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MOTORES ELECTRICOS

Prof: Víctor Pérez

RED DE DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA

Generador eléctrico Trifásico?

Son maquinas eléctricas que producen tres líneas de voltaje balaceadas, es decir, tres líneas con igual voltaje cada una.

Voltajes trifásicos balanceadosPara que los tres voltajes de un sistema trifásico estén balanceados deberán tener amplitudes y frecuencias idénticas y estar fuera de fase entre sí exactamente 120°.Importante: En un sistema trifásico balanceado la suma de los voltajes es igual a cero:

Va + Vb + Vc = 0

¿Cómo se genera la energía trifásica?

Si rotamos un campo magnético a través de una bobina entonces se produce un voltaje monofásico como se ve a continuación:

En cambio, si colocamos tres bobinas separadas por ángulos de 120° se estarán produciendo tres voltajes con una diferencia de fase de 120° cada uno.

Algunas de las razones por las que la energía trifásica es

superior a la monofásica son :

1. La potencia en KVA (Kilo Volts Ampere) de un motor trifásico es aproximadamente 150% mayor que la de un motor monofásico.

2. En un sistema trifásico balanceado los conductores necesitan ser el 75% del tamaño que necesitarían para un sistema monofásico con la misma potencia en VA.

3. Por lo que esto ayuda a disminuir los costos y por lo tanto a justificar el tercer cable requerido.

4. La potencia proporcionada por un sistema monofásico cae tres veces por ciclo.

5. La potencia proporcionada por un sistema trifásico nunca cae a cero por lo que la potencia enviada a la carga es siempre la misma.

Un motor eléctrico es un dispositivo rotativo que transforma energía eléctrica en energía mecánica.

MOTORES ELECTRICOS

CARACTERISTICAS

Reducido Tamaño.

Se pueden construir casi de cualquier tamaño.

Tiene un par de giro elevado. según el tipo de motor, prácticamente constante.

Su rendimiento es muy elevado.

La gran mayoría de los motores eléctricos son máquinas reversibles.

Pueden operar como generadores, convirtiendo energía mecánica en eléctrica.

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TIPOS MOTORES ELECTRICOS

2. Motores universales. Son los que pueden funcionan con corriente alterna o continua, se usan mucho en electrodomésticos. Son los motores con colector.

3. Motores de corriente alterna, se usan mucho en la industria, sobretodo, el motor trifásico asíncrono de jaula de ardilla.

1. Motores de corriente continua, suelen utilizarse cuando se necesita precisión en la velocidad, montacargas, locomoción, etc.

Clasificación de Motores de corriente Continua.

La clasificación de este tipo de motores se realiza en función de los bobinados del inductor y del inducido:

- Motores de excitación en serie.- Motores de excitación en paralelo.- Motores de excitación compuesta.

Clasificación de Motores de corriente alterna.

Podemos clasificarlos de varias maneras, por su velocidad de giro, por el tipo de rotor y por el número de fases de alimentación. Vamos a ello:

1. Por su velocidad de giro.

a. Asíncronos. Un motor se considera asíncrono cuando la velocidad del campo magnético generado por el estator supera a la velocidad de giro del rotor.b. Síncronos. Un motor se considera síncrono cuando la velocidad del campo magnético del estártor es igual a la velocidad de giro del rotor. Recordar que el rotor es la parte móvil del motor. Dentro de los motores síncronos, nos encontramos con una subclasificación:

- Motores síncronos trifásicos.- Motores asíncronos sincronizados.- Motores con un rotor de imán permanente.

2. Por el tipo de rotor.

- Motores de anillos rozantes.- Motores con colector.- Motores de jaula de ardilla.

3. Por su número de fases de alimentación.

- Motores monofásicos.- Motores bifásicos.- Motores trifásicos.- Motores con arranque auxiliar bobinado.- Motores con arranque auxiliar bobinado y con condensador.

Clasificación de Motores de corriente alterna.(Continuación)

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1.La carcasa o caja que envuelve las partes eléctricas del motor, es la parte externa.

2. El inductor, llamado estator cuando se trata de motores de corriente alterna, consta de un apilado de chapas magnéticas y sobre ellas está enrollado el bobinado estatórico, que es una parte fija y unida a la carcasa.

3. El inducido, llamado rotor cuando se trata de motores de corriente alterna, consta de un apilado de chapas magnéticas y sobre ellas está enrollado el bobinado rotórico, que constituye la parte móvil del motor y resulta ser la salida o eje del motor.

PARTES Básicas DE UN MOTOR DE CORRIENTE ALTERNA

PARTES DE UN MOTOR DE CORRIENTE ALTERNA MONOFASICO

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PARTES DE UN MOTOR DE CORRIENTE ALTERNA TRIFASICO

ESPECIFICACIONES DE LOS MOTORES

Potencia (caballos de fuerza, HP) y trabajoLa potencia (caballos de fuerza o HP) nominal o de placa de característica es la potencia que un motor puede suministrar sin sobrecalentarse.

La velocidadLa velocidad mencionada en la placa de características es: el numero de vueltas por minuto (RPM) aproximada a la cual un motor de inducción produce su potencia nominal.

Corriente de carga completa (FLA):La corriente de carga completa se hace referencia, en la placa de características, como “FLA” (“full load amperage” o “Amperaje de carga completa”)

Tensión eléctrica nominal de alimentación:Es voltaje completo que el motor necesita a la frecuencia de AC mencionada para producir su salida de potencia nominal.

Fuente de energía:La mayoría del servicio industrial utiliza energía trifásica de AC de 50 o 60 Hertz que es suministrada por una planta generadora.

Factor de servicio:El factor de servicio (“power factor” o “SF”) provee una indicación de la sobrecarga continua que un motor puede tolerar sin dañarse.

Ejemplo: Un motor de 4HP con un factor d servicio de 1.25 puede realmente producir 4x1.25=5 HP antes de que se sobrecaliente.

Factor de potencia (Cosφ, coseno de fi) :El factor de potencia (“power factor” o “PF”) de un motor AC, un numero decimal entre 0 y 1, es una medida de la corriente del motor que esta en fase con el voltaje que le llega.

Si el factor de potencia es 1, el voltaje y la corriente están totalmente en fase. Toda la corriente multiplicada por el voltaje, produce vatios (w) que son convertidos en potencia (HP) o calor en el motor.

Un factor de potencia de 0 significa que le voltaje y la corriente están a 90º fuera de la fase y que la corriente multiplicada por el voltaje no produce vatios (w), y no puede producir salida de potencia y, ni siquiera, operar sin carga.

El factor de potencia mencionado en las especificaciones del motor es el factor de potencia a la carga nominal. Normalmente fluctúa entre 0,6 y 1

IP (Protección Mecánica)

Primera cifra

0 : No tiene protección especial contra contactos. No dispone de protección especial contra cuerpos sólidos extraños.

1 : Protección contra contactos de grandes superficies. Protección contra la penetración de sólidos extraños superiores a 12mm.

2 : Protección contra contactos de las manos, dedos. Protección contra la penetración de sólidos extraños superiores a 12mm.

3 : Protección contra la penetración de sólidos extraños superiores a 2.5mm.

4 : Protección contra la penetración de sólidos extraños superiores a 1mm.

5 : Protección total contra contactos. Protección contra depósitos de polvo.

6 : Protección total contra contactos. Protección total contra partículas de polvo.

IP (continuación)

Segunda cifra

0 : Ninguna protección contra el agua.

1 : Protección contra la caída vertical de gotas de agua.

2 : Protección total contra la caída vertical de gotas de agua, cualquier ángulo.

3 : Protección contra el rociado de agua hasta un ángulo de 60° desde la vertical.

4 : Protección contra caídas de agua desde todas las direcciones.

5 : Protección contra chorros de agua desde todas las direcciones.

6 : Protección contra inundaciones ocasionales.

7 : Protección contra inmersiones ocasionales.

8 : Protección contra inmersiones, según acuerdo entre cliente y fabricante.

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Th.CI. (Protección Térmica del Aislante)

Se refiere a la temperatura máxima permitida para el devanado, independientemente de que otras partes del motor sufran una mayor temperatura.

Y : 90°C.

A : 105°C.

E : 120°C.

B : 130°C.

F : 155°C.

H : 180°C.

C : más de 180°C.


IDENTIFICACION DE LOS PARAMETROS EN LA PLACA DEL MOTOR

Placas de identificación de máquinas eléctricas según la norma DIN:

1. Nombre del fabricante.2. Tamaño, forma de construcción.3. Clase de corriente.4. Clase de máquina; motor, generador, etc.5. Número de fabricación.6. Identificación del tipo de conexión del arrollamiento.7. Tensión nominal.8. Intensidad nominal.9. Potencia nominal. Indicación en Kw.10. Unidad de potencia, por ejemplo Kw.11. Régimen de funcionamiento nominal.12. Factor de potencia.13. Sentido de giro.14. Velocidad nominal en revoluciones por minuto revol/min.15. Frecuencia nominal.16. “Err” excitación en máquinas de corriente continua y máquinas síncronas. “Lfr” inducido para máquinas asíncronas.17. forma de conexión del arrollamiento inducido.18. forma de conexión del arrollamiento inducido.19. Máquinas de cc y síncronas: corriente nominal de excitación. Motores de inducido de anillos rozantes: intensidad nominal.20. Clase de aislamiento.21. Clase de protección mecánica.22. Peso en Kg .23. Número y año de edición de la disposición VDE tomada como base.

En primer lugar, nos está indicando que se trata de un motor trifásico alterno. Solo tenemos que fijarnos en el 3 y el símbolo de corriente alterna.


Cada fabricante tiene su propia nomenclatura para identificar la clase o tipo de motor. Esto solo lo podemos saber consultando los catálogos de los fabricantes o a través de internet. En el ejemplo que nos ocupa, tenemos la nomenclatura 1PH7 que mirando el catálogo de Siemens, sabemos que se trata de un motor trifásico asíncrono de JAULA DE ARDILLA.



También disponemos de un número de serie que nos indica la fecha de fabricación, entre otras cosas poco relevantes para nosotros.


La nomenclatura IM B3 nos indica las características mecánicas correspondiente al modelo del ejemplo, nos referimos a la forma constructiva, es decir, medidas, tamaños. Cada fabricante tiene su propia nomenclatura.


La nomenclatura IP 55 nos indica que tipo de protección mecánica tiene el modelo de motor. Hay que tener en cuenta varias cosas. En primer lugar, la nomenclatura está normalizada internacionalmente, lo que quiere decir que todos los fabricantes están sometidos a ella. En segundo lugar, tenemos que observar que la nomenclatura dispone de 2 números, lo cual quiere decir que cada número significa una cosa diferente. Podemos decir que se trata de una nomenclatura numérica




La nomenclatura Th. Cl. F nos indica que clase de aislamiento tiene el motor. En el ejemplo que nos ocupa, disponemos de un motor con aislamiento de clase F. Esta nomenclatura está normalizada.



Características Eléctricas .

1. Las tensiones: La placa nos explica que el motor puede estar alimentado con tres tensiones diferentes, pero siempre con una conexión en estrella. Este dato es importante porque nos dice que tipo de arranque está disponible en el motor.



2. Las intensidades: Nos indica las intensidades que consumirá el motor en los arranques a diferentes tensiones. En este caso disponemos de tres tensiones, así que tenemos tres intensidades. El hecho que en el ejemplo sean iguales,120 A, es solo una coincidencia.



3. La potencia: nos indica las diferentes potencias que el motor es capaz de generar para las diferentes tensiones de alimentación.

4. El factor de potencia: el factor de potencia Cosφ se refiere a la relación existente entre la potencia real y la potencia aparente. Cuando mayor sea el factor de potencia, mayor será la potencia transformada, es decir, mejor beneficio dará el motor.



5. La frecuencia: Cada frecuencia nos indica que potencia tendremos. Normalmente las frecuencias de red de los países suele ser de 60 Hz, aunque los hay que tienen 50 Hz. En este ejemplo el fabricante nos indica que variando la frecuencia tendremos diferentes potencias.



6. Las revoluciones: Nos indica que número de revoluciones tiene el motor a cada tensión.



7. EN/IEC 60034-1: Es la normativa a la que está sometido el fabricante. Aquí podemos decir que IEC es igual que CEI.

IEC Comisión Electrotécnica Internacional

El IEC es la organización líder en el mundo que prepara y publica normas internacionales para todas las tecnologías eléctricas, electrónicas y relacionadas conocidos colectivamente como "electro tecnología".

Otro Ejemplo

En las características mecánicas podemos ver que se trata de un motor trifásico de rotor de jaula que es lo mismo que decir de JAULA DE ARDILLA. Lo vemos en la nomenclatura que nos proporciona el fabricante: 1LA.


También nos indica la protección mecánica: IP 55; la forma constructiva: IM B5; la norma europea: IEC/EN 60034; y finalmente, el tipo de aislamiento:Th. Cl. F. Estas son sus características mecánicas.


El motor puede tener dos tipos de frecuencia, 50 Hz y 60 Hz. Aquí se nota que el motor ha sido diseñado para diferentes países, pues utiliza dos frecuencias.

Para cada frecuencia, el motor necesita unos valores de tensión diferentes, una intensidad absorbida diferente, tiene un cosφ distinto, y da una potencia distinta.

PLACA “A”

PLACA “B”

PLACA “C”

METODOS DE ARRANQUE

Motor con Rotor Jaula de Ardilla:

-Arranque directo de motores de poca potencia

-Arranque estrella - triángulo (también se conoce como estrella - delta)

-Arranque por autotransformador,

-Arranque intercalando resistencias o reactancias en el estator.

- Arrancadores electrónicos.

Arranque directo

Se puede aplicar en motores de baja potencia en donde el requerimiento de corriente del motor sea pequeña. un motor arranca en forma directa cuando a sus bornes se aplica directamente la tensión nominal a la que debe trabajar.

Arrancador Estrella - Delta

Cuando un motor arranca toma una corriente que es mucho

mayor que la corriente nominal.

Por que este método?

Este hecho produce caídas grandes en la

tensión del sistema eléctrico

Inicialmente el motor se conecta en estrella demodo que el voltaje en sus devanados es menor (57.7%) yuna vez el motor este rodando se cambia la conexión a deltaen donde los devanados quedan con la tensión nominal detrabajo.

1. Dibuje la red de distribución de la energía eléctrica.2. ¿Cuál es la función de la central Eléctrica?3. ¿Cuál es la función de la estación Transformadora?4. ¿Cuál es la función de las Sub-Estaciones?5. ¿Que voltaje produce la sub-estación?6. ¿Cuáles son los tipos de centrales eléctrica que existen en

Venezuela?7. ¿Qué es un generador eléctrico trifásico?8. ¿En cuantos grados deben estar desfasados los voltajes en

un sistema trifásico balanceados?9. ¿Con que letras se identifican las tres fases de un sistema

trifásico?10. ¿Cuál es la forma mas común de conexión de un generador

trifásico?11. ¿Cómo se produce la energía eléctrica trifásica?12. Nombre dos razones por las que la energía trifásica es

superior a la monofásica13. Nombre los tipos de motores eléctricos.14. Diga cuatro características de los motores eléctricos.15. ¿Cuáles son las aplicaciones de motores de Corriente

Continua? 16. ¿Qué son los motores universales?17. ¿Qué son los motores de corriente alterna?18. ¿Cuál es el motor trifásico mas utilizado?19. ¿Como se clasifican los motores de corriente continua?20. ¿De que manera podemos clasificar los motores eléctricos

de corriente alterna?21. ¿Cómo se clasifican los motores por el tipo de rotor?22. Según la velocidad de giro. ¿Cuáles son los tipos que existen?23. ¿Qué es un motor asíncrono?24. ¿Qué es un motor síncrono?25. ¿Cómo se clasifican los motores de alterna según el numero

de fase?26. ¿Qué artefactos utilizan motores con arranque auxiliar

bobinado y con condensador? 27. Nombre las partes básicas de un motor?28. ¿Qué es HP?29. ¿Qué es RPM?30. ¿Qué es FLA?

31. Que es Cosφ?32. ¿Entre que valores puede fluctuar el factor de potencia?33. ¿Qué es el IP?34. ¿Qué es Th,CI?35. ¿Que datos podemos obtener de la placa de identificación de un motor?

Nombre cinco.36. Nombre tres métodos de arranque.37. ¿En que consiste el arranque directo de un motor?38. ¿Por que se emplea el método de arranque Estrella-Triangulo?39.¿En que consiste el arranque estrella-triangulo?

1-3-5-7-9-35-33-37-39

A













2-4-6-8-10-32-34-36-38

B











31. Que es Cosφ (fi)?32. ¿Entre que valores puede fluctuar el factor de potencia?33. ¿Qué es el IP?34. ¿Qué es Th,CI?35. ¿Que datos podemos obtener de la placa de identificación de un motor?


11-15-19-21-24-26-27-28-30

C













9-12-13-14-16-18-20-22-31

D