Motores Elctricos.

Un motor elctrico es esencialmente una mquina que convierte energa elctrica en movimiento o trabajo mecnico, a travs de medios electromagnticos.

Fundamentos de operacin de los motores elctricos.

En magnetismo se conoce la existencia de dos polos: polo norte (N) y polo sur (S), que son las regiones donde se concentran las lneas de fuerza de un imn. Un motor para funcionar se vale de las fuerzas de atraccin y repulsin que existen entre los polos. De acuerdo con esto, todo motor tiene que estar formado con polos alternados entre el estator y el rotor, ya que los polos magnticos iguales se repelen, y polos magnticos diferentes se atraen, produciendo as el movimiento de rotacin. En la figura se muestra como se produce el movimiento de rotacin en un motor elctrico.

Un motor elctrico opera primordialmente en base a dos principios:

El de induccin, descubierto por Michael Faraday en 1831; que seala, que si un conductor se mueve a travs de un campo magntico o est situado en las proximidades de otro conductor por el que circula una corriente de intensidad variable, se induce una corriente elctrica en el primer conductor.

Y el principio que Andr Ampere observ en 1820, en el que establece: que si una corriente pasa a travs de un conductor situado en el interior de un campo magntico, ste ejerce una fuerza mecnica o f.e.m. (fuerza electromotriz), sobre el conductor.

Tipos de Motores.

Existen bsicamente tres tipos de motores elctricos:

a) Los Motores de Corriente Directa [C.D.] o Corriente Continua [C.C.]. Se utilizan en casos en los que es importante el poder regular continuamente la velocidad del motor, adems, se utilizan en aquellos casos en los que es imprescindible utilizar corriente directa, como es el caso de motores accionados por pilas o bateras. Este tipo de motores debe de tener en el rotor y el estator el mismo nmero de polos y el mismo nmero de carbones. Los motores de corriente directa pueden ser de tres tipos:

Serie, Paralelo y Mixto.

b) Los Motores de Corriente Alterna [C.A.]. Son los tipos de motores ms usados en la industria, ya que estos equipos se alimentan con los sistemas de distribucin de energas normales. De acuerdo a su alimentacin se dividen en tres tipos:

Monofsicos (1 fase), Bifsicos (2 fases), Trifsicos (3 fases)

c) Los Motores Universales. Tienen la forma de un motor de corriente continua, la principal diferencia es que est diseado para funcionar con corriente alterna. El inconveniente de este tipo de motores es su eficiencia, ya que es baja (del orden del 51%), pero como se utilizan en mquinas de pequea potencia, sta no se considera importante, adems, su operacin debe ser intermitente, de lo contrario, ste se quemara. Estos motores son utilizados en taladros, aspiradoras, licuadoras, etc.

CARACTERSTICAS GENERALES DE LOS MOTORES. Las caractersticas de los motores que se consideran ms importantes son:a) Potencia mecnicab) Corriente de arranquec) Par de arranqued) Factor de potenciae) Velocidadf) Deslizamientog) Potencia elctricah) Potencia aparentei) Potencia realj) Potencia reactivak) Potencia totall) Potencia tilm) Potencia de prdidasn) Rendimiento

a) Potencia mecnica: Es la energa que transmite un motor a una carga para moverla, est dada en H.P. o C.V. su equivalencia es la siguiente: 1H.P. = 746W o 1C.V. =736W.Los motores monofsicos tienen potencias menores de 1 HP y los trifsicos su potencia es mayor a 1HP. b) Corriente de arranque: La corriente que toma o absorbe un motor en el momento de arranque ya sea en vaci o con carga se denomina corriente de arranque, esta corriente aumenta al aumentar la carga ya que en un motor sin carga o en vaci toma poca corriente para girar pero con carga tomara mayor corriente para vencer el par.

Los motores elctricos esgrimen distintos tipos de corriente, que fundamentalmente son: corriente nominal, corriente de vaco, corriente de arranque y corriente a rotor bloqueado.

Corriente nominal: En un motor, el valor de la corriente nominal es la cantidad de corriente que consumir el motor en condiciones normales de operacin.

Corriente de vaco: Es la corriente que consumir el motor cuando no se encuentre operando con carga y es aproximadamente del 20% al 30% de su corriente nominal.

Corriente de arranque: Todos los motores elctricos para operar consumen un excedente de corriente, mayor que su corriente nominal, que es aproximadamente de dos a ocho veces superior.

Corriente a rotor bloqueado: Es la corriente mxima que soportara el motor cuando su rotor est totalmente detenido.

c) Par de arranque: Fuerza que desarrollan los motores en sus extremos para poder girar.

Par mximo: Tambin llamado par pico, es el par que puede desarrollar el motor sin perder sus condiciones de diseo, es decir, que es el lmite en el que trabaja el motor sin consumir ms corriente y voltaje, asimismo de que sus revoluciones son constantes, y conjuntamente est relacionado con el factor de servicio.

Par de aceleracin: Es el par que desarrolla el motor hasta que alcanza su velocidad nominal.

Par de desaceleracin: Es el par en sentido inverso que debe emplearse para que el motor se detenga.

Par a rotor bloqueado: Se considera como el par mximo que desarrolla un motor cuando se detiene su rotor.

(Horse Power ) (Caballos de Vapor)

Donde:I=Corriente nominal en el rotor V=Voltaje aplica en lnea R=Resistencia en el rotor N=Velocidades en rotor (RPM)Cos =Factor de potencia Tc= Torque en la flecha

d) Factor de potencia: En un motor de Corriente Alterna representa una carga elctrica predominantemente inductiva por lo que el factor de potencia va a ser menor que la unidad. El factor de potencia [cos ] se define como la razn que existe entre Potencia Real [P] y Potencia Aparente [S], siendo la potencia aparente el producto de los valores eficaces de la tensin y de la corriente:

Donde:P = Potencia realS = Potencia aparente cos = P / S

e) Velocidad: Depende de la velocidad sncrona y el deslizamiento; y se calcula con la siguiente ecuacin: En Revoluciones Por MinutoDonde Ns = 120/Np= FrecuenciaNp= Nmero de polos

f) Deslizamiento: En el motor de induccin se define como la diferencia de la velocidad sncrona y la velocidad del rotor; en motores monofsicos el deslizamiento permisible es de 3 a 5% y en motores trifsicos es de un 15%, especficamente en el motor de jaula de ardilla, el deslizamiento es fundamental para su operacin, ya que de l depende que opere o no el motor.

Donde: Ns = velocidad sncrona o velocidad del estator Nr = Velocidad del rotor (R.P.M.)

g) Potencia elctrica: Se conecta a una fuente de corriente elctrica que cede una potencia, conocida con el nombre de potencia aparente (S) parte de ella la emplea para trabajar y parte para crear en el devanado del inductor un campo magntico de autoinduccin. A la primera se denomina potencia real (P) y a la segunda potencia reactiva (Q).

La suma de dichas potencias no es aritmtica sino vectorial por ser el motor una carga inductiva que desfasa a la corriente respecto a la tensin un ngulo determinado.

S= V x I (VA)P=V x I cos = S x cos (WATTS)Q=V x I sen = S x sen (VAR)P= V x I x factor de Potencia (Potencia Real)

h) Potencia aparente: Es la que cede una fuente de energa y es aparente porque solo se usa parte de ella. Se determina por el producto de la tensin y la corriente que cede.

(VA)

(VA)

Para trifsico: por lo tanto:

i) Potencia real: Es la que toma la carga para trabajar, la corriente que lo recorre adelanta la tensin un determinado ngulo por ser una carga inductiva, por esto se usa tambin el Factor de potencia. La potencia real se calcula por las siguientes ecuaciones:

P=V x I cos (Watts-KW)

P=V x I cos (Watts-KW)

P=S x factor de potencia (Watts-KW)j) Potencia Reactiva: Se encarga de crear el campo magntico. Se determina por las ecuaciones:Q=S x sen =V x I sen

Q=V x Isen para motores monofsicos

Q=V x Isen para motores trifsicos k) Potencia total: Es la potencia que consume el motor para trabajar y es igual a la potencia real.

(Watts)

para motor monofsico

para motor trifsicopor lo tanto V x I son valores de lnea o fase a fasel) Potencia til: Es la potencia que utiliza el rotor para moverse en HP y que se multiplica por 746 para obtener la potencia til.

PU = HP x 746 = (Watts)PU = CV x 735 = (Watts)

m) Potencia de prdida: Estas prdidas se originan por accin mecnica y efectos electromagnticos. Se representa por la diferencia de la Potencia Total menos la Potencia til (PT - PU)

(Watts)

(Watts)

(Watts)

n) Rendimiento: Es el grado de efectividad de un motor se determina por la relacin entre la potencia til y la potencia total, da como resultado el porcentaje de efectividad de un motor.

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Para motores monofsicos se utiliza la ecuacin anterior y en lugar de se utiliza .

Eficiencia: Es un factor que indica el grado de prdida de energa, trabajo o potencia de cualquier aparato elctrico o mecnico, La eficiencia [] de una maquina es igual al cociente de la potencia de salida entre la potencia de entrada:

= Ps / Pe

Donde: = Eficiencia.Ps = Potencia de salida.Pe = Potencia de entrada

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA MECNICA Y ELCTRICA

UNIDAD CULHUACN

Trabajo. Caractersticas Generales de los Motores Elctricos.(Sntesis).

Profesor: Rosalo Flores Zacaras.

Grupo: 4MV3.

Alumno: Mena Cant Sergio Alejandro.

Fecha de entrega: 24 de Junio 2015.