Motores: tipos, funcionamiento y conexión
MOTOR ASÍNCRONO TRIFÁSICO :Son los más utilizados en la industria por su sencillez, y fácil o casi nulo mantenimiento. El motor asíncrono trifásico es una máquina eléctrica que funciona en cualquier posición, lo que le hace adaptable a todo uso. El principio de funcionamiento se basa en los fenómenos de inducción electromagnética. Poseen un buen par de arranque y consiguen mantener su velocidad bastante estable para diferentes regímenes de carga. Su velocidad depende de la frecuencia que se le aplica y del número de polos que forma su bobinado.
MOTOR ASÍNCRONO DE ROTOR EN CORTOCIRCUITO: En el estator de estos motores se disponen las bobinas encargadas de producir el campo magnético giratorio; estas se alojan en ranuras practicadas en un núcleo formado, por lo general, por paquetes de chapa magnética.El rotor está formado por conductores de aluminio alojados en las ranuras del núcleo y cortocircuitados por sus extremos mediante unos anillos.En motores de pequeña potencia, el rotor se construye fundiendo en un bloque integral unas varillas de aluminio junto con los anillos.
FUNCIONAMIENTO:El imán, en su giro, hace que las líneas de campo magnético que atraviesan el disco sean variables por lo que según el principio de inducción electromagnética en el disco se induce una f.e.m. que, al estar en cortocircuito, hace que aparezcan unas corrientes eléctricas por el mismo. Al estar estas corrientes eléctricas inmersas en el campomagnético del imán, se originan en el disco un par de fuerzas que ponen el disco en movimiento, siguiendo al campo magnético. El disco nunca puede alcanzar la misma velocidad de giro que el imán, sino desaparecería la f.e.m. inducida y con ella el par de fuerzas.
CONEXIÓN DE UN MOTOR ASÍNCRONO TRIFÁSICO: un motor que en su placa de características aparezcan las tensiones: 380/220 V, indica que se puede conectar en estrella a la tensión mayor (380) o en triángulo la tensión menor (220).
FUNCIONAMIENTO EN SERVICIO DEL MOTOR DE ROTOR EN CORTOCIRCUITO: Arranque: Al conectar las bobinas del estator de un motor trifásico,sin movimiento, en un principio, el campo giratorio corta los conductores del rotor induciendo en los mismos, como si fuese un transformado, una f.e.m. elevada, que a su vez, producirá una fuerte corriente. Estas corrientes, al interactuar con el campo magnético, producen elevadas fuerzas mecánicas que, al actuar sobre el rotor, le proporcionan un fuerte par de arranque.En el arranque se produce, una elevación de la corriente absorbida por el motor de la red.
Aceleración y carga: Tan pronto empieza a circular corriente por el rotor parado, éste empieza a girar con un movimiento acelerado y en el mismo sentido que el campo giratorio, por lo que el movimiento relativo entre el campo y el rotor diminuye y con él, la f.e.m. Inducida y la corriente si el motor está vacío, rápidamente se alcanza una velocidad muy próxima a la de sincronismo. Si se aplica una carga mecánica resistente al eje del motor, el rotor tenderá a perder velocidad hasta alcanzar un equilibrio entre el par motor creado por el mismo y el par resistente ofrecido por la carga
.MOTOR ASÍNCRONO DE ROTOR BOBINADO O DE ANILLOS ROZANTES:En estos motores, el estator posee las mismas características que el del motor de rotor en cortocircuito, pero el rotor se construye insertando un devanado trifásico en las ranuras de un núcleo cilíndrico de chapas magnéticas. Este devanado se conecta normalmente en estrella y los tres terminales restantes se conectan a tres anillos rozantes. Unas escobillas frotan estos anillos y permiten conectar unas resistencias externas en serie con el fin de poder limitar la corriente rotórica.
El principio de funcionamiento es exactamente igual que el del rotor en cortocircuito, pero ahora es posible la regulación directa de la corriente rotórica y con ella, la propia corriente del estator.Este sistema tiene la ventaja de que no es necesario disminuir la tensión en el estator para disminuir el flujo y, con él, la corriente rotórica, que siempre trae consigo una reducción del par motor.El arranque se hace en sucesivos escalones, obteniendo un arranque con corriente suave en el estator con un buen valor de las resistencias rotóricas, con el par máximo.El gran inconveniente que resultan bastante más caros y necesitan de un mayor mantenimiento. En la actualidad el control electrónico de los motores asíncronos de rotor en cortocircuito ha desplazado en casi todas las aplicaciones al motor de rotor bobinado.Los motores de rotor bobinado llevan reóstato de arranque para poner todas las resistencias en serie con el devanado del inducido. Conforme adquiere velocidad se quitan resistencias, hasta poner en corto circuito las tres puntas de la estrella del rotor, en este momento se puede levantar las escobillas del rotor, y evitar el desgaste por el roce, al manipular el volante que alzan las escobillas, al mismo tiempo entran tres cuchillas que ponen en corto el bobinado en estrella del rotor. Cuando se para el motor, se vuelven a bajar las escobillas y se coloca el reóstato de arranque en la posición de inicio para la próxima arrancada.MOTOR DE FASE PARTIDA:En este sistema el estator tiene un bobinado monofásico que al ser sometido a una tensión alterna senoidal, crea un campo magnético alternativo y fijo, que no es capaz de provocar un par de arranque efectivo en el rotor.
MOTOR CON CONDENSADOR DE ARRANQUE:Para aumentar el par de arranque de estos motores se añade un condensador en serie con el bobinado auxiliar, de tal forma que el ángulo de desfase entre los flujos producidos por ambas bobinas se acerque a 90º.El par de arranque conseguido será mayor, cuanto mayor sea la capacidad del condensador. Sin embargo, una capacidad excesivamente elevada del condensador puede reducir la impedancia total del devanado auxiliar a valores muy pequeños, lo que trae consigo un aumento de la corriente absorbida por el bobinado auxiliar.
LOS MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA presentan el inconveniente de que sólo pueden ser alimentados a través de equipos que conviertan la corriente alterna suministrada por la red de corriente alterna en corriente continua. Por otro lado, su constitución es mucho más compleja que los de C.A. y necesitan de colectores con delgas y escobillas para su funcionamiento, que aumentan considerablemente los trabajos de mantenimiento.En contrapartida, poseen un par de arranque elevado y su velocidad se puede regular con facilidad entre amplios límites, lo que les hace ideales para ciertas aplicaciones: tracción eléctrica y en todas aquéllas en que sea muy importante el control y la regulación de las características funcionales del motor.Su funcionamiento se basa en las fuerzas que aparecen en los conductores cuando son recorridos por corrientes eléctricas y. a su vez, están sometidos a la acción de un campo magnético.Para conseguir que el motor gire en uno o en otro sentido, hay que lograr invertir el sentido del par de fuerzas. Esto se consigue invirtiendo el sentido de la corriente del rotor y manteniendo el campo magnético inductor fijo.
MOTORES EN CORRIENTE CONTINUA; La constitución de motor de C.C. es exactamente igual que la de un generador de corriente C.C.(dinamo). Esta máquina es reversible y, por lo tanto, puede funcionar indistintamente corno motor o como generador. Se necesitan de tres partes fundamentales para su funcionamiento; Un circuito que produzca el campo magnético (circuito inductor), un circuito que al ser recorrido por la corriente eléctrica desarrolle pares de fuerza que pongan en movimiento el rotor (circuito inducido) y un colector de delgas con escobillas. CONEXIONES DE LOS MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA: Conexión serie. En el motor serie, el flujo es proporcional a la corriente que pasa por el inducido, el par de fuerza durante el arranque es muy alto y proporcional al cuadrado de la intensidad de corriente I2. Los motores serie se emplean como motores de arranque. Motor en derivación o Shunt. Al ser la corriente de la inductora independiente de la que atraviesa el inducido, el par motor no es como en el motor serie, proporcional al cuadro de la intensidad, aquí el flujo es contante y menor la corriente absorbida, el menor poder de fuerza no es inconveniente si lo que se prefiere es una marcha larga y constante, pudiéndose regular la velocidad con el empleo del reóstato. Motor de excitación Compound. En estos motores el devanado es doble, una parte está en serie con el inducido y la otra en paralelo, de esta forma se conserva un fuerte par de arranque y se puede mantener constante la velocidad de la marcha una vez superado el inicio. Motor de excitación independiente. En estos motores, el devanado de las bobinas inductoras está conectadas a una fuente de corriente separada de la corriente que recorre el inducido. Funciona de forma similar al motor en derivación, la separación de la excitación se utiliza cuando se desea regular la velocidad con precisión sin perder fuerza de arranque.
MOTORES UNIVERSALES:Para que un motor funcione con corriente continua, necesita que el inducido tenga colector, por la tanto, la primera condición es que tiene que tener escobillas, la segunda que sea monofásica, un motor trifásico no puede usarse con corriente continua.
El uso más común de los motores universales, es la taladradora de mano, y en casi todos los pequeños electrodomésticos, como batidoras, molinos de café, afeitadora, y alguno más.
MOTORES ESPECIALES:Son motores de corriente continua, pero que, como los de corriente alterna, no tiene escobillas. A este grupo pertenecen los servomotores, los motores paso a paso y el motor Brushless.
SERVOMOTORES:
Características: Posibilidad de fuertes aceleraciones y desaceleraciones. Gran estabilidad de marcha, incluso a bajas velocidades.Aplicaciones:Este tipo de motor se utiliza principalmente para el movimiento de máquinas herramientas con avance convencional o numérico. Los MOTORES PASO A PASO vienen definidos por el número de posiciones, o paso por vuelta, que es más elevada sobre los motores a reluctancia o híbridos. También por el par máximo disponible en régimen permanente y su posibilidad de control de velocidad y del número de revoluciones. Partes principales de este tipo de motor: El estator de estemotor está constituido por varias bobinas alimentadas por impulsos de c.c.El rotor está constituido por uno o varios imanes permanentes. Aplicaciones:Este tipo de motores se aplica en máquinas que precisan un control exacto de las revoluciones, o partes de vuelta.Arranque por autotransformador:Consiste en conectar un autotransformador en la alimentación del motor. De esta forma se consigue reducir la tensión y con ella la corriente de arranque. El par de arranque queda reducido en este caso en la misma proporción que la corriente, es decir, al cuadrado de la tensión reducida. Este sistema proporciona una buena característica de arranque, aunque posee el inconveniente de su alto precio.
INVERSOR DE GIRO:Para invertir el sentido de rotación de un motor asíncrono trifásico basta intercambiar las conexiones de dos cables de alimentación con las bornes del motor con los que resulta invertido el sentido de rotación del campo magnético giratorio. Para invertir el sentido de rotación de un motor asíncrono bifásico, es suficiente permutar las dos salidas de fase del bobinado estatórico y dejar una sin cambiar. El frenado del motor asíncrono, al contrario de lo que ocurre con los motores de corriente continua, presenta fuertes dificultades técnicas.Un procedimiento de frenado consiste en colocar una correa alrededor de la polea del motor, y efectuar una tracción de esa correa mediante un electro-imán freno, también por medio de unas zapatas que frenan el eje del motor cuando falta la corriente.