Motores eléctricos

ESPOCH Motores eléctricos Electrotecnia Sebastian Gavilema 17 MOTORES ELÉCTRICOS INTRODUCCIÓN El presente documento tiene como finalidad introducir al estudio de los motores eléctricos, los mismos que tienen una importancia elevada dentro del estudio de la física y en este caso de la materia de electrotecnia. Se especificara varios conceptos relacionados a motores, su funcionamiento, las clases de motores que existen y algunos ejercicios relacionados con el tema de investigación. El motor eléctrico es un dispositivo que transforma la energía eléctrica en energía mecánica por medio de la acción de los campos magnéticos generados en sus bobinas. Son utilizados en infinidad de sectores tales como instalaciones industriales, comerciales y particulares. Su uso está generalizado en ventiladores, vibradores para teléfonos móviles, bombas, medios de transporte eléctricos, electrodomésticos, esmeriles angulares y otras herramientas eléctricas, unidades de disco, etc. Los motores eléctricos pueden ser impulsados por fuentes de corriente continua (CC), y por fuentes de corriente alterna (AC). (Universidad tecnologica de chile , 2012) MARCO TEÓRICO MOTOR ELÉCTRICO Los motores eléctricos son máquinas eléctricas que transforman la energía mecánica en energía eléctrica que absorben por sus bornes. (Universidad tecnologica de chile , 2012) MOTORES DE CORRIENTE DIRECTA (DC) Se Utilizan en casos en los que es de importancia el poder regular continuamente la velocidad del eje y en aquellos casos en los que se necesita de un toque de arranque elevado. Además, utilizan en aquellos casos en los que es imprescindible utilizar corriente continua, como es el caso de trenes y automóviles eléctricos, motores para utilizar en el arranque y en los controles de automóviles, motores accionados a pilas o baterías, etc. (Universidad tecnologica de chile , 2012) Para funcionar, el motor de corriente continua o directa precisa de dos circuitos eléctricos distintos: el circuito de campo magnético y el circuito de la armadura. El campo (básicamente un imán o un electroimán) permite la transformación de energía eléctrica recibida por la armadura en energía mecánica entregada a través del eje. La energía eléctrica que recibe el campo se consume totalmente en la resistencia externa con la cual se regula la corriente del campo magnético. Es decir ninguna parte de la energía eléctrica recibida por el circuito del campo, es transformada en energía mecánica. El campo magnético actúa como una especie de catalizador que permite la transformación de energía en la armadura. (Motores electricos, 2015) MOTORES DE CORRIENTE ALTERNCA AC) El MOTOR SINCRONO Este motor tiene la característica de que su velocidad de giro es directamente proporcional a la frecuencia de la red de corriente alterna que lo alimenta. Por ejemplo si la fuente es de 60Hz, si el motor es de dos polos, gira a 3600 RPM; si es de cuatro polos gira a 1800 RPM y así sucesivamente. Este motor o gira a la velocidad constante dada por la fuente o, si la carga es excesiva, se detiene. (Universidad tecnologica de chile , 2012) El motor síncrono es utilizado en aquellos casos en que los que se desea velocidad constante. En nuestro medio sus aplicaciones son mínimas y casi siempre están en relacionadas con sistemas de regulación y control mas no con la transmisión de potencias elevadas. Como curiosidad vale la pena mencionar que el motor síncrono, al igual que el motor de corriente directa, precisa de un campo magnético que posibilite la transformación de energía eléctrica recibida por su correspondiente armadura en energía mecánica entregada a través del eje. (Universidad tecnologica de chile , 2012) EL MOTOR ASINCRONICO O DE INDUCCION Estos motores tienen la peculiaridad de que no precisan de un campo magnético alimentado con corriente continua como en los casos del motor de corriente directa o del motor sincrónico. (Motores electricos, 2015) Una fuente de corriente alterna (trifásica o monofásica) alimenta a un estator. La corriente en las bobinas del estator induce corriente alterna en el circuito eléctrico del rotor (de manera algo similar a un transformador) y el rotor es obligado a girar. (Universidad tecnologica de chile , 2012) MOTOR ASINCRONICO DE ROTOR BOBINADO Se utiliza en aquellos casos en los que la transmisión de potencia es demasiado elevada (a partir de 200 kW) y es necesario reducir las corrientes de arranque. También se utiliza en aquellos casos en los que se desea regular la velocidad del eje. (Motores electricos, 2015) Su característica principal es que el rotor se aloja un conjunto de bobinas que además se pueden conectar al exterior a través de anillos rozantes. Colocando resistencias variables en serie a los bobinados del rotor se consigue suavizar las corrientes de arranque. De la misma manera, gracias a un conjunto de resistencias conectadas a los bobinados del rotor, se consigue regular la velocidad del eje. Un detalle interesante es que la velocidad del eje nunca podrá ser superior que la velocidad correspondiente si el motor fuera síncrono. (Universidad tecnologica de chile , 2012) MOTOR ASINCRONICO TIPO JAULA DE ARDILLA Finalmente aquí llegamos al motor eléctrico por excelencia. Es el motor relativamente más barato, eficiente, compacto y de fácil construcción y mantenimiento. (Universidad tecnologica de chile , 2012) La única razón para utilizar un motor monofásico tipo jaula de ardilla en lugar de uno trifásico será porque la fuente de tensión a utilizar sea también monofásica. Esto sucede en aplicaciones de baja potencia. Es poco común encontrar motores monofásicos de más de 3 kW. (Universidad tecnologica de chile , 2012) La diferencia con el motor de rotor bobinado consiste en que el rotor está formado por un grupo de barras de aluminio o de cobre en formas similar al de una jaula de ardilla. (Motores electricos, 2015) MOTOR DE PASOS Básicamente consiste en un motor con por lo menos cuatro bobinas que al ser energizadas con corriente continua de acuerdo a una secuencia, origina el avance del eje de acuerdo a ángulos exactos (submúltiplos de 360). Estos motores son muy utilizados en impresoras de microcomputadoras, en disketeras en general, el sistema de control de posición accionado digitalmente. (Universidad tecnologica de chile , 2012) DESARROLLO 1. Un motor de corriente continua serie se alimenta con 120 V y absorbe una intensidad de 30 A, las bobinas inductoras tienen una resistencia de 0,60 Ω y las bobinas inducidas de 0,40 Ω . Se ha comprobado que las pérdidas en el hierro más las mecánicas suman 180 W. Se pide: a) Dibujar el esquema de conexiones. b) Calcular la fuerza electromotriz inducida. c) Calcular las perdidas en el cobre. d) Obtener el rendimiento del motor. e) Si el motor está girando a 2200 r.p.m. calcular su par motor. 5. De un motor serie de 22 CV se conocen: Rex=0,15Ω; Ri=0,25Ω; la tensión de alimentación es 220V y la intensidad de corriente que absorbe de la línea es de 100 A cuando la velocidad n=1200rpm. Determinar: a) El esquema de conexiones b) El rendimiento de la máquina c) Las pérdidas en el cobre Pcu y las pérdidas en el hierro y mecánicas Pfe+Pm d) El par motor nominal 8. Un motor de corriente continua y excitación en derivación, tiene una potencia de 50 CV. Se sabe que las pérdidas totales del motor son el 6 % de la potencia en el eje. Si la tensión de alimentación es 500 V, la resistencia de los devanados de la excitación es de 500 y la resistencia del inducido de 0,1, calcular: a) Intensidad absorbida de la línea. b) Intensidad de excitación. c) Intensidad del inducido. d) Par nominal si el motor gira a 1500 rpm. APORTE PERSONAL El conocimiento y desarrollo de este tipo de materia es de suma importancia dentro del ámbito de la ingeniería ya que el campo laboral de un ingeniero químico se basa justamente en el análisis y control de distintas industrias las mismas que se encuentran equipadas con motores de distinta clase. Además de conocer esta parte de la materia ingenieril, permite comprender el desarrollo y funcionamiento de muchos aparatos que usamos en la vida diaria ya que estos se encuentran equipadas con motores eléctricos de corriente directa o alterna. El estar al tanto de este tipo de materia incentiva a la investigación y desarrollo de nuevos motores que producirán menos impacto ambiental, su funcionamiento será mucho mejor y que con seguridad beneficiaran a todas las personas. CONCLUSIONES    Conocer sobre motores eléctricos es muy práctico ya que permite entender como estos funciona y nuestra labor como ingenieros Se entiende claramente que los motores más usados en la industria son los motores de jaula de ardilla por muchas características practicas a la hora de elaborar productos Se complementa la materia vista en el segundo semestre. Dentro de la funcionalidad de un motor se encuentran conceptos previos de física como campo eléctrico y campo magnético lo que hace comprender que la materia está muy bien secuenciada BIBLIOGRAFÍA Motores electricos. (3 de marzo de 2015). Mheducation. Obtenido de Mheducation: http://assets.mheducation.es/bcv/guide/capitulo/8448173104.pdf Universidad tecnologica de chile . (20 de enero de 2012). Inacap. Obtenido de Inacap: http://tricidadibf.bligoo.cl/media/users/1/80488/files/154598/MOTORES_ELECTRICOS_DE _CA.pdf