Motores de Corriente Alterna[1][1]

8/16/2019 Motores de Corriente Alterna[1][1]

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ASIGNATURA : MAQUINAS ELECTRICAS II

TEMA : MOTORES Y GENERADORES DE CC Y CA.

DOCENTE : Ing. JOSE CHANCAFE GUERRERO.

ALUMNA : VASQUEZ SANCHEZ KORA

Lambayeque, Mayo del 2011.

Motores de corriente alterna

En algunos casos, tales como barcos, donde la fuente principal de energía es de corriente

continua, o donde se desea un gran margen, pueden emplearse motores de c-c. Sin embargo, la

mayoría de los motores modernos trabajan con fuentes de corriente alterna. Existe una gran

variedad de motores de c-a, entre ellos tres tipos básicos: el universal, el síncrono y el de jaula

de ardilla.

Motores universales

Los motores universales trabajan con voltajes de corriente continua o corriente alterna. almotor, llamado universal, se utili!a en sierra el"ctrica, taladro, utensilios de cocina,

UNIVERSIDAD NACIONAL

“PEDRO RUIZ GALLO”Facultad de Ingeniería de ec!nica "

El#ctrica

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ventiladores, sopladores, batidoras y otras aplicaciones donde se re#uiere gran velocidad con

cargas d"biles o pe#ue$as fuer!as. Estos motores para corriente alterna y directa, incluyendo los

universales se distinguen por su conmutador devanado y las escobillas. Los componentes de

este motor son: Los campos %estator&, la masa %rotor&, las escobillas %los excitadores& y las tapas

%las cubiertas laterales del motor&. El circuito el"ctrico es muy simple, tiene solamente una vía

para el paso de la corriente, por#ue el circuito está conectado en serie. Su potencial es mayor

por tener mayor flexibilidad en vencer la inercia cuando está en reposo, o sea, tiene un par de

arran#ue excelente, pero tiene una dificultad, y es #ue no está construido para uso continuo o

permanente.

'tra dificultad de los motores universales son las emisiones electromagn"ticas. Las c(ispas del

colector %c(isporroteos& junto con su propio campo magn"tico generan interferencias o ruido en

el espacio radioel"ctrico. Esto se puede reducir por medio de los condensadores de paso, de

),))* + a ),)* +, conectados de las escobillas a la carcasa del motor y conectando "sta a

masa.Estos motores tienen la ventaja de #ue alcan!an grandes velocidades pero con poca fuer!a.

Existen tambi"n motores de corriente alterna trifásica #ue funcionan a ) / y a otras tensiones.

Motores síncronos

0mplicando, se puede utili!ar un alternador como motor en determinadas circunstancias. Si se

excita el campo con c-c y se alimenta por los anillos colectores a la bobina del rotor con c-a, la

má#uina no arrancará. El campo alrededor de la bobina del rotor es alterno en polaridad

magn"tica pero durante un semiperiodo del ciclo completo, intentará moverse en una direcci1n

y durante el siguiente semiperiodo en la direcci1n opuesta. El resultado es #ue la má#uina

permanece parada. La má#uina solamente se calentará y posiblemente se #uemará.

2ara generar el campo magn"tico del rotor, se suministra una 33 al devanado del campo4 esto se

reali!a frecuentemente por medio de una excitatri!, la cual consta de un pe#ue$o generador de

33 impulsado por el motor, conectado mecánicamente a "l. Se mencion1 anteriormente #ue para obtener un par constante en un motor el"ctrico, es necesario mantener los campos

magn"ticos del rotor y del estator constantes el uno con relaci1n al otro. Esto significa #ue el

campo #ue rota electromagn"ticamente en el estator y el campo #ue rota mecánicamente en el

rotor se deben alinear todo el tiempo.

La 5nica condici1n para #ue esto ocurra consiste en #ue ambos campos roten a la velocidad

sincr1nica:

Es decir, son motores de velocidad constante.

2ara una má#uina sincr1nica de polos no salientes %rotor cilíndrico&, el par se puede escribir en

t"rminos de la corriente alterna del estator, i s%t &, y de la corriente continua del rotor, i f :

donde 6 es el ángulo entre los campos del estator y del rotor

El rotor de un alternador de dos polos debe (acer una vuelta completa para producir un ciclo de

c-a. 7ebe girar 8) veces por segundo %si la frecuencia fuera de 8) 9!&, o .8)) revoluciones por

minuto %rpm&, para producir una c-a de 8) 9!. Si se puede girar a .8)) rpm tal alternador por

http://es.wikipedia.org/wiki/Revoluciones_por_minutohttp://es.wikipedia.org/wiki/Revoluciones_por_minuto


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medio de alg5n aparato mecánico, como por ejemplo, un motor de c-c, y luego se excita el

inducido con una c-a de 8) 9!, continuará girando como un motor síncrono.

Su velocidad de sincronismo es .8)) rpm. Si funciona con una c-a de ) 9!, su velocidad de

sincronismo será de .))) rpm. ;ientras la carga no sea demasiado pesada, un motor síncrono

gira a su velocidad de sincronismo y solo a esta velocidad. Si la carga llega a ser demasiado

grande, el motor va disminuyendo velocidad, pierde su sincronismo y se para. Los motores

síncronos de este tipo re#uieren todos una excitaci1n de c-c para el campo %o rotor&, así como

una excitaci1n de c-a para el estator.

Se puede fabricar un motor síncrono construyendo el rotor cilíndrico normal de un motor tipo

jaula de ardilla con dos lados planos. un#ue el rotor pueda

contrarrestar el campo de los polos estacionarios, no (ay ra!1n para #ue se mueva en una

direcci1n u otra y así permanece parado. Es similar al motor síncrono el cual tampoco se arrancasolo. Lo #ue se necesita es un campo rotatorio en lugar de un campo alterno.

3uando el campo se produce para #ue tenga un efecto rotatorio, el motor se llama de tipo de

jaula de ardilla. Un motor de fase partida utili!a polos de campo adicionales #ue están

alimentados por corrientes en distinta fase, lo #ue permite a los dos juegos de polos tener

máximos de corriente y de campos magn"ticos con muy poca diferencia de tiempo. Los

arrollamientos de los polos de campo de fases distintas, se deberían alimentar por c-a bifásicas y

producir un campo magn"tico rotatorio, pero cuando se trabaja con una sola fase, la segunda se

consigue normalmente conectando un condensador %o resistencia& en serie con los

arrollamientos de fases distintas.

3on ello se puede despla!ar la fase en más de ?)@ y producir un campo magn"tico máximo en eldevanado desfasado #ue se adelanta sobre el campo magn"tico del devanado principal.

7espla!amiento real del máximo de intensidad del campo magn"tico desde un polo al siguiente,

atrae al rotor de jaula de ardilla con sus corrientes y campos inducidos, (aci"ndole girar. Esto

(ace #ue el motor se arran#ue por sí mismo.

El devanado de fase partida puede #uedar en el circuito o puede ser desconectado por medio de

un conmutador centrífugo #ue le desconecta cuando el motor alcan!a una velocidad

predeterminada.


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Si la velocidad de sincronismo fuera *.)) rpm, el rotor de jaula de ardilla, con una cierta carga,

podría girar a *.A) rpm. 3uanto más grande sea la carga en el motor, más se desli!a el rotor. En

condiciones 1ptimas de funcionamiento un motor de fase partida con los polos en fase

desconectados, puede funcionar con un rendimiento aproximado del AB.

'tro modo de producir un campo rotatorio en un motor, consiste en sombrear el campo

magn"tico de los polos de campo. Esto se consigue (aciendo una ranura en los polos de campo

y colocando un anillo de cobre alrededor de una de las partes del polo.

;ientras la corriente en la bobina de campo está en la parte creciente de la alternancia, el campo

magn"tico aumenta e induce una fem y una corriente en el anillo de cobre. Esto produce un

campo magn"tico alrededor del anillo #ue contrarresta el magnetismo en la parte del polo donde

se (alla "l.

En este momento se tiene un campo magn"tico máximo en la parte de polo no sombreada y un

mínimo en la parte sombreada. En cuanto la corriente de campo alcan!a un máximo, el campo

magn"tico ya no varía y no se induce corriente en el anillo de cobre. Entonces se desarrolla un

campo magn"tico máximo en todo el polo. ;ientras la corriente está decreciendo en amplitud elcampo disminuye y produce un campo máximo en la parte sombreada del polo.

7e esta forma el campo magn"tico máximo se despla!a de la parte no sombreada a la

sombreada de los polos de campo mientras avan!a el ciclo de corriente. Este movimiento del

máximo de campo produce en el motor el campo rotatorio necesario para #ue el rotor de jaula

de ardilla se arran#ue solo. El rendimiento de los motores de polos de inducci1n sombreados no

es alto, varía del ) al ) por *)).


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La principal característica del motor de corriente continua es la posibilidad de regular la

velocidad desde vacío a plena carga.Su principal inconveniente, el mantenimiento, muy caro y

laborioso., : Delgas4

a, b: Lados de la bobina conectados respectivamente a las delgas > y .


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Seg5n la Ley de Lorent!, cuando un conductor por el #ue pasa una corriente el"ctrica se

sumerge en un campo magn"tico, el conductor sufre una fuer!a perpendicular al plano formado

por el campo magn"tico y la corriente, siguiendo la regla de la mano derec(a, con m1dulo

• F: uer!a en neFtons

• I: 0ntensidad #ue recorre el conductor en amperios

• l: Longitud del conductor en metros lineales

• B: 7ensidad de campo magn"tico o densidad de flujo teslas

El rotor no solo tiene un conductor, sino varios repartidos por la periferia. > medida #ue gira, la

corriente se activa en el conductor apropiado.

=ormalmente se aplica una corriente con sentido contrario en el extremo opuesto del rotor, para

compensar la fuer!a neta y aumentar el momento.

Fuerza contraelectromotriz inducida en un motor

Es la tensi1n #ue se crea en los conductores de un motor como consecuencia del corte de las

líneas de fuer!a, es el efecto generador de pines.

La polaridad de la tensi1n en los generadores es inversa a la aplicada en bornes del motor.

Las fuertes puntas de corriente de un motor en el arran#ue son debidas a #ue con la má#uina

parada no (ay fuer!a contraelectromotri! y el bobinado se comporta como una resistencia pura

del circuito.

Número de escoillas

Las escobillas deben poner en cortocircuito todas las bobinas situadas en la !ona neutra. Si la

má#uina tiene dos polos, tenemos tambi"n dos !onas neutras. En consecuencia, el n5mero total

de escobillas (a de ser igual al n5mero de polos de la má#uina.En cuanto a su posici1n, será

coincidente con las líneas neutras de los polos.

!entido de giro

El sentido de giro de un motor de corriente continua depende del sentido relativo de las

corrientes circulantes por los devanados inductor e inducido.La inversi1n del sentido de giro del

motor de corriente continua se consigue invirtiendo el sentido del campo magn"tico o de la

corriente del inducido.Si se permuta la polaridad en ambos bobinados, el eje del motor gira en el

mismo sentido.

Los cambios de polaridad de los bobinados, tanto en el inductor como en el inducido se

reali!arán en la caja de bornes de la má#uina, y además el ciclo combinado producido por el

rotor produce la fmm %fuer!a magnetomotri!&.

El sentido de giro lo podemos determinar con la regla de la mano derec(a, la cual nos va amostrar el sentido de la fuer!a. La regla de la mano derec(a es de la siguiente manera: el pulgar

http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Lorentzhttp://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Lorentzhttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Regla_de_la_mano_derechahttp://es.wikipedia.org/wiki/Regla_de_la_mano_derechahttp://es.wikipedia.org/wiki/Newton_(unidad)http://es.wikipedia.org/wiki/Amperiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Tesla_(unidad)http://es.wikipedia.org/wiki/Escobilla_(electricidad)http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Lorentzhttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Regla_de_la_mano_derechahttp://es.wikipedia.org/wiki/Newton_(unidad)http://es.wikipedia.org/wiki/Amperiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Tesla_(unidad)http://es.wikipedia.org/wiki/Escobilla_(electricidad)


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nos muestra (acia donde va la corriente, el dedo índice apunta en la direcci1n en la cual se

dirige el flujo del campo magn"tico, y el dedo medio (acia donde va dirigida la fuer!a resultante

y por lo tanto el sentido de giro.

"eversiilidad

Los motores y los generadores de corriente continua están constituidos esencialmente por los

mismos elementos, diferenciándose 5nicamente en la forma de utili!aci1n.

2or reversibilidad entre el motor y el generador se entiende #ue si se (ace girar al rotor, se

produce en el devanado inducido una fuer!a electromotri! capa! de transformarse en energía en

el circuito de carga.

En cambio, si se aplica una tensi1n continua al devanado inducido del generador a trav"s del

colector de delgas, el comportamiento de la má#uina a(ora es de motor, capa! de transformar la

fuer!a contraelectromotri! en energía mecánica.

En ambos casos el inducido está sometido a la acci1n del campo inductor principal.

El campo magn"tico necesario para #ue funcione un generador de c-a es producido por un

devanado de campo, igual #ue en el caso de los generadores de c-c. "ngase presente #ue el

devanado de campo es un electroimán y, por lo tanto, necesita corriente para producir su campo

magn"tico. En un generador de c-c, la corriente para el devanado de campo puede obtenerse

conectando el devanado a una fuente externa de voltaje y, en este caso, el generador es un

generador excitado separadamente. ' bien, la corriente de excitaci1n del devanado de campo

puede producirse conectando el devanado a la salida del generador. 3omo se recordará, estoconstituye un generador autoexcitado.

http://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_electromotrizhttp://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3n_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3n_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Delgahttp://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_electromotrizhttp://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3n_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Delga


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Sin embargo, en ambos casos, e independientemente de #ue el generador de c-c est" excitado

separadamente o autoexcitado, el voltaje aplicado al devanado de campo es de c-c. Esto es

necesario ya #ue se re#uiere una corriente de excitaci1n de c-c para #ue el generador funcione

debidamente. 3omo resultado, no se puede usar autoexcitaci1n para los generadores de c-a, ya

#ue su salida es de c-a. Entonces deben usarse fuentes de voltaje de c-c separadas para alimentar

la corriente a los devanados de campo. En muc(os generadores de c-a, la fuente de voltaje de c-c para el devanado de campo es un pe#ue$o generador de c-c #ue está dentro de la misma

cubierta del generador de c-a.

comparaci#n de generadores de c$c % de c$a

>(ora #ue se (an estudiado tanto los generadores de c-c como los de

c-a, se pueden observar las semejan!as básicas #ue (ay entre ellos, así como sus diferencias

fundamentales. En un generador de c-a, el voltaje inducido se transmite directamente a la carga,

a trav"s de anillos ro!antes en tanto #ue en un generador de c-c el conmutador convierte la c-ainducida en c-c antes de #ue "sta sea aplicada a la carga.


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CUADRO DE DIFERENCIAS ENTRE MOTOR AC Y DC


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MOTOR DC MOTOR AC

La velocidad aumenta con la tensión

aplicada, al disminuir la corriente del

inducido y al disminuir el flujo

producido por el campo inductor.

Su velocidad depende de la corrientealterna con la que se los alimenta

La regulación de velocidad se puede

hacer de dos formas diferentes:

manteniendo constante el flujo y

variando la tensión aplicada al

inducido o manteniendo constante la

tensión y variando el flujo de

la excitación.

La única forma de regular su velocidad de

giro consiste en alimentarlos a través de

variadores electrónicos de frecuencia.

Se pueden conectar en estrella o entriángulo, dependiendo de la tensión

de la red.

Dependiendo de cómo se conecte eldevanado de excitación respecto al

inducido se consiguen diferentes

conexiones de motor: motor de excitación

independiente, motor de excitación en

derivación o shunt, motor de excitación en

serie y motor de excitación compound.

El par motor es proporcional a la

corriente

del inducido y al flujo del campomagnético del inductor.

El par motor depende del campo !iratorio

Suelen utili"arse cuando senecesitaprecisi#n en la velocidad

Se usan mucho en la industria, sobretodo el

motor trifásico asíncrono de jaula de ardilla.

Sus partes $%sicas son& inductor'inducido( colector

Sus partes $%sicas son& estator ( rotor

Requieren de ma(ormantenimiento al tener m%spie"as )esco$illas' colector'etc*

El mantenimiento requerido es m+nimo

Dise,o para multi - velocidad Dise,o para velocidad .nica

Alta relaci#n peso / potencia)pesados*

0a1a relaci#n peso / potencia )livianos*

Mediano costo 0a1o costo

23 / 435 de e6ciencia a car!a

completa

435 de e6ciencia a car!a completa


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Ejemplo:Un motor de corriente continua e7citaci#n derivaci#n tieneUna potencia de 38 C9 Se sa$e que las p:rdidas del motor sonel ;5 de su potencia en el e1e' si la U$ < 388 9' Re7 < 388 = (Ri < 8'> = ?alla&

a* @a intensidad de la l+nea$* @a intensidad de e7citaci#nc* @a intensidad del inducidod* M si el motor !ira a >388 rpm

a* @a intensidad de l+nea ser%&


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