1. Motores elctricos La gran mayora de los movimientos que realizan las mquinas en la industria, para tareas tan dispares como desplazar objetos, empaquetar, cerrar puertas, subir y bajar materiales, agitar lquidos, etc., se realizan mediante motores elctricos.

Un motor, es un receptor que al ser alimentado mediante una corriente elctrica, produce un movimiento giratorio en su eje que, a travs de los acoplamientos mecnicos adecuados, es aprovechado para efectuar diferentes trabajos en el sector industrial y domstico.

Motor elctrico con acoplamiento mecnico.

Generalmente el funcionamiento y arranque de los motores elctricos suele estar gestionado por sistemas de automatismos elctricos. Este es el motivo por el que debes conocer previamente, cules son los diferentes tipos de motores utilizados en la industria y cmo se conectan. El siguiente paso ser montar y poner a punto los diferentes circuitos de automatismos que permiten realizar maniobras con algunos tipos de motores.

Tipos de motores elctricos Atendiendo al sistema de corriente utilizado en la alimentacin, se pueden establecer dos tipos de motores: corriente alterna y corriente continua. Debido a su fcil conexin, bajo mantenimiento y poco coste de fabricacin, los ms utilizados en la actualidad son los motores de corriente alterna, dejndose para aplicaciones ms especficas los de corriente continua. Partes internas de un motor elctrico Un motor, y en general cualquier mquina elctrica rotativa, est constituida por dos partes bien diferenciadas: el rotor y el estator. El rotor es la parte giratoria de la mquina elctrica y se aloja en el interior del circuito magntico del estator. Desde el exterior lo nico que se puede ver de l es su eje. Dependiendo del tipo de mquina elctrica, el rotor puede estar bobinado o no. En el primer caso, el conexionado elctrico se realiza desde la caja de bornes, a travs de escobillas, a un sistema de colector o anillos rozantes. El estator es la parte fija de de la mquina. Est formado por chapa magntica ranurada (o piezas polares), en la que se aloja el devanado. La conexin elctrica se realiza desde exterior a travs de la caja de bornes.

Partes de un motor elctrico.

Partes externas de un motor elctrico Si echas un vistazo al exterior de un motor elctrico, podrs identificar las siguientes partes: Caja de bornes: permite la conexin del motor elctrico al sistema de alimentacin. Placa de caractersticas: es una placa de aluminio en la que se encuentran estampadas (por serigrafia o troquel) las caractersticas ms significativas del motor. Eje: es el elemento por el que se trasmite el movimiento giratorio del motor. Dispone de una chaveta para el acoplamiento a la maquinaria en la que vaya a ser instalado. Carcasa: cubre todo el interior del motor, tanto el circuito elctrico como el circuito magntico. Tapa del ventilador: cubre el sistema de ventilacin del motor. Dispone de una rejilla para facilitar la salida de aire. Base de fijacin: es la parte de la carcasa que permite la fijacin del motor a la bancada en la que va a ubicarse. Suele disponer de cuatro ranuras para la fijacin y ajuste mediante tornillos.

Partes externas de un motor elctrico.

2. Motores de corriente alterna En funcin del nmero de fases de la alimentacin, los motores de corriente alterna pueden ser monofsicos y trifsicos. Los monofsicos se alimentan mediante fase y neutro y los trifsicos mediante tres fases. Los primeros se utilizan mayoritariamente en entornos domsticos y los segundos en entornos industriales. Los smbolos normalizados para identificar estos motores son los siguientes.

Motor monofsico Motor trifsico con Motor trifsico con 6 bornes. Motor trifsico con rotor bobinado rotor en cortocircuito.

El borne PE corresponde al conductor de proteccin (toma de tierra). Estos tipos de motores son denominados habitualmente motores de induccin o asncronos. Entre los motores trifsicos, podemos destacar dos tipos en funcin del devanado del rotor: los de jaula de ardilla (o cortocircuito) y los de rotor bobinado (o tambin denominado de anillos rozantes). Los primeros se utilizan de forma mayoritaria en todo tipo de aplicaciones, y los segundos en aquellos casos especficos que requieren un gran par motor.

2.1. Motores monofsicos Los motores monofsicos disponen en su interior de dos devanados, uno de arranque y otro de trabajo. Lo habitual es que la caja de bornes de este tipo de motores, disponga solamente de dos bornes, que se conectan directamente entre la fase y el neutro de la red elctrica. En este caso, el motor tiene un nico sentido de giro que no se puede cambiar sin desmontar la mquina, ya que para ello es necesario permutar la polaridad de uno solo de los devanados.

Motor monofsico con condensador de arranque (ALECOP)

Estos motores suelen tener conectado en serie al devanado de arranque, un condensador (en el exterior) o un interruptor centrfugo (en el interior). El primer mtodo el ms utilizado en la actualidad debido a su nulo mantenimiento.

Inversin del sentido de giro de un motor monofsico.

Estos motores son de baja potencia y su arranque se puede hacer con interruptor bipolar como se muestra en la figura.

Interruptor centrfugo de motor monofsico.

Estos motores son de baja potencia y su arranque se puede hacer con interruptor bipolar como se muestra en la figura.

Conexin de interruptor bipolar para arranque de motor monofsico.

En la siguiente figura puedes ver dos formas de arranque directo de un motor monofsico. En el esquema de la izquierda, el motor se alimenta de la red elctrica con un interruptor bipolar y la proteccin se realiza mediante fusibles. En el esquema de la derecha, tanto la conmutacin de la alimentacin elctrica como la proteccin, se realiza mediante un interruptor magnetotrmico bipolar.

Arranque directo.

2.2. Motores trifsicos de rotor en jaula de ardilla Los motores trifsicos disponen en el estator tres devanados, uno por fase. Cada devanado tiene dos terminales, un principio y un final, que salen a la caja de bornes, quedando conectados internamente de la siguiente forma: Denominacin moderna Denominacin antigua

Conexin interna de los devanados de un motor trifsico.

En este tipo de motores, el rotor no est bobinado, por tanto no es necesario realizar en l ningn conexionado elctrico. Los motores trifsicos disponen una caja de bornes con 6 bornes, los cuales pueden ser interconectados entre s de la siguiente manera:

Conexionado en tringulo Conexionado en estrella La primera conexin se denomina tringulo y es para la menor tensin de funcionamiento del motor. La segunda conexin se denomina estrella y es para la tensin mayor. As, se puede decir que todos los motores trifsicos son bitensin. Por ejemplo, si un motor trifsico indica en su placa de caractersticas, que la tensin nominal es de 230V/400V, si se conecta a una red de alimentacin de 230V, la conexin debe hacerse en tringulo. Sin embargo, si la red de alimentacin es de 400 V, la conexin de los bornes debe hacerse en estrella.

Todos los motores disponen de un conjunto de chapas perforadas, que facilitan la conexin de los bornes en estrella o en tringulo.

Arranque directo de un motor trifsico Los motores de baja potencia (menores de 0,75 kW), pueden arrancarse de forma directa mediante un interruptor tripolar, que permita la apertura o cierre de todas las fases a la vez.

Diferentes tipos de interruptores tripolares no automticos.

En el esquema de la izquierda, el corte se hace con un interruptor trifsico de accionamiento manual y la proteccin contra sobrecargas y cortocircuitos, mediante fusibles. En el esquema de la derecha, el arranque y la proteccin se hace mediante un interruptor magnetotrmico tripolar.

Dos formas de arranque directo de un motor trifsico. Arranque de un motor trifsico con interruptor magnetotrmico tripolar.

Falta de una fase en la alimentacin de un motor trifsico Si un motor trifsico es alimentado con solo dos de las tres fases de la red elctrica, se produce una sobrecorriente en estas fases, que si se mantiene en el tiempo, puede hacer peligrar los devanados internos del motor, destruyndolos de forma irremediable a los pocos segundos de darse esta situacin. Si el motor est parado y se intenta arrancar en dos fases, emite un sonido caracterstico y no arranca. Sin embargo, si el motor est en marcha cuando se produce la falta de una fase, es muy posible que el motor siga girando, emitiendo un sonido anormal, hasta que se quema. En el mercado existen diferentes dispositivos que detectan la falta de una fase, permitiendo desconectar el motor de la red elctrica.

Motor trifsico en dos fases

Inversin del sentido de giro de un motor trifsico La inversin de giro en este tipo de motores se realiza permutando dos de las fases de alimentacin.

Para realizar la inversin sin necesidad de desconectar los cables del motor, se utiliza un conmutador de potencia destinado a tal fin. En este caso, el conmutador es el encargado de realizar la permutacin de fases en su interior. Estos conmutadores disponen de tres posiciones: una central (0) para motor parado, otra para el giro a izquierdas (I) y otra para giro a derechas (II). El cambio de fases, para la inversin del sentido de giro, se realiza internamente. La conexin de cables es bien sencilla, tres bornes para las tres fases de entrada, que vienen de la alimentacin, y tres bornes para las fases de salida, que se conectan al motor. En la siguiente figura, el conmutador rotativo de palanca para realizar la inversin de giro est representado por el rectngulo con lnea discontinua. Es decir, que el conmutador real dispone de seis bornes de conexin, tres para la alimentacin de la red elctrica y los otros tres para la salida al motor. En esta secuencia de imgenes, puedes observar el funcionamiento interno de un conmutador rotativo, para la inversin del sentido de giro de un motor trifsico de rotor en jaula de ardilla:

Conexin del conmutador inversor. Posicin 0: motor parado.

Posicin 1: giro a izquierdas. Posicin 2: giro a derechas.

Qu ocurre en el momento del arranque de los motores de induccin? El instante del arranque de un motor de induccin es especialmente delicado, ya que la mquina debe vencer el par resistente que se aplica en su eje, hasta conseguir la velocidad de funcionamiento nominal. Si la carga que se aplica en l es excesivamente grande, el motor puede no llegar a arrancar. Los fabricantes de motores suelen representar esta caracterstica mediante la denominada curva Par-Velocidad. En ella se puede observar lo que ocurre con el par motor (fuerza que es capaz de ejercer un motor en cada giro) hasta que consigue la velocidad nominal. Como puedes ver en la figura, existe una zona inestable, en la que el par motor pasa por diferentes valores. En ese momento, si el par resistente es excesivamente elevado y est por encima de la curva del par motor, la mquina puede tener problemas para arrancar o incluso no conseguirlo. Una vez superada esta zona inestable, el motor consigue su velocidad nominal, funcionando en condiciones normales.

Curva Par-Velocidad.

Vencer el par resistente en el momento del arranque, cuando el motor est a plena carga, produce una sobrecorriente, cuyo valor es muy superior a la corriente nominal del motor, que puede resultar enormemente perjudicial, tanto para la instalacin como para la aparamenta que alimenta la mquina. Este efecto se enfatiza en los motores de gran potencia y por tanto es necesario tenerlo siempre en cuenta. A mayor potencia del motor, mayor es el pico de corriente en el momento del arranque.

Curva de corriente sobre la curva Par-Velocidad.

Para observar la sobrecorriente en el instante del arranque, simplemente debes insertar un ampermetro, de fondo de escala adecuado, en serie en una de las fases que alimentan el motor.

Conexin del ampermetro En el cuadro de arriba, la corriente nominal. Esquema del circuito. en una de las fases.

El Reglamento Electrotcnico de Baja Tensin en la Instruccin Tcnica Complementaria ITC-BT-47 dice: los motores de potencia superior a 0,75 kW, debe disponer de un dispositivo de arranque que no permita que la relacin de corriente entre el periodo del arranque y la marcha normal que corresponda a su plena carga, segn las caractersticas del motor que debe indicar su placa, sea superior a la sealada en el cuadro siguiente

Arranque estrella/tringulo Existen varios mtodos para evitar las sobrecorrientes en el instante del arranque de los motores trifsicos de jaula de ardilla, pero posiblemente, el ms utilizado, por su sencilla implementacin y bajo coste, es el denominado arranque estrella/tringulo. El arranque estrella/tringulo consiste en poner en marcha el motor en dos tiempos. En el primero, que coincide con la conmutacin a la red elctrica, el motor funciona con sus bornes conectados en estrella, consumiendo as tres veces menos corriente que en funcionamiento nominal. En el segundo tiempo, que coincide cuando la mquina ya ha conseguido la velocidad y corriente nominales, la caja de bornes se conmuta al modo tringulo, trabajando as en las condiciones de marcha normal para las que ha sido diseado. As las curvas Par-Velocidad y Corriente-Velocidad se ven afectadas de la siguiente forma:

En el instante del arranque, al conexionar el motor en En el tiempo que la mquina est conectada en estrella estrella la corriente disminuye 3 veces la que consumira el par motor tambin disminuye de forma considerable. si el arranque se hiciera de forma directa. Si la carga en el eje (par resistente) es muy grande el motor no arrancara.

Existen varias tcnicas para realizar el arranque estrella/tringulo. Cuanto mayor es la potencia del motor, mayor debe ser la precisin en la conmutacin de estrella a tringulo y por tanto, tambin el grado de automatizacin del circuito. Sin embargo, para motores de pequea potencia se pueden utilizar sistemas de conmutacin manual, estando muy extendido, en cuadros elctricos, el uso de los conmutadores de levas.

Conexin del conmutador a la caja de bornes del motor. Posicin 0: motor parado.

Posicin Y: el motor arranca en estrella. Posicin : el motor pasa a tringulo.