinado principal, el campo magnético Ba alcanza su punto máximo antes que el campo magnético principal Bm. Como Ba alcanza primero su punto máximo luego Bm, hay una rotación neta en el campo magnético, con dirección contraria al avance de las agujas del reloj. En otras palabras, el embobinado auxiliar hace que

uno de los campos magnéticos del estator con rotación contraria sea mayor que el otro y suministre un momento de arranque neto al motor.

La diferencia de fase es más pequeña de 90°, que es la ideal, la inductancia de la bobina de arranque es bastante pequeña, así que durante el arranque existe un gran flujo de corriente típicamente de siete o diez veces la corriente acumulada. Una gran parte de esta energía se consume en la bobina de arranque, así que para eliminar el peligro de sobrecalentamiento es necesario desconectar la parte de arranque tan pronto como el motor es acelerado lo suficiente, casi siempre al segundo más o menos del arranque. Esto se hace normalmente por un interruptor de centrifugado montado en la cubierta y que se opera mediante un muelle de carga situado en el rotor.

Los motores de fase partida tienen un moderado momento de arranque con una corriente de arranque medianamente baja. Se utiliza en equipos que no necesitan momentos de arranque muy altos, como ventiladores, secadores y bombas centrifugas; Se fabrican en potencias de 1/30 (25 W) a ½ HP (373 W).

En un motor de fase partida, la corriente de los embobinados auxiliares siempre alcanza su punto máximo antes que la del embobinado principal, y por tanto el campo magnético del embobinado auxiliar siempre llega a ese punto antes que el campo magnético del embobinado principal. La dirección de rotación del motor está determinada por el hecho de que el ángulo del campo magnético del embobinado auxiliar esté 90° adelante o 90atrás del ángulo del embobinado principal. Puesto que ese ángulo puede cambiarse de la posición de 90° adelante a la 90° atrás solo con la manipulación de las conexiones del embobinado auxiliar, la dirección de rotación del motor puede invertirse mediante la manipulación de las conexiones del embobinado auxiliar sin cambiar las conexiones del embobinado principal.

El momento producido es típicamente de media a dos veces el momento normal, el cual tiene un amplio rango para pequeñas maquinas, por ejemplo, prensas, tornos, trituradores. Sin embargo, aunque el motor este funcionando por debajo de su temperatura máxima, la puesta en funcionamiento sobrecalienta el arranque. Si esto es imposible es mejor el uso de un motor de arranque capacitivo (que se describe más adelante) o dejar el motor en funcionamiento continuo y efectuar las paradas y encendidos mediante un embrague.

Motor de funcionamiento capacitivo

Algunas veces también son denominados motores capacitivos de división de fase permanente, éstos constituyen la extensión lógica de los motores de encendido

capacitivo, pero donde el condensador permanece en funcionamiento durante todo el tiempo. Esto elimina el interruptor de centrifugado, pero introduce nuevos problemas que limitan el uso de estos motores a unas pocas aplicaciones muy especializados.

Debido a que estos motores son optimizados al máximo para su uso con una impedancia alta (es decir, más vueltas) la fase del condensador reduce la capacidad total necesaria. Cuando el motor alcanza su velocidad optima trabaja como un verdadero motor bifásico, siendo más silencioso y produciendo menos vibraciones que la mayoría de los motores monofásicos. Como contrapartida, estos motores tienen un pobre momento de arranque, pocas veces mayor que el momento total y la mayor parte de ellos una quinta parte del momento total. Incluso para la operación de arranque es necesario el uso del diseño de rotores con una resistencia muy alta que resultan en frecuencias de deslizamiento muy altas de forma que la velocidad del eje alcanza sólo el 90% de la sincronización en vez del 95% alcanzando con un rotor normal de baja resistencia.

Estos motores se utilizan principalmente en poleas, ya que éstas no necesitan de un gran momento inicial, o en motores muy reducidos donde no existe el espacio suficiente para alojar un interruptor de centrifugado.

Motor con condensador permanente

Se ha desarrollado un motor monofásico que funciona con los devanados permanentes. Los dos devanados tienen la misma sección y tiene el mismo número de espiras, es decir los dos devanados son idénticos. Este motor no tiene centrifugo el motor arranca y funciona por la partición de fase en cuadratura producido por dos devanados idénticos desfasados, este motor tiene un par de arranque bajo, en el momento de arranque la corriente en la rama capacitiva es pequeña y el par de arranque es alrededor del 50% del par nominal.

Debido al campo magnético giratorio producido por devanados iguales cuyas corrientes desfasan en casi 90° el par de funcionamiento es uniforme y el motor no presenta zumbidos al igual que otros motores monofásicos. El valor del condensador se elige de forma que las corrientes de marcha en ambos devanados son iguales y desfasadas en 90 °. El conmutador puede cambiar de posición con cierto tiempo por lo tanto, los devanados funcionan independientes y mediante el condensador en serie.

Motor de arranque capacitivo

Estos se diferencian de los motores de división de fases en el hecho de que las bobinas de encendido tienen más vueltas (frecuentemente más que el embobinado principal) y se alimenta mediante condensadores en serie. El resultado de complicar mínimamente el circuito es el de un mejor encendido.

Los condensadores en serie son la causa de que la corriente que se da en la bobina de arranque esté atrasada respecto a la fase de la tensión suministrada, escogiendo de forma correcta la bobina y el condensador, podemos aproximar en gran manera la diferencia de fase ideal de 90°. El condensador de encendido tiene la ventaja de dar una corriente de encendido más baja y momento inicial mayor que su equivalente motor de división de fase.

El motor de encendido capacitivo monofásico es el más adecuado para utensilios domésticos. Tiene un gran momento inicial, tolera frecuentes paradas y puestas en marcha y es tan sólo un poco más caro que el de motor de división de fase. Es fácil de reconocer debido al pequeño saliente situado en la carcasa y que aloja el condensador cilíndrico para el arranque.

Motores capacitivos y de arranque capacitivo

Estos utilizan un gran condensador de arranque para ofrecer un buen momento en el encendido y, tan pronto como el motor alcanza una velocidad óptima, cambia a un valor más pequeño que se adapta mejor a las condiciones de funcionamiento permanente, esto combina el buen encendido que ofrece un motor de arranque capacitivo con el funcionamiento sin vibraciones de un motor de funcionamiento capacitivo. Este tipo de motor es de uso poco frecuente y se utilizan para motores monofásicos de gran tamaño donde el uso sin vibraciones y un incremento en el factor de potencia son realmente factores considerables.

Un motor de funcionamiento capacitivo como un motor trifásico, pero con un pobre momento inicial. Su sentido de giro se puede cambiar sí se intercambiando las conexiones en el embobinado principal, no importa cuál de ellas.

Tanto los motores de división de fase como los de arranque capacitivo pueden cambiar de sentido de giro intercambiando las conexiones en el embobinado

de arranque, o intercambiando las conexiones de la bobina principal. Sin embargo, esto es factible sólo cuando se realiza en el reposo, una vez el motor ha alcanzado su velocidad de funcionamiento las bobinas de arranque se desconectan por el interruptor de fuerza centrífuga y el intercambio de las conexiones no produce ningún efecto en el sentido de giro del motor.

Motor universal

El motor universal se denomina así por ser el único motor que puede conectarse tanto a corriente alterna como a corriente continua. Cuando el motor universal se conecta a la corriente continua con una carga constante, la velocidad y la potencia aumenta proporcionalmente con el voltaje aplicado.

Cuando el motor universal se conecta a la corriente alterna con carga constante, la velocidad y la potencia aumentan proporcionalmente con el voltaje aplicado a partir de los 3000 r.p.m. (revoluciones por minuto). En el motor universal la velocidad dada para un voltaje en corriente alterna es inferior que la que se obtendría si se aplica el mismo voltaje pero en corriente continua.

Por ello hay herramientas, como taladros que para bajar las revoluciones del motor le intercalan un rectificador de media onda, los motores universales se construyen para potencias menores a los 0.5 CV (caballos vapor) y velocidades de hasta 3000 r.p.m. y presentan un buen rendimiento.

El principio de funcionamiento del motor universal está determinado por el efecto motor que produce un conductor recorrido por una corriente eléctrica y que está sometido a un campo magnético. Por acción magneto motriz existirá un desplazamiento y por ende una rotación.

Características de motor eléctrico universal

1. Funciona con corriente alterna y con corriente directa 2. Posee un par de arranque muy elevado 3. La velocidad es directamente proporcional a la corriente 4. Se utiliza en herramientas manuales, electrodomésticos 5. Para invertir el sentido de rotación, se invierte el sentido de la corriente en cualquiera de los bobinados.

Constitución de un Motor Universal

Bobinas conductoras: Se las conoce con el nombre de inductor o campos inductores. Bobina inducido: Es el rotor bobinado y se le conoce con el nombre de inducido o

armadura. Escobillas: Son fabricadas de carbón por ser un material suave y un coeficiente de

temperatura negativo. Resortes: Sirven para mantener las escobillas en su lugar por medio de presión

mecánica. Tapas o escudos: Sirven para sostener el eje del motor y dar la estructura mecánica

al motor.

Precauciones con el motor universal

En este motor, igual que en los motores de corriente continua con excitación en serie, hay que tener la precaución de no alimentarlos sin carga ya que al funcionar en vacío, el motor puede acelerarse hasta unas velocidades que produzcan unas intensidades de corriente en las bobinas que quemen los aislantes y el motor. En aplicaciones domesticas los bobinados ya están preparados para el funcionamiento en vacío y no existe este peligro. Cambien realizar el correcto mantenimiento de las escobillas.

Otra dificultad de los motores universales son las emisiones electromagnéticas. Las chispas del colector (chisporroteos) junto con su propio campo magnético generan interferencias o ruido en el espacio radioeléctrico. Esto se puede reducir por medio de los condensadores de paso, de 0,001 μF a 0,01 μF, conectados de las escobillas a la carcasa del motor y conectando ésta a masa. Estos motores tienen la ventaja de que alcanzan grandes velocidades pero con poca fuerza. Existen también motores de corriente alterna trifásica que funcionan a 380 V y a otras tensiones.

Partes del motor universal

Anexos

Motores de inducción

Motor monofásico de inducción

INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGÍA“ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”

EXTENSIÓN SAN FELIPEESTADO YARACUY