Motor-electrico-trifasico Laboratorio de Maquinas Electricas

7/25/2019 Motor-electrico-trifasico Laboratorio de Maquinas Electricas

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Motor elctrico

1. Introduccin

2. Motor elctrico trifsico3. Tipos y caractersticas del motor elctrico trifsico4. Motores de corriente alterna5. Motores trifsicos de induccin6. one!in de motores trifsicos". #allas de los motores elctricos$. onclusin%. &ne!os

1. INTRODUCCIN


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En este trabajo se ha querido llevar a las personas por las sendas de los conceptos acerca de los diferentes

tipos de motores, sus diferencias y sus usos originales. Nos recuerda las propiedades de cada uno y precisa

la clase de servicio que pueden ofrecernos. Para finalizar clasificando los tipos de averas que pueden

presentar y la forma como debemos identificarlas.

En ocasiones, la rutina no aleja del rigor tcnico. Por eso, es necesario volver, de vez en cuando, al

concepto terico! fuente segura de conocimientos b"sicos para la manipulacin de los equipos, cuyo mejoraprovechamiento debemos garantizar.

#ablemos pues de motores trif"sicos, sncronos y asncronos, principio de funcionamiento. El motor mismo

es el fundamento de toda industria y sus principios b"sicos nos acercan al origen de todo movimiento,

fuerza y velocidad.

$i a una red trif"sica %&$&', le conectamos un bobinado estatrico en tri"ngulo y bobinamos todos los polos

siguientes en el mismo sentido las polaridades ser"n distintas en cada par de polos diametralmente

opuestos.

Esto es igualmente v"lido para una cone(in en estrella. )a intensidad del campo de cada una de las

bobinas depende de la corriente que circula por ella y en consecuencia por la fase que le corresponde. El

campo de cada bobina aumenta o disminuye siguiendo la fluctuacin de la curva *Perfectamente senoidal+

de la corriente que circula por su fase. omo sea que las corrientes de una red trif"sica est"n desfasadas

-/0 entre s, es natural que las bobinas act1en tambin con un desfasaje de -/0. )a accin simult"nea de

las corrientes de cada fase al actuar sobre las bobinas produce un campo magntico giratorio y all tenemos

el principio de un motor de .2.

Motor elctrico trifsico

Es una m"quina elctrica rotativa, capaz de convertir la energa elctrica trif"sica suministrada, en energa

mec"nica. )a energa elctrica trif"sica origina campos magnticos rotativos en el bobinado del estator *o

parte fija del motor+.

2. M'T'( )*)T(I' T(I#&+I'

Motor elctrico ,


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Es una m"quina elctrica que transforma energa elctrica en energa mec"nica por medio de

interacciones electromagnticas. 2lgunos de los motores elctricos son reversibles, pueden transformar

energa mec"nica en energa elctrica funcionando como generadores. )os motores elctricos de traccin

usados en locomotoras realizan a menudo ambas tareas, si se los equipa con frenos regenerativos.

$on ampliamente utilizados en instalaciones industriales, comerciales y particulares. Pueden funcionar

conectados a una red de suministro elctrico o a bateras. 2s, en automviles se est"n empezando a utilizar

en vehculos hbridos para aprovechar las ventajas de ambos.

)os motores elctricos trif"sicos, se fabrican en las mas diversas potencias, desde una fraccin de caballo

hasta varios miles de caballos de fuerza *#P+, se los construye para pr"cticamente, todas las tensiones y

frecuencias *3/ y 4/ #z+ normalizadas y muy a menudo, est"n equipados para trabajar a dos tensiones

nominales distintas. $e emplean para accionar m"quinas&herramienta, bombas, montacargas, ventiladores,

gr1as, maquinaria elevada, sopladores, etc.

-rincipio de funcionamiento,

uando la corriente atraviesa los arrollamientos de las tres fases del motor, en el estator se origina un

campo magntico que induce corriente en las barras del rotor.

5icha corriente da origen a un flujo que al reaccionar con el flujo del campo magntico del estator, originar"

un para motor que pondr" en movimiento al rotor. 5icho movimiento es continuo, debido a las variaciones

tambin continuas, de la corriente alterna trif"sica.

$olo debe hacerse notar que el rotor no puede ir a la misma velocidad que la del campo magntico giratorio.

Esto se debe a que a cada momento recibe impulsos del campo, pero al cesar el empuje, el rotor se retrasa.

2 este fenmeno se le llama deslizamiento.

5espus de ese momento vendr" un nuevo empuje y un nuevo deslizamiento, y as sucesivamente. 5e esta

manera se comprende que el rotor nunca logre alcanzar la misma velocidad del campo magntico giratorio.

Es por lo cual recibe el nombre de asncrono o asincrnico. El deslizamiento puede ser mayor conforme

aumenta la carga del motor y lgicamente, la velocidad se reduce en una proporcin mayor.

)os motores de corriente alterna y los de corriente continua se basan en el mismo principio de

funcionamiento, el cual establece que si un conductor por el que circula una corriente elctrica se encuentra

dentro de la accin de un campo magntico, ste tiende a desplazarse perpendicularmente a las lneas de

accin del campo magntico.

El conductor tiende a funcionar como un electroim"n debido a la corriente elctrica que circula por el mismo

adquiriendo de esta manera propiedades magnticas, que provocan, debido a la interaccin con los polos

ubicados en el estator, el movimiento circular que se observa en el rotor del motor.

Partiendo del hecho de que cuando pasa corriente por un conductor produce un campo magntico, adem"s

si lo ponemos dentro de la accin de un campo magntico potente, el producto de la interaccin de ambos

campos magnticos hace que el conductor tienda a desplazarse produciendo as la energa mec"nica.

5icha energa es comunicada al e(terior mediante un dispositivo llamado flecha.

-artes y funcionamiento del motor elctricostrifsico.

6ndependientemente del tipo de motor trif"sico del que se trate, todos los motores trif"sicos convierten laenerga elctrica en energa mec"nica.


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-. El estator7 est" constituido por un enchapado de hierro al silicio, introducido generalmente a presin,

entre una carcasa de hierro colado. El enchapado es ranurado, lo cual sirve para insertar all las bobinas,

que a su vez se construyen con alambre de cobre, de diferentes di"metros.

. El rotor7 es la parte mvil del motor. Est" formado por el eje, el enchapado y unas barras de cobre o

aluminio unidas en los e(tremos con tornillos. 2 este tipo de rotor se le llama de jaula de ardilla o en

cortocircuito porque el anillo y las barras que son de aluminio, forman en realidad una jaula.

8. )os escudos7 est"n hechos con hierro colado *la mayora de veces+. En el centro tienen cavidades

donde se incrustan cojinetes de bolas sobre los cuales descansa el eje del rotor. )os escudos deben estar

siempre bien ajustados con respecto al estator, porque de ello depende que el rotor gire libremente, o que

tenga 9arrastres: o 9fricciones:.

3. TI-'+ / &(&T)(0+TI&+ )* M'T'( )*T(I' T(I#+I'

$i el rotor tiene la misma velocidad de giro que la del campo magntico rotativo, se dice que el motor es

sncrono. $i por el contrario, el rotor tiene una velocidad de giro mayor o menor que dicho campo magnticorotativo, el motor es asncrono de induccin.


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)os motores elctricos trif"sicos est"n conformados por dos grandes grupos7

-. ;otores $ncronos

. ;otores 2sncronos

-. ;otores $ncronos7

Este motor tiene la caracterstica de que su velocidad de giro es directamente proporcional a la frecuencia

de la red de corriente alterna que lo alimenta. Es utilizado en aquellos casos en donde se desea una

velocidad constante.

)as m"quinas sncronas funcionan tanto como generadores y como motores. En nuestro medio sus

aplicaciones son mnimas y casi siempre est"n relacionadas en la generacin de energa elctrica. Para el

caso referente a la m"quina rotativa sncrona, todas las centrales #idroelctricas y 'ermoelctricas

funcionan mediante generadores sncronos trif"sicos. Para el caso del motor se usa principalmente cuando

la potencia demandada es muy elevada, mayor que -;< *mega vatio+.

)os motores sncronos se subdividen a su vez, de acuerdo al tipo del rotor que utilizan, siendo estos7 rotor

de polos lisos *polos no salientes+ y de polos salientes.

;otores de rotor de polos lisos o polos no salientes7 se utilizan en rotores de dos y cuatro polos. Estos tipos

de rotores est"n construidos al mismo nivel de la superficie del rotor *=ig.-.3+. )os motores de rotor liso

trabajan a elevadas velocidades.

*=ig. -.3+ %otor de polos no salientes en un motor sncrono

Motores de polos salientes7 )os motores de polos salientes trabajan a bajas velocidades. >n polosaliente es un polo magntico que se proyecta hacia fuera de la superficie del rotor. )os rotores de polos

salientes se utilizan en rotores de cuatro o m"s polos. ?ase en la *fig. -.4+


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=ig.-.4 %otor de polos salientes en un motor sncrono

2. Motor asncrono,)os motores asncronos o motores de induccin, son las m"quinas de impulsin elctrica

m"s utilizadas, pues son sencillas, seguras y baratas. )os motores asncronos se clasifican seg1n el tipo de

rotor, en motores de rotor en jaula de ardilla *o motores con inducido en cortocircuito+ y en motores de rotor

bobinado o de anillos rozantes.

Motores de induccin asncronos

En los motores asncronos trif"sicos, la energa elctrica se suministra al bobinado del estator.

omo consecuencia de ello, aparece un par aplicado al rotor, y ste girar".

Estator de un motor asncrono trif"sico


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$in lugar a dudas, como toda m"quina puesta o no en servicio, la temperatura e(cesiva del

ambiente o causada por un problema con el motor mismo, es un elemento clave a considerar, ya que de ella

depende la vida 1til de la m"quina.

?entajas

En diversas circunstancias presenta muchas ventajas respecto a los motores de combustin7@ 2 igual potencia, su tamaAo y peso son m"s reducidos.

@ $e pueden construir de cualquier tamaAo.

@ 'iene un par de giro elevado y, seg1n el tipo de motor, pr"cticamente constante.

@ $u rendimiento es muy elevado *tpicamente en torno al B3C, aumentando el mismo a medida que

se incrementa la potencia de la m"quina+.

@ Este tipo de motores no emite contaminantes, aunque en la generacin de energa elctrica de la

mayora de las redes de suministro si emiten contaminantes.

4.M'T'()+ ) '((I)T) &*T)(&

)os motores de .2. se clasifican de la siguiente manera7

2sncrono o de induccin

)os motores asncronos o de induccin son aquellos motores elctricos en los que el rotor nunca llega a

girar en la misma frecuencia con la que lo hace el campo magntico del estator. uanto mayor es el par

motor mayor es esta diferencia de frecuencias.

aula de ardilla


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>n rotor de jaula de ardilla es la parte que rota usada com1nmente en un motor de induccin de corriente

alterna. >n motor elctrico con un rotor de jaula de ardilla tambin se llama Dmotor de jaula de ardillaD. En su

forma instalada, es un cilindro montado en un eje. 6nternamente contiene barras conductoras longitudinales

de aluminio o de cobre con surcos y conectados juntos en ambos e(tremos 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 h"mster *ruedas probablemente similares e(isten para las ardillas domsticas+

Monofsicos

@ ;otor de arranque a resistencia. Posee dos bobinas una de arranque y una bobina de trabajo.

@ ;otor de arranque a condensador. Posee un condensador electroltico en serie con la bobina de

arranque la cual proporciona m"s 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.

@ ;otor de marcha.

@ ;otor de doble condensador.

@ ;otor de polos sombreados o polo sombra.

Trifsicos

@ ;otor de 6nduccin.

2 tres fases

)a mayora de los motores trif"sicos tienen una carga equilibrada, es decir, consumen lo mismo en las tres

fases, ya estn conectados en estrella o en tri"ngulo. )as tensiones en cada fase en este caso son iguales

al resultado de dividir la tensin de lnea por raz de tres. Por ejemplo, si la tensin de lnea es 8/ ?,

entonces la tensin de cada fase es / ?.

%otor 5evanado

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.

;onof"sicos

@ ;otor universal

@ ;otor de 6nduccin

@ ;otor de fase partida

@ ;otor por reluctancia

@ ;otor de polos sombreados

'rif"sico

@ ;otor de rotor devanado.

@ ;otor asncrono

@ ;otor sncrono


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Motor sncrono

)os motores sncronos son un tipo de motor de corriente alterna. $u velocidad de giro es constante y

depende de la frecuencia de la tensin de la red elctrica a la que est conectada y por el n1mero de pares

de polos del motor, siendo conocida esa velocidad como Dvelocidad de sincronismoD.

)a e(presin matem"tica que relaciona la velocidad de la m"quina con los par"metros mencionados es7

donde7

f7 =recuencia de la red a la que est" conectada la m"quina *#z+

P7 N1mero de pares de polos que tiene la m"quina

p7 N1mero de polos que tiene la m"quina

n7 ?elocidad de sincronismo de la m"quina *revoluciones por minuto+

Por ejemplo, si se tiene una m"quina de cuatro polos * pares de polos+ conectada a una red de 3/

#z, la m"quina operar" a -.3// revoluciones por minuto.

=uncionan de forma muy similar a un alternador. 5entro de la familia de los motores sncronosdebemos distinguir7

)os motores sncronos.

)os motores asncronos sincronizados.

)os motores de im"n permanente.

)os motores sncronos son llamados as, porque la velocidad del rotor y la velocidad del campo

magntico del estator son iguales. )os motores sncronos se usan en m"quinas grandes que tienen una

carga variable y necesitan una velocidad constante

En este tipo de motores y en condiciones normales, el rotor gira a las mismas revoluciones que lo

hace el campo magntico del estator.

&rranue de un motor trifsico sncronoE(isten cuatro tipos de arranques diferentes para este tipo de motor7

omo un motor asncrono. omo un motor asncrono, pero sincronizado.

>tilizando un motor secundario o au(iliar para el arranque.

omo un motor asncrono, usando un tipo de arrollamiento diferente7 llevar" unos anillos rozantes

que conectar"n la rueda polar del motor con el arrancador.

=renado de un motor trif"sico sncrono

Por regla general, la velocidad deseada de este tipo de motor se ajusta por medio de un restato. El

motor sncrono, cuando alcance el par crtico, se detendr", no siendo esta la forma m"s ortodo(a de

hacerlo. El par crtico se alcanza cuando la carga asignada al motor supera al par del motor. Esto provoca

un sobrecalentamiento que puede daAar el motor. )a mejor forma de hacerlo, es ir variando la carga hasta

que la intensidad absorbida de la red sea la menor posible, y entonces desconectar el motor.

Ftra forma de hacerlo, y la m"s habitual, es regulando el reostato, con ello variamos la intensidad y

podemos desconectar el motor sin ning1n riesgo.>sos

)os motores elctricos se utilizan en la gran mayora de las m"quinas modernas. $u reducido tamaAo

permite introducir motores potentes en m"quinas de pequeAo tamaAo, por ejemplo taladros o batidoras.

ambio de sentido de giro

Para efectuar el cambio de sentido de giro de los motores elctricos de corriente alterna se siguen unos

simples pasos tales como7

Para motores monof"sicos 1nicamente es necesario invertir las terminales del devanado de

arranque, esto se puede realizar manualmente o con unos relevadores

Para motores trif"sicos 1nicamente es necesario invertir dos de las cone(iones de alimentacin

correspondientes a dos fases de acuerdo a la secuencia de trifases.

Para motores de a.c. es necesario invertir los contactos del par de arranque.

%egulacin de velocidad.&


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En los motores asncronos trif"sicos e(isten dos formas de poder variar la velocidad, una es

variando la frecuencia mediante un equipo electrnico especial y la otra es variando la polaridad gracias al

diseAo del motor. Esto 1ltimo es posible en los motores de devanado separado, o los motores de cone(in

5ahlander.

5. MOTORES TRIFSICOS DE INDUCCIN

El sistema trif"sico

)as redes trif"sicas de baja tensin est"n formadas por los tres conductores activos %, $ y ', y pueden

ejecutarse con o sin conductor neutro. )os conductores neutros est"n unidos al centro de la estrella del

generador o del transformador correspondiente al lado de baja tensin. 5os conductores activos, o uno de

ellos y el neutro, constituyen un sistema de corriente alterna monof"sica.

'ensin de servicio

)a tensin e(istente entre dos conductores activos *%, $, '+ es la tensin de lnea *tensin compuesta o

tensin de la red+. )a tensin que hay entre un conductor activo y el neutro es la tensin de la fase *tensinsimple+.


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6. CONEXIN DE MOTORES TRIFSICOS

)os motores trif"sicos se conectan los tres conductores %,$,'. )a tensin nominal del motor en la

cone(in de servicio tiene que coincidir con la tensin de lnea de la red *tensin servicio+.

one(in de servicio de los motores trif"sicos y sus potencias nominales7


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-otencia.Para elegir un motor adecuado, se tedr"n en cuenta los datos siguientes7 la carga de trabajo

*potencia+, la clase de servicio, el curso de ciclo de trabajo, los procesos de arranque, frenado e inversin, la

regulacin de la velocidad de rotacin, las variaciones de la red y la temperatura del medio refrigerante.

Caja de conexiones.

)os tamaAos B- y superiores, hasta el /, poseen la caja de cone(iones en la parte superior de la

carcasa! en los dem"s motores va instalada a la derecha.

Para la cone(in a tierra se dispone, en todos los tipos, de un borne en la caja de cone(iones, debidamente

marcado! del tamaAo -/ en adelante, adicionalmente se tienen bornes de puesta a tierra en las patas. )osmotores se suministran con los puentes correspondientes para las diferentes cone(iones de sus bobinas.


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Carcasa.

)a carcasa de los motores de los tamaAos B- a -4/ es de aluminio inyectado. 5el tamaAo -/ en

adelante tienen la carcasa en hierro fundido.

Platillos.

)os tamaAos 2# B-, / y G/ se fabrican con platillos de aleacin de aluminio! a partir del tamaAo

-- los platillos de los motores son de fundicin de hierro, tanto en el lado de accionamiento

2$ como en el lado de servicio H$.Pintura.

)os motores llevan dos capas de pintura. >na capa anticorrosiva, que ofrece proteccin en caso de

humedad o de instalacin a la intemperie o en locales en los que haya que contar con gases y vapores

qumicamente agresivos y otra de acabado color gris.

Ventilador.

)os ventiladores para la refrigeracin del motor son de pl"stico en todos los tamaAos de la serie

-)28I3IB y su accin refrigerante es complementada por la caperuza, fabricada en l"mina de acero. Para

las series -)2J y -)24 el ventilador es fundido en aluminio.

7. FALLAS DE LOS MOTORES ELCTRICOS

+er7icio de corta duracinEl motor alcanza el calentamiento lmite durante el tiempo de funcionamiento prescrito *-/&8/&4/

minutos+, la pausa tras el tiempo de funcionamiento debe ser lo suficientemente larga para que el motor

pueda enfriarse.

+er7icio intermitente$e caracteriza por periodos alternos de pausa y trabajo.


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-roteccin contra a7eras$i se daAa un motor, deben tomarse en cuentas los siguientes factores7

lase de m"quina accionada.

Potencia efectiva que debe desarrollar, #P.

?elocidad de la m"quina movida, %P;.

lase de transmisin *2coplamiento el"stico o rgido+, sobre bancada com1n o separada, correa

plana o trapezoidal, engranajes, tornillos sin fin, etc.

'ensin entre fase de la red.

=recuencia de la red y velocidad del motor.

%otor anillos rozantes o jaula de ardilla.

lase de arranques, directo, estrella tri"ngulo, resistencias estatricas, resistencias retricas, auto

transformador, etc.

=orma constructiva.

Proteccin mec"nica.

%egulacin de velocidad.

'iempo de duracin a velocidad mnima.

Par resistente de la m"quina accionada *;KL+.

$entido de giro de la m"quina accionada mirando desde el lado de acoplamiento derecha, izquierdao reversible.

=recuencia de arranque en intervalos menores de dos horas.

'emperatura ambiente si sobrepasa los J/ 0.

6ndicar si el motor estar" instalado en "reas peligrosas7 Las, #umedad, etc.

)l motor funciona en forma irre8ular 2vera en los rodamientos.

)a caja del motor est" sometida a tensiones mec"nicas.

2coplamiento mal equilibrado.

o arranca 'ensin muy baja.

ontacto del arrollamiento con la masa.

%odamiento totalmente daAado.

5efecto en los dispositivos de arranques.

&rranca a 8olpes Espiras en contacto.

Motor trifsico arranca con dificultad y disminucin de 7elocidad al ser car8ado 'ensin demasiado baja.

ada de tensin en la lnea de alimentacin.

Estator mal conectado, cuando el arranque es estrella tri"ngulo.

ontacto entre espiras del estator.

Trifsico produce 9um:ido internamente y fluctuaciones de corriente en el estator 6nterrupcin en el inducido.

Trifsico no arranca o lo ;ace con dificultad en la cone!in estrella 5emasiada carga. 'ensin de la red.

5aAado el dispositivo de arranque estrella.

Trifsico se calienta rpidamente ortocircuito entre fases.

ontacto entre muchas espiras.

ontacto entre arrollamiento y masa.

)stator se calienta y aumenta la corriente Estator mal conectado.

ortocircuito entre fases.

ontacto entre arrollamientos y masa.

+e calienta e!cesi7amente pero en proceso lento E(ceso de carga.


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=recuencia de cone(in y descone(in muy r"pida.

'ensin demasiado elevada.

'ensin demasiado baja.

=alla una fase.

6nterrupcin en el devanado.

one(in equivocada.

ontacto entre espiras.

ortocircuito entre fases.

Poca ventilacin.

6nducido roza el estator.

uerpos e(traAos en el entrehierro.

)a marcha no corresponde al rgimen seAalado por la placa.

8.CONCLUSIN


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)os motores elctricos son de suma importancia en la actualidad, debido a las diferentes

aplicaciones industriales a los que son sometidos, es por ellos, que se deben tomar en cuenta todas las

fallas que se presentan para el correcto funcionamiento de los mismos.

>n motor cuando comienza a sobre trabajar, es decir, que trabaja por encima de sus valores

nominales, va disminuyendo su periodo de vida! esto nos lleva a concluir que si no se realiza un buen plan

de mantenimiento el motor no durar" mucho. >n plan de mantenimiento debe realizarse tomando en

cuentas las fallas que est"n ocurriendo en los motores.El resultado de este informe es presentar las aplicaciones de los motores elctricos y las fallas que

en ellos e(isten, pero debemos tener en cuenta que son conceptos que est"n ntimamente relacionados! $i

no se conocen las fallas que se presentan en los motores elctricos no se puede aplicar ning1n plan de

mantenimiento, lo que implica el mal funcionamientos de los mismo y no tendran ninguna aplicacin 1til.

Anexos


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