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MOTOR ELECTRICO Definicion: Un motor eléctrico es una máquina eléctrica que transforma energía eléctrica en energía mecánica por medio de interacciones electromagnéticas. Algunos de los motores eléctricos son reversibles, pueden transformar energía mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores. Los motores eléctricos de tracción usados en locomotoras realizan a menudo ambas tareas, si se los equipa con frenos regenerativos. Son ampliamente utilizados en tornos, ventiladores, extractores, bandas transportadoras, bombas de agua, compresores, taladros y en múltiples aplicaciones en las empresas. Pueden funcionar conectados a una red de suministro eléctrico o a baterías. Así, en automóviles se están empezando a utilizar en vehículos híbridos para aprovechar las ventajas de ambos.

Partes fundamentales de un motor eléctrico. Dentro de las características fundamentales de los motores eléctricos, éstos se hallan formados por varios elementos, sin embargo, las partes principales son: el estator, la carcasa, la base, el rotor, la caja de conexiones, las tapas y los cojinetes. No obstante, un motor puede funcionar solo con el estator y el rotor.

La Utilizacion de los motores electricos: En las actividades industriales y comerciales es necesario mover distintos procesos productivos, maquinaria y equipos diversos, como ventiladores, bandas transportadoras, bombas de agua, escaleras eléctricas, compresores, taladros, es decir, un sinfín de aplicaciones mecánicas que requieren movimiento. La forma más fácil de llevar a cabo ese movimiento es mediante un motor eléctrico, como se muestra en la Figura 1.

La finalidad de los motores eléctricos es convertir la energía eléctrica, en forma de corriente continua o alterna, en energía mecánica apta para mover los accionamientos de todo tipo de máquinas. Los motores eléctricos cubren toda la
gama de aplicaciones que la sociedad
moderna exige, se encuentran tan
pequeños como los usados en el gira-
discos de un DVD, tan cotidianos como
el de una licuadora, un ventilador o un
acondicionador de aire; pero también los
hay tan grandes como los que necesitan las industrias para mover molinos, trituradoras, compresores de aire, mezcladoras, etc. Existen industrias macro-consumidoras de electricidad como las fábricas de cemento que llegan a utilizar motores de miles de caballos de potencia.

Ventaja y Desventajas de los motores eléctricos: Ventajas 

Tamaño y peso son más reducidos.

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Se puede construir de cualquier tamaño.

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La gran mayoría de los motores eléctricos son máquinas reversibles pudiendo operar como generadores, convirtiendo energía mecánica en eléctrica.

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Son silenciosos, limpios y apenas vibran, por tener como medio de funcionamiento la electricidad.

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Los motores de eléctricos (de cc y cda) son fáciles de manipular, siendo controlables tanto en el arranque como en el paro.

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La ausencia de emisión de gases.

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El motor de inducción, que es bastante simple y muy eficiente. La mayoría de los motores eléctricos puede ofrecer grandes potencias por tiempos cortos

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Reducción de las emisiones de co2 y mucho más

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Otra cualidad que distingue a los motores eléctricos es su larga vida útil (en grandes potencias industriales deben durar por lo menos 10 años), no obstante en muchas empresas operan motores con más de 30 años de vida.

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son mucho más adaptables, silenciosos y menos contaminantes que los motores de vapor o de explosión, gasolina o diesel.

Desventajas 

Mantenimiento caro y laborioso

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Incapacidad de funcionar a velocidades bajas.

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Los motores con imanes tienen limitaciones en cuanto a la potencia del motor, por la debilidad del imán.

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Dependiendo del consumo, en motores trifásicos, se debe revisar la configuración con la que vienen, ya sea delta

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Por otro lado, para otros no lo es, pues vehículos demasiado silenciosos pueden aumentar el número de atropellos al no intuir el peatón el peligro y la cercanía del coche.

Tipos de Motores eléctricos: Atendiendo al tipo de corriente utilizada para su alimentación, se clasifican en: 1. Motores de corriente alterna, se usan mucho en la industria, sobretodo, el motor trifásico asíncrono de jaula de ardilla. 2. Motores de corriente continua, suelen utilizarse cuando se necesita precisión en la velocidad, montacargas, locomoción, etc. 3. Motores universales. Son los que pueden funcionar con corriente alterna o continua, se usan mucho en electrodomésticos. Son los motores con colector.

1. MOTOR DE CORRIENTE ALTERNA.

Síncronos No es el más popular en nuestro
entorno, pero sí el más asequible en el
sentido de que es fácil de entender su
funcionamiento. Se trata de una máquina
en la que el rotor presenta polos magnéticos remanentes, que pueden provenir
incluso de imanes permanentes. La figura
anterior sirve como ejemplo. Es evidente
que este motor gira a una velocidad que
coincide exactamente con la frecuencia
de la red de CA que alimenta las bobinas
del estator, de ahí el nombre síncrono.
Para alimentar las bobinas que generan el
campo del rotor es necesaria una conexión eléctrica pero ésta es mucho más sencilla que la de los motores de CC porque basta con dos anillos rozantes, como se ve en la fotografía.

El reverso del motor síncrono, el alternador, es el alma Mater de los dispositi- vos generadores de energía eléctrica. Muchas son las cosas que se pueden estudiar sobre esta respetable máquina, pero no es materia para este capítulo. Entre las apli- caciones cotidianas del motor síncrono tenemos los programadores de lavadora, que como son tan pequeños tienen el rotor de imán. También son síncronos los platos giradiscos que se empleaban para los antiguos discos de vinilo. Y las bombas de las peceras, cuyo rotor es un imán permanente solidario con los álabes y sumergido en el agua y el estator está perfectamente blindado en un mazacote de epoxi. Los grandes motores síncronos hay que arrancarlos poniendo cuidado en la maniobra, una cualidad que los hace menos aconsejables que los tipos que veremos a continuación. En este tipo de motores y en condiciones normales, el rotor gira a las mismas revoluciones que lo hace el campo magnético del estator. Consiste de un inductor alimentado por corriente continua, también denominado devanado de excitación o de campo, que está situado en el rotor. En el estator se encuentre el inducido alimentado por corriente trifásica. Este puede utilizarse como generador aplicándole fuerza mecánica rotativa por el eje y corriente continua al inductor, de esta forma se obtiene energía eléctrica en el estator.

Asíncronos o de inducción Los motores asíncronos o de inducción son aquellos motores eléctricos en los que el rotor nunca llega a girar en la misma frecuencia con la que lo hace el campo magnético del estator. Cuanto mayor es el par motor mayor es esta diferencia de frecuencias. Están constituidos por un devanado inductor, situado en el estator, por el cual se introduce una corriente alterna, este devanado puede ser trifásico o monofásico, en el caso de motores de más de 1 HP normalmente es trifásico. El devanado inducido está ubicado en el rotor, este puede ser del tipo devanado (monofásico o trifásico, de acuerdo al estator) o jaula de ardilla. En éste el campo giratorio del estator induce FEMS y al estar en cortocircuito (jaula de ardilla) o cerrado por medio de un reóstato de arranque (rotor devanado o con anillos) aparecen corrientes en el rotor que al reaccionar con el campo giratorio del estator producen el giro del rotor a una velocidad cercana y menor a la del campo giratorio del estator.

Motor asíncrono monofásico. Si a un motor monofásico le anulamos el dispositivo de arranque y lo conectamos a la red, su rotor se queda "clavado", circunstancia que podemos comprobar si intentamos girar el eje haciendo un moderado esfuerzo con la mano. Siguiendo con el mismo experimento, si insistimos haciendo más fuerza ¡El motor se pone en marcha!. La razón es que, al existir tan solo dos puntos de empuje diametralmente opuestos antes de iniciar su movimiento, el rotor "no sabe" por dónde avanzar para seguir al estator, porque cualquiera de los caminos le es indiferente y su inercia mecánica le impide definirse mientras se prodiga todo un ciclo. Cuando le damos el empujón inicial hacemos que aparezca deslizamiento asimétrico y el sistema se pueda decidir de una puñetera vez por un bando, momento a partir del cual se comporta casi como si fuera trifásico. Los motores de inducción domésticos son monofásicos, y necesitan un devanado auxiliar de arranque; éste es menos robusto que el de servicio porque solo ha de desarrollar potencia en el momento de la puesta en marcha. Este bobinado se encuentra alternado entre las bobinas de servicio para que su efecto en el campo magnético sea similar al que produciría una fuente de alterna bifásica (90o de desfase entre fases). En los motores actuales las bobinas de arranque se conectan con la red a través de un condensador en serie que a la frecuencia de la red y velocidad nominal del motor produce un desfase tal entre las corrientes de los devanados de arranque y servicio que se hace innecesario desconectarlas. Los motores antiguos, y en casos de necesitar un importante empuje en el arranque, llevan un contacto acoplado con el eje y controla- do por efecto centrífugo. El contacto permanece cerrado hasta que el motor alcanza una determinada velocidad, período en el que las bobinas de arranque permanecen conectadas directa- mente con la red.

Motor asíncrono trifásico. Normalmente, los devanados están dimensionados para trabajar conectados en triángulo. Es clásica la conmutación estrellatriángulo durante el arranque de moto- res de potencia respetable. Consiste en conectar las bobinas, primero en estrella, lo que supone que cada una se ve sometida a la tensión de fase, y cuando el rotor alcanza la velocidad nominal conmutarlas a triángulo. Su velocidad, que viene indicada en la placa de características, es muy cercana a la de sincronismo. Podemos hacer un cálculo aproximado muy útil si pensamos con un mínimo de sentido común:

TIPOS Y CARACTERÍSTICAS DE LOS MOTORES SEGÚN LA CONSTRUCCIÓN DEL ROTOR 1- Jaula de ardilla Un rotor de jaula de ardilla es la parte que rota usada comúnmente en un motor de inducción de corriente alterna. Un motor eléctrico con un rotor de jaula de ardilla también se llama "motor de jaula de ardilla". En su forma instalada, es un cilindro montado en un eje. Internamente contiene barras conductoras longitudinales de aluminio o de cobre con surcos y conectados juntos en ambos extremos poniendo en cortocircuito los anillos que forman la jaula. El nombre se deriva de la semejanza entre esta jaula de anillos y barras y la rueda de un hámster (ruedas probablemente similares existen para las ardillas domésticas)

El nombre Jaula de ardilla deriva de la forma del rotor, pues éste se construye con varillas de cobre o aluminio unidas por sus extremos mediante aros. Es evidente que si introducimos la jaula en un medio que genere campos magnéticos variables, ésta proporcionará caminos muy asequibles a la corriente. Hay que decir que para que la inductancia mutua entre inductor y jaula sea la adecuada, ésta debe estar inmersa en material ferromagnético. En otras palabras, construida entre chapas magnéticas.

Para entender cómo se produce la
fuerza que mueve al inducido (aquí le podemos llamar así) podemos empezar teniendo
en cuenta que la fuerza electromotriz inducida en las varillas de la jaula producirá corriente a través de ellas, pues se encuentran cortocircuitadas por los anillos laterales. La corriente en el inducido supone la generación de su propio campo, y de resultas de ello, entre ambas piezas aparecerán fuerzas mecánicas. Como el campo magnético del estator gira, si al rotor no se lo impiden, éste le seguirá. A medida que la velocidad del rotor se acerca a la que lleva el campo magnético del inductor, desde las varillas de la jaula se observarán variaciones en el flujo cada vez más débiles, y serían nulas si ambas velocidades se igualasen. Esto significa que la velocidad de este motor solo se acercará a la de sincronismo, y en una proporción que tiene que ver con la fuerza que hace su eje. La diferencia entre la velocidad de sincronismo y la del inducido se llama Deslizamiento, y el hecho de tener deslizamiento es el motivo de que a estos motores se les llame Asíncronos. A mayor carga mayor deberá ser el empuje, y por lo tanto el campo relativo entre estator y rotor: Ó sea, que a mayor carga, más deslizamiento.

- Monofásicos  Motor de arranque a resistencia. Posee dos bobinas una de arranque y una 

  

bobina de trabajo. Motor de arranque a condensador. Posee un condensador electrolítico en serie con la bobina de arranque la cual proporciona más fuerza al momento de la marcha y se puede colocar otra en paralelo la cual mejora la reactancia del motor permitiendo que entregue toda la potencia. Motor de marcha. Motor de doble condensador. Motor de polos sombreados o polo sombra.

- Trifásicos  Motor de Inducción. La mayoría de los motores trifásicos tienen una carga equilibrada, es decir, consumen lo mismo en las tres fases, ya estén conectados en estrella o en triángulo. Las tensiones en cada fase en este caso son iguales al resultado de dividir la tensión de línea por raíz de tres. Por ejemplo, si la tensión de línea es 380 V, entonces la tensión de cada fase es 220 V.

2- Rotor Devanado El inducido está bobinado por un grueso devanado, y ofrece al exterior sus conexiones terminales, lo que permite intercalarles resistencias en lugar de cortocircuitarlas completamente. Esta configuración permite trabajar con una velocidad muy baja pero elevado par mecánico, una condición muy apreciada en el momento del arranque de muchas máquinas. Las resistencias se van cortocircuitando paulatinamente, en pasos escalonados, a medida que el motor alcanza la velocidad nominal.

El rotor devanado o bobinado, como su nombre lo indica, lleva unas bobinas que se conectan a unos anillos deslizantes colocados en el eje; por medio de unas escobillas se conecta el rotor a unas resistencias que se pueden variar, hasta poner el rotor en corto circuito al igual que el eje de jaula de ardilla.

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Monofásicos

• Motor universal • Motor de Inducción-Repulsión. • Motor de fase partida • Motor por reluctancia • Motor de polos sombreados -

Trifásicos

• Motor de rotor devanado. • Motor asíncrono • Motor síncrono Usos Los motores eléctricos se utilizan en la gran mayoría de las máquinas modernas. Su reducido tamaño permite introducir motores potentes en máquinas de pequeño tamaño, por ejemplo taladros o batidoras.

Cambio de sentido de giro Para efectuar el cambio de sentido de giro de los motores eléctricos de corriente alterna se siguen unos simples pasos tales como: • Para motores monofásicos únicamente es necesario invertir las terminales del devanado de arranque • Para motores trifásicos únicamente es necesario invertir dos de las conexiones de alimentación correspondientes a dos fases de acuerdo a la secuencia.

Regulación de velocidad En los motores asíncronos trifásicos existen dos formas de poder variar la velocidad, una es variando la frecuencia mediante un equipo electrónico especial y la otra es variando la polaridad gracias al diseño del motor. Esto último es posible en los motores de devanado separado, o los motores de conexión Dahlander.

2- MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA Esta máquina de corriente continua es una de las más versátiles en la industria. Su fácil control de posición, paro y velocidad la han convertido en una de las mejores opciones en aplicaciones de control y automatización de procesos. Pero con la llegada de la electrónica su uso ha disminuido en gran medida, pues los motores de corriente alterna, del tipo asíncrono, pueden ser controlados de igual forma a precios más accesibles para el consumidor medio de la industria. A pesar de esto los motores de corriente continua se siguen utilizando en muchas aplicaciones de potencia (trenes y tranvías) o de precisión (máquinas, micro motores, etc.) 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. Una máquina de corriente continua (generador o motor) se compone principalmente de dos partes, un estator que da soporte mecánico al aparato y tiene un hueco en el centro generalmente de forma cilíndrica. En el estator además se encuentran los polos, que pueden ser de imanes permanentes o devanados con hilo de cobre sobre núcleo de hierro. El rotor es generalmente de forma cilíndrica, también devanado y con núcleo, al que llega la corriente mediante dos escobillas. También se construyen motores de CC con el rotor de imanes permanentes para aplicaciones especiales.

Principio de funcionamiento Según la Ley de Lorentz, cuando un conductor por el que pasa una corriente eléctrica se sumerge en un campo magnético, el conductor sufre una fuerza perpendicular al plano formado por el campo magnético y la corriente, siguiendo la regla de la mano derecha, con módulo 1. F: Fuerza en newtons 2. I: Intensidad que recorre el conductor en amperios 3. l: Longitud del conductor en metros 4. B: Densidad de campo magnético o densidad de flujo teslas El rotor tiene varios repartidos por la periferia. A medida que gira, la corriente se activa en el conductor apropiado. Normalmente se aplica una corriente con sentido contrario en el extremo opuesto del rotor, para compensar la fuerza neta y aumentar el momento.

Sentido 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 inversión del sentido de giro del motor de corriente continua se consigue invirtiendo el sentido del campo magnético 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 realizarán en la caja de bornes de la máquina, y además el ciclo combinado producido por el rotor produce la fmm (fuerza magnetomotriz). El sentido de giro lo podemos determinar con la regla de la mano derecha, la cual nos va a mostrar el sentido de la fuerza. La regla de la mano derecha es de la siguiente manera: el pulgar nos muestra hacia dónde va la corriente, el dedo índice apunta en la dirección en la cual se dirige el flujo del campo magnético, y el dedo medio hacia dónde va dirigida la fuerza resultante y por lo tanto el sentido de giro.

Reversibilidad Los motores y los generadores de corriente continua están constituidos esencialmente por los mismos elementos, diferenciándose únicamente en la forma de utilización. Por reversibilidad entre el motor y el generador se entiende que si se hace girar al rotor, se produce en el devanado inducido una fuerza electromotriz capaz de transformarse en energía en el circuito de carga. En cambio, si se aplica una tensión continua al devanado inducido del generador a través del colector de delgas, el comportamiento de la máquina ahora es de motor, capaz de transformar la fuerza contraelectromotriz en energía mecánica. En ambos casos el inducido está sometido a la acción del campo inductor principal.

Clasificación Los motores de corriente continua se clasifican según la forma como estén conectados, en: • Motor serie • Motor compound • Motor shunt

• Motor eléctrico sin escobillas Además de los anteriores, existen otros tipos que son utilizados en electrónica: • Motor paso a paso • Servomotor • Motor sin núcleo

3- MOTOR UNIVERSAL. Si un motor de C.C. se monta en serie o paralelo, aunque le alimentemos con CA, como la relació n de campos entre estator y rotor, y por lo tanto de fuerzas, siempre es la misma, siempre aparece par de giro y, por tanto, funciona. En realidad en su diseño se tiene en cuenta si el motor trabajará en CA y se fabrican especialmente para ambos entornos. Son los famosos motores Universales. El motor universal se monta normalmente en configuración serie y ocupa un lugar de honor en los utensilios domésticos y de bricolaje. Allí donde se necesite una potencia mecá nica elevada y un

Averías. La avería típica, si se le puede considerar como tal, de un motor de continua es el desgaste de escobillas. Es natural que con el tiempo, al tener que rozar con las del- gas del colector, los carbones terminen desgastándose y acortándose, dejando de hacer contacto. Cuando las escobillas empiezan a gastarse el motor tiene problemas para arrancar, pero después de ponerlo en marcha funciona casi normalmente. Cuando el deterioro es más avanzado el motor se para "cuando le viene en gana". La mejor reparación es el cambio de carbones por otros construidos para el mismo motor, pero en un apuro tambié n podemos modelar tochos similares a partir de escobillas para maquinas mayores que no suelen faltar en el almacén del taller. Otro efecto es el desgaste de las delgas, que produce chispas abundantes, deterioro de las escobillas y calentamiento. Se soluciona torneando el colector, operación que aunque nosotros no solemos realizar habitualmente, conviene que sepamos advertir cuándo es necesaria. Los técnicos eléctricos le llaman a esta avería "Micas altas" porque las láminas aislantes sobresalen por encima de las delgas rebajadas. El corte de una o más bobinas del rotor, cuyo punto débil suele ser la conexión con las delgas, suele provocar también chisporroteo y extraños en el arranque. Una solución que podemos aplicar con muchísimo cuidado, y solo si la necesidad es vital, consiste en cortocircuitar las delgas pertenecientes a la bobina interrumpida, con las vecinas.

Las características El motor universal, es un motor capaz de trabajar tanto en corriente continua DC como en corriente alterna AC, su aplicación principal es para herramientas portátiles debido a su bajo coste, su reducido tamaño, su poco peso y que pueden trabajar en corriente alterna (AC 50 Hz), las ventajas de este motor son grandes pares de arranque y elevadas velocidades de rotación cuando se alimentan con excitación en serie (características semejantes al motor de continua con excitación en serie), sus desventajas es q necesitan mantenimiento (cambio de escobillas) aunque en aplicaciones domesticas no se suele llevar a cabo este mantenimiento, se dimensionan las escobillas hasta el fin de la vida del electrodoméstico.

Funcionamiento El funcionamiento del motor universal es parecido al del motor de continua, en el que el colector de delgas al girar producía un cambio de polaridad en el rotor con el que continuamente se producía una repulsión de los polos del rotor y el estátor. En un motor universal cuando lo alimentamos de la red, tenemos que el estátor esta alimentado con una corriente alterna AC, para que se produzca la repulsión de los polos del rotor y estátor, los polos del rotor han de estar alimentados de forma adecuada en función de la alimentación de los polos del estátor y esto se consigue con el colector de delgas de forma similar al motor de corriente continua alimentando las bobinas del rotor que están ligeramente giradas respecto de las del estátor con la misma corriente que las bobinas del estator produciéndose una repulsión máxima en función del número de bobinas o pares de polos del rotor.

Motor universal de una aspiradora, con el bobinado del estátor independiente.

Utilización Este tipo de motor se puede encontrar tanto para una máquina de afeitar como para una locomotora, esto da una idea del margen de potencia en que pueden llegar a ser construidos. La velocidad cambia según la carga. Cuando aumenta el par motor disminuye la velocidad. Se suelen construir para velocidades de 3000 a 8000 r.p.m., aunque los podemos encontrar para 12000 r.p.m.

Bibliografia: http://pablolopezcan.blogspot.com/2014/06/taller-motores.html http://www.ingeborda.com.ar/biblioteca/Biblioteca%20Internet/Articulos%20Tecnicos% 20de%20Consulta/Motores%20electricos/Motores%20Electricos.pdf http://www.monografias.com/trabajos102/los-motores-electricos/los-motoreselectricos.shtml http://www.monografias.com/trabajos98/motoreselectricos/motoreselectricos.shtml#tip osdemoa http://www.nichese.com/motor.html http://biblio3.url.edu.gt/Libros/2013/ing/pim/12.pdf http://www.ecured.cu/index.php/Motor_universal