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MOTORES DE C.C. Y C.A.
La neumática es la tecnología que utiliza el aire comprimido como
fluido de trabajo. El compresor es el elemento que comprime el
aire desde la presión atmosférica hasta los 6-8 bar; las válvulas son
elementos que mandan o regulan la puesta en marcha, el paro y la
dirección, así como la presión o el caudal del fluido enviado por
el compresor y los actuadores son los encargados de aprovechar la
energía del aire comprimido y realizar trabajo en las máquinas.
PRINCIPIO DE INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA
Establece que, en todo conductor eléctrico que se mueve dentro
de un campo magnético cortando líneas de fuerza se induce en él
una fuerza electromotriz “E” (f.e.m.) que depende de la inducción
magnética, de la longitud del conductor y de la velocidad de
desplazamiento del conductor.
Estator
También denominado inductor porque crea el campo magnético de
la máquina eléctrica, representa la parte fija del motor.
Rotor
También denominado inducido porque en él se crea la fuerza
contraelectromotriz “E’”, representa la parte móvil del motor.
Entrehierro
Distancia o espacio existente entre el estator y el rotor.
Motor síncrono
n = 60 · f
p
Máquina de corriente alterna cuyo rotor gira
a igual velocidad que el campo magnético.
Magnitudes y unidades
n = Velocidad de giro del motor (r.p.m.)
f = Frecuencia de la red eléctrica en Hertzios (Hz)
p = Pares de polos o número de campos magnéticos
(N-S) del motor
E=L·v·B
Magnitudes y unidades
E = f.e.m. en voltios (V)
B = Inducción en Teslas (T)
L = Longitud del conductor en metros (m)
v = Velocidad de desplazamiento (m/s)
Motor asíncrono
Esta f.e.m. inducida está presente tanto si la máquina funciona
como motor o como generador, pero en el caso de los motores
debido al sentido del campo magnético, recibe el nombre de fuerza
contraelectromotriz (E’).
Máquina de corriente alterna cuya velocidad angular es menor que
la del campo magnético.
Devanado
Hilo de cobre arrollado que forma parte de las máquinas eléctricas.
Lo podemos encontrar tanto en el estator como en el rotor.
Histéresis
FUERZA ELECTROMAGNÉTICA
Todo conductor recorrido por una corriente y bajo la acción de
un campo magnético se ve sometido a una fuerza magnética de
repulsión o atracción cuyo valor está dado por:
Representa la inercia que tienen los materiales ferromagnéticos a
seguir imantados una vez que desaparece el efecto que provocó la
imantación.
Corrientes de Foucault
F = I · L · B · sen α
Magnitudes y unidades
E = Fuerza en Newton (N)
B = Inducción en Teslas (T)
L = Longitud del conductor en metros (m)
I = Intensidad eléctrica que recorre el conductor (A)
α = Ángulo formado entre el conductor y la dirección
del campo magnético
Par electromagnético (M i)
Si tenemos un conductor que se mueve en un rotor
de radio “r”, indica el par que experimenta cuando
recibe una fuerza “F” que lo impulsa a girar.
Mi = F · r
Son corrientes eléctricas inducidas en materiales magnéticos como
consecuencia de la variación del flujo magnético. Producen pérdidas
de potencia en las máquinas eléctricas, que se reducen construyendo
el estator y el rotor con chapas en lugar de bloques macizos.
Escobillas
Piezas de grafito destinadas a mantener en un motor de c.c. el contacto
eléctrico por fricción entre el rotor y la fuente de corriente.
Colector
Dispositivo al que van a parar todos los conductores del rotor. Está
dividido en varias partes aisladas entre si, llamadas delgas. Sobre los
colectores se apoyan las escobillas.
POTENCIA ELÉCTRICA
Potencia electromagnética (P i)
Si el conductor anterior gira a una velocidad angular “ω”, la potencia
desarrollada se puede calcular mediante la expresión:
Pi = Mi · ω
Definimos previamente las siguientes magnitudes eléctricas:
Tensión
Representa el trabajo necesario para mover
la unidad de carga eléctrica entre dos
puntos de un campo eléctrico:
∆U = W
q
( CJ )
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Magnitudes y unidades
E = Fuerza electromotriz en voltios (V)
Ub = Tensión en bornes de la dinamo en voltios (V)
Ue = Tensión en las escobillas (V)
I = Corriente de inducido (A)
Rex = Resistencia de excitación (Ω)
Ri = Resistencia de inducido (Ω)
Intensidad
Representa las cargas eléctricas (electrones) que
circulan por unidad de tiempo. Se define como
el producto de la tensión por la intensidad:
I=
q
t
( CS )
Potencia
2
P = U · I = I2 · R = U
Se calcula como el producto de la
R
tensión por la intensidad:
Magnitudes y unidades
P = Potencia en vatios (w)
W = Trabajo en julios (J)
U = Tensión en voltios (V)
I = Intensidad en amperios (A)
t = Tiempo transcurrido en segundos (s)
q = Carga eléctrica en culombios (C)
R = Resistencia en ohmios (Ω)
Recuerda: 1 C = 6,3 × 1018 e- (electrones)
FUERZA CONTRAELECTROMOTRIZ DE UNA DINAMO (E’)
Motor serie:
E’ = Ub – I · Ri – 2 · Ue
Motor paralelo:
Magnitudes y unidades
E = Fuerza contraelectromotriz en voltios (V)
Ub = Tensión en bornes de la dinamo en voltios (V)
Ue = Tensión en las escobillas (V)
I = Corriente de inducido (A)
Rex = Resistencia de excitación (Ω)
Ri = Resistencia de inducido (Ω)
PÉRDIDAS EN LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS
No toda la energía que absorbe un motor se transforma en energía
mecánica en el eje, se producen las siguientes pérdidas de potencia:
t Pérdidas en el hierro (PFe): en todas las partes ferromagnéticas de
la máquina se producen pérdidas por histéresis y por Foucault que
se traducen en el calentamiento del motor.
t Pérdidas mecánicas (Pmec): son debidas al giro del rotor y corresponden a las pérdidas por ventilación forzada, al roce del motor
con el aire y al rozamiento en los cojinetes y en las escobillas.
t Pérdidas en los conductores de cobre (PCu): corresponden a las
pérdidas por efecto Joule en todos los devanados de la máquina.
E’ = Ub – (Ri + Rex) · I – 2 · Ue
CONEXIÓN DE MOTORES TRIFÁSICOS
Conexión en estrella:
UF =
UL
√3
Pab = 3 · UF · IF · cos ϕ
PCu = I · R
2
Magnitudes y unidades
R = Resistencia eléctrica del conductor en Ohmios (Ω)
I = Intensidad en Amperios (A)
Conexión en triángulo:
IF =
=
√3
Pab = 3 · UF · IF · cos ϕ
Pu
Pab
PASO DE TRIÁNGULO A ESTRELLA Y VICEVERSA
n1 – n
n1
Magnitudes y unidades
f1= Frecuencia de la red eléctrica en Hertzios (Hz)
p = Pares de polos del motor
n1= Velocidad de sincronismo (r.p.m.)
n = Velocidad de giro del motor (r.p.m.)
S = Deslizamiento (%)
RA =
RAB · RAC
RAB + RAC + RBC
RAB =
RA · RB + RB · RC + RC · RA
RC
RB =
RAB · RBC
RAB + RAC + RBC
RAC =
RA · RB + RB · RC + RC · RA
RB
RC =
RBC · RAC
RAB + RAC + RBC
RBC =
RA · RB + RB · RC + RC · RA
RA
TRIÁNGULO DE POTENCIAS
FUERZA ELECTROMOTRIZ DE UNA DINAMO (E)
E = Ub + (Ri + Rex) · I + 2 · Ue
Magnitudes y unidades
UF = Tensión de fase en voltios (V)
UL = Tensión de línea en voltios (V)
IF = Intensidad de fase en amperios (V)
IL = Intensidad de línea en amperios (V
Pab = Potencia absorbida en vatios (w)
Expresa la variación en tanto por ciento entre la velocidad de sincronismo (n1) del campo magnético y la velocidad real (n) del motor.
Dinamo serie:
DESLIZAMIENTO DE UN MOTOR ASÍNCRONO (S)
S=
Se define como la relación
Potencia útil
entre la potencia útil (Pu) en el η =
Potencia
absorbida
eje del motor y la potencia absorbida (Pab) por el mismo:
60 · f1
p
IL
RENDIMIENTO (η)
n1 =
cos ϕ =
P
S
Q
sen ϕ =
S
Dinamo paralelo:
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E = Ub + I · Ri + 2 · Ue
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