Motores de inducción de CA
Es
una máquina eléctrica que transforma energía eléctrica en energía mecánica por
medio de campos magnéticos variables electromagnéticas. Algunos de los motores
eléctricos son reversibles, pueden transformar energía mecánica en energía
eléctrica funcionando como generadores. Los motores eléctricos de tracción
usados en locomotoras realizan a menudo ambas tareas, si se los equipa con
frenos regenerativos. Son ampliamente utilizados en instalaciones industriales,
comerciales y particulares. Pueden funcionar conectados a una red de suministro
eléctrico a baterías. Así, en automóviles se están empezando a utilizar en
vehículos híbridos para aprovechar las ventajas de ambos.
Principios
de funcionamiento.
Los motores de corriente alterna y los de corriente
continuase basan en el mismo principio de funcionamiento, el cual establece que
si un conductor por el que circula una corriente eléctrica se encuentra dentro
de la acción de un campo magnético, éste tiende a desplazarse
perpendicularmente a las líneas de acción del campo magnético. El conductor
tiende a funcionar como un electro-imán debido a la corriente eléctrica que
circula por el mismo adquiriendo de esta manera propiedades magnéticas, que
provocan, debido a la interacción con los polos ubicados en el estator, el
movimiento circular que se observa en el rotor del motor. Aprovechando el
estator y rotor ambos de acero laminado al silicio se produce un campo
magnético uniforme en el motor. Partiendo del hecho de que cuando pasa
corriente por un conductor produce un campo magnético, además si lo ponemos
dentro de la acción de un campo magnético potente, el producto de la
interacción de ambos campos magnéticos hace que el conductor tienda a
desplazarse produciendo así la energía mecánica. Dicha energía es comunicada al
exterior mediante un dispositivo llamado flecha.
Ventajas
En
diversas circunstancias presenta muchas ventajas respecto a los motores de
combustión:
A igual potencia, su tamaño y peso son más
reducidos.
Se
pueden construir de cualquier tamaño.
Tiene
un par de giro elevado y, según el tipo de motor, prácticamente constante.
Su
rendimiento es muy elevado (típicamente en torno al 75%, aumentando el mismo a
medida que se incrementa la potencia dela máquina).
Este
tipo de motores no emite contaminantes, aunque en la generación de energía eléctrica
de la mayoría de las redes de suministro sí emiten contaminantes.
Flujo de onda de Fmm en maquinas de
Indución
La
onda de f.m.m. correspondiente varía sinusoidalmente con el tiempo o. Cada
componente de f.m.m. es una pulsación sinusoidal, estacionaria, distribuida
alrededor del entrehierro con un valor máximo localizado justamente en el eje
magnético de su fase, con una amplitud proporcional a la corriente instantánea
de la fase. Cada componente puede ser dibujada como un vector de longitud
variable, y proporcional a la corriente de fase, ubicada en el eje magnético de
la fase.
La
f.m.m. resultante es, por supuesto, la suma de las tres componentes de cada una
de las fases.-
Potencia y par
Una fuerza con un sentido de giro. Que ocurre en los motores? Pues que dependiendo de las revoluciones, el motor tiene más o menos fuerza, y es esta fuerza la que nos hace girar el motor y las ruedas… mientras más fuerza, mas acelera. Pero ahora entra la potencia
Par motor
En
un motor de explosión de un vehículo, la combustión de la mezcla
combustible-aire genera un aumento de la presión y temperatura en el interior
de los cilindros del motor. Esta presión interior produce a su vez una fuerza
(F) de empuje sobre el pistón que lo desplaza generando el clásico mecanismo de
biela-manivela de los motores de combustión interna alternativos, donde el
movimiento de traslación del pistón en el interior del bloque motor se
transforma en un movimiento circular de giro del cigüeñal.
Potencia
La
potencia (P) desarrollada por el par motor (T) viene dada por la siguiente
expresión:
P
= T · ω
Siendo
(ω) la velocidad angular de giro (rad/s) del eje de transmisión o eje del
cigüeñal.
La
potencia del motor se mide, según el Sistema Internacional de Unidades, en
watios (W).
En
ocasiones es interesante conocer la potencia en función de las revoluciones por
minutos (r.p.m.) a la que gira el motor en vez de la velocidad angular. En
efecto, si (n) son las revoluciones por minuto a la que gira el motor, entonces
la potencia (P) se expresa como sigue,
T · n
P
= T · ω = 60 / 2·π
Rotores embobinados y de jaula de ardilla
El motor de rotor bobinado tiene un rotor constituido, en vez de por una jaula, por una serie de conductores bobinados sobre él en una serie de ranuras situadas sobre su superficie. De esta forma se tiene un bobinado en el interior del campo magnético del estátor, del mismo número de polos (ha de ser construido con mucho cuidado), y en movimiento. Este rotor es mucho más complicado de fabricar y mantener que el de jaula de ardilla, pero permite el acceso al mismo desde el exterior a través de unos anillos que son los que cortocircuitan los bobinados. Esto tiene ventajas, como la posibilidad de utilizar un reóstato de arranque que permite modificar la velocidad y el par de arranque, así como el reducir la corriente de arranque.
Regulación de Velocidad
Existen sólo dos técnicas para controlar la
velocidad de un motor de inducción, una de las cuales consiste en variar la
velocidad sincrónica (velocidad de los campos magnéticos del rotor y del
estator) puesto que la velocidad del rotor siempre permanece cerca de nsinc. La
otra técnica consiste en variar el deslizamiento del motor para una carga dada
Monofásicos
Motor de arranque a resistencia. Posee dos bobinas una de arranque y una bobina de trabajo.
Motor de arranque a condensador. Posee un condensador electrolítico en serie con la bobina de arranque la cual proporciona más 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.
Motor de marcha.
Motor de doble condensador.
Motor de polos sombreados o polo sombra.
Motores Universales
El
uso de estos motores en corriente alterna está muy extendido por el mayor par
de arranque respecto al de los motores de inducción y por su elevada velocidad
de rotación, lo que permite reducir su tamaño y su precio. Así, se emplea en
máquinas herramientas portátiles de todo tipo, electrodomésticos pequeños, etc.
Características
de funcionamiento:
-
En corriente continua es un motor serie normal con sus mismas características.
-
En corriente alterna se comporta de manera semejante a un motor serie de corriente
continua. Como cada vez que se invierte el sentido de la corriente, lo hace
tanto en el inductor como en el inducido, con lo que el par motor conserva su
sentido.
-
Menor potencia en corriente alterna que en continua, debido a que en alterna el
par es pulsa torio. Además, la corriente está limitada por la impedancia,
formada por el inductor y la resistencia del bobinado. Por lo tanto habrá una
caída de tensión debido a a reactancia cuando funcione con corriente alterna,
lo que se traducirá en una disminución del par.
-
Mayor chispeo en las escobillas cuando funciona en corriente alterna, debido a
que las bobinas del inducido están atravesadas por un flujo alterno cuando se
ponen en cortocircuito por las escobillas, lo que obliga a poner un devanado
compensador en los motores medianos para contrarrestar la fuerza electromotriz
inducida por ese motivo.
