Motores Eléctricos: Tipos, Características y Funcionamiento
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Motores Eléctricos
Motores de Inducción Trifásicos
En los motores de inducción trifásicos, el devanado del estator tiene tres bobinados conectados en estrella, cuyos extremos se unen a anillos de rozamiento sobre el eje. Estos anillos son accesibles, lo que permite intercalar resistencias para el arranque o variaciones de velocidad.
Deslizamiento
Cuando se aplica un sistema de voltajes trifásicos al estator, circulan corrientes que producen un campo magnético giratorio. Este campo pasa sobre las barras del rotor e induce un voltaje. La velocidad del motor tiene un límite superior. Si el rotor girara a la velocidad de sincronismo, no habría inducción de voltaje. En la práctica, se acercan a esa velocidad, pero nunca la alcanzan.
Velocidad de Deslizamiento
Es la diferencia entre la velocidad de sincronismo y la del eje del rotor.
Potencia y Pérdidas
La potencia eléctrica que absorbe un motor de inducción se da en forma de voltajes y corrientes trifásicas. Las primeras pérdidas son las del bobinado del estator (Pest), que son las pérdidas en el cobre. Después, se pierde algo de potencia por pérdidas magnéticas en el núcleo (Pnuc), que son siempre fijas. La potencia en este punto se traslada al rotor a través del entrehierro (Proz), y el resto se pierde por rozamiento (Proz). Adicionalmente, puede haber pérdidas diversas (PDIV). Las pérdidas del núcleo, de rozamiento y diversas es posible juntarlas y considerarlas constantes, recibiendo el nombre de pérdidas rotacionales (Prota).
Características Mecánicas
- 0: Velocidad de sincronismo: Velocidad del campo magnético giratorio.
- 1: Marcha al vacío: El par Nv será el suficiente para vencer los rozamientos y las pérdidas mecánicas. La velocidad Nv es algo inferior a Ns.
- 2: Marcha nominal: El par es el necesario para arrastrar la carga. Habrá un deslizamiento entre el 3% y el 8%.
- 3: Par máximo: A medida que el motor tiene que hacer frente a mayores cargas, el par aumenta y la velocidad disminuye, pudiendo llegar a pararse el motor.
- 4: Par de arranque con carga nominal: Mayor que el nominal y menor que el máximo.
La zona de funcionamiento normal es la comprendida entre el par de vacío y el nominal, a sus correspondientes velocidades. Esta zona puede considerarse lineal.
Arranque de Motores Trifásicos
Es el periodo que media entre la conexión a la red de los devanados con el rotor parado y el instante en que alcanza la velocidad de funcionamiento. Para que el motor inicie el movimiento, su par de arranque debe ser superior al resistente. La relación (MA/MN) es 2-2,5. La intensidad de arranque es elevada y, a medida que el rotor se acelera, disminuye. La relación (Ia/In) oscila entre 5 y 7 veces, dependiendo del tamaño del rotor.
Arranque Directo
Se aplica a motores pequeños de relación (Ia/In) menor o igual a 4,5, conectado al devanado estatórico a la red y utilizando el voltaje menor para triángulo o el mayor para estrella.
Arranque Estrella/Triángulo
Se emplea en motores con rotores de jaula y devanados estatóricos. Primero se conecta en estrella al arrancar, y luego en triángulo cuando la velocidad se acerca a la velocidad nominal, para reducir los picos de arranque.
Arranque por Autotransformador
Alimenta los devanados con tensión reducida utilizando transformadores. Una vez acelerado el motor, se desconecta el dispositivo.
Arranque por Resistencias Rotóricas
Se puede aplicar en motores de rotor bobinado, ya que, al ser accesible mediante anillos rotóricos, permiten intercalar resistencias en serie. Con menor corriente, se dispondrá de una velocidad baja a un par mayor. A medida que se acelera, se disminuyen las resistencias hasta anularlas.
Motores de Inducción Monofásicos
Son similares al trifásico; el rotor es idéntico, pero el estator tiene una sola fase. Esto es una desventaja, ya que el campo magnético no gira, por lo que no tiene par de arranque. Existen tres técnicas para arrancar estos motores:
Bobinado de Fase Partida
Tiene dos bobinados en el estator: uno principal (M) y otro auxiliar de arranque (A). Estos dos bobinados están separados por 90º eléctricos, y el auxiliar está diseñado para desconectarse a una velocidad determinada. Estos motores tienen un par de arranque bajo, algo más que el nominal, y se utilizan en equipos que no necesitan pares de arranque altos.
Arranque por Condensadores
Se les coloca un condensador en serie con el bobinado auxiliar, pudiendo conseguir arranques similares a los de un motor trifásico. El MA puede triplicar al nominal, y se utiliza en equipos que deban arrancar bajo carga. También existen motores con condensador permanente, que funcionan con un motor trifásico para una carga determinada, pero con el problema de que el MA es muy bajo (la mitad del nominal). Estos motores tienen condensador partido permanente.
Motor de Polos Sombreado
Con un solo bobinado principal y polos salientes, rodeados por una bobina en cortocircuito (bobina de sombreado), tienen un par de arranque bajísimo, con rendimiento bajo y gran deslizamiento (motores pequeños).