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  • 1. MOTORES DE CORRIENTE DIRECTALOS MOTORES DE COORRIENTE DIRECTA SON MAQUINAS DC UTILIZADAS COMOMOTORES. HUBO VARIAS RAZONES PARA LA POULARIDAD PROLONGADA DE LOSMOTORES DC. UNA FUE QUE LOS SISTEMAS DE POTENCIA DC SON COMUNES AUNEN LOS AUTOMOVILES, CAMIONES Y AVIONES.LOS MOTORES DC SE COMPARAN FRECUENTEMENTE POR SUS REGULACIONES DEVELOCIDAD.LOS MOTORES DC SON, CLARO ESTA, ACCIONADOS POR UNA FUENTE DE POTENCIADC. AMENOS QUE SE ESPECIFIQUE OTRA COSA, SE SUPONE QUE EL VOLTAJE DEENTRADA ES CONSTANTE, PUESTO QUE ESTA SUPOSICION SIMPLIFICA EL ANALISISDE LOS MOTORES Y LA COMPARACION ENTRE LOS DIFERENTES TIPOS DE ELLOS.HAY 5 CLASES PRINCIPALES DE MOTORES DC DE USO GENERAL: 1. EL MOTOR DC DE EXCITACION SEPARADA. 2. EL MOTOR DC CON EXCITACION EN DERIVACION. 3. EL MOTOR DC DE IMAN PERMANENTE 4. EL MOTOR DC SERIE. 5. EL MOTOR COMPUESTO.MOTOR EN DERIVACIONUN MOTOR DC EN DERIVACION ES AQUEL CUYO CIRCUITO DE CAMPO SE OBTIENESU POTENCIA DIRECTAMENTE DE LAS TERMINALES DEL INDUCIDO DEL MOTOR. SESUPONE QUE EL VOLTAJE DE ALIMENTACION AL MOTOR ES CONSTANTE.UNA CARACTERISTICA DE LAS TERMINALES DE UNA MAQUINA ES UNA GRAFICA DELAS CANTIDADES DE SALIDA SON EL PAR AL EJE Y LA VELOCIDAD; POR TANTO, SUCARACTERISTICA DE LOS TERMINALES ES UNA GRAFICA DEL PAR CONTRA LAVELOCIDAD EN SU SALIDA.ES IMPORTANTE TENER EN CUENTA QUE, PARA UNA VARIACION LINEAL DE LAVELOCIDAD DEL MOTOR CON RESPECTO AL PAR, LOS OTROS TERMINOS DE ESTAEXPRESION DEBEN PERMANECER CONSTANTES CUANDO CAMBIA LA CARGA.SE SUPONE QUE EL VOLTAJE EN LAS TERMINALES, SUMINISTRADO POR LA FUENTEDE POTENCIA DC, ES CONSTANTE, LAS VARIACIONES DE VOLTAJE AFECTARAN LAFORMA DE LA CURVA PAR-VELOCIDAD.LA REACCION DEL INDUCIDO ES OTRO EFECTO INTERNO DEL MOTOR QUE TAMBIENPUEDE AFECTAR LA FORMA DE LA CURVA PAR-VELOCIDAD. SI UN MOTORPRESENTA REACCION DEL INDUCIDO, EL EFECTO DE DEBILITAMIENTO DEL FLUJOREDUCE EL FLUJO EN LA MAQUINA A MEDIDA QUE AUMENTA LA CARGA.SI UN MOTOR TIENE DEVANADOS DE COMPENSACION, ES CLARO QUE NO SEPRESENTARAN LOS PROBLEMAS DE DEBILITAMIENTO DEL FLUJO DE LA MAQUINA, YESTE SERA CONSTANTE.SI UN MOTOR DC EN DERIVACION TIENE DEVANADOS DE COMPENSACION TAL QUESU FLUJO ES CONSTANTE, INDEPENDIENTEMENTE DE LA CARGA, Y SE CONOCEN LAVELOCIDAD Y LA CORRIENTE DEL INDUCIDO DEL MOTOR PARA CUALQUIER VALORDE LA CARGA, ES POSIBLE CALCULAR SU VELOCIDAD PARA CUALQUIER OTROVALOR DE ESTA, MIENTRAS QUE SE CONOZCA O PUEDA DETERMINARSE LACORRIENTE DEL INDUCIDO.CONTROL DE VELOCIDAD EN MOTORES DC EN DERIVACION¿COMO SE PUEDE CONTROLAR LA VELOCIDAD DE UN MOTOR DC EN DERIVACION?EXISTEN 2 METODOS COMUNES Y OTRO MENOS COMUN. LAS 2 FORMAS COMUNESUTILIZADAS PARA CONTROLAR LA VELOCIDAD DE UNA MAQUINA DC EN DERIVACIONSON: 1. AJUSTANDO LA RESISTENCIA DE CAMPO RF ( Y, POR TANTO, EL FLUJO DEL CAMPO). 2. AJUSTANDO EL VOLTAJE EN LAS TERMINALES, APLICADO AL INDUCIDO.
  • 2. EL METODO MENOS COMUN DE CONTROL DE LA VELOCIDAD ES 3. INSERTANDO UNA RESISTENCIA EN SERIE CON EL CIRCUITO DEL INDUCIDO.MOTOR DC SERIEUN MOTOR DC SERIE ES UN MOTOR CUYO DEVANADO DE CAMPO RELATIVAMENTECONSTA DE UNAS POCAS VUELTAS CONECTADAS EN SERIE CON EL CIRCUITO DELINDUCIDO. EN UN MOTOR DC SERIE, LA CORRIENTE DEL INDUCIDO, LA CORRIENTEDE CAMPO Y LA CORRIENTE DE LINEA SON IGUALES.PAR INDUCIDO EN UN MOTOR DC SERIELA CARACTERISTICA EN TERMINALES DE UN MOTOR DC SERIE ES MUY DIFERENTEDE LA DEL MOTOR DC EN DERIVACION ESTUDIADO ANTERIORMENTE. ELCOMPORTAMIENTO BASICO DE UN MOTOR BASICO DE UN MOTOR DC SERIE SEDEBE AL HECHO DE QUE EL FLUJO ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL A LACORRIENTE DEL INDUCIDO AL MENOS HASTA LLEGAR A LA SATURACION. CUANDOSE INCREMENTA LA CARGA DEL MOTOR, TAMBIEN AUMENTA SU FLUJO. COMO SEESTUDIO AL PRINCIPIO, UN AUMENTO DE FLUJO EN EL MOTOR OCASIONA UNADISMINUCION EN SU VELOCIDAD; EL RESULTADO ES UNA CAIDA DRASTICA EN LACARCTERISTICA DE PAR-VELOCIDAD DE UN MOTOR EN SERIE. ES FACIL OBSERVARQUE UN MOTOR SERIE MAS PAR POR AMPERIO QUE CUALQUIER OTRO MOTOR DC.EL MOTOR SERIE SE UTILIZA EN APLICACIONES QUE REQUIEREN PARES MUYALTOS. EJEMPLOS DE TALES APLICACIONES SON LOS MOTORES DE ARRANQUE ENVEHICULOS AUTOMOTORES, MOTORES DE ELEVADORES Y MOTORES DE TRACCIONEN LOCOMOTORAS.CARACTERISTICA EN LAS TERMINALES DE UN MOTOR DC SERIEPARA DETERMINAR LA CARACTERISTICA EN LAS TERMINALES DE UN MOTOR DCSERIE, EL ANALISIS SE BASARA EN LA PREMISA DE QUE LA CURVA DEMAGNETIZACION ES LINEAL, Y LUEGO SE CONSIDERARAN LOS EFECTOS DE LASATURACION EN UN ANALISIS GRAFICO. CUANDO EL PAR DE ESTE MOTOR TIENDE ACERO, SU VELOCIDAD TIENDE A INFINITO.EN LA PRACTICA EL PAR NUNCA PUEDE LLEGAR A CERO DEBIDO A QUE ESNECESARIO CONTRARRESTAR LAS PERDIDAS MECANICAS, EN EL NUCLEO YMISCELANEAS.SIN EMBARGO, SI NO SE CONECTA OTRA CARGA AL MOTOR, ESTE PUEDE GIRARCON DEMASIADA RAPIDEZ Y PRODUCIR UN DAÑO SEVERO. NUNCA DESCARGUE PORCOMPLETO UN MOTOR SERIE NI CONECTE UNO DE ELLOS A UNA CARGA MEDIANTEUNA CORREA U OTRO MECANISMO QUE PUDIERA ROMPERSE. SI OCURRIERA ESO YEL MOTOR LLEGASE A QUEDAR SIN CARGA MIENTRAS ESTA GIRANDO, ELRESULTADO PODRIA SER GARVE.CONTROL DE VELOCIDAD DE MOTORES DC SERIEA DIFERENCIA DEL MOTOR DC EN DERIVACION, HAY SOLO UNA FORMA EFICIENTEDE VARIAR LA VELOCIDAD DE UN MOTOR DC SERIE: CAMBIAR EL VOLTAJE EN LASTERMINALES DEL MOTOR.LA VELOCIDAD DE LOS MOTORES DC SERIE PUEDE SER CONTROLADA TAMBIENINSERTANDO UNA RESISTENCIA EN SERIE EN EL CIRCUITO DEL MOTOR, PERO ESTATECNICA DESPILFARRA POTENCIA Y SOLO SE UTILIZA EN PERIODOS INTERMITENTESDURANTE EL ARRANQUE DE ALGUNOS MOTORES.MOTOR COMPUESTO ( MOTOR COMPOUND)
  • 3. UN MOTOR DC COMPUESTO ES AQUEL QUE TIENE CAMPO ENDERIVACION Y CAMPOEN SERIE. EN TAL MOTOR SE MARCAN EN LAS 2 BOBINAS DE CAMPO TIENEN ELMISMO SIGNIFICADO QUE LOS MARCADOS EN UN TRASNFORMADOR: LA CORRIENTEQUE FLUYE HACIA DENTRO, POR EL PUNTO, PRODUCE UNA FUERZAMAGNETOMOTRIZ POSITIVA. SI LA CORRIENTE FLUYE HACIA DENTRO POR LOSPUNTOS MARCADOS EN LAS 2 BOBINAS DE CAMPO, LAS FUERZASMAGNETOMOTRICES RESULTANTES SE SUMAN PARA PRODUCIR UNA FUERZAMAGNETOMOTRIZ TOTAL MAYOR. ESTA SITUACION SE CONOCE COMOCOMPOSICION ACUMULATIVA. SI LA CORRIENTE DE UNA BOBINA DE CAMPO FLUYEHACIA DENTRO POR EL PUNTO, MIENTRAS QUE LA CORRIENTE DE LA OTRA BOBINADE CAMPO SALE POR EL PUNTO, LAS FUERZAS MAGNETOMOTRICES SE RESTAN.LOS PUNTOS REDONDOS CORRESPONDEN A LA COMPOSICION ACUMULATIVA DELMOTOR Y LOS CUADRADOS, A LA COMPOSICION DIFERENCIAL.CARACTERISTICA PAR-VELOCIDAD DE UN MOTOR DC COMPUESTO ACUMULATIVOEN EL MOTOR DC COMPUESTO ACUMULATIVO HAY UNA COMPONENTE DE FLUJOQUE ES CONSTANTE Y OTRA COMPONENTE QUE ES PROPORCIONAL A LACORRIENTE DEL INDUCIDO ( Y, POR TANTO, SU CARGA). POR CONSIGUIENTE, ELMOTOR ACUMULATIVO TIENE UN PAR DE ARRANQUE MAYOR QUE UN MOTOR ENDERIVACION( CUYO FLUJO ES CONSTANTE), PERO MENOR PAR DE ARRANQUE QUEUN MOTOR SERIE ( CUYO FLUJO TOTAL ES PROPORCIONAL A LA CORRIENTE DELINDUCIDO).CARCTERISTICA PAR-VELOCIDAD DE UN MOTOR DC COMPUESTO DIFERENCIALEN UN MOTOR DC COMPUESTO DIFERENCIAL, LAS FUERZAS MAGNETOMOTRICESDEL CAMPO EN DERIVACION Y DEL CAMPO SERIE SE RESTAN UNA DE OTRA. ESTOSIGNIFICA QUE CUANDO LA CARGA AUMENTA EN EL MOTOR IA SE INCREMENTA Y ELFLUJO EN EL MOTOR DISMINUYE, LA VELOCIDAD DEL MOTOR AUMENTA. ESTEAUMENTO DE VELOCIDAD CAUSA OTRO INCREMENTO EN LA CARGA, EL CUALELEVA MAS A IA DISMINUYE MAS EL FLUJO E INCREMENTA DE NUEVO LAVELOCIDAD. COMO RESULTADO DE ESTO, EL MOTOR COMPUESTO DIFERENCIAL ESINESTABLE Y TIENDE A EMABALARSE. ESTA INESTABILIDAD ES PEOR QUE LA DE UNMOTOR EN DERIVACION CON REACCION DEL INDUCIDO. ES TAN MALA QUE UNMOTOR COMPUESTO DIFERENCIAL ES INADECUADO PARA CUALQUIER APLICACION.CONTROL DE VELOCIDAD EN EL MOTOR DC COMPUESTO ACUMULATIVOLAS TECNICAS DISPONIBLES PARA CONTROLAR LA VELOCIDAD DE UN MOTOR DCCOMPUESTO ACUMULATIVO SON IGUALES A LAS EMPLEADAS EN EL MOTOR ENDERIVACION: 1. CAMBIO DE LA RESISTENCIA DE CAMPO RF. 2. CAMBIO DEL VOLTAJE DEL INDUCIDO VA. 3. CAMBIO DE LA RESISTENCIA DEL INDUCIDO RA.LOS ARGUMENTOS QUE DESCRIBEN LOS EFECTOS DEL CAMBIO EN RF O EN VA SONMUY SIMILARES A LOS EXPUESTOS ANTERIORMENTE PARA EL MOTOR ENDERIVACION.EN TEORIA, EL MOTOR DC COMPUESTO DIFERENCIAL PODRIA SER CONTROLADO DEMANERA SEMEJANTE, PERO ESTO POCO IMPORTA, PUESTO QUE EL MOTORCOMPUESTO DIFERENCIAL CASI NUNCA SE UTILIZA.MOTORES DE CORRIENTE ALTERNALAS MAQUINAS DE CORRIENTE ALTERNA (AC), SON LOS MOTORES QUE CONVIERTENENERGIA ELECTRICA AC EN ENERGIA MECANICA. AUNQUE LOS PRINCIPIOS
  • 4. FUNADMENTALES DE LAS MAQUINAS DE CORRIENTE ALTERNA SON MUY SIMPLES,PARECEN UN TANTO DIFICILES POR LA CONSTRUCCION COMPLICADA DE LASMAQUINAS REALES.EXISTEN DOS CALSES DE MAQUINAS DE CORRIENTE ALTERNA: LAS MAQUINASSINCRONICAS Y LAS MAQUINAS DE INDUCCION. LAS MAQUINAS SINCRONICAS SONMOTORES Y GENERADORES CUYA CORRIENTE DE CAMPO MAGNETICO ESSUMINISTRADA POR UNA FUENTE DC SEPARADA, MIENTRAS QUE LAS MAQUINAS DEINDUCCION SON MOTORES Y GENERADORES CUYA CORRIENTE DE CAMPOMAGNETICO ES SUMINISTRADA POR INDUCCION MAGNETICA (ACCIONTRANSFORMADORA) EN SUS DEVANADOS DE CAMPO. LOS CIRCUITOS DE CAMPO DELA MAYORIA DE LAS MAQUINAS SINCRONICAS Y DE INDUCCION ESTANLOCALIZADOS EN SUS ROTORES.MOTOR MONOFASICO DE INDUCCIONOTRO MOTOR MONOFASICO COMUN ES LA VERSION MONOFASICA DEL MOTOR DEINDUCCION. LOS MOTORES MONOFASICOS DE INDUCCION EXPERIMENTAN UNAGRAVE DESVENTAJA. PUESTO QUE SOLO HAY UNA FASE EN EL DEVANADO DELESTATOR, EL CAMPO MAGNETICO EN UN MOTOR MONOFASICO DE INDUCCION NOROTA . EN SU LUGAR PRIMERO PULSA CON GRAN INTENSIDAD, LUEGO CON MENOSINTENSIDAD, PERO PERMANECE SIEMPRE EN LA MISMA DIRECCION. PUESTO QUENO HAY CAMPO MAGNETICO ROTACIONAL EN EL ESTATOR, UN MOTOR MONOFASICODE INDUCCION NO TIENE PAR DE ARRANQUE.LOS MOTORES DE INDUCCION MONOFASICOS PUEDEN SER CLASIFICADOS DEMEJOR A PEOR, EN TERMINOS DE SUS CARACTERISTICAS DE ARRANQUE Y DEOPERACION. 1. MOTOR DE CAPACITOR DE ARRANQUE-CAPACITOR DE MARCHA 2. MOTOR DE ARRANQUE POR CAPACITOR 3. MOTOR CON CAPACITOR DIVIDIDO PERMANENTE 4. MOTOR DE FASE PARTIDA 5. MOTOR DE POLO SOMBREADOEL MEJOR MOTOR ES TAMBIEN EL MAS COSTOSO Y EL PEOR MOTOR ES EL MENOSCOSTOSO. ASI MISMO, NO TODAS LAS TECNICAS DE ARRANQUE ESTANDISPONIBLES EN TODOS LOS RANGOS DE TAMAÑOS DEL MOTOR.QUEDA A DISCRECION DEL INGENIERO DISEÑADOR SELECCIONAR EL MOTORDISPONIBLE MAS ECONOMICO PARA UNA APLICACION DADA.ARRANQUE DE MOTORES DE INDUCCION MONOFASICOSUN MOTOR DE INDUCCION MONOFASICO NO TIENE PAR DE ARRANQUE INTRINSECO.EXISTEN 3 TECNICAS PARA ARRANCAR ESTOS MOTORES MONOFASICOS DEINDUCCION, QUE SE CALSIFICAN DE ACUERDO CON LOS METODOS UTILIZADOSPARA PRODUCIR SU PAR DE ARRANQUE. ESTAS TECNICAS DE ARRANQUE DIFIERENEN EL COSTO Y EN LA CANTIDAD DE PAR PRODUCID; UN INGENIERO UTILIZA LATECNICA MENOS COSTOSA QUE CUMPLA LOS REQUERIMIENTOS DE PAR EN UNAAPLICACION DADA. LAS 3 PRINCIPALES TECNICAS SON: 1. DEVANADOS DE FASE PARTIDA 2. DEVANADOS CON CAPACITOR 3. POLOS ESTATORICOS SOMBREADOSESTAS 3 TECNICAS DE ARRANQUE SON METODOS PARA LOGRAR QUE UNO DE LOSDOS CAMPOS MAGNETICOS GIRATORIOS SEA MAS FUERTE QUE EL OTRO EN ELMOTOR Y, EN CONSECUENCIA, DAR A ESTE UN APOYO INICIAL EN UNA U OTRADIRECCION.
  • 5. CONTROL DE VELOCIDAD EN MOTORES DE INDUCCION MONOFASICOSLA VELOCIDAD DE LOS MOTORES DE INDUCCION MONOFASICOS SE PUEDECONTROLAR DE LA MISMA MANERA QUE EN LOS MOTORES DE INDUCCIONPOLIFASICOS. PARA MOTORES DE ROTOR DE JAULA DE ARDILLA, ESTANDISPONIBLES LAS SIGUIENTES TECNICAS: 1. VARIACION DE LA FRECUENCIA ESTATORICA. 2. CAMBIO DEL NUMERO DE POLOS 3. CAMBIO DEL VOLTAJE APLICADO A LAS TERMINALES VT.MOTOR DE FASE PARTIDAUN MOTOR DE FASE PARTIDA ES UN MOTOR DE INDUCCION MONOFASICO DE DOSDEVANADOS ESTATORICOS, UNO PRINCIPAL Y OTRO AUXILIAR. ESTOS DOSDEVANADOS ESTAN SEPARADOS 90° ELECTRICOS SOBRE EL ESTATOR DEL MOTOR;EL DEVANADO AUXILIAR ESTA DISEÑADO PARA SER DESCONECTADO DELCIRCUITO, A CIERTA VELOCIDAD DADA, MEDIANTE UN INTERRUPTOR CENTRIFUGO.MOTORES CON ARRANQUE POR CAPACITOREN ALGUNAS APLICACIONES, EL PAR DE ARRANQUE ES INSUFICIENTE PARAARRANCAR UNA CARGA SOBRE EL EJE DEL MOTOR. EN ESOS CASOS SE PUEDENUTILIZAR MOTORES CON ARRANQUE POR CAPACITOR. EN UN MOTOR CONARRANQUE POR CAPACITOR , SE DISPONE DE UN CAPACITOR EN SERIE CON ELDEVANADO AUXILIAR DEL MOTOR.MOTORES DE CAPACITOR PERMANENTE DIVIDIDO Y MOTORES DE CAPACITOR DEARRANQUE-CAPACITOR DE MARCHA.EL CAPACITOR DE ARRANQUE MEJORA TANTO LA CARACTERISTICA PAR-VELOCIDADDE UN MOTOR DE INDUCCION QUE ALGUNAS VECES SE INCORPORA UN PEQUEÑOCAPACITOR EN EL DEVANADO AUXILIAR DEL MOTOR. SI SE ESCOGEADECUADAMENTE EL VALOR DEL CAPACITOR, TAL MOTOR TENDRA UN CAMPOMAGNETICO ROTACIONAL UNIFORME PARA ALGUNA CARGA ESPECIFICA Y SECOMPORTARA COMO UN MOTOR TRIFASICO DE INDUCCION EN ESE PUNTO. TALDISEÑO SE LLAMA MOTOR DE CAPACITOR DIVIDIDO PERMANENTE O MOTOR DECAPACITOR DE ARRANQUE Y DE MARCHA. LOS MOTORES DE CAPACITOR DIVIDIDOPERMANENTE SON MAS SENCILLOS QUE LOS MOTORES DE ARRANQUE PORCAPACITOR PUESTO QUE NO REQUIEREN INTERRUPTOR DE ARRANQUE. PARACARGAS NORMALES SON MAS EFICIENTES Y TIENEN UN FACTOR DE POTENCIA MASALTO Y PAR MAS SUAVE QUE LOS MOTORES DE INDUCCION MONOFASICOSCORRIENTES.MOTORES DE POLOS SOMBREADOSUN MOTOR DE INDUCCION DE POLOS SOMBREADOS ES AQUEL QUE SOLO TIENE ELDEVANADO PRINCIPAL. EN LUGAR DE TENER DEVANADO AUXILIAR, TIENE POLOSSALIENTES, Y UNA PARTE DE CADA POLO ESTA EN VUELTA POR UNA BOBINACORTOCIRCUITADA LLAMAD BOBINA DE SOMBREO.MOTOR JAULA DE ARDILLAEN TODO MOTOR ELÉCTRICO PODEMOS DISTINGUIR DOS PARTES: ROTOR YESTATOR. EL ROTOR ESTÁ FIJADO A UN EJE ( VER FIGURA 1.1), E INTRODUCIDO
  • 6. DENTRO DEL ESTATOR MEDIANTE RODAMIENTOS, DE FORMA QUE PUEDE GIRARLIBREMENTE. FIGURA 1.1: CONSTITUCIÓN DEL MOTOR DE JAULA DE ARDILLAEL ROTOR SE CONSTRUYE CON BARRAS CORTOCIRCUITADAS ELÉCTRICAMENTEPOR MEDIO DE ANILLOS EN LOS EXTREMOS FORMANDO LA DENOMINADA JAULA DEARDILLA ( VER FIGURA 1.2 ). CUANDO EL MOTOR SE CONECTA A UNA FUENTE DESUMINISTRO TRIFÁSICA, EL ESTATOR INDUCE UNAS CORRIENTES EN LAS BARRASDEL ROTOR. LA INTERACCIÓN DEL CAMPO MAGNÉTICO GENERADO ENTRE ELROTOR Y EL ESTATOR ORIGINA EL PAR Y POR TANTO LA ROTACIÓN DEL ROTOR.AL FINAL DEL EJE DEL ROTOR SE FIJA UN VENTILADOR, ENCARGADO DEREFRIGERAR EL INTERIOR DEL MOTOR CUANDO ESTE ESTÁ GIRANDO. FIG 1.2: CONSTITUCIÓN DEL ROTOREL ESTATOR SE CONSTRUYE CON ACERO PERFORADO Y MONTADO COMO UNCILINDRO HUECO, LA PARTE INTERIOR ES UN ARMAZÓN DE HIERRO FUNDIDO OALUMINIO (VER FIGURA 1.3). UNAS BOBINAS DISTRIBUIDAS EN TRES FASES SEDISTRIBUYEN EN LAS RANURAS DEL INTERIOR DE LA CIRCUNFERENCIA. CADA UNADE LAS TRES BOBINAS DEL ESTATOR TIENEN DOS MITADES, COLOCADAS ENPOSICIONES DIAGONALMENTE OPUESTAS RESPECTO AL ESTATOR. LAS BOBINAS
  • 7. ESTÉN DESFASADAS 120º ENTRE SÍ, (ESTAS BOBINAS ESTÁN REPRESENTADAS ENLA FIGURA 1.4). EL SENTIDO DE ARROLLAMIENTO DE LAS BOBINAS ES TAL QUE,CUANDO LA CORRIENTE PASA A TRAVÉS DE ELLAS, SE INDUCE UN CAMPOMAGNÉTICO A TRAVÉS DEL ROTOR. EN ESTE CASO, CADA BOBINA TIENE DOSPOLOS, CON LO QUE EL MOTOR SERÁ BIPOLAR. FIGURA 1.3: ESTATOR DE DOS POLOS FIGURA 1.4: CABLEADO DE UN ESTATOR DE DOS POLOSLAS BOBINAS EN UN ESTATOR DE DOS POLOS SE MUESTRAN EN LA FIGURA 1.4.CUANDO TRES BOBINAS SE CONECTAN A UNA ALIMENTACIÓN TRIFÁSICA YA SEA ENCONFIGURACIÓN ESTRELLA O TRIÁNGULO, CREAN UN CAMPO MAGNÉTICO QUEPRODUCE LA ROTACIÓN. LA VELOCIDAD DE ROTACIÓN DEL CAMPO ESTÁDIRECTAMENTE RELACIONADA CON LA FRECUENCIA DE LA ALIMENTACIÓN. ASÍ,
  • 8. UNA ALIMENTACIÓN DE 50HZ CREA UN CAMPO DE ROTACIÓN DE 50REV./SEGUNDO, ES DECIR, 3000 R.P.M ( FIGURA 1.5.)EN EL ESTATOR DIBUJADO EN LA FIGURA 1.6, CADA BOBINA TIENE CUATROSECCIONES, DESFASADAS 90º ENTRE SÍ. CUANDO LA CORRIENTE PASA POR CADAUNA DE LAS BOBINAS, EN EL ESTATOR SE CREAN DOS CAMPOS MAGNÉTICOS ,CONLO QUE CADA BOBINA TIENE CUATRO POLOS Y EL MOTOR SE DENOMINATETRAPOLAR. SI OBSERVAMOS LA FIGURA 1.6, CUANDO LAS BOBINAS SECONECTAN A UNA FUENTE DE ALIMENTACIÓN TRIFÁSICA, EL CAMPO MAGNÉTICOGIRA A LA MITAD DE LA FRECUENCIA DE SUMINISTRO. POR LO TANTO PARA UNSUMINISTRO DE 50HZ LA VELOCIDAD DE ROTACIÓN DEL CAMPO SERÁ DE 25REV./SEGUNDO O LO QUE ES LO MISMO 1500 R.P.M.DE LA MISMA FORMA, EL CAMPO EN UN ESTATOR DE 6 POLOS GIRA A UN TERCIODE LA FRECUENCIA DE ALIMENTACIÓN , ( 1000 R.P.M. A 50HZ ) Y PARA UN ESTATORDE 8 POLOS EL CAMPO GIRA A UN CUARTO DE LA FRECUENCIA DE ALIMENTACIÓN (750 R.P.M. A 50HZ ). FIGURA 1.5: GENERACIÓN DEL CAMPO MAGNÉTICO ROTATORIO EN UN MOTOR DE DOS POLOS
  • 9. FIG 1.6: GENERACIÓN DEL CAMPO MAGNÉTICO EN UN ESTÁTOR TETRAPOLARCUANDO APLICAMOS TENSIÓN EN BORNES DEL MOTOR, EL CAMPO MAGNÉTICOROTATIVO GENERADO POR LAS BOBINAS DEL ESTATOR CORTA EL ROTOR,GENERANDO CORRIENTES INDUCIDAS EN SUS BARRAS (FIGURA 1.7A).LA FRECUENCIA DE LA CORRIENTE DEL ROTOR ES PROPORCIONAL A LADIFERENCIA ENTRE LA VELOCIDAD DEL ROTOR Y EL CAMPO MAGNÉTICOGENERADO POR EL ESTATOR, Y SE DENOMINA FRECUENCIA DE DESLIZAMIENTO.LA CORRIENTE DEL ROTOR INDUCE UN CAMPO MAGNÉTICO EN EL ROTOR QUE GIRAA LA MISMA VELOCIDAD QUE EL CAMPO DEL ESTATOR, SIENDO LA INTERACCIÓNENTRE AMBOS CAMPOS LA QUE PRODUCE UN PAR DE GIRO EN EL ROTOR (FIGURA1.7B)
  • 10. FIGURA 1.7: CORRIENTES INDUCIDAS EN EL ROTORCUANDO SE INCREMENTA LA VELOCIDAD DEL MOTOR, LA DIFERENCIA ENTRE LAVELOCIDAD DEL CAMPO EN EL ESTATOR Y LAS BARRAS DEL ROTOR ES MENOR, LOQUE REDUCE EL CAMPO ROTÓRICO, Y EN CONSECUENCIA EL PAR DISMINUYE.CUANDO SE ALCANZA LA VELOCIDAD DEL CAMPO DEL ESTATOR NO HAY CAMPOINDUCIDO EN EL ROTOR Y EL PAR GENERADO ES CERO. ESTAMOS EN LA LLAMADAVELOCIDAD DE SINCRONISMO DEL MOTOR. EN LA FIGURA 1.8 APARECEN LASDIFERENTES VELOCIDADES DE SINCRONISMO DE ACUERDO CON EL NÚMERO DEPOLOS DEL ESTATOR PARA UNA FRECUENCIA DE SUMINISTRO DE 50HZ.
  • 11. FIGURA 1.8: VELOCIDAD DE SINCRONISMO SEGÚN EL NÚMERO DE POLOSCUANDO AUMENTA EL PAR DE LA CARGA , LA VELOCIDAD DEL ROTOR DECRECECON LO QUE AUMENTA EL DESLIZAMIENTO. ESTO PROVOCA QUE EL FLUJO DELESTÁTOR CORTE LAS BARRAS DEL ROTOR A MAYOR VELOCIDAD, CON LO QUE SEINCREMENTA LA CORRIENTE EN EL ROTOR Y EL PAR. SIN EMBARGO, CON ELINCREMENTO DE LA CORRIENTE DEL MOTOR SE PRODUCE UNA CAÍDA DE TENSIÓNSUPLEMENTARIA EN LA BOBINAS DEL ESTATOR , LA CUAL PROVOCARÁ UNDEBILITAMIENTO DEL CAMPO EN EL ESTATOR.EN LA FIGURA 1.9 SE MUESTRA UNA CURVA TÍPICA DE PAR /VELOCIDAD CUANDOEL MOTOR ES EXCITADO CON UNA FUENTE DE ALIMENTACIÓN TRIFASICA.
  • 12. FIGURA 1.9: CURVA PAR-VELOCIDAD DE UN MOTOR DE INDUCCIÓN FIGURA 1.10: CURVA CORRIENTE DE LÍNEA-VELOCIDADCON DESLIZAMIENTOS ALTOS, LA VELOCIDAD DEL CAMPO MAGNÉTICO QUE CORTAEL ROTOR AUMENTA, ASÍ COMO LA CORRIENTE QUE CIRCULA POR ÉL. ESTO SE VEREFLEJADO EN UN AUMENTO EN LA CORRIENTE DEL ESTATOR. COMO EN ELINSTANTE INICIAL EL ROTOR ESTÁ INMÓVIL Y ALIMENTADO CON UNA FRECUENCIADE SUMINISTRO DE 50HZ , LA CORRIENTE EN EL ESTATOR PUEDE ALCANZAR ENTRE6 Y 10 VECES LA CORRIENTE NOMINAL A PLENA CARGA. EN LA FIGURA 1.10 SEMUESTRA LA CURVA TÍPICA DE CORRIENTE Y VELOCIDAD EN UN MOTOR DEINDUCCIÓN DE JAULA DE ARDILLA.INCLUSO CUANDO EL MOTOR ESTÁ SIN CARGA Y GIRANDO CERCA DE LAVELOCIDAD DE SINCRONISMO, ABSORBE UNA SIGNIFICATIVA CANTIDAD DE
  • 13. CORRIENTE DE NATURALEZA REACTIVA, DESTINADA A LA MAGNETIZACIÓN DE LAMÁQUINA. ESTAS COMPONENTES DE MAGNETIZACIÓN CREAN EL FLUJO EN ELMOTOR. ESTA ES LA RAZÓN POR LA QUE UN MOTOR SIEMPRE FUNCIONA CON UNFACTOR DE POTENCIA POR DEBAJO DE LA UNIDAD , TÍPICAMENTE 0.86 A PLENACARGA.MOTOR DE ROTOR BOBINADO: EN ESTE TIPO DE MOTORES, EN EL ROTOR SEINTRODUCE UN BOBINADO TRIFÁSICO (VER FIGURA 1.11). EL BOBINADO DELROTOR SE PUEDE CONECTAR AL EXTERIOR POR MEDIO DE ESCOBILLAS Y ANILLOSROZANTES. ESTE TIPO DE MOTORES PUEDEN TENER RESISTENCIAS EXTERIORESCOLOCADAS EN EL CIRCUITO DEL ROTOR, LO QUE PERMITE REDUCIR LACORRIENTE ABSORBIDA, REDUCIENDO LA SATURACIÓN EN EL HIERRO YPERMITIENDO UN INCREMENTO EN EL PAR DE ARRANQUE. CONFORME LAVELOCIDAD DEL ROTOR AUMENTA EL VALOR DE LAS RESISTENCIAS SE REDUCEHASTA LLEGAR A CERO, LO QUE PERMITE MANTENER UN PAR ALTO. LA FIGURA 1.12MUESTRA LA CURVA CARACTERÍSTICA DE PAR Y VELOCIDAD CUANDO VARÍAN LASRESISTENCIAS DEL ROTOR. FIGURA 1.11: MOTOR DE ROTOR BOBINADO
  • 14. FIGURA 1.12: EVOLUCIÓN DE LA CURVA PAR-VELOCIDAD VARIANDO LA RESISTENCIA ROTÓRICAMOTOR DE ROTOR DE DOBLE JAULA: EN ESTE TIPO DE MOTOR EL ROTOR TIENEDOS SECCIONES, LA EXTERIOR ESTÁ DISEÑADA CON UN MATERIAL DE RESISTENCIAMÁS ELEVADA QUE LA INTERIOR. CUANDO EL MOTOR ESTA FUNCIONANDO A BAJAVELOCIDAD (MIENTRAS ARRANCA), LA FRECUENCIA DE DESLIZAMIENTO ES ALTA YLA CORRIENTE DEL ROTOR TIENDE A CIRCULAR POR LA CARA EXTERIOR (DEBIDOAL EFECTO PIEL ), CON LO QUE LA RESISTENCIA EFECTIVA ES MAYOR Y ENCONSECUENCIA AUMENTA EL PAR DE ARRANQUE. CUANDO LA VELOCIDAD DELROTOR AUMENTA, LA FRECUENCIA DE DESLIZAMIENTO DECRECE, Y LA CORRIENTEDEL ROTOR CIRCULA POR LA ZONA DE BAJA RESISTENCIA DEL ROTOR, DE FORMAQUE LAS PÉRDIDAS ENERGÉTICAS SON MENORES.EN PRINCIPIO UN MOTOR DE JAULA DE ARDILLA ES UN MOTOR DE VELOCIDAD FIJA,PERO QUE PUEDE SER CONTROLADA ACTUANDO SOBRE EL NÚMERO DE POLOS, YLA FRECUENCIA DE SUMINISTRO A LA QUE ESTÁ CONECTADO.LA ECUACIÓN DE LA VELOCIDAD DE UN MOTOR ES:DONDE:N = VELOCIDAD DEL MOTOR EN REVOLUCIONES POR MINUTOF = FRECUENCIA DE SUMINISTRO AL MOTOR EL HZP = NUMERO DE POLOS EN EL ESTATORS = DESLIZAMIENTO DEL MOTOR EN REVOLUCIONES POR MINUTO
  • 15. DE ESTA ECUACIÓN , PUEDE VERSE QUE LA VELOCIDAD PUEDE SER VARIADA DETRES FORMAS DIFERENTES:A) CAMBIANDO EL NÚMERO DE POLOS.ESTO REQUIERE UN MOTOR CON DOBLE BOBINADO, Y ADEMÁS LA VELOCIDAD NOVARÍA DE FORMA CONTINUA SINO QUE SE PRODUCE UN SALTO DE UNA VELOCIDADA OTRA. POR EJEMPLO, UN MOTOR DE 2/8 POLOS CONECTADO A 50HZ TIENE DOSVELOCIDADES DE SINCRONISMO: 3000 Y 750 R.M.P.B) CAMBIANDO EL DESLIZAMIENTO.ESTO PUEDE HACERSE VARIANDO LA TENSIÓN SUMINISTRADA AL MOTOR, LO QUEPROVOCA QUE LA CURVA DE PAR VELOCIDAD DISMINUYA CAUSANDO UN MAYORDESLIZAMIENTO CONFORME AUMENTA LA CARGA EN EL MOTOR. EN GENERAL, LAREDUCCIÓN DE PAR ES PROPORCIONAL AL CUADRADO DE LA REDUCCIÓN DEVOLTAJE. VER FIGURA 1.13.PARA TRABAJAR CORRECTAMENTE, ESTE MÉTODO REQUIERE UNA CARGA CON UNACARACTERÍSTICA CRECIENTE DE PAR Y VELOCIDAD. CUALQUIER VARIACIÓN EN LACARGA CAUSARA UNA VARIACIÓN EN LA VELOCIDAD DEL MOTOR.
  • 16. FIGURA 1.13: VARIACIÓN DE VELOCIDAD ACTUANDO SOBRE EL DESLIZAMIENTOC) VARIANDO LA FRECUENCIA DE SUMINISTRO DEL MOTOR.ESTE MÉTODO ES EL UTILIZADO POR LOS CONTROLADORES DE VELOCIDADELECTRÓNICOS. LA FIGURA 2.1 MUESTRA LA FAMILIA DE CURVAS PAR-VELOCIDADCUANDO SE MODIFICA LA FRECUENCIA DE ALIMENTACIÓN. ESTE ES EL MEJORMÉTODO PARA EL CONTROL DE LA VELOCIDAD , POR LAS SIGUIENTES RAZONES:M SE OBTIENE UN RENDIMIENTO ELEVADO EN TODO EL RANGO DE VELOCIDADES.V SE DISPONE DE UNA VARIACIÓN CONTINUA (SIN SALTOS) DE LA VELOCIDAD, QUE PUEDE SER CONTROLADA ELÉCTRICAMENTE VÍA SEÑALES DE CONTROL TALES COMO 0-10VDC O 4-20MA. ESTO HACE QUE LOS VARIADORES DE VELOCIDAD PARA MOTORES DE CA SEAN IDEALES PARA LOS PROCESOS DE AUTOMATIZACIÓN.A EL PAR DISPONIBLE EN EL MOTOR ES CONSTANTE , INCLUSO A BAJAS VELOCIDADES. ESTO NOS DA LA POSIBILIDAD DE TRABAJAR CON CUALQUIER TIPO DE CARGA.T SE PUEDE TRABAJAR CON FRECUENCIAS SUPERIORES A 50HZ.

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