"HOLA A TODOS,hoy les traigo un post que habla sobre los motores electricos,espero que les guste,saludos."
Un motor eléctrico es una máquina que para producir el movimiento deseado resulta capaz de transformar la energía eléctrica propiamente dicha en energía mecánica, todo logrado a través de diferentes interacciones electromagnéticas.
Hay algunos motores eléctricos que son reversibles, vale decir que pueden hacer el proceso inverso al mencionado antes, es decir transformar la energía mecánica en energía eléctrica pasando a funcionar como un auténtico generador.
Un caso muy común del uso de motores eléctricos de tracción se da en el de las locomotoras que por lo general hacen las dos tareas si es que se las equipa con frenos regenerativos.
Fundamentos de operación de los motores eléctricos:
En magnetismo se conoce la existencia de dos polos: polo norte (N) y polo sur (S), que son las regiones donde se concentran las líneas de fuerza de un imán. Un motor para funcionar se vale de las fuerzas de atracción y repulsión 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 magnéticos iguales se repelen, y polos magnéticos diferentes se atraen, produciendo así el movimiento de rotación. En la figura se muestra como se produce el movimiento de rotación en un motor eléctrico.
A los motores eléctricos se los utiliza además en instalaciones industriales, comerciales y hasta en los domicilios particulares, pero también se los está implementando cada vez con más frecuencia en los autos híbridos para aprovechar las amplias ventajas que ofrece esta posibilidad.
estator : Es la parte fija de la parte rotativa y uno de los elementos fundamentales para la transmisión de potencia (en el caso de motores eléctricos) o corriente eléctrica (en el caso de los generadores eléctricos), siendo el rotor, su parte contraria y móvil.
rotor: Es el componente que gira o rota dentro de una máquina eléctrica, ya sea un generador o motor eléctrico. Está formado por un eje que soporta un juego de bobinas enrolladas sobre unas piezas polares, estáticas.
conmutador:Es un interruptor eléctrico rotativo que se encuentra en algunos motores y generadores eléctricos. Periódicamente cambia la dirección de la corriente entre el circuito externo y el rotor.
Escobillas: En los motores o generadores eléctricos se debe establecer una conexión fija entre la máquina con las bobinas del rotor. Para esto se fijan dos anillos en el eje de giro, aislados de la electricidad del eje y conectados a la bobina rotatoria, a sus terminales. En frente de esto se encuentran unos bloques de carbón que realizan presión a través de unos resortes, con el objetivo de establecer el contacto eléctrico. Estos bloques son las escobillas.
eje:Es un elemento encargado de guiar el movimiento de rotación de una pieza o de un conjunto de ellas, como en una rueda o engranaje.
campo magnético:Hace referencia a la influencia magnética de las corrientes eléctricas y de los materiales magnéticos.
corriente de energía directa: Es la corriente continua, un flujo continuo de carga eléctrica a través de un conductor entre los dos polos opuestos de un aparato. Se produce sobretodo en las baterías, las pilas y las dinamos.
corriente alterna: Es producida por los alternadores y se genera en las centrales eléctricas, por lo que en un hogar donde se puede encontrar es en los enchufes. Su principal característica es que cambia el sentido de la circulación a razón de 50 veces por segundo (una frecuencia de 50 herzios).
Los motores síncronos son un tipo de motor de corriente alterna en el que la rotación del eje está sincronizada con la frecuencia de la corriente de alimentación; el período de rotación es exactamente igual a un número entero de ciclos de CA. Su velocidad de giro es constante y depende de la frecuencia de la tensión de la red eléctrica a la que esté conectado y por el número de pares de polos del motor, siendo conocida esa velocidad como "velocidad de sincronismo". Este tipo de motor contiene electromagnetos en el estátor del motor que crean un campo magnético que rota en el tiempo a esta velocidad de sincronismo.
La expresión matemática que relaciona la velocidad de la máquina con los parámetros mencionados es:
f: Frecuencia de la red a la que está conectada la máquina (Hz)
P: Número de pares de polos que tiene la máquina
p: Número de polos que tiene la máquina
n: Velocidad de sincronismo de la máquina (revoluciones por minuto)
Por ejemplo, si se tiene una máquina de cuatro polos (2 pares de polos) conectada a una red de 50 Hz, la máquina operará a 1.500 revoluciones por minuto.
Estrella-Delta
Los devanados de la mayoría de los motores de inducción de jaula de ardilla están conectados en estrella. La conexión estrella se forma uniendo una terminal de cada devanado, las tres terminales restantes se conectan a las líneas de alimentación L1, L2 Y L3. Los devanados conectados en estrella forman una configuración en Y.
Un motor conectado en estrella con nueve (9) terminales, tiene tres puntas en sus devanados conectadas para formar una estrella (7-8-9). Los tres pares de puntas de los devanados restantes, son los números: 1-4, 2-5 y 3-6.
Los devanados se pueden conectar para operar en bajo o alto voltaje.
Para la operación en bajo voltaje, éstos se conectan en paralelo; para la operación en alto voltaje, se conectan en serie.
Los devanados conectados en delta son cerrados y forman una configuración en triangulo. Se pueden diseñar con seis (6) o nueve (9) terminales para ser conectados a la líneo de alimentación trifásica.
Cada devanado de un motor de inducción trifásico tiene sus terminales marcadas con un número para su fácil conexión. En la figura 4.4, se muestra un motor de 6 terminales con los devanados internos identificados para conectar el motor para operación en delta. Las terminales o puntas de los devanados se conectan de modo que A y B cierren un extremo de la delta (triángulo), también B y C, así como C y A, para de esta manera formar la delta de los devanados del motor.
Tacómetro:
es el nombre del dispositivo que se encarga de medir la cantidad de revoluciones (giros) de un eje. Al medir el número de revoluciones, también mide la velocidad con que gira el eje y, por extensión, la velocidad con que gira un motor.
Los tacómetros suelen medir las revoluciones por minuto (o, de acuerdo a su sigla, RPM). Para que su expresión resulte más sencilla, expresan esta unidad de frecuencia multiplicada por 1.000. Así, el indicador puede expresar números del 1 al 8, por ejemplo. Si la aguja del tacómetro marca 5, quiere decir que el motor en cuestión gira a una velocidad de 5.000 revoluciones por minuto. Dicho de otro modo: ese motor completa 5.000 vueltas en un minuto.
Motor eléctrico serie.
El motor serie o motor de excitación en serie, es un tipo de motor eléctrico de corriente continua en el cual el inducido y el devanado inductor o de excitación van conectados en serie, El voltaje aplicado es constante, mientras que el campo de excitación aumenta con la carga, puesto que la corriente es la misma corriente de excitación. El flujo aumenta en proporción a la corriente en la armadura, como el flujo crece con la carga, la velocidad cae a medida que aumenta esa carga.
Las principales características de este motor son:
1.Se embala cuando funciona en vacío, debido a que la velocidad de un motor de corriente continua aumenta al disminuir el flujo inductor y, en el motor serie, este disminuye al aumentar la velocidad, puesto que la intensidad en el inductor es la misma que en el inducido.
2.La potencia es casi constante a cualquier velocidad.
3. Le afectan poco la variaciones bruscas de la tensión de alimentación, ya que un aumento de esta provoca un aumento de la intensidad y, por lo tanto, del flujo y de la fuerza contraelectromotriz, estabilizándose la intensidad absorbida.
motores compuestos:
motor compuesto Componentes generales De este esquema se puede ver que la velocidad de un motor compound diferencial aumenta un poco cuando el motor está llegando la corriente más alta de la armadura. El mayor uso del motor compound es en: Partes de un motor DC 1.- El Estator:
a) Los Polos.
b) Las Bobinas de Campo.
c) Escobillas y portaescobillas. 2.- El Rotor:
a) El núcleo de la armadura.
b) El conmutador.
c) El arrollamiento de armadura.
Motor Compound
Acumulado Tiene la cualidad de que el campo Shunt se conecta
de tal manera que la fuerza magnetomotriz que produce aporte al campo Serie y al de la armadura (se suman las f.m.m.), para esto la polaridad de conexión debe ser igual a la de la armadura. Motor Compound Diferencial: En un motor compuesto diferencial, las fuerzas magnetomotrices del campo Shunt (en derivación) y del campo serie se restan una de otra. Esto significa que cuando la carga aumenta en el motor la corriente
Esquema de conexión Compuesto largo Compuesto corto
de armadura se incrementa y el flujo en el motor disminuye y por consiguiente la velocidad del motor aumenta. Motor Compound Interpolo El motor compound interpolo se construye de forma ligeramente diferente a los motores de compound acumulado y diferencial. La particularidad de este motor es que hay un tercer devanado conectado en serie con la armadura y devanado serie. Control de velocidad en el motor compound acumulado: 1. Cambio de la resistencia de campo 2. Cambio del voltaje del inducido 3. Cambio de la resistencia del inducido Esta curva muestra que la velocidad del motor compound acumulado disminuye ligeramente debido a que el campo es mayor. Estrujadoras Calandrias Ventiladores... (?)
Motor shunt
El motor shunt o motor de excitación en paralelo es un motor eléctrico de corriente continua cuyo bobinado inductor principal está conectado en derivación o paralelo con el circuito formado por los bobinados inducido e inductor auxiliar.
Al igual que en las dinamos shunt, las bobinas principales están constituidas por muchas espiras y con hilo de poca sección, por lo que la resistencia del bobinado inductor principal es muy grande.
En el instante del arranque, el par motor que se desarrolla es menor que en el motor serie (también uno de los componentes del motor de corriente continua). Al disminuir la intensidad absorbida, el régimen de giro apenas sufre variación.
Es el tipo de motor de corriente continua cuya velocidad no disminuye más que ligeramente cuando el par aumenta. Los motores de corriente continua en derivación son adecuados para aplicaciones en donde se necesita velocidad constante a cualquier ajuste del control o en los casos en que es necesario un rango apreciable de velocidades (por medio del control del campo).
El motor en derivación se utiliza en aplicaciones de velocidad constante, como en los accionamientos para los generadores de corriente continua en los grupos motogeneradores de corriente continua.
Motores sin escobillas.
Los motores sin escobillas, también conocidos como motores conmutados electrónicamente, son motores eléctricos alimentados por corriente directa y con sistemas de conmutación electrónica, en lugar de utilizar conmutadores mecánicos y escobillas. Los motores sin escobillas podrían describirse como motores de avance gradual, con imanes permanentes en el rotor, y posiblemente más polos en el rotor que en el estator o motores de reluctancia.
Otros motores sin escobillas, que sólo funcionan con corriente continua son los que se usan en pequeños aparatos eléctricos de baja potencia, como lectores de CD-ROM, ventiladores de ordenador, casetes, etc. Su mecanismo se basa en sustituir la conmutación (cambio de polaridad) mecánica por otra electrónica sin contacto. En este caso, la espira sólo es impulsada cuando el polo es el correcto, y cuando no lo es, el sistema electrónico corta el suministro de corriente. Para detectar la posición de la espira del rotor se utiliza la detección de un campo magnético. Este sistema electrónico, además, puede informar de la velocidad de giro, o si está parado, e incluso cortar la corriente si se detiene para que no se queme. Tienen la desventaja de que no giran al revés al cambiarles la polaridad (+ y -). Para hacer el cambio se deberían cruzar dos conductores del sistema electrónico
Motor paso a paso
Motor paso a paso (PaP)
El motor paso a paso conocido también como motor de pasos es un dispositivo electromecánico que convierte una serie de impulsos eléctricos en desplazamientos angulares discretos, lo que significa que es capaz de girar una cantidad de grados (paso o medio paso) dependiendo de sus entradas de control. El motor paso a paso se comporta de la misma manera que un conversor digital-analógico (D/A) y puede ser gobernado por impulsos procedentes de sistemas digitales.
Este motor presenta las ventajas de tener precisión y repetitividad en cuanto al posicionamiento. Entre sus principales aplicaciones destacan los robots, drones, radiocontrol, impresoras digitales, automatización, fotocomponedoras, preprensa, etc.
Controlar motor paso a paso Bipolar con Arduino
Como hemos explicado antes, los motores bipolares son más complejos de controlar ya que el flujo de corriente tiene que cambiar de dirección a través de las bobinas con una secuencia determinada. Para esto debemos conectar cada una de las dos bobinas en un puente en H (H-Bridge). Para esto, utilizaremos el integrado L293 que contiene dos H-Bridg
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
El motor eléctrico universal basa su funcionamiento en la ley de Laplace.(Entonces se da el efecto Laplace (o efecto motor): todo conductor por el que circula una corriente eléctrica, inmerso en un campo magnético experimenta una fuerza que lo tiende a poner en movimiento). El bobinado inductor y el bobinado inducido están conectados en serie. Al ser recorridos por una corriente, el bobinado inductor forma el campo magnético y el inducido por la ley de Laplace, al ser recorrido por la corriente y sometido a la influencia del campo magnético inductor, se desplaza, dando origen al giro del rotor. Si aumenta el campo aumenta la fuerza, aumenta la velocidad. El campo magnético que produce la bobina inducida, provoca una deformación del flujo inductor llamada reacción del inducido. En Corriente alterna (CA) o en corriente directa (CD) el sentido se mantiene por la acción momentánea decada alternancia en particular. En CA produce una fuerza contra electromotriz por efecto transformador y por efecto generador. En CD sólo por efecto generador.
Motor eléctrico serie:
Los devanados de inducido y el inductor están colocados en serie y alimentados por una misma fuente de tensión. En este tipo de motores existe dependencia entre el par y la velocidad; son motores en los que, al aumentar la corriente de excitación, se hace disminuir la velocidad, con un aumento del par.
Los servomotores
son dispositivos electromecánicos que consisten en un motor eléctrico, un juego de engranes y una tarjeta de control, todo confinado dentro de una carcasa de plástico. La característica principal de estos motores es que la gran mayoría no están hechos para dar rotaciones continuas -algunos sí lo hacen pero se hablarán de ellos más adelante- ya que principalmente son dispositivos de posicionamiento en un intervalo de operación. En esta ocasión se tratará exclusivamente de servomotores para modelismo, excluyendo los servomotores industriales.
Los servomotores funcionan por medio de modulación de ancho de pulso -pulse-width modulation (PWM)- Para los servos para modelismo, la frecuencia usada para mandar la secuencia de pulsos al servomotor es de 50 Hz -esto significa que cada ciclo dura 20 ms- Las duraciones de cada pulso se interpretan como comandos de posicionamiento del motor, mientras que los espacios entre cada pulso son despreciados. En la mayoría de los servomotores los anchos de pulso son de 1 ms a 2 ms, que cuando son aplicados al servomotor generan un desplazamiento de -90° a +90° por lo que, de una manera más sencilla, el ángulo de giro está determinado por el ancho de pulso; si el ancho de pulso fuera de 1.5 ms, el motor se posicionará en la parte central del rango – a 0°-
La tarjeta electrónica dentro de la carcasa interpreta las instrucciones de un controlador externo. El código de comando especifica el ángulo de rotación deseado medido como un offset en ambos lados de la posición central del rango del motor. El motor gira rápidamente a la posición específica y se detiene en ese punto -el potenciómetro, que está acoplado al eje de salida, sirve para enviar una señal de retroalimentación que asegure la posición del motor- En tanto que la señal de comando continúe y se mantenga activado el motor, el motor se mantendrá en la misma posición, incluso si hay una fuerza que lo haga rotar y que sea menor a su torque. Si no hay alguna fuerza, el motor, que estará en una posición estacionaria, consumirá poca corriente.
Dado que muchos de los microcontroladores tienen pines asignados para usar la modulación por ancho de pulso -PWM- y pueden conseguirse fácilmente, son los elementos empleados para el control de las secuencias de pulsos para los servomotores, aunque éstos pueden ser substituidos por un temporizador 555. En otros casos, pueden emplearse tarjetas controladoras que tengan conexión USB para que por medio de ella el servo pueda ser controlado a través de la computadora.
Algunas variaciones
Los motores que contienen pueden ser con escobillas o sin escobillas -tipo brushless-, y los juegos de engranes pueden estar hechos de nylon o de metal. Por consiguiente, aquellos servomotores con motores brushless y con engranes metálicos suelen ser más costosos.
Así mismo, éstas son algunas de las características comunes en la mayoría de los servos:
Voltaje: frecuentemente el rango se encuentre entre los 4 y los 6 VCD.
Amperaje: dado que muchos de los servos pequeños están hechos para el modelado y al ser alimentados con cuatro pilas tamaño AA, la corriente demandada suele ser menor a 1 A.
Un factor a considerar en los servomotores es el tiempo de tránsito, el cual es el tiempo que requiere el servomotor para rotar 60° sin carga en el eje de salida. En los servos con torque muy alto, los tiempos de tránsito son un poco más largos porque la relación de reducción entre los engranes es más alto que en uno con menor torque.
Servomotores de rotación continua
A diferencia de los servomotores que rotan en un rango acotado, los servomotores de rotación continua son completamente diferentes porque los motores pueden girar 360° y en ellos no se puede controlar la posición ni el rango de giro del motor ya que solamente puede controlarse la velocidad y el sentido de giro.
Si se quisiera modificar un servomotor de un rango limitado para que sea de rotación continua, lo primero que debe hacerse es quitar la carcasa y, mediante una secuencia de pulsos de 1.5 ms, mover el eje para que quede posicionado en la parte central y posteriormente fijarlo para que no gire más; en caso de que el servomotor tenga elementos mecánicos que acoten el giro, éstos deben ser cortados. Ahora la pregunta es, ¿por qué debe mantenerse fijo el potenciómetro? La razón por la que el potenciómetro debe estar fijo es porque el comparador siempre detectará que el eje se mantiene en la posición central todo el tiempo, y si se manda un pulso para que gire en alguno de los dos sentidos, el motor girará por alcanzar esa posición y dado que el potenciómetro ya no proporciona la señal de retroalimentación para dicha posición, el motor seguirá girando infinitamente.
Mantenimiento preventivo de motores eléctricos
El mantenimiento de los motores eléctricos constituye uno de los aspectos fundamentales para garantizar la óptima operatividad de los mismos, y por consiguiente, la confiabilidad del proceso productivo.
Por tal motivo es muy importante que las actividades de mantenimiento preventivo, predictivo y correctivo sean realizadas por personal calificado y entrenado para tal fin.
Los motores eléctricos por ser máquinas rotativas y generalmente de uso continuo, están propensos a sufrir desgastes en sus componentes mecánicos, especialmente en los rodamientos o cojinetes, los cuales merecen especial atención por parte del departamento de mantenimiento, y someterlos a un programa de mantenimiento rutinario.
El material aislante es otro componente aún más importante, ya que si éste falla la máquina puede quedar inutilizada. Las fallas en el aislamiento de las máquinas eléctricas son producidas por degradación del material aislante debido a fatigas mecánicas y eléctricas, contaminación, temperatura y humedad. Una falla del material aislante produce fallas incluso catastróficas en las máquinas eléctricas, por lo que es recomendable realizar el mantenimiento rutinario y preventivo en las mismas para minimizar las interrupciones no programadas de los procesos productivos.
El objetivo del mantenimiento es lograr con el mínimo coste el mayor tiempo de servicio de las Instalaciones y Maquinaria productiva.
El mantenimiento preventivo abarca todos los planes y acciones necesarias para determinar y corregir las condiciones de operación que puedan afectar a un sistema,maquinaria o equipo, antes de que lleguen al grado de mantenimiento correctivo,considerando la selección, la instalación y la misma operación.
El mantenimiento preventivo bien aplicado disminuye los costos de producción, aumenta la productividad, así como la vida útil de la maquinaria y equipo, obteniendo como resultado la disminución de paro de máquinas.
Las actividades principales del mantenimiento preventivo son:
a) Inspección periódica con el fin de encontrar las causas que provocarían paros imprevistos.
b) Conservar la planta, anulando y reparando aspectos dañinos cuando apenas comienzan.
El mantenimiento preventivo bien aplicado disminuye los costos de producción, aumenta la productividad, así como la vida útil de la maquinaria y equipo, obteniendo como resultado la disminución de paro de máquinas.
Las actividades principales del mantenimiento preventivo son:
a) Inspección periódica con el fin de encontrar las causas que provocarían paros imprevistos.
b) Conservar la planta, anulando y reparando aspectos dañinos cuando apenas comienzan.
EL MOTOR SERIE UNIVERSAL:
Para algunas aplicaciones es deseable emplear un motor que pueda operar indistintamente con corriente continua o con corriente alterna, el llamado motor fraccionario del tipo serie, denominado UNIVERSAL, se construye para operar en forma satisfactoria, ya sea en corriente alterna a 60 Hz y 220 Voltios o bien con corriente continua.
El llamado motor universal es básicamente un motor devanado del tipo serie que opera aproximadamente la misma velocidad y potencia de salida, ya sea con corriente alterna o con corriente continua y aproximadamente el mismo voltaje. La armadura de un motor tipo universal es de la misma construcción que la de un motor ordinario tipo serie. En pequeño tamaño el voltaje inducido por la acción del transformador en una bobina durante el periodo de conmutación, no tiende a producir suficiente corriente como para producir algún problema serio de conmutación. Para auxiliar la conmutación, se usan escobillas de alta resistencia. En los motores grandes se usan devanados de compensación para mejorar la conmutación.
REGULACIÓN DE VELOCIDAD EN EL MOTOR UNIVERSAL
Por Reóstato: Al variar la flecha del reóstato se varía la corriente en el motor.
Por conmutación de resistencias: Al variar la conexión (conmutar) entre los bornes numerados, se varía la resistencia y por ende la cantidad de corriente que se entrega al motor. A mayor resistencia menor corrie
nte
Los motores asíncronos sincronizados.
Los motores asíncronos o de inducción son un tipo de motor de corriente alterna en el que la corriente eléctrica del rotor necesaria para producir torsión es inducida por inducción electromagnética del campo magnético de la bobina del estator. Por lo tanto un motor de inducción no requiere una conmutación mecánica aparte de su misma excitación o para todo o parte de la energía transferida del estator al rotor, como en los universales, DC y motores grandes síncronos. El primer prototipo de motor eléctrico capaz de funcionar con corriente alterna fue desarrollado y construido por el ingeniero Nikola Tesla
Funcionamiento
El motor asincrónico funciona según el principio de inducción mutua de Faraday. Al aplicar corriente alterna trifásica a las bobinas inductoras, se produce un campo magnético giratorio, conocido como campo rotante, cuya frecuencia será igual a la de la corriente alterna con la que se alimenta al motor. Este campo al girar alrededor del rotor en estado de reposo, inducirá corrientes en el mismo, que producirán a su vez un campo magnético que seguirá el movimiento del campo estátórico, produciendo una cupla o par motor que hace que el rotor gire (principio de inducción mutua). No obstante, como la inducción en el rotor sólo se produce si hay una diferencia en las velocidades relativas del campo estatórico y el rotórico, la velocidad del rotor nunca alcanza a la del campo rotante. De lo contrario, si ambas velocidades fuesen iguales, no habría inducción y el rotor no produciría par. A esta diferencia de velocidad se la denomina "deslizamiento" y se mide en términos porcentuales, por lo que ésta es la razón por la cual a los motores de inducción se los denomina asincrónicos, ya que la velocidad rotórica difiere lévemente de la del campo rotante. El deslizamiento difiere con la carga mecánica aplicada al rotor, siendo máximo con la máxima carga aplicada al mismo. Sin embargo, a pesar de esto, el motor varía poco su velocidad, pero el par motor o cupla aumenta (y con ello la intensidad de corriente consumida) por lo que se puede deducir que son motores de velocidad constante.
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