Esta secuencia didáctica propone demostrar de manera gráfica cómo funciona un motor eléctrico trifásico mediante el análisis vectorial de los campos magnéticos producidos por tres bobinas alimentadas con tensiones desfasadas. Los estudiantes dibujan un motor teórico y tres sinusoides desfasadas que representan la tensión de alimentación, y trazan los vectores de campo magnético en dos puntos para ver cómo se forma un campo giratorio. El análisis puede repetirse y extenderse considerando variaciones en la al

1. PROPUESTA DE SECUENCIA DIDÁCTICA:
EL MOTOR ELÉCTRICO CON COMPÁS Y ESCUADRA
Ponencia presentada por Gabriel Ángel Medina
Unidad de Cultura Tecnológica N° 2. Esquel. Chubut
gronenet@hotmail.com
Esta secuencia fue desarrollada con alumnos de segundo año del polimodal
del espacio curricular “Tecnología de la energía”, en la orientación de Bienes y
Servicios del Colegio Provincial Nº 701 de la ciudad de Esquel, provincia del
Chubut, en el año 2003.
Cabe señalar que este grupo de alumnos llega al segundo año del polimodal
sin manejar números complejos, lo cual implica un obstáculo para el desarrollo
de algunos contenidos del área.
Fundamentación:
La vida moderna sería impensable sin la existencia de los motores; éstos se
encuentran en todas partes: en la industria, el transporte, el hogar, etc.
Miremos donde miremos, podemos encontrar una máquina que funcione con
un motor. Estamos acostumbrados –pero, no nos damos cuenta– a un tipo
particular de motor: el de los motores eléctricos, pues éstos están en muchos
de los aparatos que ocupamos en nuestro hogar —refrigerador, lavadora,
licuadora, relojes de pared, etc.
Debido a la importancia que tienen en nuestra vida cotidiana y teniendo en
cuenta la orientación industrial de la modalidad, consideramos necesario que
los jóvenes conozcan la estructura de estos motores y los principios físicos
involucrados en su funcionamiento.
Si bien no es menester principal del área “Tecnología de la Energía”
profundizar en el funcionamiento de este elemento, es conveniente que los
estudiantes tengan una idea de por qué gira un motor, a la hora de hacer un
análisis de producto, y no verlo sólo como una caja negra que, mágicamente,
produce un movimiento cuando se le aplica una tensión.
EDUCACIÓN TECNOLÓGICA. DIEZ AÑOS DE CONSTRUCCIÓN
INSTITUTO NACIONAL DE EDUCACIÓN TECNOLÓGICA.
MINISTERIO DE EDUCACIÓN, CIENCIA Y TECNOLOGÍA.
BUENOS AIRES. REPÚBLICA ARGENTINA.

2. Muchas veces hemos intentado explicar el funcionamiento de un motor
asincrónico trifásico diciendo: “Si se aplican tres tensiones alternas desfasadas
120º una de la otra, a tres devanados orientados a 120º uno del otro, se
obtiene un campo magnético giratorio”. Y, a partir de este principio, os alumnos
deben imaginarse cómo tres magnitudes que varían en el tiempo constituyen
algo que gira, sin ningún elemento concreto con qué relacionarlo.
Para superar esta dificultad hemos diseñado esta experiencia. Cabe acotar que
el presente no es un tratado de máquinas eléctricas ni cosa que se le parezca;
sólo es un aporte didáctico a la enseñanza acerca del principio de
funcionamiento de un motor eléctrico (elegimos el asíncrono como motor más
simple para su comprensión).
Presentación de la experiencia:
Para el área de la tecnología, el motor tiene dos concepciones:
• Desde el punto de vista de la energía, es un conversor que transforma
energía eléctrica a energía mecánica, con pérdidas (son, en realidad,
transformaciones del flujo de energía que no son aprovechadas: calor y
ruido).
ENERGÍA MOTOR ENERGÍA
ELÉCTRICA ELÉCTRICO MECÁNICA
RUIDO CALOR
• Y, desde el punto de vista de control, el motor eléctrico es un actuador que
recibe una señal y produce un movimiento.
Conocimientos previos:
Los alumnos deben manejar conceptos básicos de ley de ohm, electrotecnia,
funciones trigonométricas, magnetismo y suma de vectores; éstos se
consideran imprescindibles para el desarrollo del presente proyecto.
Materiales:
También se considera necesario contar con un compás, dos escuadras, tizas
de color y un transportador
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3. Consigna:
Demostrar de manera fehaciente, por qué gira un motor trifásico.
Desarrollo:
Dibujemos un motor teórico, compuesto por tres bobinas orientadas desde el
centro y separadas 120º una de la otra, como muestra la figura.
Punto inicial de apoyo del compás
R
Para dibujar el motor, conviene
marcar, primero, la circunferencia y
luego, marcar los puntos R, S y T.
Para eso, sin mover la apertura del
120º o 120º compás, trazamos dos radios
consecutivos hacia la derecha,
partiendo del punto R, para obtener
T 120º S el punto S. Luego, hacemos lo
mismo hacia la izquierda para
obtener el punto T.
A efectos gráficos, vamos a considerar que cada bobina produce un campo
magnético que representamos con un vector y cuyo sentido depende de la
tensión aplicada en términos instantáneos.
Además, vamos a establecer un sentido arbitrario para el sentido de los
campos: “Las tensiones de valor negativas son consideradas entrantes”,
respecto del eje del motor; o sea, desde afuera del motor hacia adentro. Y,
consecuentemente, “Las tensiones de valor positivas serán consideradas como
salientes”, desde el centro del motor hacia fuera.
Luego. trazamos –al costado del motor– tres sinusoides desfasadas 120º una
de la otra y tomando como valor de pico el radio de la circunferencia. Éstas
corresponden a la tensión de alimentación.
Cada color identifica una fase distinta, tanto en el trazado de las sinusoides
como en el esquema del motor.
3

4. R
0º 180º 360º
o
S
T
t
1
Entonces, trazamos el primer punto de análisis “1”, a partir del cual vamos a
hallar el campo magnético resultante para ese instante.
Tomamos con el compás el valor de R, en la sinusoide, y lo trasladamos al
centro del motor –siempre considerando el sentido del vector con respecto a la
posición relativa de la bobina–.
En el ejemplo, R tiene un valor negativo y, por lo tanto, lo planteamos como
entrante.
Lo mismo pasa con T. Pero, S tiene como valor el máximo positivo y, por lo
tanto, el sentido asignado es inverso, saliente.
Posteriormente, nos preparamos para efectuar la suma de vectores,
trasladando primero los vectores cuyo punto de aplicación no coincida con el
eje del motor:
R
o
S
T
4

5. Acto seguido, sólo resta hacer la suma por la regla del paralelogramo, funicular
o cualquier otro método. Obtenemos una resultante que llamaremos igual que
el punto de análisis “1”
R
R
o
o
S
S T
T
1
Y ya obtenemos la resultante del primer punto de análisis. Cabe recordar que
este vector corresponde a la sumatoria de los campos magnéticos de cada
bobina en un instante elegido arbitrariamente en el punto “1”. Esto no significa
que los campos correspondientes a las bobinas R y T desaparecen en este
instante ni nada parecido (No debemos perder la perspectiva de que este es
solamente un análisis simplista de un motor).
Luego, repetimos el procedimiento sobre el punto que denominaremos “2”.
Conviene tomar un valor conocido para el ángulo del segundo respecto del
primero, ya que esto puede ser utilizado en una reflexión posterior. Para este
caso, elegimos 60º de diferencia entre el puno “1” y el punto “2”, sobre la
sinusoide.
Esta vez R es negativo y de máximo valor; por lo tanto, se plantea como
entrante, mientras T y S son positivos –o sea, saliente– y de menor valor.
R
0º
180º 360º
o
S
T
5
t
1 2

6. Ahora sólo resta repetir el procedimiento anterior, para obtener un nuevo punto
como resultante. Esta vez, resuelto por el método del polígono funicular.
R
R
o
o
S
S T
T
1
2
Conclusión:
Finalmente vemos –a través de un análisis vectorial que se podría repetir
infinitas veces– cómo se forma un campo magnético que va girando en función
del tiempo.
También podemos ver que este motor gira en sentido horario.
Del comportamiento del rotor en cortocircuito o bobinado, no se hace referencia
en el presente, ya que constituye una temática en sí misma.
Consignas para trabajo adicional:
Luego de terminado el análisis de base, podemos preguntarnos:
− ¿Qué pasa si conectamos una bobina al revés? (Tomar las tensiones
invertidas sobre un devanado)
− ¿Qué pasa si invertimos 2 de las fases de alimentación?
− ¿Qué pasa si invertimos las tres fases?
− ¿Qué pasa si falta una fase?
− ¿Cómo afecta la reducción de la tensión en una de las fases?
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7. − ¿Cómo afecta la variación de la frecuencia, al funcionamiento del motor?
Variante:
El presente sistema de análisis puede aplicarse también a un motor
monofásico.
En este caso deberá considerarse el defasaje constructivo, como así también el
defasaje capacitivo que contribuye a su arranque.
Bibliografía:
Ing. A. V. Königslöw. Máquinas de corriente alterna sincrónicas. Editorial Labor
S.A. 1965.
Ing. Marcelo A. Sobrevila. Electrotecnia nivel inicial. Editorial Alsina. 2000.
Julio J. Daponte. Principios de electrotecnia. Editorial Mitre 1983.
Esquel, agosto de 2004.-
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