Ace-4101_clase Nº2_caracteristicas de Los Motores Electricos

7/17/2019 Ace-4101_clase Nº2_caracteristicas de Los Motores Electricos

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CURSO

“ACCIONAMIENTOS ELÉCTRICO”

ACE-4101

Características De LosMotores Eléctricos



El motor eléctrico es la máquina destinada a transformar energía eléctrica en

energía mecánica. El motor de inducción es el más usado de todos los tipos de

motores, ya que combina las ventajas de la utilización de energía eléctrica - bajo

costo, facilidad de transporte, limpieza, simplicidad de comando - con su

construcción simple y su gran versatilidad de adaptación a las cargas de los más

diversos tipos y mejores rendimientos.

Motores Eléctricos



Los tipos más comunes de motores eléctricos son:

• Motores de corriente continua.

• Motores de corriente alterna

• Motor síncrono.

• Motor de inducción

Motores Eléctricos



Motores de corriente continua:

Son motores de costo más elevado y, además de eso, precisan una fuente de

corriente continua, o un dispositivo que convierta la corriente alterna común en

continua. Pueden funcionar con velocidad ajustable, entre amplios límites y se

prestan a controles de gran flexibilidad y precisión. Por eso, su uso es restricto a

casos especiales en que estas exigencias compensan el costo mucho más alto de la

instalación y del mantenimiento.

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Motores de corriente alterna

Son los más utilizados, porque la distribución de energía eléctrica es hecha

normalmente en corriente alterna. Los principales tipos son:

• Mo to r síncr on o : Funciona con velocidad fija, o sea, sin interferencia del

deslizamiento; utilizado normalmente para grandes potencias ( debido a su altocosto en tamaños menores ).

• Motor de indu cc ión: Funciona normalmente con una velocidad constante, que

varía ligeramente con la carga mecánica aplicada al eje. Debido a su gran

simplicidad, robustez y bajo costo, es el motor más utilizado de todos, siendo

adecuado para casi todos los tipos de máquinas accionadas, encontradas en lapráctica. Actualmente es posible el control de la velocidad de los motores de

inducción con el auxilio de convertidores de frecuencia.

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Conceptos Básicos:

• Par o momento

• Energía y Po tenc ia Mecánic a

• Energía y Po tenc ia Eléctr ic a

• Potencias Aparente, Act iva y React iva

• Factor d e Potencia

• Rendimiento

• Relación ent re Par y Potencia

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• Torque, Par o mom ento

El torque, par o momento es la medida del esfuerzo necesario para girar un eje.

El torque, par o momento es el nombre que se da a las fuerzas de torsión. Para que

la torsión exista se requieren 2 fuerzas (par), que se ejercen en sentido opuesto.

El valor del par depende del radio de acción de la fuerza (brazo). La mayor o menor torsión

que genera una fuerza, depende de la distancia al punto de pivote. A mayor brazo mayor par.

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• Torque, Par o mom ento

La fuerza F que es precisa aplicar a la manivela, depende de la longitud E de la

misma.

Donde:

M = Par Motor

r = Radio

F = Fuerza

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• Torque, Par o momento

Cuanto mayor sea la manivela, menor será

la fuerza necesari a.Si doblamos el tamaño E de la manivela,

la fuerza F necesaria será disminuida

a la mitad. En el ejemplo de la figura, si el

balde pesa 20 N y el diámetro del tambor es

de 0,20 m, la cuerda transmitirá una fuerza

de 20 N en la superficie del tambor, es decir,a 0,10 m del centro del eje.

Para contrabalancear esta fuerza, se precisa

de 10 N en la manivela, si la longitud E es de 0,20 m. Si E es el doble, es decir, 0,40

m, la fuerza F será la mitad, o sea 5 N. Como vemos, para medir el “esfuerzo”

necesario para girar el eje, no basta definir la fuerza empleada: es preciso también

decir a qué distancia del centro eje la fuerza es aplicada. El “esfuerzo” es medido porel conjugado, que es el producto de la fuerza por la distancia, F x E. En el ejemplo

citado, el conjugado vale:

M = 20 N x 0,10 m = 10 N x 0,20 m = 5 N x 0,40 m = 2,0 Nm

M= F x E ( N/m )

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Aunque la energía sea una sola cosa, la misma puede presentarse de formas

diferentes. Se conectamos una resistencia a una red eléctrica con tensión, pasará

una corriente eléctrica que calentará la resistencia. La resistencia absorbe energía

eléctrica y la transforma en calor, que también es una forma de energía. Un motor

eléctrico absorbe energía eléctrica de la red y la transforma en energía mecánica

disponible en la punta del eje.

La potencia es la fuerza que el motor genera para mover la carga en una

determinada velocidad.

Esta fuerza es medida en HP (horse power), cv (caballo vapor) o en kW (Kilowatt)

Comentario: HP y cv son unidades diferentes de kW.

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Nota: La potencia especificada en la placa de identificación del motor, indica la

potencia mecánica disponible en el eje de salida.

Para obtener la potencia eléctrica consumida por el motor (kW.h), se divide la

potencia en kW por su eficiencia (η).

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• Rendimiento

El rendimiento define la eficiencia con que es hecha la conversión de la energía

eléctrica absorbida de la red por el motor, en energía mecánica disponible en el eje.

Llamada “Potencia útil” (Pu) a la potencia mecánica disponible en el eje y “Potencia

absorbida” (Pa) a la potencia eléctrica que el motor retira de la red, el rendimiento

será la relación entre las dos, o sea:

Con:

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Demanda de corr iente

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Motores de inducción

Corr iente subtransito r ia y ajuste de la protección

El valor punta de la corriente subtransitoria puede ser muy alto; el valor típico está

entre 12 y 15 veces el valor eficaz nominal In. A veces este valor puede alcanzar

25 veces In.

Los interruptores automáticos, los contactores y los relés térmicos están diseñados

para resistir arranques de motor con una corriente subtransitoria muy alta (el valor

punta subtransitorio puede ser hasta de 19 veces el valor eficaz nominal In).

Si se produce un disparo inesperado de la protección contra sobreintensidad

durante el arranque, esto significa que la corriente de arranque excede de loslímites normales.

Para evitar tales situacion es, debe co nsid erarse sobredimensionar el aparato.

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Consum o de los mo tores (Corr ientes nom inales para dis t in tas tens iones)

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Potencia reactiva ( Q )

Es la cantidad de potencia aparente que “no” realiza trabajo.

Solamente es transferida y almacenada en los elementos pasivos ( condensadores e

inductores ) del circuito.

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• Factor d e Potencia

El factor de potencia es la relación entre la potencia activa ( P ) y la potencia

aparente ( S ).

Es indicado por cos φ, donde φ es el ángulo de desfasaje de la tensión en relación a

la corriente

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• El factor de potencia designa el coseno φ de la apertura angular o desfase, entre los

vectores representando la tensión y la corriente.

φ = 0° para una carga puramente resistiva (V e I en

fase)

φ = + 90° para una carga puramente inductiva (I en

retraso sobre V)

φ =- 90°

para una carga puramente capacitiva (I enadelanto sobre V)

El coseno φ varía de 1 (φ = 0

) a 0 (φ = + 90

o φ = - 90

)

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Un motor n o c onsume so lamente potenc ia act iva, que luego es con ver tida en

trab ajo mecánico y c alo r ( pérd idas ), sin o qu e tamb ién co nsume po tencia

reactiva, necesaria para la magnetización que no p rod uc e trabajo. En el

diag rama de la figura, el vecto r P representa la po tenci a activa y el Q la

po tencia react iva, que sum adas resultan en la po tencia aparente S.

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Corrección del factor de potencia

El aumento del factor de potencia es realizado con la conexión de una carga

capacitiva, en general, un condensador o motor síncrono súper excitado, en

paralelo con la carga.

Por ejemplo:

Un motor eléctrico, trifásico de 100 cv ( 75 kW ), 4 polos, operando a 100% de la

potencia nominal, con factor de potencia original de 0,87 y rendimiento de 93,5%.

Se desea calcular la potencia reactiva necesaria para elevar el factor de

potencia a 0,95.

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Corrección del factor de potencia

Solución:

Valiéndose de la tabla 1.2, en la intersección de la línea 0,87 con la columna de

0,95, se obtiene el valor de 0,238, que multiplicado por la potencia absorbida de la

red por el motor en kW, resulta en el valor de la potencia reactiva necesaria para

elevarse el factor de potencia de 0,87 a 0,95.

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http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_1/TABLA%201.2.pdf

http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_1/TABLA%201.2.pdf



Compensación de potencia react iva (kVAr) proporcio nada a moto res de

inducc ión

La reducción de los kVA de entrada trae consigo la reducción correspondiente de la

intensidad de entrada (dado que la tensión permanece constante).

La compensación de potencia reactiva se recomienda principalmente para motores

que funcionan durante largos períodos con potencia reducida.

Una reducción de kVA de entrada aumenta (es decir, mejora) el valor de cos ϕ.

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• Deslizam iento (s)

Si el motor gira a una velocidad diferente de la velocidad síncrona, o sea, diferente

de la velocidad del campo girante, el devanado del rotor “corta” las líneas de fuerza

magnética del campo y, por las leyes del electromagnetismo, circularán por el mismo

corrientes inducidas. Cuanto mayor sea la carga, mayor tendrá que ser el torque

necesario para accionarla.

Para obtener un mayor torque, tendrá que ser mayor la diferencia de velocidad, para

que las corrientes inducidas y los campos producidos sean mayores. Por lo tanto, a

medida que la carga aumenta, la rotación del motor disminuye. Cuando la carga es

cero, motor en vacío, el rotor girará prácticamente con la rotación síncrona.

La diferencia entre la velocidad del motor ( n ) y la velocidad síncrona ( ns ) se

llama deslizamiento ( s ), que puede ser expresado en rotaciones por minuto (rpm ), como fracción de la velocidad síncrona, o incluso como porcentaje de

ésta:

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Por lo tanto, para un deslizamiento dado s ( % ), la velocidad del motor será:

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Ejemplo:¿Cuál es el deslizamiento de un motor de 6 polos, 50 Hz, si su velocidad es de 960

rpm?

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