manual de maquinas electricas universales

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INSTITUTO NACIONAL TECNOLOGICO DIRECCION GENERAL DE FORMACION PROFESIONAL DEPARTAMENTO DE CURRICULUM MANUAL PARA EL PARTICIPANTE MAQUINAS ELECTRICAS UNIVERSALES ESPECIALIDAD: Electrónica NOVIEMBRE 2008 INSTITUTO NACIONAL TECNOLÓGICO (INATEC) DIRECCION GENERAL DE FORMACION PROFESIONAL DEPARTAMENTO DE CURRÍCULUM Unidad de competencia: Reparador de electrodomésticos. Elementos de competencia:

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Page 1: Manual de Maquinas Electricas Universales

INSTITUTO NACIONAL TECNOLOGICO

DIRECCION GENERAL DE FORMACION PROFESIONALDEPARTAMENTO DE CURRICULUM

MANUAL PARA EL PARTICIPANTEMAQUINAS ELECTRICAS UNIVERSALES

ESPECIALIDAD Electroacutenica

NOVIEMBRE 2008

INSTITUTO NACIONAL TECNOLOacuteGICO (INATEC)DIRECCION GENERAL DE FORMACION PROFESIONAL DEPARTAMENTO DE CURRIacuteCULUM

Unidad de competencia

Reparador de electrodomeacutesticos

Elementos de competencia

Transformadores monofaacutesicos

Motores monofaacutesicos

NOVIEMBRE 2008

INDICEINTRODUCCION 1OBJETIVO GENERAL 1OBJETIVOS ESPECIFICOS 1RECOMENDACIONES GENERALES 2UNIDAD I TRANSFORMADORES MONOFAacuteSICOS 31 Conceptos baacutesicos 3Magnetismo y Electromagnetismo 3Electromagnetismo 4Campo Magneacutetico 4Ley de polaridad 4Induccioacuten Magneacutetica 4Ley de lenz 52-Principios de Funcionamiento de los transformadores 5Concepto 6Estructura y funcionamiento 6Tipos de nuacutecleos 6a Tipo nuacutecleo 63 Clasificacioacuten de los transformadores monofaacutesicos 8De intensidad 8De Tensioacuten 9Auto Transformador 104 Calculo de transformadores 10Numero de espiras 11Relacioacuten de Transformacioacuten 12Rendimiento del transformador 13Prueba de corto circuito en el transformador 13Teacutecnicas de verificacioacuten de transformadores monofaacutesicos 14EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN 15II UNIDAD MOTORES MONOFAacuteSICOS 161 Motores monofasicos 16Introduccioacuten 16Principio de operacioacuten 17Partes principales de un motor monofaacutesico 182 Clasificacioacuten de los motores monofaacutesicos 1821 Motor monofaacutesico de fase partida 19Introduccioacuten 19Caracteriacutestica 20Conexioacuten del motor de fase partida 21Averiacuteas 2222 MOTORES MONOFASICO CON CAPACITOR DE ARRANQUE27Introduccioacuten 27Caracteriacutesticas 28Conexion 2823 MOTORES MONOFASICOS CON CAPACITOR PERMANENTE29CARACTERIacuteSTICAS 29Conexioacuten 3024 Motor monofaacutesico con condensador permanente 31Operacioacuten 31Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador 3225 Motores Universales 33Introduccioacuten 33Motor CD en derivacioacuten operando en CA 34Motor en CD en serie operado en C A 35Clasificacioacuten 36Caracteriacutesticas de operacioacuten 36Control de velocidad de motores universales 37EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN 38GLOSARIO 40BIBLIOGRAFIA 41

INTRODUCCION

El manual del participante ldquoMAQUINAS ELECTRICAS UNIVERASALESrdquo pretende que los estudiantes a traveacutes de su desarrollo adquieran las competencias para comprobar e instalar maquinas eleacutectricas estaacuteticas y rotativas utilizando los equipos herramientas teacutecnicas y normas correspondientes

El manual contempla una unidad modular presentadas en orden loacutegico que significa que inicia con los elementos maacutes sencillos hasta llegar a los maacutes complejos

El manual del participante esta basado en sus moacutedulos y normas teacutecnicos respectivas y corresponde a la unidad de competencia ldquoReparador de Electrodomesticosrdquo de la especialidad de teacutecnico en electroacutenica

Se recomienda realizar las actividades y los ejercicios de auto evaluacioacuten para alcanzar el dominio de la competencia Programador e Instalador de sistemas de control Electroacutenico Industrial para lograr los objetivos planteados es necesario que los(as) y las participantes tengan en cuenta el principio de funcionamiento de las maquinas eleacutectricas para proceder a su comprobacioacuten e instalacioacuten utilizando las normas de seguridad establecidas y el uso adecuado de las herramientas

OBJETIVO GENERAL Comprobar e instalar maquinas eleacutectricas estaacuteticas y rotativas

OBJETIVOS ESPECIFICOS Comprobar correctamente magnitudes eleacutectricas en transformadores monofaacutesicos seguacuten datos teacutecnicos Comprobar correctamente magnitudes eleacutectricas en motores monofaacutesicos seguacuten datos teacutecnicos

Comprobar correctamente magnitudes eleacutectricas en transformadores trifaacutesicos seguacuten placa caracteriacutestica

Comprobar correctamente magnitudes eleacutectricas en motores trifaacutesicos seguacuten placa caracteriacutestica

Instalar diferentes tipos de maquinas seguacuten el modelo

RECOMENDACIONES GENERALES

Para iniciar el estudio del manual debe estar claro que siempre su dedicacioacuten y esfuerzo le permitiraacute adquirir la Unidad de competencia a la cual responde el Moacutedulo Formativo de Maacutequinas eleacutectricas

Al iniciar el estudio de los temas que contiene el manual debe estar claro que su dedicacioacuten y esfuerzo le permitiraacute adquirir la competencia a la cual responde el Moacutedulo formativo

Al comenzar un tema debe leer detenidamente los objetivos y recomendaciones generales

Trate de comprender las ideas y analiacutecelas detenidamente para comprender objetivamente los ejercicios de auto evaluacioacuten

Consulte siempre a su docente cuando necesite alguna aclaracioacuten

Ampliacutee sus conocimientos con la bibliografiacutea indicada u otros textos que esteacuten a su alcance

A medida que avance en el estudio de los temas vaya recopilando sus inquietudes o dudas sobre eacutestos para solicitar aclaracioacuten durante las sesiones de clase

Resuelva responsablemente los ejercicios de auto evaluacioacuten

1

UNIDAD I TRANSFORMADORES MONOFAacuteSICOS

1 Conceptos baacutesicos

Magnetismo y ElectromagnetismoEl magnetismo es uno de los aspectos del electromagnetismo que es una de las fuerzas fundamentales de la naturaleza Las fuerzas magneacuteticas son producidas por el movimiento de partiacuteculas cargadas como por ejemplo electrones lo que indica la estrecha relacioacuten entre la electricidad y el magnetismo El marco que auacutena ambas fuerzas se denomina teoriacutea electromagneacutetica La manifestacioacuten maacutes conocida del magnetismo es la fuerza de atraccioacuten o repulsioacuten que actuacutea entre los materiales magneacuteticos como el hierro Sin embargo en toda la materia se pueden observar efectos maacutes sutiles del magnetismo Recientemente estos efectos han proporcionado claves importantes para comprender la estructura atoacutemica de la materia

Caracteriacutesticas del Magnetismo

Aunque hay una estrecha relacioacuten entre la electricidad y el magnetismo ambas fuerzas son totalmente diferentes Para que interactuacuteen debe de haber un movimiento en alguna de ellas Se sabe que el electroacuten tiene una carga electrostaacutetica que aplica una fuerza hacia el centro del electroacuten y tambieacuten se sabe que los electrones tienen un campo magneacutetico a su alrededor debido a su rotacioacuten orbital En el momento en que se encuentren van a formar un campo electromagneacutetico por ser perpendiculares entre siacute

Los uacutenicos materiales magneacuteticos naturalmente son el Hierro Niacutequel y Cobalto Si los responsables del magnetismo son los electrones entonces nos preguntamos por queacute no son todas las sustancias Magneacuteticas entonces Esto se debe a que en los aacutetomos con electrones de spin opuesto tienden a formar parejas que anulan mutuamente su magnetismo

Los materiales naturalmente magneacuteticos reciben el nombre de ldquoferromagneacuteticosrdquo pues se comportan como el Hierro en lo que se refiere al magnetismo Estos materiales no siempre se comportan como imanes esto se debe a que las moleacuteculas estaacuten dispersas y sin alinear por lo que cada una sigue una direccioacuten al azar cuando estas moleacuteculas estaacuten alineadas las fuerzas magneacuteticas se suman en este momento decimos que un material estaacute ldquomagnetizadordquo

Todos los imanes tienen una polaridad en sus extremos que reciben el nombre de ldquoNorterdquo y ldquoSurrdquo(N y S respectivamente) El extremo Norte de un imaacuten se determina suspendiendo un imaacuten en un cordel para que apunte al Norte magneacutetico Esto se debe a que la tierra tiene un campo magneacutetico pues tiene una rotacioacuten del mismo modo que los electrones

Los imanes presentan atraccioacuten y repulsioacuten del mismo modo que las cargas donde polos opuestos se atraen y polos semejantes se repelen

Electromagnetismo

El movimiento de la aguja de una bruacutejula en las proximidades de un conductor por el que circula una corriente indica la presencia de un campo magneacutetico alrededor del conductor Cuando dos conductores paralelos son recorridos cada uno por una corriente los conductores se atraen si ambas corrientes fluyen en el mismo sentido y se repelen cuando fluyen en sentidos opuestos El campo magneacutetico creado por la corriente que fluye en una espira de alambre es tal que si se suspende la espira cerca de la Tierra se comporta como un imaacuten o una bruacutejula y oscila hasta que la espira forma un aacutengulo recto con la liacutenea que une los dos polos magneacuteticos terrestresCuando un conductor se mueve de forma que atraviesa las liacuteneas de fuerza de un campo magneacutetico este campo actuacutea sobre los electrones libres del conductor desplazaacutendolos y creando una diferencia de potencial y un flujo de corriente en el mismo Se produce el mismo efecto si el campo magneacutetico es estacionario y el cable se mueve que si el campo se mueve y el cable permanece estacionario

Campo Magneacutetico

Los campos magneacuteticos influyen sobre los materiales magneacuteticos y sobre las partiacuteculas cargadas en movimiento En teacuterminos generales cuando una partiacutecula cargada se desplaza a traveacutes de un campo magneacutetico experimenta una fuerza que forma aacutengulos rectos con la velocidad de la partiacutecula y con la direccioacuten del campo Como la fuerza siempre es perpendicular a la velocidad las partiacuteculas se mueven en trayectorias curvas

Ley de polaridad

Las polaridades reciben el nombre de norte y sur Las leyes de atraccioacuten y repulsioacuten que se aplican al magnetismo son las mismas que las de las cargas eleacutectricas excepto que se usan los conceptos de polaridades de N y S en lugar de positivo y negativo Las leyes son polos semejantes se repelen y polos distintos se atraen

Induccioacuten Magneacutetica

La liacutenea de campo de un imaacuten puede discurrir con mayor o menor densidad Por ejemplo la densidad de las liacuteneas de campo disminuye al aumentar la distancia al imaacuten o ala bobina

2

La magnitud fiacutesica que permite cuantificar este efecto es la densidad de flujo magneacutetico o induccioacuten magneacutetica Su unidad de medida es el tesla

La induccioacuten magneacutetica indica la densidad del flujo magneacutetico en un determinado punto

Ley de lenz

Cuando una corriente empieza a circular por un conductor (figura 1) se genera un campo magneacutetico que parte del conductor Este campo atraviesa el propio conductor e induce en eacutel una corriente en sentido opuesto a la corriente que lo causoacute En un cable recto este efecto es muy pequentildeo pero si el cable se arrolla para formar una bobina el efecto se ampliacutea ya que los campos generados por cada espira de la bobina cortan las espiras vecinas e inducen tambieacuten una corriente en ellas

2-Principios de Funcionamiento de los transformadores

Para poder comprender el funcionamiento de un transformador se examinaraacute el de construccioacuten maacutes elementalConcepto

Es un circuito magneacutetico simple constituido por dos columnas y dos culatas en el que han sido arrollados dos circuitos eleacutectricos

Siacutembolo (Figura 2) De transformador

Figura 2 siacutembolos del transformador

Estructura y funcionamiento

- Uno Esta constituido por una bobina de N1 espiras es conectado a la fuente de corriente alterna y recibe el nombre de primario- Otro constituido por un bobinado de N2 espiras permite conectar a sus bornes un circuito eleacutectrico de utilizacioacuten (la carga) y recibe el nombre de secundario

3

Al alimentar el bobinado primario con una fuente de voltaje alterno por eacutel (el bobinado) circularaacute una corriente eleacutectrica alterna (I1) que produce una fuerza magnetomotriz que causa que se establezca un flujo de liacuteneas de fuerza alterno (Ф1) en el circuito magneacutetico del transformador

Tipos de nuacutecleos

Existen 2 tipos de nuacutecleos fundamentales de estructura del transformador ellos son el tipo nuacutecleo y el tipo acorazado los cuales se detallan a continuacioacuten

a Tipo nuacutecleo

Este tipo de nuacutecleo se representa en la (Figura 3) indicando el corte A-1 la seccioacuten transversal que se designa con S (cm2) Este nuacutecleo no es macizo sino que esta formado por un paquete de chapas superpuestas y aisladas eleacutectricamente entre siacute Para colocarlas y poder ubicar el bobinado terminado alrededor del nuacutecleo se construyen cortadas colocando alternadamente una seccioacuten U con una seccioacuten I La capa siguiente superior cambia la posicioacuten I con respecto a la U

Figura 3 Vista y corte de un nuacutecleo tipo nuacutecleo

El aislamiento entre chapas se consigue con barnices especiales con papel de seda o simplemente oxidando las chapas con un chorro de vapor

b Tipo acorazado

Este tipo de nuacutecleo es maacutes perfecto pues se reduce la dispersioacuten se representa en la (Figura4) en vistas Obseacutervese que las liacuteneas de fuerza de la parte central alrededor de la cual se colocan las bobinas se bifurcan abajo y arriba hacia los 2 costados de manera que todo el contorno exterior del nuacutecleo puede tener la mitad de la parte central Esto vale para las 2 ramas laterales como tambieacuten para las 2 cabezas Para armar el nuacutecleo acorazado tambieacuten se lo construye en trozos unos en forma de E y otros en forma de I y se colocan alternados para evitar que las juntas coincidan

Nuacutecleo tipo acorazado con indicacioacuten de la longitud magneacutetica mediaFigura 4

El hecho que los nuacutecleos sean hechos en dos trozos hace que aparezcan juntas donde los filos del hierro no coinciden perfectamente quedando una pequentildea luz que llamaremos entrehierro Obseacutervese que en el tipo nuacutecleo hay dos entrehierros en el recorrido de las fuerzas y que el acorazado tambieacuten porque los dos laterales son atravesados por la mitad de liacuteneas cada uno3 Clasificacioacuten de los transformadores monofaacutesicos Los transformadores se clasifican en

De intensidad De tensioacuten Auto transformadores

4

De intensidad

Los transformadores de intensidad se conectan con su primario intercalado en la liacutenea o sea laquoen serieraquo con la misma Dicho primario queda recorrido pues por la plena intensidad de la liacutenea

Las marcas de los bornes identifican 1048708 Los arrollamientos primario y secundario

1048708 Las secciones de cada arrollamiento cuando esteacuten divididos en secciones

1048708 Las polaridades relativas de los arrollamientos y de las secciones de los arrollamientos

1048708 la toma intermedias si existen

Por razones de seguridad se conecta siempre a tierra uno de los bornes de cada uno de los secundarios por ejemplo S1 si hay un solo secundario o bien el 1S1 y el 2S1 si hay dos secundariosLas marcas de los bornes de los transformadores de intensidad estaacuten indicadas en la figura 5

Figura 5 Transformador de IntensidadDe Tensioacuten

Se denomina transformador a una maquina que permite aumentar o disminuir el voltaje o tensioacuten en un ciacuterculo eleacutectrico de corriente alterna manteniendo la frecuencia La potencia que ingresa al equipo en el caso de un transformador ideal esto es sin perdidas es igual a la que se obtiene a la salida Las maquinas reales presentan un pequentildeo porcentaje de perdidas dependiendo de su disentildeo tamantildeo etc

1 Los transformadores de tensioacuten (figura 6) se conectan a la liacutenea en derivacioacuten (como un transformador de potencia Su primario estaacute sometido pues a la plena tensioacuten de la liacutenea Presentamos los esquemas del transformador monofaacutesico con bornes primarios( figura 61) y transformador monofaacutesico con arrollamientos del secundarios muacuteltiples (figura 62)

Los TT para conexioacuten entre fases tienen dos bornes (polos) primarios aislados Los previstos para conexioacuten entre fase y masa (tierra) tienen un solo borne primario aisladoEl otro borne no precisa estar aislado ya que es el que se conecta a tierra

Figura 6 De transformador de Tensioacuten

5

Auto Transformador

El primario y el secundario del transformador estaacuten conectados en serie constituyendo un bobinado uacutenico Pesa menos y es maacutes barato que un transformador y por ello se emplea habitualmente para convertir 220V a 125V y viceversa y en otras aplicaciones similares (figura 7) Tiene el inconveniente de no proporcionar aislamiento galvaacutenico entre el primario y el secundario

Figura 7 Del Auto transformador4 Calculo de transformadores

Aprovechando la induccioacuten variable producida por una corriente Alterna es posible mediante un transformador (Figura 8) Cambiar el valor de la tensioacuten sin una perdida importante de energiacutea

El transformador consiste en una laminacioacuten (la mas comuacuten es de hierro con silicio) con una forma de E para el nuacutecleo principal y de I para cerrar el circuito magneacutetico El espesor es de 05 mm y se apilan en forma entrelazada para formar el nuacutecleo

La forma de armado mediante chapas y no macizo reduce las perdidas por calentamiento llamada perdidas por corrientes paraacutesitas Si la superficie de cada chapa esta aislada con barniz oxido o papel el beneficio aumenta

El primer paso para su caacutelculo es conocer el consumo del o los bobinados secundarios y luego con ese calculo el consumo reflejado en el primario

Tomemos E =12 voltios a I = 50 amperios W = E x I = 12 x 50 = 600 W

Si las tensiones son mas se aplica el mismo meacutetodo y se suman los consumosSumemos un 20 para el valor del primario 12 x 600 = 720 W consumo primario La seccioacuten del nuacutecleo se calcula S = 11 x ^ W = 11 x ^ 720 = 268 cm2

Figura 8 Seccioacuten del nuacutecleo de un transformador

Numero de espiras

Es decir la seccioacuten central del nuacutecleo (amarillo) debe tener miacutenimo 268 cm2 Ya definimos el nuacutecleo podemos ahora calcular las vueltas del primario y secundario

Espiras por vuelta = 22500 F x B x S = 22500 50 x 9 x 268 = 186 VPV

F = frecuencia (50)B = Kilogauss (9)S = Medida calculada de la rama C del transformador

6

VPV = vueltas por voltioEl calculo anterior nos da los voltios por vuelta para el primario y secundarioSi alimentamos el trafo con 220 voltios tenemos N = 220 x 186 = 409 vueltas

Veamos los Amper que circulan por el primario

El consumo del primario es I = WE = 720 220 =32 AmpSe toma como corriente normal 3 Amper por mm2 de seccioacuten del alambre El secundario de 12 voltios es N =12 x 186 = 22 vueltasseccioacuten del alambre del primario = 32 3 Amp = 11 mm2Para el secundario = 50 3 = 17 mm2

Tenemos la seccioacuten del alambre del primario y del secundario veamos el diaacutemetroEl diaacutemetro para el primario = 12 mm de diaacutemetroPara el secundario = 48 mm de diaacutemetroCon los caacutelculos comprobamos si entra el alambre de las dos bobinas mas el aislante entre capas

El primario lleva 409 vueltas de 12 mm de diaacutemetroEl secundario 22 vueltas de 48 mm de diaacutemetroEl largo del carrete que va en la laminacioacuten es de 155 mm entran 15512 = 129 vueltasPor capa y son necesarias 409129 = 314 capas (4)Considerando que se pierdan vueltas de bobinar en cada capa tomamos 4 capas que con el aislante suman 4 12 = 34 mm 4 capas de aislante de 01 mm = 04 mm total 38 mm

Entre primario y secundario se dan 3 vueltas de aislante = 03 mm El secundario ocupa 22 vueltas por 48 mm de diaacutemetro = 105 mm es decir una capa mas de 48 mm mas 02 de dos capas de aislante = 5 mmTotal = 38 + 03 + 5 = 91 mm digamos 10 mm tenemos 45 en C luego entraSobre el carrete de plaacutestico se inicia el bobinado cruzando el alambre forrado en un espagueti y bobinando sobre el en sentido contrario de esta forma el alambre inicial queda riacutegido

Al final de cada capa de alambre se cuenta la cantidad y se bobina una tira de aislante prespan de 01 mm en el mismo sentido del alambreLa bobina se continua retrocediendo sobre el bobinado anterior aislado por el prespanSe va a arroyar el papel las vueltas van a salir separadas o superpuestas pero con un poco de practica es faacutecil

Terminada la bobina se introducen las chapas E de la laminacioacuten una de derecha a izquierda y otra de izquierda a derecha Una vez finalizada la carga de las secciones E se para el transformador y se introducen las tiras ISe pueden colocar hasta 3 chapas por vez de cada lado para ahorrar tiempo Todo el conjunto se barniza con barniz de secado al aire y ya esta listo

Relacioacuten de Transformacioacuten

N=n1n2

N=I1I2

N=V1V2

El bobinado principal de un transformador monofaacutesico tiene 1000 espiral esta conectada a una red de 220 el bobinado secundario tiene 50 espiral determinar la relacioacuten de transformacioacuten y la tension en los bordes del bobinado secundario

N = N1N2 = 1000 ESPIRAL 50 ESPIRAL =20 RELACIONV2= V1N =220 v 20 ESPIRAL = 11 TENSION

Una pistola de soldar de 220 V y 07 amp En el primero tiene 650 espiral y 3 espiral en el secundario iquestCuaacutel seraacute el voltaje en el segundo Y iquestCuaacutel seraacute la corriente en el secundario

N=6503=2166

V2=220216v=101v

7

I2=07216=15116 AMP

Rendimiento del transformador

Los transformadores pierden energiacutea

1 perdidas en el cobre (potencia perdida en el cobre) p=I2 R

2 perdidas en el hierro (potencia perdida en el hierro) hay 2A perdida por corriente de foulcaultB perdida por histeacuteresis son derivadas del magnetismo remanente que es el magnetismo que permanece en el

circuito magneacutetico en el hierro despueacutes que se retira el magnetismo

PEN = PSAL

N= RENDIMIENTO =N= PSALPEN

PEN= POTENCIA DE ENTRADA

PSAL=POTENCIA DE SALIDA

PP= PP CU+ PP FE

Un transformador de 220 v a 24v consume una potencia de 60 watt las perdidas en el hierro son 5 watt y en el cobre 7 watt iquestencontrar el rendimiento y la potencia de salida

PP= PP FE+ PP CU PSAL=60W

PP=5W +7W PSAL =48W

PP = 12W N=4860 N=08

Prueba de corto circuito en el transformador

El voltaje aplicado (Vc) es regulado y se variacutea como se indicoacute antes hasta que circule la prueba de corto circuito consiste en cerrar o poner en corto circuito es decir con una conexioacuten de resistencia despreciable las terminales de uno de los devanados y alimentar el otro con un voltaje reducido (de un valor reducido de tensioacuten que representa un pequentildeo porcentaje del voltaje del devanado por alimentar de tal forma que en los devanados circulen las corrientes nominales En estas condiciones se miden las corrientes nominales y la potencia absorbida Debido a que la tensioacuten aplicada es pequentildea en comparacioacuten con la tensioacuten nominal las peacuterdidas en vaciacuteo o en el nuacutecleo se pueden considerar como despreciables de manera que toda la potencia absorbida es debida a las peacuterdidas por efecto joule en los devanados primario y secundario Diagrama para la prueba de cortocircuito de un transformador monofasicovatimetro que indica la potencia de peacuterdidas por efecto de circulacioacuten de las corrientes en los devanados primario y secundarioConexioacuten de corto circuito entre las terminales del devanado

Voltaje de alimentacioacuten de valor reducido de manera que se hagan circular las corrientes I1 I2 de valor nominal en cada devanado corriente de plena carga en el primario De los valores medidos se obtiene ldquola impedancia totalrdquo del transformador como

DondeI1 = Corriente nominal primaria

8

Vcc = Voltaje de corto circuito aplicado en la Prueba

Zt = Impedancia total interna referida a devanado primario Esta impedancia se conoce tambieacuten como impedancia equivalente del transformador

Teacutecnicas de verificacioacuten de transformadores monofaacutesicos

Verificar el estado de flojedad en los conductores Verificar su impedancia (de bobinas primarias y secundaria) Aplicar coacutedigo de colores Verificacioacuten de voltaje (que su voltaje sea el adecuado a su conexioacuten) Que el barniz de las bobinas no sea oscuro (por recalentamiento) Depende del tipo de transformador a utilizar Para los de potencia Revisar el nivel de aceite y su calidad Revisioacuten de las borneras que no posea corrosioacuten Determinar Polaridad en un transformador si es aditiva o sustractiva Medicioacuten de la resistencia de aislamiento Prueba de relacioacuten de transformacioacuten Determinacioacuten del desplazamiento de fase de los grupos de bobinas Determinacioacuten de las caracteriacutesticas del aislamiento Prueba del aislamiento por voltaje aplicado Prueba para la determinacioacuten de las peacuterdidas en vaciacuteo y en corto circuito (determinacioacuten de impedancia) Prueba del aislamiento entre espiras por voltaje inducido Medicioacuten de la corriente de vaciacuteo y la corriente de excitacioacuten

EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteNDespueacutes del estudio de la unidad I te sugiero que realices los siguientes ejercicios de auto evaluacioacuten lo que permitiraacute fortalecer tus conocimientos

I Responda la siguiente pregunta

1 iquestMencione la diferencia entre magnetismo y electromagnetismo

2 iquestClasifique los transformadores monofasicos

3 iquestExplique la teacutecnica de verificacioacuten de los transformadores monofasico

4 iquestCoacutemo esta constituido el auto transformador

5 Un transformador de 220v a 12v consume una potencia de 30w las perdidas en el hierro son de 8w y en el cobre de 6w iquestencontrar el rendimiento y la potencia de salida

II UNIDAD MOTORES MONOFAacuteSICOS

1 Motores monofasicos

IntroduccioacutenLos motores monofaacutesicos como su propio nombre indica son motores con un solo devanado en el estator que es el devanado inductor Praacutecticamente todas las realizaciones de este tipo de motores son con el rotor en jaula de ardilla Suelen tener potencias menores de 1KW aunque hay notables excepciones como los motores de los aires acondicionados con potencias superiores a 10KW

Se utilizan fundamentalmente en electrodomeacutesticos bombas y ventiladores de pequentildea potencia pequentildeas maacutequinas-herramientas en los mencionados equipos de aire acondicionado etc

Se pueden alimentar entre una fase y el neutro o entre dos fases No presentan los problemas de excesiva corriente de arranque como en el caso de los motores trifaacutesicos de gran potencia debido a su pequentildea potencia por tanto todos ellos utilizan el arranque directo

Presentan los siguientes inconvenientes

9

Se caracterizan por sufrir vibraciones debido a que la potencia instantaacutenea absorbida por cargas monofaacutesicas es pulsante de frecuencia doble que la de la red de alimentacioacuten

Estos motores han sido perfeccionados a traveacutes de los antildeos a partir del tipo original de repulsioacuten en varios tipos mejorados que en la actualidad se conocen como

Motores de fase partida Motores de arranque con capacitor Motores con capacitor permanente Motores universales

Principio de operacioacuten

Todos los motores monofaacutesicos tienen un problema en comuacuten que es arrancar ya que para producir el par de arranque se requiere de alguacuten medio auxiliar que produzca la reaccioacuten con la onda de CA de la alimentacioacuten para producir el par De aquiacute que en los motores de CA monofaacutesicos se hable de un ldquodevanado de trabajordquo y otro devanado de arranque o alguacuten medio auxiliar como el capacitor

Dentro del titulo de fase partida se agrupan los motores de arranque con capacitor y de arranque con resistencia Algunos de estos son monofaacutesicos de induccioacuten cuyos nombres o tiacutetulos son De arranque con capacitor de fase partida de polos sombreados con capacitor y arranque con capacitor con capacitor permanente etc

Cuando se aplica un voltaje de CA al devanado de trabajo de un motor de induccioacuten la corriente circula a traveacutes del devanado la cual produce un campo magneacutetico que expande contrae y cambia la polaridad en fase con la corriente

Los devanados de trabajo actuacutean como el primario de un transformador Su campo magneacutetico induce una corriente hacia el secundario (rotor o armadura de motor)

La corriente en la armadura crea un campo magneacutetico que se opone al campo magneacutetico del devanado de trabajo esto hace que los polos distintos se atraigan uno a otro y prevengan al rotor de girar Bajo estas condiciones existe solo una fuerza en el plano horizontal sin fuerza en el sentido vertical que cause que el rotor gire

Cuando la polaridad del campo magneacutetico cambia debido a la variacioacuten en la polaridad de la corriente la polaridad del campo del rotor cambia al mismo tiempo Los dos campos se estaacuten constantemente atrayendo uno a otro por lo tanto el rotor es puesto en posicioacuten y no giraraSi se hace girar el rotor manualmente entonces inicia su movimiento en la misma direccioacuten solo que a una velocidad inferior a la de sincronismo Esto significa que para producir el par giratorio en un motor de induccioacuten monofaacutesico se requiere de un impulso adicional pero la forma de hacerlo manualmente no es praacutectica de manera que se tiene que incorporar alguacuten elemento que de disentildeo permita cumplir con el inicio de la rotacioacuten del motor

Partes principales de un motor monofaacutesico

1 La carcasa o caja que envuelve las partes eleacutectricas del motor es la parte externa

2 El inductor llamado estator cuando se trata de motores de corriente alterna consta de un apilado de chapas magneacuteticas y sobre ellas estaacute enrollado el bobinado estatoacuterico que es una parte fija y unida a la carcasa

3 El inducido llamado rotor cuando se trata de motores de corriente alterna consta de un apilado de chapas magneacuteticas y sobre ellas estaacute enrollado el bobinado rotoacuterico que constituye la parte moacutevil del motor y resulta ser la salida o eje del motor

2 Clasificacioacuten de los motores monofaacutesicos

Los motores monofaacutesicos se clasifican en

Motor monofaacutesico de fase partida Motor monofaacutesico con capacitor de arranque Motor monofaacutesico con capacitor permanente Motores monofaacutesicos universales

21 Motor monofaacutesico de fase partida

Introduccioacuten

10

El motor de fase partida tiene dos grupos de devanados en el estator El primer grupo se conoce como el devanado principal o devanado de trabajo y el segundo como devanado auxiliar o de arranque (figura 17) Estos dos devanados se conectan en paralelo entre si el voltaje de liacutenea se aplica a ambos al energizar el motorLos dos devanados difieren entre si fiacutesica y eleacutectricamente El devanado de trabajo esta formado de conductor grueso y tiene mas espiras que el devanado de arranque Generalmente el devanado de arranque se aloja en la parte superior de las ranuras del estator en tanto que el de trabajo en la parte inferior El devanado de arranque tiene menos espiras de una seccioacuten delgada o pequentildea de conductor Figura 18 atraccioacuten magneacutetica y desplazamiento de los devanados

Figura 17 de motor monofaacutesico de fase partida

Figura 18 atraccioacuten magneacutetica y desplazamiento de los devanados

CaracteriacutesticaEn general un motor de fase partida consiste de una carcaza un estator formado por laminaciones en cuyas ranura se alojan las bobinas de los devanados principal y auxiliar un rotor o parte giratoria formada por conductores basados de barras de cobre o aluminio embebidos en el rotor y conectados entre si por medio de anillos de cobre en ambos extremos formando lo que se conoce como una jaula de ardilla Se les llama asiacute porque la configuracioacuten de los anillos y las barras conductoras se asemejan realmente a una jaula de ardilla

El devanado de arranque ayuda a arrancar al motor de C A De fase partida y es removido el circuito por un switch centrifugo cuando el motor alcanza del 75 al 80 de su velocidad nominal

Una parte maacutes importantes del motor eleacutectrico es su mecanismo de arranque Para los motores monofaacutesicos se usa un tipo especial a base de un swith centriacutefugo para desconectar el devanado de arranque cuando el motor ha alcanzado de 75 a 80 de su velocidad de operacioacuten de manera que a velocidad nominal el motor funciona solo con su devanado de operacioacuten A esta velocidad un mecanismo a base de resorte abre ya que la fuerza centrifuga del rotor vence la del resorte que hace que el swith permanezca cerradoComo se observa en el circuito (figura 19) de arranque el swith centrifugo esta conectado en serie con el devanado de arranque

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Figura 19

El motor continuacutea operando debido a las corrientes inducidas en el devanado del rotor y a su movimiento Si el swith centrifugo no esta cerrado cuando es energizado el motor este no arrancara y puede producir un fuerte ruido y demandar una corriente excesiva

Debido a que el rotor no gira su impedancia es aproximadamente igual a la resistencia de las barras del rotor y actuacutea como el secundario de un transformador en corto esto hace que el primario (devanado de trabajo) demande mucha corriente y si esta condicioacuten permanece por mucho tiempo entonces el devanado de trabajo sufre un calentamiento excesivo

Conexioacuten del motor de fase partidaLa Nacional Eleacutectrical Manufacturen Association (NEMA) de los Estados Unidos tiene establecida una numeracioacuten normalizada y un coacutedigo de colores que han sido adoptados por varios paiacuteses que facilita la identificacioacuten de las terminales del motor(figura 20) El numero de cada conductor o Terminal se identifica con una letra (T1 T2 etc) y se le asigna un color como se muestra en la figura

Figura 20

AveriacuteasEstas son posibles averillas que puede tener los motores monofasicosFalla en el arranque1) Causa Voltaje bajo o ausencia de voltajeSolucioacuten Revise la fuente de alimentacioacuten

2 ) Causa Conexiones inadecuadas Solucioacuten Revise las conexiones con el diagrama del motor

3) Causa Carga excesiva Solucioacuten si el motor arranca cuando esta desconectado de la carga el motor puede estar sobre cargado bloqueado o trabado de modo que no gira libremente reduzca la carga para que corresponda a la clasificacioacuten del motor aplique un motor que tenga mayor momento de torzoacuten de arranque

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4) Causas Alineacioacuten defectuosaSolucioacuten Alinee el motor apropiadamente con la maquina impulsada

5) Causas Espacio de aire desigual

Solucioacuten Revise para ver si el eje esta doblado o si los cojinetes estaacuten gastados Si es necesario rectifique el diaacutemetro exterior del rotor o el nuacutecleo del estator Al aumentar el espacio de aire puede haber recalentamiento manteacutengalo al mismo

6) Causas Suciedad n el espacio de aire

Solucioacuten Desmonte el motor y use una aspiradora o saque la suciedad por medio de aire comprimido seco

7) Causas Cojines gastados

Solucioacuten Un cojinete seco o ligeramente gastado puede dar como resultado un ruido del tipo zumbidoCojinetes Los cojinetes son partes vitales del motor Son las uacutenicas partes desgastadas con excepcioacuten del interruptor de arranque en la mayoriacutea de los motores de potencia fraccionaria Muchos motores monobaacutesicos para fines generales utilizan cojines de camisa para sostener el motor Se usan motores de cojines de bolsas en los sitios en que se encuentra cargas pesadas de empuje axial y radical

Sustituya siempre los cojines de camisa con otros que sean exactamente iguales Los cojines deben calzar bien en su cubierta Aunque el cojinete posterior (extremo del eje) se gasta maacutes que el cojinete delantero reemplaacutecelos ambos al mismo tiempo

Recalentamiento del cojinete

1) Causa Ausencia d aceite

Solucioacuten Poacutengale al motor un buen grado de aceite lubricantes ligero

2) Causa Aceite sucio

Solucioacuten Lidie l cojinete y la mecha y reemplace el aceite con un buen grado de aceite lubricantes ligero

3) Causa El aceite no llega al eje

Solucioacuten Revise la mancha y los medios que se proporcionan para mantener la mancha contra el eje Si es de contraccioacuten de anillo aseguacuterese de que los anillos giran

4) Causa Demasiada grasa

Solucioacuten Quite el exceso d grasa La grasa excesiva puede que los cojines se recalienten

5) Causa Excesiva tensioacuten de las correas al valor adecuado (Casos que motores accionan con correas o banda)

Solucioacuten Ajuste la cesioacuten de las correas al valor adecuado (12rdquo a frac34 de deflexioacuten)

6) Causa Superficie aacutespera de los cojinetes

Accioacuten Reemplace los cojinetes

7) Accioacuten Empuje Terminal excesivo

Solucioacuten Revise el motor y la aplicacioacuten Puede ser ocasiona por el nuacutecleo del rotor situado incorrectamente sobre l eje o por la maquina accionada produciendo tensioacuten excesiva sobre los cojinetes del motor

8) Causa Transicioacuten lateral excesivo

Solucioacuten Revise la aplicacioacuten del motor a la maquina accionada Aseguacuterese de que la correa tiene la tensioacuten correcta La transicioacuten de la correa no deberaacute ser contra la ventanilla del cojinete

Chisporroteo excesivo de las escobillas

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En cualquier motor de conmutador el chisporroteo excesivo d las escobillas es causado generalmente por cobillas o conmutador defectuosos

La sobrecarga el voltaje d la liacutenea y los cortocircuitos o los circuitos abiertos del arrollamiento son otras causas de produccioacuten de chispas

1) Causa Cortocircuito o circuito abierto en el inducidoSolucioacuten Revise para ver si hay soldadura o metal entre las barras del conmutador y conexiones rotas o sueltas Repare o vuelva a enrollar el inducido

2) Causa Escobillas gastadas o pegadasSolucioacuten Si las escobillas estaacuten bien gastadas sustituacuteyalas por novas de la clasificacioacuten correcta Si las escobillas se pegan liacutempielas y revise la tensioacuten del resorte de la misma

3) Causa Colocacioacuten inadecuada de las escobillas Solucioacuten Revise para determinar si las escobillas estaacuten colocadas a la distancia conveniente de la neutral

4) Causa Conmutador aacutespero Solucioacuten Limpie con lija fina SOLAMENTE Si es mica alta corte la mica Si la mica es alta en un sitio se puede quitar cortando con una hojilla de sierra para cortar metales preparados para esta operacioacuten Si es necesario rectifique el conmutador hacendoacute un ligero corte por medio de un torno

5) Causa Barras del conmutador flojasSolucioacuten Reemplace el conmutador o el inducido Los conmutadores deberiacutean ser lisos redondos y conceacutentricos con el eje de rotacioacuten

6) Causa Polvos peligrososSolucioacuten Averiguumle la causa y corriacutejala El polvo d las construcciones de edificios nuevos s particularmente peligroso para las superficies de los conmutadores

7) Causa SobrecargaSolucioacuten Disminuya la carga C ponga un motor de mayor clasificacioacuten

8) Causa Escobillas desigualesSolucioacuten Vulva a asentar las escobillas Use un pedazo de papel de lija debajo de extremo del conmutador de la escobillas y gire el conmutador para obtener un ajuste parejo de las escobillas al conmutador

Recalentamiento de motor

He aquiacute varias razones por las cuales se recalientan los motores sobrecargas contactos a tierras permanencia del arrollamiento d arranque n el crucito cojinetes gastados o secos y arrollamiento en cortocircuito

Las vueltas en cortocircuito del arrollamiento del motor son una causa comuacuten de calentamiento Las bobinas en cortocircuito se calientan maacutes que el resto del arrollamiento debido a la corriente excesiva que gastan Los cojines gastados o ecos actuacutean como una sobrecarga sobre el motor Tambieacuten la maquina accionada puede tener cojines gastados o secos que hacen que el motor se recalenteacute

Recalentamiento de los motores

1) Causa Obstruccioacuten del sistema d ventilacioacuten Solucioacuten Manteacutengase limpios y secos los motores eleacutectricos estos se hace necesariamente en inspecciones y las piezas perioacutedicasQuite el polvo por medio de una aspiradora Utilizando aire comprimido seco a baja porcioacuten o desmontando y limpiando el motor Las aberturas de ventilacioacuten no estar cubierta por otro aparatos

2) Causa SobrecargaSolucioacuten Aseguacuterese de que la maquina accionada no se traba Revise la aplicacioacuten mediana la potencia y la entrada d corriente bajo condiciones normales d operacioacuten (En los motores de induccioacuten la corriente sola no es una indicacioacuten confiable de carga del motor)

3) Causa El rotor roza el estatorSolucioacuten Revise para ver si los cojinetes estaacuten gastados o el eje esta doblado

Estator o Rotor quemados (Si l rotor es devanado)

1) Causa Humedad

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Solucioacuten Cueza el arrollamiento deacutele tratamiento de barniz El exacto de humedad puede ocasionar deacutebilmente del aislamiento

2) Causa Aacutecidos o basesSolucioacuten Quizaacutes sea necesario un tratamiento espacial de barniz

3) Causa Polvos peligrososSolucioacuten No deje que haya polvo Algunos tipos de polvos son altamente conducen y contribuye a la rotura del aislamiento

Velocidad del motor

Cuando un motor mancha mas lentamente de lo normal esto generalmente se debajo sobrecarga o alta resistencia en el circuito del motor

En todos los motores de CA con excepcioacuten del motor universal las velocidades que rigen por la frecuencia de la liacutenea de suministro generalmente de 60 l se muestra obtener velocidades muy altas mediante l motor universa su velocidad demuestra la carga

Velocidad demasiada lenta

1) Causa El motor circuito abierto o alta resistencia Solucioacuten Repare Esto se aplica a un motor de jaula de ardilla donde la velocidad baja excesivamente cuando se aplica la carga Si el rotor esta soldado d alguna manera lo deberiacutea reparar en un taller

Reemplace el rotor si el rotor fundido a troquel tiene barra abierta o anillo defectuoso

2) Causa SobrecargaSolucioacuten En los motores de repulsioacuten o motores universales reduzca la carga o ponga un motor de mayor clasificacioacuten Esto se aplica tambieacuten a los motores de polo de sombra y a los motores de condensador con divisioacuten excesiva

Velocidad demasiada alta

1) Causa Campo en cortocircuito

Solucioacuten Reemplace la bobina del campo En los motores universales un campo en cortocircuito produciraacute una velocidad excesiva

2) Causa No funciona el dispositivo de cortocircuitoSolucioacuten Limpie el dispositivos de cortocircuito En los motores de induccioacuten que son de arranque por repulsioacuten la velocidad puede llegar a ser demasiado alta si se pega el dispositivo de cortocircuito

3) Causa Carga LivianaSolucioacuten En los motores de repulsioacuten o universales aumente la carga o utilice un motor de clasificacioacuten de HP menor Esto se aplica tambieacuten a las velocidades maacutes lentas de los motores de polo de sombra con velocidades muacuteltiples o los motores con condensador de divisioacuten permanente

22 MOTORES MONOFASICO CON CAPACITOR DE ARRANQUE

Introduccioacuten

Estos motores son monofaacutesicos de CA cuyo rango va desde fracciones de HP hasta 15HP Se usan ampliamente en muchas aplicaciones de tipo monofaacutesico tales como accionamiento de maquinas herramientas (taladros pulidoras compresores de aire refrigeradores etc) Este tipo de motor es similar en su construccioacuten al de fase partida excepto que se conecta un capacitor en serie con el devanado de arranque como se muestra en la (figura 21)

Los motores de arranque con capacitor estaacuten equipados tambieacuten como los de fase partida con devanados de trabajo y de arranque pero el motor tiene un condensador (capacitor) que permite tener una mayor par de arranque Como se muestra en la figura anterior el capacitor se conecta en serie con el devanado de arranque y el swith centrifugo

La corriente en el devanado de arranque que es liberada por el capacitor se adelanta al voltaje en el devanado de trabajo obteniendo de esta manera un desplazamiento angular mayor entre los devanados Lo que proporciona un incremento en el par de arranque del motor Para tener una idea de la magnitud de dicho par un motor de fase partida con capacitor tiene un par dos veces mayor que el motor de fase partida sin capacitor

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Figura 21 motores de arranque con capacitorCaracteriacutesticasLos motores de arranque con capacitor se encuentran disponibles en las versiones de par de arranque normal para accionar cargas como ventiladores sopladores bombas centrifugas y otras aplicaciones Los disentildeos para alto par de arranque se usan en equipos como compresores bombas transportadores con carga etc

Los motores de fase partida de arranque con capacitor son los que requieren el menor mantenimiento de todos los tipos de motores monofaacutesicos pero tienen un par de arranque muy bajo lo que hace que no sean adecuados para algunas aplicaciones

El par de arranque en un motor de arranque con capacitor esta producido por un campo magneacutetico rotatorio que se establece dentro del motor Este campo magneacutetico relocaliza al devanado de arranque a 90 grados eleacutectricos desfasados con respecto al devanado de trabajo lo que hace que la corriente en el devanado de arranque se adelante a la del devanado de trabajo Esta condicioacuten produce un campo magneacutetico giratorio en el estator el cual a su vez induce una corriente en el devanado del rotor efectuando asiacute la rotacioacuten del mismo

Conexion

Figura 22

Figura 23

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Figura 24 Figura 25

23 MOTORES MONOFASICOS CON CAPACITOR PERMANENTE

CARACTERIacuteSTICAS

Los motores de fase partida con capacitor permanente usan un capacitor conectado en serie con los devanados de arranque y de trabajo El capacitor crea un retraso en el devanado de arranque el cual es necesario para arrancar el motor y para accionar la carga

En caso necesario los devanados de un motor con capacitor permanente se pueden identificar verificando los valores de la resistencia de los devanados de arranque y de trabajo

El devanado de arranque y el devanado de trabajo con su capacitor permanecen en el circuito mientras el motor esta en operacioacuten La principal diferencia entre un motor con capacitor permanente y un motor de arranque con capacitor es que no se requiere swith centriacutefugo para los motores con capacitor permanente Estos motores no pueden arrancar y accionar cargas que requieren un alto par de arranque

Conexioacuten

Figura 26

Motor de ca monofaacutesico con capacitor permanente (figura 26) no requiere de switch centriacutefugo ya que el capacitor nunca se mueve del circuito

Figura 27

Diagrama esquemaacutetico de los devanados del motor monofaacutesico de ca 17

con capacitor permanente

Figura 28

24 Motor monofaacutesico con condensador permanente

Operacioacuten

Estos se diferencian de los motores de divisioacuten de fases en el hecho de que las bobinas de encendido tienen maacutes vueltas (frecuentemente maacutes que el embobinado principal) y se alimenta mediante condensadores en serie El resultado de complicar miacutenimamente el circuito es el de un mejor encendido Los condensadores en serie son la causa de que la corriente que se da en la bobina de arranque esteacute atrasada respecto a la fase de la tensioacuten suministrada escogiendo de forma correcta la bobina y el condensador podemos aproximar en gran manera la diferencia de fase ideal de 90deg

El momento inicial es ahora dos o tres veces mayor que el momento total con una corriente inicial cuyos valores estaacuten comprendidos entre cuatro y seis veces la corriente normal Para conseguir este funcionamiento se necesitan valores altos de la capacidad usualmente unos 50HZ o maacutes por caballo de potencia a 240V 50 HZ y sobre unas cuatro veces superior para 115V 60HZ El uacutenico tipo de condensador que puede proveer esta capacidad dicho tensioacuten con un tamantildeo y coste aceptable es el condensador electroacutenico Esto nos da la gran capacidad necesaria en un volumen muy pequentildeo pero desafortunadamente producen pequentildeas aunque significantes peacuterdidas que incrementan de forma muy espectacular la temperatura interna cuando circulan corrientes alternas muy altas Esto no es de gran importancia cuando se utiliza uacutenicamente como motor de arranque (en la mayor parte de los motores si se les da un mal uso se quemariacutea primero el embobinado de arranque que el condensador) pero no se utilizan en un circuito de uso permanente

La figura 29 Muestra el motor de condensador permanente

El motor de encendido capacitivo monofaacutesico es el maacutes adecuado para utensilios domeacutesticos Tiene un gran momento inicial tolera frecuentes paradas y puestas en marcha y es tan soacutelo un poco maacutes caro que el de motor de divisioacuten de fase Es faacutecil de reconocer debido al pequentildeo saliente situado en la carcasa y que aloja el condensador ciliacutendrico para el arranque

Figura 29Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador

Meacutetodo para el seguimiento de averiacuteas eleacutectricas realizar Cuadro sinoacuteptico de averiacuteas Seguimiento de averiacuteas entre motor principal y si existe un programador Comprobacioacuten de circuitos para el diagnoacutestico de averiacuteas funcionamiento y comprobacioacuten Comprobacioacuten Condensadores a traveacutes de multimetro Comprobaciones de Circuitos y entre motor-placa-programador Instalacioacuten del motor principal en la placa Comprobacioacuten de tensioacuten entre F y N Diagnoacutestico de averiacuteas a traveacutes de las mediciones eleacutectricas efectuadas

25 Motores Universales

Introduccioacuten

Los motores universales son motores en serie de potencia fraccional de corriente alterna disentildeados especialmente para usarse en potencia ya sea de corriente continua o de corriente alterna Recordemos que el motor serie de corriente continua se caracteriza por disponer de un fuerte par de arranque y que la velocidad del rotor variacutea en sentido inverso de la carga pudiendo llegar a embalarse cuando funciona en vaciacuteo Estos motores tienen la misma caracteriacutestica de velocidad y par cuando funcionan en ca o en cc En general

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los motores universales pequentildeos no requieren devanados compensadores debido a que el nuacutemero de espiras de su armadura es reducido y por lo tanto tambieacuten lo seraacute su reactancia de armadura Como resultado los motores inferiores a 38 de caballo de fuerza generalmente se construyen sin compensacioacuten El costo de los motores universales no compensados es relativamente bajo por lo que su aplicacioacuten es muy comuacuten en aparatos domeacutesticos ligeros por ejemplo aspiradoras taladros de mano licuadoras etc El motor universal es sin duda el maacutes utilizado en la industria del electrodomeacutestico Su nombre deriva del hecho de que puede funcionar tanto en corriente alterna como en corriente continua Para que un motor de este tipo pueda funcionar con ca es necesario que el empilado de su inductor (el nuacutecleo de los electroimanes) sea de chapa magneacutetica para evitar las corrientes de Foucault Por otra parte la conmutacioacuten resulta en los motores universales que en los de corriente continua por lo que la vida de las escobillas y el colector es maacutes corta inconveniente que reduce mucho el campo de aplicacioacuten de los motores universales

Partes principales

Cables de alimentacioacuten Porta escobilla Escobilla Devanado del rotor Rotor (o armadura) Bobinas de campo Campo del estator Conmutador Ventilador Chumacera

Figura 30Motor CD en derivacioacuten operando en CA

La mayoriacutea de los motores reduciraacuten su velocidad conforme aumenta su carga Los motores con una regulacioacuten deficiente de la velocidad (motores de DC en serie o motores de AC-DC) cambiando mucho su velocidad cuando la carga cambia Los motores con una buena regulacioacuten de velocidad (la mayoriacutea de los motores de DC en derivacioacuten y de induccioacuten) mantienen una velocidad mas constante conforme a la carga cambia Los motores sincroacutenicos operan a la velocidad sincroacutenica desde la condicioacuten sin carga hasta que llevan una sobre carga considerable sin embargo cuando la torsioacuten de carga se incrementa mas allaacute de un cierto punto su velocidad desciende repentinamenteEn algunos motores la placa de caracteriacutestica indicara la velocidad sin carga aproximada En ocasiones se encontrara el rango de velocidad de operacioacuten aceptable del motor A menudo la velocidad miacutenima mencionada depende de la capacidad de enfriamiento de motor Ninguacuten motor cuyo enfriamiento dependa de un ventilador impulsado por el eje debe ser operado a una velocidad demasiado baja

En derivacioacutenLos devanados inductor e inducido se conectan en paralelo tal como se puede observar en la figura Un caso particular de este tipo de conexioacuten es aqueacutel en que el devanado excitador y el inducido se conectan a redes de corriente continua independientes este tipo de conexioacuten se designa con el nombre de excitacioacuten independiente

En la (figura 31) se representa el esquema de una maacutequina de corriente continua geneacuterica de dos polos que puede actuar como motor y como generador Esta maacutequina estaacute constituida por los siguientes elementos

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Figura 31de un motor CDEl estator que mediante el devanado inductor o de excitacioacuten es el encargado de generar y conducir el campo magneacutetico de excitacioacuten El estator estaacute formado por una corona de material ferromagneacutetico denominada culata en cuyo interior se encuentran dispuestos en nuacutemero par unos salientes provistos de expansiones en los extremos denominados polos En torno a los polos se arrollan los devanados de excitacioacuten que generan un campo magneacutetico cuando circula por ellos una corriente continua El colector de delgas que es un conjunto de laacuteminas de cobre llamadas delgas aisladas entre siacute por una capa de mica y que giran solidariamente con el rotor Las delgas estaacuten conectadas eleacutectricamente a las bobinas del devanado inducido

Motor en CD en serie operado en C A

Los motores de corriente directa son insuperables para aplicaciones en las que debe ajustarse la velocidad asiacute como para aplicaciones en las que requiere un par grande En la actualidad se utilizan millones de motores de CD cuya potencia es de una fraccioacuten de caballo en la industria del transporte como automoacuteviles trenes y aviones donde impulsan ventiladores de diferentes tipos para aparatos de ac calentadores y descongeladores tambieacuten mueven los limpiadores de parabrisas y accioacuten de levantamiento de asiento y ventanas Tambieacuten son muy uacutetiles para arrancar motores de gasolina y diesel en autos camiones autobuses tractores y lanchas

El motor de CD tiene un estator y un rotor (ARMADURA) El estator contiene uno no maacutes devanados por cada polo los cuales estaacuten disentildeados para llevar intensidades de corriente directas que establecen un campo magneacuteticoLa ARMADURA y su devanado estaacuten ubicados en la trayectoria de este campo magneacutetico y cuando el devanado lleva Intensidades de Corriente se desarrolla un par-motor que hace girar el motor Hay un COMUTADOR conectado al devanado de la armadura si no se utilizara un conmutador el Motor solo podriacutea dar una fraccion de vuelta y luego se detendriacutea

Para que un motor de CD pueda funcionar es necesario que pase una Intensidad de Corriente por el devanado de Armadura El estator debe de producir un campo m (flujo) magneacutetico con un devanado de derivacioacuten o serie (o bien una combinacioacuten de ambos)

El par que se produce en un motor de CD es directamente proporcional a la Intensidad de Corriente de la armadura y al campo del estado Por otro lado la velocidad de motor la determinara principalmente la Tensioacuten de la Armadura y el campo del Estator La velocidad del motor tambieacuten aumenta cuando se reduce el campo del estator En realidad la velocidad puede aumentar en forma peligrosa cuando por accidente se anula el campo del estator Como ya sabemos los motores de CD pueden explotar cuando trabajan a velocidades muy altas

Con la fuente de Alimentacioacuten de medicioacuten de CD y del Generador Motor de CD observe que la Armadura esta conectada en serie con el devanado de campo en serie a traveacutes de la Tensioacuten de entrada

Figura 32 de un motor CD serieClasificacioacuten

Excitacioacuten por imanes permanentes Excitacioacuten independiente Excitacioacuten serie Excitacioacuten paralelo Excitacioacuten compuesta

Caracteriacutesticas de operacioacuten

Los motores universales son pequentildeos motores con devanado en serie que operan con voltaje de corriente directa o alterna

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Los motores universales tienen praacutecticamente la misma contraccioacuten que los de corriente directa ya que tienen un devanado de campo y una armadura con sus escobillas y su conmutador

El conmutador mantiene a la armadura girando a traveacutes del campo magneacutetico del devanado de campo

Tambieacuten cambia el flujo de corriente con relacioacuten al devanado de campo y la armadura es decir cumple con una funcioacuten de empujar y jalar

Esta accioacuten de jalar y empujar esta creada por los polos norte y sur de los devanados de campo y armadura

Los motores de induccioacuten y los motores de DC reducen un tanto su velocidad cuando el voltaje fluctuacutea y hay posibilidades de que desciendan la potencia y al torsioacuten maacuteximas disponibles de un motor

Hay mas probabilidades de que los motores de que los motores sincroacutenicos se desincronicen con el voltaje bajo

Hay posibilidades de que los motores de induccioacuten se ahoguen bajo la carga pico o de que no arranquen con el voltaje bajo

Por lo general la eficiencia y el factor de potencia de un motor bajan con el voltaje alto o bajo Algunos motores que impulsan ciertos tipos de cargas consumiraacuten mas corriente cuando el voltaje es demasiado bajo Otros consumiraacuten mas corriente

1048708Control de velocidad de motores universales

El meacutetodo principal de control de velocidad empleado para motores monofaacutesicos universales de potencia fraccionaria (control de la tensioacuten de inducido) es el meacutetodo de control de la tensioacuten de liacutenea primaria (de deslizamiento) Lo cual implica una reduccioacuten de la tension aplicada al devanado estatoacuterico (de motores de induccioacuten) universal En el primer caso produce una reduccioacuten del par y aumento del deslizamiento En el uacuteltimo caso representa simplemente un medio de controlar la velocidad mediante control de la tensioacuten o del flujo inducido

1048708 La velocidad mencionada en la placa de caracteriacutesticas es

1048708 La velocidad aproximada a la cual un motor de induccioacuten produce su potencia nominal

1048708 La velocidad normal de operacioacuten de un motor sincroacutenico

1048708 La velocidad ldquobaserdquo aproximada de un motor de DC los motores de DC operaran a una velocidad superior a la velocidad base al reducir la corriente de campo y a una velocidad inferior al reducir el voltaje de la armadura (inducido)

EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN

Despueacutes del estudio de la unidad II te sugiero que realices los siguientes ejercicios de auto evaluacioacuten lo que permitiraacute fortalecer tus conocimientos

I Responda la siguiente pregunta

1 iquestQueacute importancia tiene el motor monofaacutesico

2 iquestCoacutemo se clasifican los motores monofaacutesicos

3 iquestMencione las partes del motor de fase partida

4 iquestJunto a su instructor desarme un motor de fase partida y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

5 iquestDonde se utilizan los motores monofaacutesicos de arranque con capacitor

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6 iquestDibuje el esquema de un motor de arranque con capacitor y coloque sus partes

7 iquestQue funcioacuten realiza el capacitor permanente en un motor monofaacutesico

8 iquestJunto a su instructor desarme un motor de monofaacutesico de capacitor permanente y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

9 iquestCuaacuteles son las partes principales del motor universal

10 iquestMencione las caracteriacutesticas de operacioacuten del motor universal

GLOSARIO

Corto circuito Se produce por el contacto repentino de dos o maacutes conductores de corriente o una liacutenea de corriente y un conductor a tierra

Corriente alterna (ca) En este caso las cargas eleacutectricas circulan siempre en la misma direccioacuten del punto de mayor potencial al de menor potencial

Par de giro Es la fuerza con que gira un eje Se mide en kilogramometro (MKS) o newtonmetro (SI)

Par motor Es la fuerza con que gira un motor El giro de un motor tiene dos caracteriacutesticas el par motor y la velocidad de giro Por combinacioacuten de estas dos se obtiene la potencia

Eficiencia La eficiencia o rendimiento de un motor eleacutectrico es una medida de su habilidad para convertir la potencia eleacutectrica que toma de la liacutenea en potencia mecaacutenica uacutetil Se expresa usualmente en por ciento de la relacioacuten de la potencia mecaacutenica entre la potencia eleacutectrica esto es

BIBLIOGRAFIA

Motores Universales Ministerio De Educacioacuten Superior InstitutoUniversitario De Tecnologiacutea Caripito Venezuela 2004

Quispe O Enrique C Motores Eleacutectricos de Alta Eficiencia UniversidadAutoacutenoma de Occidente Cali Colombiahttpenergiaycomputacionunivalleeducoedicion2121art2pdf

A BC de las maquinas eleacutectricas tomo 1 y2 (Enrrique Harper)

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  • DIRECCION GENERAL DE FORMACION PROFESIONAL
  • INTRODUCCION
  • OBJETIVO GENERAL
  • OBJETIVOS ESPECIFICOS
  • RECOMENDACIONES GENERALES
  • UNIDAD I TRANSFORMADORES MONOFAacuteSICOS
  • 1 Conceptos baacutesicos
  • Magnetismo y Electromagnetismo
  • Electromagnetismo
  • Campo Magneacutetico
  • Ley de polaridad
  • Induccioacuten Magneacutetica
  • Ley de lenz
  • 2-Principios de Funcionamiento de los transformadores
  • Concepto
  • Estructura y funcionamiento
  • Tipos de nuacutecleos
  • 3 Clasificacioacuten de los transformadores monofaacutesicos
  • De intensidad
  • De Tensioacuten
  • Auto Transformador
  • 4 Calculo de transformadores
  • Numero de espiras
  • Relacioacuten de Transformacioacuten
  • Rendimiento del transformador
  • Prueba de corto circuito en el transformador
  • Teacutecnicas de verificacioacuten de transformadores monofaacutesicos
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • 1 Motores monofasicos
  • Introduccioacuten
  • Principio de operacioacuten
  • Partes principales de un motor monofaacutesico
  • 2 Clasificacioacuten de los motores monofaacutesicos
  • 21 Motor monofaacutesico de fase partida
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutestica
  • Conexioacuten del motor de fase partida
  • Averiacuteas
  • 22 MOTORES MONOFASICO CON CAPACITOR DE ARRANQUE
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutesticas
  • Conexion
  • 23 MOTORES MONOFASICOS CON CAPACITOR PERMANENTE
  • CARACTERIacuteSTICAS
  • Conexioacuten
  • 24 Motor monofaacutesico con condensador permanente
  • Operacioacuten
  • Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador
  • 25 Motores Universales
  • Introduccioacuten
  • Motor CD en derivacioacuten operando en CA
  • Motor en CD en serie operado en C A
  • Clasificacioacuten
  • Caracteriacutesticas de operacioacuten
  • Control de velocidad de motores universales
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • GLOSARIO
  • BIBLIOGRAFIA
Page 2: Manual de Maquinas Electricas Universales

INDICEINTRODUCCION 1OBJETIVO GENERAL 1OBJETIVOS ESPECIFICOS 1RECOMENDACIONES GENERALES 2UNIDAD I TRANSFORMADORES MONOFAacuteSICOS 31 Conceptos baacutesicos 3Magnetismo y Electromagnetismo 3Electromagnetismo 4Campo Magneacutetico 4Ley de polaridad 4Induccioacuten Magneacutetica 4Ley de lenz 52-Principios de Funcionamiento de los transformadores 5Concepto 6Estructura y funcionamiento 6Tipos de nuacutecleos 6a Tipo nuacutecleo 63 Clasificacioacuten de los transformadores monofaacutesicos 8De intensidad 8De Tensioacuten 9Auto Transformador 104 Calculo de transformadores 10Numero de espiras 11Relacioacuten de Transformacioacuten 12Rendimiento del transformador 13Prueba de corto circuito en el transformador 13Teacutecnicas de verificacioacuten de transformadores monofaacutesicos 14EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN 15II UNIDAD MOTORES MONOFAacuteSICOS 161 Motores monofasicos 16Introduccioacuten 16Principio de operacioacuten 17Partes principales de un motor monofaacutesico 182 Clasificacioacuten de los motores monofaacutesicos 1821 Motor monofaacutesico de fase partida 19Introduccioacuten 19Caracteriacutestica 20Conexioacuten del motor de fase partida 21Averiacuteas 2222 MOTORES MONOFASICO CON CAPACITOR DE ARRANQUE27Introduccioacuten 27Caracteriacutesticas 28Conexion 2823 MOTORES MONOFASICOS CON CAPACITOR PERMANENTE29CARACTERIacuteSTICAS 29Conexioacuten 3024 Motor monofaacutesico con condensador permanente 31Operacioacuten 31Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador 3225 Motores Universales 33Introduccioacuten 33Motor CD en derivacioacuten operando en CA 34Motor en CD en serie operado en C A 35Clasificacioacuten 36Caracteriacutesticas de operacioacuten 36Control de velocidad de motores universales 37EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN 38GLOSARIO 40BIBLIOGRAFIA 41

INTRODUCCION

El manual del participante ldquoMAQUINAS ELECTRICAS UNIVERASALESrdquo pretende que los estudiantes a traveacutes de su desarrollo adquieran las competencias para comprobar e instalar maquinas eleacutectricas estaacuteticas y rotativas utilizando los equipos herramientas teacutecnicas y normas correspondientes

El manual contempla una unidad modular presentadas en orden loacutegico que significa que inicia con los elementos maacutes sencillos hasta llegar a los maacutes complejos

El manual del participante esta basado en sus moacutedulos y normas teacutecnicos respectivas y corresponde a la unidad de competencia ldquoReparador de Electrodomesticosrdquo de la especialidad de teacutecnico en electroacutenica

Se recomienda realizar las actividades y los ejercicios de auto evaluacioacuten para alcanzar el dominio de la competencia Programador e Instalador de sistemas de control Electroacutenico Industrial para lograr los objetivos planteados es necesario que los(as) y las participantes tengan en cuenta el principio de funcionamiento de las maquinas eleacutectricas para proceder a su comprobacioacuten e instalacioacuten utilizando las normas de seguridad establecidas y el uso adecuado de las herramientas

OBJETIVO GENERAL Comprobar e instalar maquinas eleacutectricas estaacuteticas y rotativas

OBJETIVOS ESPECIFICOS Comprobar correctamente magnitudes eleacutectricas en transformadores monofaacutesicos seguacuten datos teacutecnicos Comprobar correctamente magnitudes eleacutectricas en motores monofaacutesicos seguacuten datos teacutecnicos

Comprobar correctamente magnitudes eleacutectricas en transformadores trifaacutesicos seguacuten placa caracteriacutestica

Comprobar correctamente magnitudes eleacutectricas en motores trifaacutesicos seguacuten placa caracteriacutestica

Instalar diferentes tipos de maquinas seguacuten el modelo

RECOMENDACIONES GENERALES

Para iniciar el estudio del manual debe estar claro que siempre su dedicacioacuten y esfuerzo le permitiraacute adquirir la Unidad de competencia a la cual responde el Moacutedulo Formativo de Maacutequinas eleacutectricas

Al iniciar el estudio de los temas que contiene el manual debe estar claro que su dedicacioacuten y esfuerzo le permitiraacute adquirir la competencia a la cual responde el Moacutedulo formativo

Al comenzar un tema debe leer detenidamente los objetivos y recomendaciones generales

Trate de comprender las ideas y analiacutecelas detenidamente para comprender objetivamente los ejercicios de auto evaluacioacuten

Consulte siempre a su docente cuando necesite alguna aclaracioacuten

Ampliacutee sus conocimientos con la bibliografiacutea indicada u otros textos que esteacuten a su alcance

A medida que avance en el estudio de los temas vaya recopilando sus inquietudes o dudas sobre eacutestos para solicitar aclaracioacuten durante las sesiones de clase

Resuelva responsablemente los ejercicios de auto evaluacioacuten

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UNIDAD I TRANSFORMADORES MONOFAacuteSICOS

1 Conceptos baacutesicos

Magnetismo y ElectromagnetismoEl magnetismo es uno de los aspectos del electromagnetismo que es una de las fuerzas fundamentales de la naturaleza Las fuerzas magneacuteticas son producidas por el movimiento de partiacuteculas cargadas como por ejemplo electrones lo que indica la estrecha relacioacuten entre la electricidad y el magnetismo El marco que auacutena ambas fuerzas se denomina teoriacutea electromagneacutetica La manifestacioacuten maacutes conocida del magnetismo es la fuerza de atraccioacuten o repulsioacuten que actuacutea entre los materiales magneacuteticos como el hierro Sin embargo en toda la materia se pueden observar efectos maacutes sutiles del magnetismo Recientemente estos efectos han proporcionado claves importantes para comprender la estructura atoacutemica de la materia

Caracteriacutesticas del Magnetismo

Aunque hay una estrecha relacioacuten entre la electricidad y el magnetismo ambas fuerzas son totalmente diferentes Para que interactuacuteen debe de haber un movimiento en alguna de ellas Se sabe que el electroacuten tiene una carga electrostaacutetica que aplica una fuerza hacia el centro del electroacuten y tambieacuten se sabe que los electrones tienen un campo magneacutetico a su alrededor debido a su rotacioacuten orbital En el momento en que se encuentren van a formar un campo electromagneacutetico por ser perpendiculares entre siacute

Los uacutenicos materiales magneacuteticos naturalmente son el Hierro Niacutequel y Cobalto Si los responsables del magnetismo son los electrones entonces nos preguntamos por queacute no son todas las sustancias Magneacuteticas entonces Esto se debe a que en los aacutetomos con electrones de spin opuesto tienden a formar parejas que anulan mutuamente su magnetismo

Los materiales naturalmente magneacuteticos reciben el nombre de ldquoferromagneacuteticosrdquo pues se comportan como el Hierro en lo que se refiere al magnetismo Estos materiales no siempre se comportan como imanes esto se debe a que las moleacuteculas estaacuten dispersas y sin alinear por lo que cada una sigue una direccioacuten al azar cuando estas moleacuteculas estaacuten alineadas las fuerzas magneacuteticas se suman en este momento decimos que un material estaacute ldquomagnetizadordquo

Todos los imanes tienen una polaridad en sus extremos que reciben el nombre de ldquoNorterdquo y ldquoSurrdquo(N y S respectivamente) El extremo Norte de un imaacuten se determina suspendiendo un imaacuten en un cordel para que apunte al Norte magneacutetico Esto se debe a que la tierra tiene un campo magneacutetico pues tiene una rotacioacuten del mismo modo que los electrones

Los imanes presentan atraccioacuten y repulsioacuten del mismo modo que las cargas donde polos opuestos se atraen y polos semejantes se repelen

Electromagnetismo

El movimiento de la aguja de una bruacutejula en las proximidades de un conductor por el que circula una corriente indica la presencia de un campo magneacutetico alrededor del conductor Cuando dos conductores paralelos son recorridos cada uno por una corriente los conductores se atraen si ambas corrientes fluyen en el mismo sentido y se repelen cuando fluyen en sentidos opuestos El campo magneacutetico creado por la corriente que fluye en una espira de alambre es tal que si se suspende la espira cerca de la Tierra se comporta como un imaacuten o una bruacutejula y oscila hasta que la espira forma un aacutengulo recto con la liacutenea que une los dos polos magneacuteticos terrestresCuando un conductor se mueve de forma que atraviesa las liacuteneas de fuerza de un campo magneacutetico este campo actuacutea sobre los electrones libres del conductor desplazaacutendolos y creando una diferencia de potencial y un flujo de corriente en el mismo Se produce el mismo efecto si el campo magneacutetico es estacionario y el cable se mueve que si el campo se mueve y el cable permanece estacionario

Campo Magneacutetico

Los campos magneacuteticos influyen sobre los materiales magneacuteticos y sobre las partiacuteculas cargadas en movimiento En teacuterminos generales cuando una partiacutecula cargada se desplaza a traveacutes de un campo magneacutetico experimenta una fuerza que forma aacutengulos rectos con la velocidad de la partiacutecula y con la direccioacuten del campo Como la fuerza siempre es perpendicular a la velocidad las partiacuteculas se mueven en trayectorias curvas

Ley de polaridad

Las polaridades reciben el nombre de norte y sur Las leyes de atraccioacuten y repulsioacuten que se aplican al magnetismo son las mismas que las de las cargas eleacutectricas excepto que se usan los conceptos de polaridades de N y S en lugar de positivo y negativo Las leyes son polos semejantes se repelen y polos distintos se atraen

Induccioacuten Magneacutetica

La liacutenea de campo de un imaacuten puede discurrir con mayor o menor densidad Por ejemplo la densidad de las liacuteneas de campo disminuye al aumentar la distancia al imaacuten o ala bobina

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La magnitud fiacutesica que permite cuantificar este efecto es la densidad de flujo magneacutetico o induccioacuten magneacutetica Su unidad de medida es el tesla

La induccioacuten magneacutetica indica la densidad del flujo magneacutetico en un determinado punto

Ley de lenz

Cuando una corriente empieza a circular por un conductor (figura 1) se genera un campo magneacutetico que parte del conductor Este campo atraviesa el propio conductor e induce en eacutel una corriente en sentido opuesto a la corriente que lo causoacute En un cable recto este efecto es muy pequentildeo pero si el cable se arrolla para formar una bobina el efecto se ampliacutea ya que los campos generados por cada espira de la bobina cortan las espiras vecinas e inducen tambieacuten una corriente en ellas

2-Principios de Funcionamiento de los transformadores

Para poder comprender el funcionamiento de un transformador se examinaraacute el de construccioacuten maacutes elementalConcepto

Es un circuito magneacutetico simple constituido por dos columnas y dos culatas en el que han sido arrollados dos circuitos eleacutectricos

Siacutembolo (Figura 2) De transformador

Figura 2 siacutembolos del transformador

Estructura y funcionamiento

- Uno Esta constituido por una bobina de N1 espiras es conectado a la fuente de corriente alterna y recibe el nombre de primario- Otro constituido por un bobinado de N2 espiras permite conectar a sus bornes un circuito eleacutectrico de utilizacioacuten (la carga) y recibe el nombre de secundario

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Al alimentar el bobinado primario con una fuente de voltaje alterno por eacutel (el bobinado) circularaacute una corriente eleacutectrica alterna (I1) que produce una fuerza magnetomotriz que causa que se establezca un flujo de liacuteneas de fuerza alterno (Ф1) en el circuito magneacutetico del transformador

Tipos de nuacutecleos

Existen 2 tipos de nuacutecleos fundamentales de estructura del transformador ellos son el tipo nuacutecleo y el tipo acorazado los cuales se detallan a continuacioacuten

a Tipo nuacutecleo

Este tipo de nuacutecleo se representa en la (Figura 3) indicando el corte A-1 la seccioacuten transversal que se designa con S (cm2) Este nuacutecleo no es macizo sino que esta formado por un paquete de chapas superpuestas y aisladas eleacutectricamente entre siacute Para colocarlas y poder ubicar el bobinado terminado alrededor del nuacutecleo se construyen cortadas colocando alternadamente una seccioacuten U con una seccioacuten I La capa siguiente superior cambia la posicioacuten I con respecto a la U

Figura 3 Vista y corte de un nuacutecleo tipo nuacutecleo

El aislamiento entre chapas se consigue con barnices especiales con papel de seda o simplemente oxidando las chapas con un chorro de vapor

b Tipo acorazado

Este tipo de nuacutecleo es maacutes perfecto pues se reduce la dispersioacuten se representa en la (Figura4) en vistas Obseacutervese que las liacuteneas de fuerza de la parte central alrededor de la cual se colocan las bobinas se bifurcan abajo y arriba hacia los 2 costados de manera que todo el contorno exterior del nuacutecleo puede tener la mitad de la parte central Esto vale para las 2 ramas laterales como tambieacuten para las 2 cabezas Para armar el nuacutecleo acorazado tambieacuten se lo construye en trozos unos en forma de E y otros en forma de I y se colocan alternados para evitar que las juntas coincidan

Nuacutecleo tipo acorazado con indicacioacuten de la longitud magneacutetica mediaFigura 4

El hecho que los nuacutecleos sean hechos en dos trozos hace que aparezcan juntas donde los filos del hierro no coinciden perfectamente quedando una pequentildea luz que llamaremos entrehierro Obseacutervese que en el tipo nuacutecleo hay dos entrehierros en el recorrido de las fuerzas y que el acorazado tambieacuten porque los dos laterales son atravesados por la mitad de liacuteneas cada uno3 Clasificacioacuten de los transformadores monofaacutesicos Los transformadores se clasifican en

De intensidad De tensioacuten Auto transformadores

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De intensidad

Los transformadores de intensidad se conectan con su primario intercalado en la liacutenea o sea laquoen serieraquo con la misma Dicho primario queda recorrido pues por la plena intensidad de la liacutenea

Las marcas de los bornes identifican 1048708 Los arrollamientos primario y secundario

1048708 Las secciones de cada arrollamiento cuando esteacuten divididos en secciones

1048708 Las polaridades relativas de los arrollamientos y de las secciones de los arrollamientos

1048708 la toma intermedias si existen

Por razones de seguridad se conecta siempre a tierra uno de los bornes de cada uno de los secundarios por ejemplo S1 si hay un solo secundario o bien el 1S1 y el 2S1 si hay dos secundariosLas marcas de los bornes de los transformadores de intensidad estaacuten indicadas en la figura 5

Figura 5 Transformador de IntensidadDe Tensioacuten

Se denomina transformador a una maquina que permite aumentar o disminuir el voltaje o tensioacuten en un ciacuterculo eleacutectrico de corriente alterna manteniendo la frecuencia La potencia que ingresa al equipo en el caso de un transformador ideal esto es sin perdidas es igual a la que se obtiene a la salida Las maquinas reales presentan un pequentildeo porcentaje de perdidas dependiendo de su disentildeo tamantildeo etc

1 Los transformadores de tensioacuten (figura 6) se conectan a la liacutenea en derivacioacuten (como un transformador de potencia Su primario estaacute sometido pues a la plena tensioacuten de la liacutenea Presentamos los esquemas del transformador monofaacutesico con bornes primarios( figura 61) y transformador monofaacutesico con arrollamientos del secundarios muacuteltiples (figura 62)

Los TT para conexioacuten entre fases tienen dos bornes (polos) primarios aislados Los previstos para conexioacuten entre fase y masa (tierra) tienen un solo borne primario aisladoEl otro borne no precisa estar aislado ya que es el que se conecta a tierra

Figura 6 De transformador de Tensioacuten

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Auto Transformador

El primario y el secundario del transformador estaacuten conectados en serie constituyendo un bobinado uacutenico Pesa menos y es maacutes barato que un transformador y por ello se emplea habitualmente para convertir 220V a 125V y viceversa y en otras aplicaciones similares (figura 7) Tiene el inconveniente de no proporcionar aislamiento galvaacutenico entre el primario y el secundario

Figura 7 Del Auto transformador4 Calculo de transformadores

Aprovechando la induccioacuten variable producida por una corriente Alterna es posible mediante un transformador (Figura 8) Cambiar el valor de la tensioacuten sin una perdida importante de energiacutea

El transformador consiste en una laminacioacuten (la mas comuacuten es de hierro con silicio) con una forma de E para el nuacutecleo principal y de I para cerrar el circuito magneacutetico El espesor es de 05 mm y se apilan en forma entrelazada para formar el nuacutecleo

La forma de armado mediante chapas y no macizo reduce las perdidas por calentamiento llamada perdidas por corrientes paraacutesitas Si la superficie de cada chapa esta aislada con barniz oxido o papel el beneficio aumenta

El primer paso para su caacutelculo es conocer el consumo del o los bobinados secundarios y luego con ese calculo el consumo reflejado en el primario

Tomemos E =12 voltios a I = 50 amperios W = E x I = 12 x 50 = 600 W

Si las tensiones son mas se aplica el mismo meacutetodo y se suman los consumosSumemos un 20 para el valor del primario 12 x 600 = 720 W consumo primario La seccioacuten del nuacutecleo se calcula S = 11 x ^ W = 11 x ^ 720 = 268 cm2

Figura 8 Seccioacuten del nuacutecleo de un transformador

Numero de espiras

Es decir la seccioacuten central del nuacutecleo (amarillo) debe tener miacutenimo 268 cm2 Ya definimos el nuacutecleo podemos ahora calcular las vueltas del primario y secundario

Espiras por vuelta = 22500 F x B x S = 22500 50 x 9 x 268 = 186 VPV

F = frecuencia (50)B = Kilogauss (9)S = Medida calculada de la rama C del transformador

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VPV = vueltas por voltioEl calculo anterior nos da los voltios por vuelta para el primario y secundarioSi alimentamos el trafo con 220 voltios tenemos N = 220 x 186 = 409 vueltas

Veamos los Amper que circulan por el primario

El consumo del primario es I = WE = 720 220 =32 AmpSe toma como corriente normal 3 Amper por mm2 de seccioacuten del alambre El secundario de 12 voltios es N =12 x 186 = 22 vueltasseccioacuten del alambre del primario = 32 3 Amp = 11 mm2Para el secundario = 50 3 = 17 mm2

Tenemos la seccioacuten del alambre del primario y del secundario veamos el diaacutemetroEl diaacutemetro para el primario = 12 mm de diaacutemetroPara el secundario = 48 mm de diaacutemetroCon los caacutelculos comprobamos si entra el alambre de las dos bobinas mas el aislante entre capas

El primario lleva 409 vueltas de 12 mm de diaacutemetroEl secundario 22 vueltas de 48 mm de diaacutemetroEl largo del carrete que va en la laminacioacuten es de 155 mm entran 15512 = 129 vueltasPor capa y son necesarias 409129 = 314 capas (4)Considerando que se pierdan vueltas de bobinar en cada capa tomamos 4 capas que con el aislante suman 4 12 = 34 mm 4 capas de aislante de 01 mm = 04 mm total 38 mm

Entre primario y secundario se dan 3 vueltas de aislante = 03 mm El secundario ocupa 22 vueltas por 48 mm de diaacutemetro = 105 mm es decir una capa mas de 48 mm mas 02 de dos capas de aislante = 5 mmTotal = 38 + 03 + 5 = 91 mm digamos 10 mm tenemos 45 en C luego entraSobre el carrete de plaacutestico se inicia el bobinado cruzando el alambre forrado en un espagueti y bobinando sobre el en sentido contrario de esta forma el alambre inicial queda riacutegido

Al final de cada capa de alambre se cuenta la cantidad y se bobina una tira de aislante prespan de 01 mm en el mismo sentido del alambreLa bobina se continua retrocediendo sobre el bobinado anterior aislado por el prespanSe va a arroyar el papel las vueltas van a salir separadas o superpuestas pero con un poco de practica es faacutecil

Terminada la bobina se introducen las chapas E de la laminacioacuten una de derecha a izquierda y otra de izquierda a derecha Una vez finalizada la carga de las secciones E se para el transformador y se introducen las tiras ISe pueden colocar hasta 3 chapas por vez de cada lado para ahorrar tiempo Todo el conjunto se barniza con barniz de secado al aire y ya esta listo

Relacioacuten de Transformacioacuten

N=n1n2

N=I1I2

N=V1V2

El bobinado principal de un transformador monofaacutesico tiene 1000 espiral esta conectada a una red de 220 el bobinado secundario tiene 50 espiral determinar la relacioacuten de transformacioacuten y la tension en los bordes del bobinado secundario

N = N1N2 = 1000 ESPIRAL 50 ESPIRAL =20 RELACIONV2= V1N =220 v 20 ESPIRAL = 11 TENSION

Una pistola de soldar de 220 V y 07 amp En el primero tiene 650 espiral y 3 espiral en el secundario iquestCuaacutel seraacute el voltaje en el segundo Y iquestCuaacutel seraacute la corriente en el secundario

N=6503=2166

V2=220216v=101v

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I2=07216=15116 AMP

Rendimiento del transformador

Los transformadores pierden energiacutea

1 perdidas en el cobre (potencia perdida en el cobre) p=I2 R

2 perdidas en el hierro (potencia perdida en el hierro) hay 2A perdida por corriente de foulcaultB perdida por histeacuteresis son derivadas del magnetismo remanente que es el magnetismo que permanece en el

circuito magneacutetico en el hierro despueacutes que se retira el magnetismo

PEN = PSAL

N= RENDIMIENTO =N= PSALPEN

PEN= POTENCIA DE ENTRADA

PSAL=POTENCIA DE SALIDA

PP= PP CU+ PP FE

Un transformador de 220 v a 24v consume una potencia de 60 watt las perdidas en el hierro son 5 watt y en el cobre 7 watt iquestencontrar el rendimiento y la potencia de salida

PP= PP FE+ PP CU PSAL=60W

PP=5W +7W PSAL =48W

PP = 12W N=4860 N=08

Prueba de corto circuito en el transformador

El voltaje aplicado (Vc) es regulado y se variacutea como se indicoacute antes hasta que circule la prueba de corto circuito consiste en cerrar o poner en corto circuito es decir con una conexioacuten de resistencia despreciable las terminales de uno de los devanados y alimentar el otro con un voltaje reducido (de un valor reducido de tensioacuten que representa un pequentildeo porcentaje del voltaje del devanado por alimentar de tal forma que en los devanados circulen las corrientes nominales En estas condiciones se miden las corrientes nominales y la potencia absorbida Debido a que la tensioacuten aplicada es pequentildea en comparacioacuten con la tensioacuten nominal las peacuterdidas en vaciacuteo o en el nuacutecleo se pueden considerar como despreciables de manera que toda la potencia absorbida es debida a las peacuterdidas por efecto joule en los devanados primario y secundario Diagrama para la prueba de cortocircuito de un transformador monofasicovatimetro que indica la potencia de peacuterdidas por efecto de circulacioacuten de las corrientes en los devanados primario y secundarioConexioacuten de corto circuito entre las terminales del devanado

Voltaje de alimentacioacuten de valor reducido de manera que se hagan circular las corrientes I1 I2 de valor nominal en cada devanado corriente de plena carga en el primario De los valores medidos se obtiene ldquola impedancia totalrdquo del transformador como

DondeI1 = Corriente nominal primaria

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Vcc = Voltaje de corto circuito aplicado en la Prueba

Zt = Impedancia total interna referida a devanado primario Esta impedancia se conoce tambieacuten como impedancia equivalente del transformador

Teacutecnicas de verificacioacuten de transformadores monofaacutesicos

Verificar el estado de flojedad en los conductores Verificar su impedancia (de bobinas primarias y secundaria) Aplicar coacutedigo de colores Verificacioacuten de voltaje (que su voltaje sea el adecuado a su conexioacuten) Que el barniz de las bobinas no sea oscuro (por recalentamiento) Depende del tipo de transformador a utilizar Para los de potencia Revisar el nivel de aceite y su calidad Revisioacuten de las borneras que no posea corrosioacuten Determinar Polaridad en un transformador si es aditiva o sustractiva Medicioacuten de la resistencia de aislamiento Prueba de relacioacuten de transformacioacuten Determinacioacuten del desplazamiento de fase de los grupos de bobinas Determinacioacuten de las caracteriacutesticas del aislamiento Prueba del aislamiento por voltaje aplicado Prueba para la determinacioacuten de las peacuterdidas en vaciacuteo y en corto circuito (determinacioacuten de impedancia) Prueba del aislamiento entre espiras por voltaje inducido Medicioacuten de la corriente de vaciacuteo y la corriente de excitacioacuten

EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteNDespueacutes del estudio de la unidad I te sugiero que realices los siguientes ejercicios de auto evaluacioacuten lo que permitiraacute fortalecer tus conocimientos

I Responda la siguiente pregunta

1 iquestMencione la diferencia entre magnetismo y electromagnetismo

2 iquestClasifique los transformadores monofasicos

3 iquestExplique la teacutecnica de verificacioacuten de los transformadores monofasico

4 iquestCoacutemo esta constituido el auto transformador

5 Un transformador de 220v a 12v consume una potencia de 30w las perdidas en el hierro son de 8w y en el cobre de 6w iquestencontrar el rendimiento y la potencia de salida

II UNIDAD MOTORES MONOFAacuteSICOS

1 Motores monofasicos

IntroduccioacutenLos motores monofaacutesicos como su propio nombre indica son motores con un solo devanado en el estator que es el devanado inductor Praacutecticamente todas las realizaciones de este tipo de motores son con el rotor en jaula de ardilla Suelen tener potencias menores de 1KW aunque hay notables excepciones como los motores de los aires acondicionados con potencias superiores a 10KW

Se utilizan fundamentalmente en electrodomeacutesticos bombas y ventiladores de pequentildea potencia pequentildeas maacutequinas-herramientas en los mencionados equipos de aire acondicionado etc

Se pueden alimentar entre una fase y el neutro o entre dos fases No presentan los problemas de excesiva corriente de arranque como en el caso de los motores trifaacutesicos de gran potencia debido a su pequentildea potencia por tanto todos ellos utilizan el arranque directo

Presentan los siguientes inconvenientes

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Se caracterizan por sufrir vibraciones debido a que la potencia instantaacutenea absorbida por cargas monofaacutesicas es pulsante de frecuencia doble que la de la red de alimentacioacuten

Estos motores han sido perfeccionados a traveacutes de los antildeos a partir del tipo original de repulsioacuten en varios tipos mejorados que en la actualidad se conocen como

Motores de fase partida Motores de arranque con capacitor Motores con capacitor permanente Motores universales

Principio de operacioacuten

Todos los motores monofaacutesicos tienen un problema en comuacuten que es arrancar ya que para producir el par de arranque se requiere de alguacuten medio auxiliar que produzca la reaccioacuten con la onda de CA de la alimentacioacuten para producir el par De aquiacute que en los motores de CA monofaacutesicos se hable de un ldquodevanado de trabajordquo y otro devanado de arranque o alguacuten medio auxiliar como el capacitor

Dentro del titulo de fase partida se agrupan los motores de arranque con capacitor y de arranque con resistencia Algunos de estos son monofaacutesicos de induccioacuten cuyos nombres o tiacutetulos son De arranque con capacitor de fase partida de polos sombreados con capacitor y arranque con capacitor con capacitor permanente etc

Cuando se aplica un voltaje de CA al devanado de trabajo de un motor de induccioacuten la corriente circula a traveacutes del devanado la cual produce un campo magneacutetico que expande contrae y cambia la polaridad en fase con la corriente

Los devanados de trabajo actuacutean como el primario de un transformador Su campo magneacutetico induce una corriente hacia el secundario (rotor o armadura de motor)

La corriente en la armadura crea un campo magneacutetico que se opone al campo magneacutetico del devanado de trabajo esto hace que los polos distintos se atraigan uno a otro y prevengan al rotor de girar Bajo estas condiciones existe solo una fuerza en el plano horizontal sin fuerza en el sentido vertical que cause que el rotor gire

Cuando la polaridad del campo magneacutetico cambia debido a la variacioacuten en la polaridad de la corriente la polaridad del campo del rotor cambia al mismo tiempo Los dos campos se estaacuten constantemente atrayendo uno a otro por lo tanto el rotor es puesto en posicioacuten y no giraraSi se hace girar el rotor manualmente entonces inicia su movimiento en la misma direccioacuten solo que a una velocidad inferior a la de sincronismo Esto significa que para producir el par giratorio en un motor de induccioacuten monofaacutesico se requiere de un impulso adicional pero la forma de hacerlo manualmente no es praacutectica de manera que se tiene que incorporar alguacuten elemento que de disentildeo permita cumplir con el inicio de la rotacioacuten del motor

Partes principales de un motor monofaacutesico

1 La carcasa o caja que envuelve las partes eleacutectricas del motor es la parte externa

2 El inductor llamado estator cuando se trata de motores de corriente alterna consta de un apilado de chapas magneacuteticas y sobre ellas estaacute enrollado el bobinado estatoacuterico que es una parte fija y unida a la carcasa

3 El inducido llamado rotor cuando se trata de motores de corriente alterna consta de un apilado de chapas magneacuteticas y sobre ellas estaacute enrollado el bobinado rotoacuterico que constituye la parte moacutevil del motor y resulta ser la salida o eje del motor

2 Clasificacioacuten de los motores monofaacutesicos

Los motores monofaacutesicos se clasifican en

Motor monofaacutesico de fase partida Motor monofaacutesico con capacitor de arranque Motor monofaacutesico con capacitor permanente Motores monofaacutesicos universales

21 Motor monofaacutesico de fase partida

Introduccioacuten

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El motor de fase partida tiene dos grupos de devanados en el estator El primer grupo se conoce como el devanado principal o devanado de trabajo y el segundo como devanado auxiliar o de arranque (figura 17) Estos dos devanados se conectan en paralelo entre si el voltaje de liacutenea se aplica a ambos al energizar el motorLos dos devanados difieren entre si fiacutesica y eleacutectricamente El devanado de trabajo esta formado de conductor grueso y tiene mas espiras que el devanado de arranque Generalmente el devanado de arranque se aloja en la parte superior de las ranuras del estator en tanto que el de trabajo en la parte inferior El devanado de arranque tiene menos espiras de una seccioacuten delgada o pequentildea de conductor Figura 18 atraccioacuten magneacutetica y desplazamiento de los devanados

Figura 17 de motor monofaacutesico de fase partida

Figura 18 atraccioacuten magneacutetica y desplazamiento de los devanados

CaracteriacutesticaEn general un motor de fase partida consiste de una carcaza un estator formado por laminaciones en cuyas ranura se alojan las bobinas de los devanados principal y auxiliar un rotor o parte giratoria formada por conductores basados de barras de cobre o aluminio embebidos en el rotor y conectados entre si por medio de anillos de cobre en ambos extremos formando lo que se conoce como una jaula de ardilla Se les llama asiacute porque la configuracioacuten de los anillos y las barras conductoras se asemejan realmente a una jaula de ardilla

El devanado de arranque ayuda a arrancar al motor de C A De fase partida y es removido el circuito por un switch centrifugo cuando el motor alcanza del 75 al 80 de su velocidad nominal

Una parte maacutes importantes del motor eleacutectrico es su mecanismo de arranque Para los motores monofaacutesicos se usa un tipo especial a base de un swith centriacutefugo para desconectar el devanado de arranque cuando el motor ha alcanzado de 75 a 80 de su velocidad de operacioacuten de manera que a velocidad nominal el motor funciona solo con su devanado de operacioacuten A esta velocidad un mecanismo a base de resorte abre ya que la fuerza centrifuga del rotor vence la del resorte que hace que el swith permanezca cerradoComo se observa en el circuito (figura 19) de arranque el swith centrifugo esta conectado en serie con el devanado de arranque

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Figura 19

El motor continuacutea operando debido a las corrientes inducidas en el devanado del rotor y a su movimiento Si el swith centrifugo no esta cerrado cuando es energizado el motor este no arrancara y puede producir un fuerte ruido y demandar una corriente excesiva

Debido a que el rotor no gira su impedancia es aproximadamente igual a la resistencia de las barras del rotor y actuacutea como el secundario de un transformador en corto esto hace que el primario (devanado de trabajo) demande mucha corriente y si esta condicioacuten permanece por mucho tiempo entonces el devanado de trabajo sufre un calentamiento excesivo

Conexioacuten del motor de fase partidaLa Nacional Eleacutectrical Manufacturen Association (NEMA) de los Estados Unidos tiene establecida una numeracioacuten normalizada y un coacutedigo de colores que han sido adoptados por varios paiacuteses que facilita la identificacioacuten de las terminales del motor(figura 20) El numero de cada conductor o Terminal se identifica con una letra (T1 T2 etc) y se le asigna un color como se muestra en la figura

Figura 20

AveriacuteasEstas son posibles averillas que puede tener los motores monofasicosFalla en el arranque1) Causa Voltaje bajo o ausencia de voltajeSolucioacuten Revise la fuente de alimentacioacuten

2 ) Causa Conexiones inadecuadas Solucioacuten Revise las conexiones con el diagrama del motor

3) Causa Carga excesiva Solucioacuten si el motor arranca cuando esta desconectado de la carga el motor puede estar sobre cargado bloqueado o trabado de modo que no gira libremente reduzca la carga para que corresponda a la clasificacioacuten del motor aplique un motor que tenga mayor momento de torzoacuten de arranque

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4) Causas Alineacioacuten defectuosaSolucioacuten Alinee el motor apropiadamente con la maquina impulsada

5) Causas Espacio de aire desigual

Solucioacuten Revise para ver si el eje esta doblado o si los cojinetes estaacuten gastados Si es necesario rectifique el diaacutemetro exterior del rotor o el nuacutecleo del estator Al aumentar el espacio de aire puede haber recalentamiento manteacutengalo al mismo

6) Causas Suciedad n el espacio de aire

Solucioacuten Desmonte el motor y use una aspiradora o saque la suciedad por medio de aire comprimido seco

7) Causas Cojines gastados

Solucioacuten Un cojinete seco o ligeramente gastado puede dar como resultado un ruido del tipo zumbidoCojinetes Los cojinetes son partes vitales del motor Son las uacutenicas partes desgastadas con excepcioacuten del interruptor de arranque en la mayoriacutea de los motores de potencia fraccionaria Muchos motores monobaacutesicos para fines generales utilizan cojines de camisa para sostener el motor Se usan motores de cojines de bolsas en los sitios en que se encuentra cargas pesadas de empuje axial y radical

Sustituya siempre los cojines de camisa con otros que sean exactamente iguales Los cojines deben calzar bien en su cubierta Aunque el cojinete posterior (extremo del eje) se gasta maacutes que el cojinete delantero reemplaacutecelos ambos al mismo tiempo

Recalentamiento del cojinete

1) Causa Ausencia d aceite

Solucioacuten Poacutengale al motor un buen grado de aceite lubricantes ligero

2) Causa Aceite sucio

Solucioacuten Lidie l cojinete y la mecha y reemplace el aceite con un buen grado de aceite lubricantes ligero

3) Causa El aceite no llega al eje

Solucioacuten Revise la mancha y los medios que se proporcionan para mantener la mancha contra el eje Si es de contraccioacuten de anillo aseguacuterese de que los anillos giran

4) Causa Demasiada grasa

Solucioacuten Quite el exceso d grasa La grasa excesiva puede que los cojines se recalienten

5) Causa Excesiva tensioacuten de las correas al valor adecuado (Casos que motores accionan con correas o banda)

Solucioacuten Ajuste la cesioacuten de las correas al valor adecuado (12rdquo a frac34 de deflexioacuten)

6) Causa Superficie aacutespera de los cojinetes

Accioacuten Reemplace los cojinetes

7) Accioacuten Empuje Terminal excesivo

Solucioacuten Revise el motor y la aplicacioacuten Puede ser ocasiona por el nuacutecleo del rotor situado incorrectamente sobre l eje o por la maquina accionada produciendo tensioacuten excesiva sobre los cojinetes del motor

8) Causa Transicioacuten lateral excesivo

Solucioacuten Revise la aplicacioacuten del motor a la maquina accionada Aseguacuterese de que la correa tiene la tensioacuten correcta La transicioacuten de la correa no deberaacute ser contra la ventanilla del cojinete

Chisporroteo excesivo de las escobillas

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En cualquier motor de conmutador el chisporroteo excesivo d las escobillas es causado generalmente por cobillas o conmutador defectuosos

La sobrecarga el voltaje d la liacutenea y los cortocircuitos o los circuitos abiertos del arrollamiento son otras causas de produccioacuten de chispas

1) Causa Cortocircuito o circuito abierto en el inducidoSolucioacuten Revise para ver si hay soldadura o metal entre las barras del conmutador y conexiones rotas o sueltas Repare o vuelva a enrollar el inducido

2) Causa Escobillas gastadas o pegadasSolucioacuten Si las escobillas estaacuten bien gastadas sustituacuteyalas por novas de la clasificacioacuten correcta Si las escobillas se pegan liacutempielas y revise la tensioacuten del resorte de la misma

3) Causa Colocacioacuten inadecuada de las escobillas Solucioacuten Revise para determinar si las escobillas estaacuten colocadas a la distancia conveniente de la neutral

4) Causa Conmutador aacutespero Solucioacuten Limpie con lija fina SOLAMENTE Si es mica alta corte la mica Si la mica es alta en un sitio se puede quitar cortando con una hojilla de sierra para cortar metales preparados para esta operacioacuten Si es necesario rectifique el conmutador hacendoacute un ligero corte por medio de un torno

5) Causa Barras del conmutador flojasSolucioacuten Reemplace el conmutador o el inducido Los conmutadores deberiacutean ser lisos redondos y conceacutentricos con el eje de rotacioacuten

6) Causa Polvos peligrososSolucioacuten Averiguumle la causa y corriacutejala El polvo d las construcciones de edificios nuevos s particularmente peligroso para las superficies de los conmutadores

7) Causa SobrecargaSolucioacuten Disminuya la carga C ponga un motor de mayor clasificacioacuten

8) Causa Escobillas desigualesSolucioacuten Vulva a asentar las escobillas Use un pedazo de papel de lija debajo de extremo del conmutador de la escobillas y gire el conmutador para obtener un ajuste parejo de las escobillas al conmutador

Recalentamiento de motor

He aquiacute varias razones por las cuales se recalientan los motores sobrecargas contactos a tierras permanencia del arrollamiento d arranque n el crucito cojinetes gastados o secos y arrollamiento en cortocircuito

Las vueltas en cortocircuito del arrollamiento del motor son una causa comuacuten de calentamiento Las bobinas en cortocircuito se calientan maacutes que el resto del arrollamiento debido a la corriente excesiva que gastan Los cojines gastados o ecos actuacutean como una sobrecarga sobre el motor Tambieacuten la maquina accionada puede tener cojines gastados o secos que hacen que el motor se recalenteacute

Recalentamiento de los motores

1) Causa Obstruccioacuten del sistema d ventilacioacuten Solucioacuten Manteacutengase limpios y secos los motores eleacutectricos estos se hace necesariamente en inspecciones y las piezas perioacutedicasQuite el polvo por medio de una aspiradora Utilizando aire comprimido seco a baja porcioacuten o desmontando y limpiando el motor Las aberturas de ventilacioacuten no estar cubierta por otro aparatos

2) Causa SobrecargaSolucioacuten Aseguacuterese de que la maquina accionada no se traba Revise la aplicacioacuten mediana la potencia y la entrada d corriente bajo condiciones normales d operacioacuten (En los motores de induccioacuten la corriente sola no es una indicacioacuten confiable de carga del motor)

3) Causa El rotor roza el estatorSolucioacuten Revise para ver si los cojinetes estaacuten gastados o el eje esta doblado

Estator o Rotor quemados (Si l rotor es devanado)

1) Causa Humedad

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Solucioacuten Cueza el arrollamiento deacutele tratamiento de barniz El exacto de humedad puede ocasionar deacutebilmente del aislamiento

2) Causa Aacutecidos o basesSolucioacuten Quizaacutes sea necesario un tratamiento espacial de barniz

3) Causa Polvos peligrososSolucioacuten No deje que haya polvo Algunos tipos de polvos son altamente conducen y contribuye a la rotura del aislamiento

Velocidad del motor

Cuando un motor mancha mas lentamente de lo normal esto generalmente se debajo sobrecarga o alta resistencia en el circuito del motor

En todos los motores de CA con excepcioacuten del motor universal las velocidades que rigen por la frecuencia de la liacutenea de suministro generalmente de 60 l se muestra obtener velocidades muy altas mediante l motor universa su velocidad demuestra la carga

Velocidad demasiada lenta

1) Causa El motor circuito abierto o alta resistencia Solucioacuten Repare Esto se aplica a un motor de jaula de ardilla donde la velocidad baja excesivamente cuando se aplica la carga Si el rotor esta soldado d alguna manera lo deberiacutea reparar en un taller

Reemplace el rotor si el rotor fundido a troquel tiene barra abierta o anillo defectuoso

2) Causa SobrecargaSolucioacuten En los motores de repulsioacuten o motores universales reduzca la carga o ponga un motor de mayor clasificacioacuten Esto se aplica tambieacuten a los motores de polo de sombra y a los motores de condensador con divisioacuten excesiva

Velocidad demasiada alta

1) Causa Campo en cortocircuito

Solucioacuten Reemplace la bobina del campo En los motores universales un campo en cortocircuito produciraacute una velocidad excesiva

2) Causa No funciona el dispositivo de cortocircuitoSolucioacuten Limpie el dispositivos de cortocircuito En los motores de induccioacuten que son de arranque por repulsioacuten la velocidad puede llegar a ser demasiado alta si se pega el dispositivo de cortocircuito

3) Causa Carga LivianaSolucioacuten En los motores de repulsioacuten o universales aumente la carga o utilice un motor de clasificacioacuten de HP menor Esto se aplica tambieacuten a las velocidades maacutes lentas de los motores de polo de sombra con velocidades muacuteltiples o los motores con condensador de divisioacuten permanente

22 MOTORES MONOFASICO CON CAPACITOR DE ARRANQUE

Introduccioacuten

Estos motores son monofaacutesicos de CA cuyo rango va desde fracciones de HP hasta 15HP Se usan ampliamente en muchas aplicaciones de tipo monofaacutesico tales como accionamiento de maquinas herramientas (taladros pulidoras compresores de aire refrigeradores etc) Este tipo de motor es similar en su construccioacuten al de fase partida excepto que se conecta un capacitor en serie con el devanado de arranque como se muestra en la (figura 21)

Los motores de arranque con capacitor estaacuten equipados tambieacuten como los de fase partida con devanados de trabajo y de arranque pero el motor tiene un condensador (capacitor) que permite tener una mayor par de arranque Como se muestra en la figura anterior el capacitor se conecta en serie con el devanado de arranque y el swith centrifugo

La corriente en el devanado de arranque que es liberada por el capacitor se adelanta al voltaje en el devanado de trabajo obteniendo de esta manera un desplazamiento angular mayor entre los devanados Lo que proporciona un incremento en el par de arranque del motor Para tener una idea de la magnitud de dicho par un motor de fase partida con capacitor tiene un par dos veces mayor que el motor de fase partida sin capacitor

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Figura 21 motores de arranque con capacitorCaracteriacutesticasLos motores de arranque con capacitor se encuentran disponibles en las versiones de par de arranque normal para accionar cargas como ventiladores sopladores bombas centrifugas y otras aplicaciones Los disentildeos para alto par de arranque se usan en equipos como compresores bombas transportadores con carga etc

Los motores de fase partida de arranque con capacitor son los que requieren el menor mantenimiento de todos los tipos de motores monofaacutesicos pero tienen un par de arranque muy bajo lo que hace que no sean adecuados para algunas aplicaciones

El par de arranque en un motor de arranque con capacitor esta producido por un campo magneacutetico rotatorio que se establece dentro del motor Este campo magneacutetico relocaliza al devanado de arranque a 90 grados eleacutectricos desfasados con respecto al devanado de trabajo lo que hace que la corriente en el devanado de arranque se adelante a la del devanado de trabajo Esta condicioacuten produce un campo magneacutetico giratorio en el estator el cual a su vez induce una corriente en el devanado del rotor efectuando asiacute la rotacioacuten del mismo

Conexion

Figura 22

Figura 23

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Figura 24 Figura 25

23 MOTORES MONOFASICOS CON CAPACITOR PERMANENTE

CARACTERIacuteSTICAS

Los motores de fase partida con capacitor permanente usan un capacitor conectado en serie con los devanados de arranque y de trabajo El capacitor crea un retraso en el devanado de arranque el cual es necesario para arrancar el motor y para accionar la carga

En caso necesario los devanados de un motor con capacitor permanente se pueden identificar verificando los valores de la resistencia de los devanados de arranque y de trabajo

El devanado de arranque y el devanado de trabajo con su capacitor permanecen en el circuito mientras el motor esta en operacioacuten La principal diferencia entre un motor con capacitor permanente y un motor de arranque con capacitor es que no se requiere swith centriacutefugo para los motores con capacitor permanente Estos motores no pueden arrancar y accionar cargas que requieren un alto par de arranque

Conexioacuten

Figura 26

Motor de ca monofaacutesico con capacitor permanente (figura 26) no requiere de switch centriacutefugo ya que el capacitor nunca se mueve del circuito

Figura 27

Diagrama esquemaacutetico de los devanados del motor monofaacutesico de ca 17

con capacitor permanente

Figura 28

24 Motor monofaacutesico con condensador permanente

Operacioacuten

Estos se diferencian de los motores de divisioacuten de fases en el hecho de que las bobinas de encendido tienen maacutes vueltas (frecuentemente maacutes que el embobinado principal) y se alimenta mediante condensadores en serie El resultado de complicar miacutenimamente el circuito es el de un mejor encendido Los condensadores en serie son la causa de que la corriente que se da en la bobina de arranque esteacute atrasada respecto a la fase de la tensioacuten suministrada escogiendo de forma correcta la bobina y el condensador podemos aproximar en gran manera la diferencia de fase ideal de 90deg

El momento inicial es ahora dos o tres veces mayor que el momento total con una corriente inicial cuyos valores estaacuten comprendidos entre cuatro y seis veces la corriente normal Para conseguir este funcionamiento se necesitan valores altos de la capacidad usualmente unos 50HZ o maacutes por caballo de potencia a 240V 50 HZ y sobre unas cuatro veces superior para 115V 60HZ El uacutenico tipo de condensador que puede proveer esta capacidad dicho tensioacuten con un tamantildeo y coste aceptable es el condensador electroacutenico Esto nos da la gran capacidad necesaria en un volumen muy pequentildeo pero desafortunadamente producen pequentildeas aunque significantes peacuterdidas que incrementan de forma muy espectacular la temperatura interna cuando circulan corrientes alternas muy altas Esto no es de gran importancia cuando se utiliza uacutenicamente como motor de arranque (en la mayor parte de los motores si se les da un mal uso se quemariacutea primero el embobinado de arranque que el condensador) pero no se utilizan en un circuito de uso permanente

La figura 29 Muestra el motor de condensador permanente

El motor de encendido capacitivo monofaacutesico es el maacutes adecuado para utensilios domeacutesticos Tiene un gran momento inicial tolera frecuentes paradas y puestas en marcha y es tan soacutelo un poco maacutes caro que el de motor de divisioacuten de fase Es faacutecil de reconocer debido al pequentildeo saliente situado en la carcasa y que aloja el condensador ciliacutendrico para el arranque

Figura 29Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador

Meacutetodo para el seguimiento de averiacuteas eleacutectricas realizar Cuadro sinoacuteptico de averiacuteas Seguimiento de averiacuteas entre motor principal y si existe un programador Comprobacioacuten de circuitos para el diagnoacutestico de averiacuteas funcionamiento y comprobacioacuten Comprobacioacuten Condensadores a traveacutes de multimetro Comprobaciones de Circuitos y entre motor-placa-programador Instalacioacuten del motor principal en la placa Comprobacioacuten de tensioacuten entre F y N Diagnoacutestico de averiacuteas a traveacutes de las mediciones eleacutectricas efectuadas

25 Motores Universales

Introduccioacuten

Los motores universales son motores en serie de potencia fraccional de corriente alterna disentildeados especialmente para usarse en potencia ya sea de corriente continua o de corriente alterna Recordemos que el motor serie de corriente continua se caracteriza por disponer de un fuerte par de arranque y que la velocidad del rotor variacutea en sentido inverso de la carga pudiendo llegar a embalarse cuando funciona en vaciacuteo Estos motores tienen la misma caracteriacutestica de velocidad y par cuando funcionan en ca o en cc En general

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los motores universales pequentildeos no requieren devanados compensadores debido a que el nuacutemero de espiras de su armadura es reducido y por lo tanto tambieacuten lo seraacute su reactancia de armadura Como resultado los motores inferiores a 38 de caballo de fuerza generalmente se construyen sin compensacioacuten El costo de los motores universales no compensados es relativamente bajo por lo que su aplicacioacuten es muy comuacuten en aparatos domeacutesticos ligeros por ejemplo aspiradoras taladros de mano licuadoras etc El motor universal es sin duda el maacutes utilizado en la industria del electrodomeacutestico Su nombre deriva del hecho de que puede funcionar tanto en corriente alterna como en corriente continua Para que un motor de este tipo pueda funcionar con ca es necesario que el empilado de su inductor (el nuacutecleo de los electroimanes) sea de chapa magneacutetica para evitar las corrientes de Foucault Por otra parte la conmutacioacuten resulta en los motores universales que en los de corriente continua por lo que la vida de las escobillas y el colector es maacutes corta inconveniente que reduce mucho el campo de aplicacioacuten de los motores universales

Partes principales

Cables de alimentacioacuten Porta escobilla Escobilla Devanado del rotor Rotor (o armadura) Bobinas de campo Campo del estator Conmutador Ventilador Chumacera

Figura 30Motor CD en derivacioacuten operando en CA

La mayoriacutea de los motores reduciraacuten su velocidad conforme aumenta su carga Los motores con una regulacioacuten deficiente de la velocidad (motores de DC en serie o motores de AC-DC) cambiando mucho su velocidad cuando la carga cambia Los motores con una buena regulacioacuten de velocidad (la mayoriacutea de los motores de DC en derivacioacuten y de induccioacuten) mantienen una velocidad mas constante conforme a la carga cambia Los motores sincroacutenicos operan a la velocidad sincroacutenica desde la condicioacuten sin carga hasta que llevan una sobre carga considerable sin embargo cuando la torsioacuten de carga se incrementa mas allaacute de un cierto punto su velocidad desciende repentinamenteEn algunos motores la placa de caracteriacutestica indicara la velocidad sin carga aproximada En ocasiones se encontrara el rango de velocidad de operacioacuten aceptable del motor A menudo la velocidad miacutenima mencionada depende de la capacidad de enfriamiento de motor Ninguacuten motor cuyo enfriamiento dependa de un ventilador impulsado por el eje debe ser operado a una velocidad demasiado baja

En derivacioacutenLos devanados inductor e inducido se conectan en paralelo tal como se puede observar en la figura Un caso particular de este tipo de conexioacuten es aqueacutel en que el devanado excitador y el inducido se conectan a redes de corriente continua independientes este tipo de conexioacuten se designa con el nombre de excitacioacuten independiente

En la (figura 31) se representa el esquema de una maacutequina de corriente continua geneacuterica de dos polos que puede actuar como motor y como generador Esta maacutequina estaacute constituida por los siguientes elementos

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Figura 31de un motor CDEl estator que mediante el devanado inductor o de excitacioacuten es el encargado de generar y conducir el campo magneacutetico de excitacioacuten El estator estaacute formado por una corona de material ferromagneacutetico denominada culata en cuyo interior se encuentran dispuestos en nuacutemero par unos salientes provistos de expansiones en los extremos denominados polos En torno a los polos se arrollan los devanados de excitacioacuten que generan un campo magneacutetico cuando circula por ellos una corriente continua El colector de delgas que es un conjunto de laacuteminas de cobre llamadas delgas aisladas entre siacute por una capa de mica y que giran solidariamente con el rotor Las delgas estaacuten conectadas eleacutectricamente a las bobinas del devanado inducido

Motor en CD en serie operado en C A

Los motores de corriente directa son insuperables para aplicaciones en las que debe ajustarse la velocidad asiacute como para aplicaciones en las que requiere un par grande En la actualidad se utilizan millones de motores de CD cuya potencia es de una fraccioacuten de caballo en la industria del transporte como automoacuteviles trenes y aviones donde impulsan ventiladores de diferentes tipos para aparatos de ac calentadores y descongeladores tambieacuten mueven los limpiadores de parabrisas y accioacuten de levantamiento de asiento y ventanas Tambieacuten son muy uacutetiles para arrancar motores de gasolina y diesel en autos camiones autobuses tractores y lanchas

El motor de CD tiene un estator y un rotor (ARMADURA) El estator contiene uno no maacutes devanados por cada polo los cuales estaacuten disentildeados para llevar intensidades de corriente directas que establecen un campo magneacuteticoLa ARMADURA y su devanado estaacuten ubicados en la trayectoria de este campo magneacutetico y cuando el devanado lleva Intensidades de Corriente se desarrolla un par-motor que hace girar el motor Hay un COMUTADOR conectado al devanado de la armadura si no se utilizara un conmutador el Motor solo podriacutea dar una fraccion de vuelta y luego se detendriacutea

Para que un motor de CD pueda funcionar es necesario que pase una Intensidad de Corriente por el devanado de Armadura El estator debe de producir un campo m (flujo) magneacutetico con un devanado de derivacioacuten o serie (o bien una combinacioacuten de ambos)

El par que se produce en un motor de CD es directamente proporcional a la Intensidad de Corriente de la armadura y al campo del estado Por otro lado la velocidad de motor la determinara principalmente la Tensioacuten de la Armadura y el campo del Estator La velocidad del motor tambieacuten aumenta cuando se reduce el campo del estator En realidad la velocidad puede aumentar en forma peligrosa cuando por accidente se anula el campo del estator Como ya sabemos los motores de CD pueden explotar cuando trabajan a velocidades muy altas

Con la fuente de Alimentacioacuten de medicioacuten de CD y del Generador Motor de CD observe que la Armadura esta conectada en serie con el devanado de campo en serie a traveacutes de la Tensioacuten de entrada

Figura 32 de un motor CD serieClasificacioacuten

Excitacioacuten por imanes permanentes Excitacioacuten independiente Excitacioacuten serie Excitacioacuten paralelo Excitacioacuten compuesta

Caracteriacutesticas de operacioacuten

Los motores universales son pequentildeos motores con devanado en serie que operan con voltaje de corriente directa o alterna

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Los motores universales tienen praacutecticamente la misma contraccioacuten que los de corriente directa ya que tienen un devanado de campo y una armadura con sus escobillas y su conmutador

El conmutador mantiene a la armadura girando a traveacutes del campo magneacutetico del devanado de campo

Tambieacuten cambia el flujo de corriente con relacioacuten al devanado de campo y la armadura es decir cumple con una funcioacuten de empujar y jalar

Esta accioacuten de jalar y empujar esta creada por los polos norte y sur de los devanados de campo y armadura

Los motores de induccioacuten y los motores de DC reducen un tanto su velocidad cuando el voltaje fluctuacutea y hay posibilidades de que desciendan la potencia y al torsioacuten maacuteximas disponibles de un motor

Hay mas probabilidades de que los motores de que los motores sincroacutenicos se desincronicen con el voltaje bajo

Hay posibilidades de que los motores de induccioacuten se ahoguen bajo la carga pico o de que no arranquen con el voltaje bajo

Por lo general la eficiencia y el factor de potencia de un motor bajan con el voltaje alto o bajo Algunos motores que impulsan ciertos tipos de cargas consumiraacuten mas corriente cuando el voltaje es demasiado bajo Otros consumiraacuten mas corriente

1048708Control de velocidad de motores universales

El meacutetodo principal de control de velocidad empleado para motores monofaacutesicos universales de potencia fraccionaria (control de la tensioacuten de inducido) es el meacutetodo de control de la tensioacuten de liacutenea primaria (de deslizamiento) Lo cual implica una reduccioacuten de la tension aplicada al devanado estatoacuterico (de motores de induccioacuten) universal En el primer caso produce una reduccioacuten del par y aumento del deslizamiento En el uacuteltimo caso representa simplemente un medio de controlar la velocidad mediante control de la tensioacuten o del flujo inducido

1048708 La velocidad mencionada en la placa de caracteriacutesticas es

1048708 La velocidad aproximada a la cual un motor de induccioacuten produce su potencia nominal

1048708 La velocidad normal de operacioacuten de un motor sincroacutenico

1048708 La velocidad ldquobaserdquo aproximada de un motor de DC los motores de DC operaran a una velocidad superior a la velocidad base al reducir la corriente de campo y a una velocidad inferior al reducir el voltaje de la armadura (inducido)

EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN

Despueacutes del estudio de la unidad II te sugiero que realices los siguientes ejercicios de auto evaluacioacuten lo que permitiraacute fortalecer tus conocimientos

I Responda la siguiente pregunta

1 iquestQueacute importancia tiene el motor monofaacutesico

2 iquestCoacutemo se clasifican los motores monofaacutesicos

3 iquestMencione las partes del motor de fase partida

4 iquestJunto a su instructor desarme un motor de fase partida y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

5 iquestDonde se utilizan los motores monofaacutesicos de arranque con capacitor

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6 iquestDibuje el esquema de un motor de arranque con capacitor y coloque sus partes

7 iquestQue funcioacuten realiza el capacitor permanente en un motor monofaacutesico

8 iquestJunto a su instructor desarme un motor de monofaacutesico de capacitor permanente y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

9 iquestCuaacuteles son las partes principales del motor universal

10 iquestMencione las caracteriacutesticas de operacioacuten del motor universal

GLOSARIO

Corto circuito Se produce por el contacto repentino de dos o maacutes conductores de corriente o una liacutenea de corriente y un conductor a tierra

Corriente alterna (ca) En este caso las cargas eleacutectricas circulan siempre en la misma direccioacuten del punto de mayor potencial al de menor potencial

Par de giro Es la fuerza con que gira un eje Se mide en kilogramometro (MKS) o newtonmetro (SI)

Par motor Es la fuerza con que gira un motor El giro de un motor tiene dos caracteriacutesticas el par motor y la velocidad de giro Por combinacioacuten de estas dos se obtiene la potencia

Eficiencia La eficiencia o rendimiento de un motor eleacutectrico es una medida de su habilidad para convertir la potencia eleacutectrica que toma de la liacutenea en potencia mecaacutenica uacutetil Se expresa usualmente en por ciento de la relacioacuten de la potencia mecaacutenica entre la potencia eleacutectrica esto es

BIBLIOGRAFIA

Motores Universales Ministerio De Educacioacuten Superior InstitutoUniversitario De Tecnologiacutea Caripito Venezuela 2004

Quispe O Enrique C Motores Eleacutectricos de Alta Eficiencia UniversidadAutoacutenoma de Occidente Cali Colombiahttpenergiaycomputacionunivalleeducoedicion2121art2pdf

A BC de las maquinas eleacutectricas tomo 1 y2 (Enrrique Harper)

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  • DIRECCION GENERAL DE FORMACION PROFESIONAL
  • INTRODUCCION
  • OBJETIVO GENERAL
  • OBJETIVOS ESPECIFICOS
  • RECOMENDACIONES GENERALES
  • UNIDAD I TRANSFORMADORES MONOFAacuteSICOS
  • 1 Conceptos baacutesicos
  • Magnetismo y Electromagnetismo
  • Electromagnetismo
  • Campo Magneacutetico
  • Ley de polaridad
  • Induccioacuten Magneacutetica
  • Ley de lenz
  • 2-Principios de Funcionamiento de los transformadores
  • Concepto
  • Estructura y funcionamiento
  • Tipos de nuacutecleos
  • 3 Clasificacioacuten de los transformadores monofaacutesicos
  • De intensidad
  • De Tensioacuten
  • Auto Transformador
  • 4 Calculo de transformadores
  • Numero de espiras
  • Relacioacuten de Transformacioacuten
  • Rendimiento del transformador
  • Prueba de corto circuito en el transformador
  • Teacutecnicas de verificacioacuten de transformadores monofaacutesicos
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • 1 Motores monofasicos
  • Introduccioacuten
  • Principio de operacioacuten
  • Partes principales de un motor monofaacutesico
  • 2 Clasificacioacuten de los motores monofaacutesicos
  • 21 Motor monofaacutesico de fase partida
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutestica
  • Conexioacuten del motor de fase partida
  • Averiacuteas
  • 22 MOTORES MONOFASICO CON CAPACITOR DE ARRANQUE
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutesticas
  • Conexion
  • 23 MOTORES MONOFASICOS CON CAPACITOR PERMANENTE
  • CARACTERIacuteSTICAS
  • Conexioacuten
  • 24 Motor monofaacutesico con condensador permanente
  • Operacioacuten
  • Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador
  • 25 Motores Universales
  • Introduccioacuten
  • Motor CD en derivacioacuten operando en CA
  • Motor en CD en serie operado en C A
  • Clasificacioacuten
  • Caracteriacutesticas de operacioacuten
  • Control de velocidad de motores universales
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • GLOSARIO
  • BIBLIOGRAFIA
Page 3: Manual de Maquinas Electricas Universales

INTRODUCCION

El manual del participante ldquoMAQUINAS ELECTRICAS UNIVERASALESrdquo pretende que los estudiantes a traveacutes de su desarrollo adquieran las competencias para comprobar e instalar maquinas eleacutectricas estaacuteticas y rotativas utilizando los equipos herramientas teacutecnicas y normas correspondientes

El manual contempla una unidad modular presentadas en orden loacutegico que significa que inicia con los elementos maacutes sencillos hasta llegar a los maacutes complejos

El manual del participante esta basado en sus moacutedulos y normas teacutecnicos respectivas y corresponde a la unidad de competencia ldquoReparador de Electrodomesticosrdquo de la especialidad de teacutecnico en electroacutenica

Se recomienda realizar las actividades y los ejercicios de auto evaluacioacuten para alcanzar el dominio de la competencia Programador e Instalador de sistemas de control Electroacutenico Industrial para lograr los objetivos planteados es necesario que los(as) y las participantes tengan en cuenta el principio de funcionamiento de las maquinas eleacutectricas para proceder a su comprobacioacuten e instalacioacuten utilizando las normas de seguridad establecidas y el uso adecuado de las herramientas

OBJETIVO GENERAL Comprobar e instalar maquinas eleacutectricas estaacuteticas y rotativas

OBJETIVOS ESPECIFICOS Comprobar correctamente magnitudes eleacutectricas en transformadores monofaacutesicos seguacuten datos teacutecnicos Comprobar correctamente magnitudes eleacutectricas en motores monofaacutesicos seguacuten datos teacutecnicos

Comprobar correctamente magnitudes eleacutectricas en transformadores trifaacutesicos seguacuten placa caracteriacutestica

Comprobar correctamente magnitudes eleacutectricas en motores trifaacutesicos seguacuten placa caracteriacutestica

Instalar diferentes tipos de maquinas seguacuten el modelo

RECOMENDACIONES GENERALES

Para iniciar el estudio del manual debe estar claro que siempre su dedicacioacuten y esfuerzo le permitiraacute adquirir la Unidad de competencia a la cual responde el Moacutedulo Formativo de Maacutequinas eleacutectricas

Al iniciar el estudio de los temas que contiene el manual debe estar claro que su dedicacioacuten y esfuerzo le permitiraacute adquirir la competencia a la cual responde el Moacutedulo formativo

Al comenzar un tema debe leer detenidamente los objetivos y recomendaciones generales

Trate de comprender las ideas y analiacutecelas detenidamente para comprender objetivamente los ejercicios de auto evaluacioacuten

Consulte siempre a su docente cuando necesite alguna aclaracioacuten

Ampliacutee sus conocimientos con la bibliografiacutea indicada u otros textos que esteacuten a su alcance

A medida que avance en el estudio de los temas vaya recopilando sus inquietudes o dudas sobre eacutestos para solicitar aclaracioacuten durante las sesiones de clase

Resuelva responsablemente los ejercicios de auto evaluacioacuten

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UNIDAD I TRANSFORMADORES MONOFAacuteSICOS

1 Conceptos baacutesicos

Magnetismo y ElectromagnetismoEl magnetismo es uno de los aspectos del electromagnetismo que es una de las fuerzas fundamentales de la naturaleza Las fuerzas magneacuteticas son producidas por el movimiento de partiacuteculas cargadas como por ejemplo electrones lo que indica la estrecha relacioacuten entre la electricidad y el magnetismo El marco que auacutena ambas fuerzas se denomina teoriacutea electromagneacutetica La manifestacioacuten maacutes conocida del magnetismo es la fuerza de atraccioacuten o repulsioacuten que actuacutea entre los materiales magneacuteticos como el hierro Sin embargo en toda la materia se pueden observar efectos maacutes sutiles del magnetismo Recientemente estos efectos han proporcionado claves importantes para comprender la estructura atoacutemica de la materia

Caracteriacutesticas del Magnetismo

Aunque hay una estrecha relacioacuten entre la electricidad y el magnetismo ambas fuerzas son totalmente diferentes Para que interactuacuteen debe de haber un movimiento en alguna de ellas Se sabe que el electroacuten tiene una carga electrostaacutetica que aplica una fuerza hacia el centro del electroacuten y tambieacuten se sabe que los electrones tienen un campo magneacutetico a su alrededor debido a su rotacioacuten orbital En el momento en que se encuentren van a formar un campo electromagneacutetico por ser perpendiculares entre siacute

Los uacutenicos materiales magneacuteticos naturalmente son el Hierro Niacutequel y Cobalto Si los responsables del magnetismo son los electrones entonces nos preguntamos por queacute no son todas las sustancias Magneacuteticas entonces Esto se debe a que en los aacutetomos con electrones de spin opuesto tienden a formar parejas que anulan mutuamente su magnetismo

Los materiales naturalmente magneacuteticos reciben el nombre de ldquoferromagneacuteticosrdquo pues se comportan como el Hierro en lo que se refiere al magnetismo Estos materiales no siempre se comportan como imanes esto se debe a que las moleacuteculas estaacuten dispersas y sin alinear por lo que cada una sigue una direccioacuten al azar cuando estas moleacuteculas estaacuten alineadas las fuerzas magneacuteticas se suman en este momento decimos que un material estaacute ldquomagnetizadordquo

Todos los imanes tienen una polaridad en sus extremos que reciben el nombre de ldquoNorterdquo y ldquoSurrdquo(N y S respectivamente) El extremo Norte de un imaacuten se determina suspendiendo un imaacuten en un cordel para que apunte al Norte magneacutetico Esto se debe a que la tierra tiene un campo magneacutetico pues tiene una rotacioacuten del mismo modo que los electrones

Los imanes presentan atraccioacuten y repulsioacuten del mismo modo que las cargas donde polos opuestos se atraen y polos semejantes se repelen

Electromagnetismo

El movimiento de la aguja de una bruacutejula en las proximidades de un conductor por el que circula una corriente indica la presencia de un campo magneacutetico alrededor del conductor Cuando dos conductores paralelos son recorridos cada uno por una corriente los conductores se atraen si ambas corrientes fluyen en el mismo sentido y se repelen cuando fluyen en sentidos opuestos El campo magneacutetico creado por la corriente que fluye en una espira de alambre es tal que si se suspende la espira cerca de la Tierra se comporta como un imaacuten o una bruacutejula y oscila hasta que la espira forma un aacutengulo recto con la liacutenea que une los dos polos magneacuteticos terrestresCuando un conductor se mueve de forma que atraviesa las liacuteneas de fuerza de un campo magneacutetico este campo actuacutea sobre los electrones libres del conductor desplazaacutendolos y creando una diferencia de potencial y un flujo de corriente en el mismo Se produce el mismo efecto si el campo magneacutetico es estacionario y el cable se mueve que si el campo se mueve y el cable permanece estacionario

Campo Magneacutetico

Los campos magneacuteticos influyen sobre los materiales magneacuteticos y sobre las partiacuteculas cargadas en movimiento En teacuterminos generales cuando una partiacutecula cargada se desplaza a traveacutes de un campo magneacutetico experimenta una fuerza que forma aacutengulos rectos con la velocidad de la partiacutecula y con la direccioacuten del campo Como la fuerza siempre es perpendicular a la velocidad las partiacuteculas se mueven en trayectorias curvas

Ley de polaridad

Las polaridades reciben el nombre de norte y sur Las leyes de atraccioacuten y repulsioacuten que se aplican al magnetismo son las mismas que las de las cargas eleacutectricas excepto que se usan los conceptos de polaridades de N y S en lugar de positivo y negativo Las leyes son polos semejantes se repelen y polos distintos se atraen

Induccioacuten Magneacutetica

La liacutenea de campo de un imaacuten puede discurrir con mayor o menor densidad Por ejemplo la densidad de las liacuteneas de campo disminuye al aumentar la distancia al imaacuten o ala bobina

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La magnitud fiacutesica que permite cuantificar este efecto es la densidad de flujo magneacutetico o induccioacuten magneacutetica Su unidad de medida es el tesla

La induccioacuten magneacutetica indica la densidad del flujo magneacutetico en un determinado punto

Ley de lenz

Cuando una corriente empieza a circular por un conductor (figura 1) se genera un campo magneacutetico que parte del conductor Este campo atraviesa el propio conductor e induce en eacutel una corriente en sentido opuesto a la corriente que lo causoacute En un cable recto este efecto es muy pequentildeo pero si el cable se arrolla para formar una bobina el efecto se ampliacutea ya que los campos generados por cada espira de la bobina cortan las espiras vecinas e inducen tambieacuten una corriente en ellas

2-Principios de Funcionamiento de los transformadores

Para poder comprender el funcionamiento de un transformador se examinaraacute el de construccioacuten maacutes elementalConcepto

Es un circuito magneacutetico simple constituido por dos columnas y dos culatas en el que han sido arrollados dos circuitos eleacutectricos

Siacutembolo (Figura 2) De transformador

Figura 2 siacutembolos del transformador

Estructura y funcionamiento

- Uno Esta constituido por una bobina de N1 espiras es conectado a la fuente de corriente alterna y recibe el nombre de primario- Otro constituido por un bobinado de N2 espiras permite conectar a sus bornes un circuito eleacutectrico de utilizacioacuten (la carga) y recibe el nombre de secundario

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Al alimentar el bobinado primario con una fuente de voltaje alterno por eacutel (el bobinado) circularaacute una corriente eleacutectrica alterna (I1) que produce una fuerza magnetomotriz que causa que se establezca un flujo de liacuteneas de fuerza alterno (Ф1) en el circuito magneacutetico del transformador

Tipos de nuacutecleos

Existen 2 tipos de nuacutecleos fundamentales de estructura del transformador ellos son el tipo nuacutecleo y el tipo acorazado los cuales se detallan a continuacioacuten

a Tipo nuacutecleo

Este tipo de nuacutecleo se representa en la (Figura 3) indicando el corte A-1 la seccioacuten transversal que se designa con S (cm2) Este nuacutecleo no es macizo sino que esta formado por un paquete de chapas superpuestas y aisladas eleacutectricamente entre siacute Para colocarlas y poder ubicar el bobinado terminado alrededor del nuacutecleo se construyen cortadas colocando alternadamente una seccioacuten U con una seccioacuten I La capa siguiente superior cambia la posicioacuten I con respecto a la U

Figura 3 Vista y corte de un nuacutecleo tipo nuacutecleo

El aislamiento entre chapas se consigue con barnices especiales con papel de seda o simplemente oxidando las chapas con un chorro de vapor

b Tipo acorazado

Este tipo de nuacutecleo es maacutes perfecto pues se reduce la dispersioacuten se representa en la (Figura4) en vistas Obseacutervese que las liacuteneas de fuerza de la parte central alrededor de la cual se colocan las bobinas se bifurcan abajo y arriba hacia los 2 costados de manera que todo el contorno exterior del nuacutecleo puede tener la mitad de la parte central Esto vale para las 2 ramas laterales como tambieacuten para las 2 cabezas Para armar el nuacutecleo acorazado tambieacuten se lo construye en trozos unos en forma de E y otros en forma de I y se colocan alternados para evitar que las juntas coincidan

Nuacutecleo tipo acorazado con indicacioacuten de la longitud magneacutetica mediaFigura 4

El hecho que los nuacutecleos sean hechos en dos trozos hace que aparezcan juntas donde los filos del hierro no coinciden perfectamente quedando una pequentildea luz que llamaremos entrehierro Obseacutervese que en el tipo nuacutecleo hay dos entrehierros en el recorrido de las fuerzas y que el acorazado tambieacuten porque los dos laterales son atravesados por la mitad de liacuteneas cada uno3 Clasificacioacuten de los transformadores monofaacutesicos Los transformadores se clasifican en

De intensidad De tensioacuten Auto transformadores

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De intensidad

Los transformadores de intensidad se conectan con su primario intercalado en la liacutenea o sea laquoen serieraquo con la misma Dicho primario queda recorrido pues por la plena intensidad de la liacutenea

Las marcas de los bornes identifican 1048708 Los arrollamientos primario y secundario

1048708 Las secciones de cada arrollamiento cuando esteacuten divididos en secciones

1048708 Las polaridades relativas de los arrollamientos y de las secciones de los arrollamientos

1048708 la toma intermedias si existen

Por razones de seguridad se conecta siempre a tierra uno de los bornes de cada uno de los secundarios por ejemplo S1 si hay un solo secundario o bien el 1S1 y el 2S1 si hay dos secundariosLas marcas de los bornes de los transformadores de intensidad estaacuten indicadas en la figura 5

Figura 5 Transformador de IntensidadDe Tensioacuten

Se denomina transformador a una maquina que permite aumentar o disminuir el voltaje o tensioacuten en un ciacuterculo eleacutectrico de corriente alterna manteniendo la frecuencia La potencia que ingresa al equipo en el caso de un transformador ideal esto es sin perdidas es igual a la que se obtiene a la salida Las maquinas reales presentan un pequentildeo porcentaje de perdidas dependiendo de su disentildeo tamantildeo etc

1 Los transformadores de tensioacuten (figura 6) se conectan a la liacutenea en derivacioacuten (como un transformador de potencia Su primario estaacute sometido pues a la plena tensioacuten de la liacutenea Presentamos los esquemas del transformador monofaacutesico con bornes primarios( figura 61) y transformador monofaacutesico con arrollamientos del secundarios muacuteltiples (figura 62)

Los TT para conexioacuten entre fases tienen dos bornes (polos) primarios aislados Los previstos para conexioacuten entre fase y masa (tierra) tienen un solo borne primario aisladoEl otro borne no precisa estar aislado ya que es el que se conecta a tierra

Figura 6 De transformador de Tensioacuten

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Auto Transformador

El primario y el secundario del transformador estaacuten conectados en serie constituyendo un bobinado uacutenico Pesa menos y es maacutes barato que un transformador y por ello se emplea habitualmente para convertir 220V a 125V y viceversa y en otras aplicaciones similares (figura 7) Tiene el inconveniente de no proporcionar aislamiento galvaacutenico entre el primario y el secundario

Figura 7 Del Auto transformador4 Calculo de transformadores

Aprovechando la induccioacuten variable producida por una corriente Alterna es posible mediante un transformador (Figura 8) Cambiar el valor de la tensioacuten sin una perdida importante de energiacutea

El transformador consiste en una laminacioacuten (la mas comuacuten es de hierro con silicio) con una forma de E para el nuacutecleo principal y de I para cerrar el circuito magneacutetico El espesor es de 05 mm y se apilan en forma entrelazada para formar el nuacutecleo

La forma de armado mediante chapas y no macizo reduce las perdidas por calentamiento llamada perdidas por corrientes paraacutesitas Si la superficie de cada chapa esta aislada con barniz oxido o papel el beneficio aumenta

El primer paso para su caacutelculo es conocer el consumo del o los bobinados secundarios y luego con ese calculo el consumo reflejado en el primario

Tomemos E =12 voltios a I = 50 amperios W = E x I = 12 x 50 = 600 W

Si las tensiones son mas se aplica el mismo meacutetodo y se suman los consumosSumemos un 20 para el valor del primario 12 x 600 = 720 W consumo primario La seccioacuten del nuacutecleo se calcula S = 11 x ^ W = 11 x ^ 720 = 268 cm2

Figura 8 Seccioacuten del nuacutecleo de un transformador

Numero de espiras

Es decir la seccioacuten central del nuacutecleo (amarillo) debe tener miacutenimo 268 cm2 Ya definimos el nuacutecleo podemos ahora calcular las vueltas del primario y secundario

Espiras por vuelta = 22500 F x B x S = 22500 50 x 9 x 268 = 186 VPV

F = frecuencia (50)B = Kilogauss (9)S = Medida calculada de la rama C del transformador

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VPV = vueltas por voltioEl calculo anterior nos da los voltios por vuelta para el primario y secundarioSi alimentamos el trafo con 220 voltios tenemos N = 220 x 186 = 409 vueltas

Veamos los Amper que circulan por el primario

El consumo del primario es I = WE = 720 220 =32 AmpSe toma como corriente normal 3 Amper por mm2 de seccioacuten del alambre El secundario de 12 voltios es N =12 x 186 = 22 vueltasseccioacuten del alambre del primario = 32 3 Amp = 11 mm2Para el secundario = 50 3 = 17 mm2

Tenemos la seccioacuten del alambre del primario y del secundario veamos el diaacutemetroEl diaacutemetro para el primario = 12 mm de diaacutemetroPara el secundario = 48 mm de diaacutemetroCon los caacutelculos comprobamos si entra el alambre de las dos bobinas mas el aislante entre capas

El primario lleva 409 vueltas de 12 mm de diaacutemetroEl secundario 22 vueltas de 48 mm de diaacutemetroEl largo del carrete que va en la laminacioacuten es de 155 mm entran 15512 = 129 vueltasPor capa y son necesarias 409129 = 314 capas (4)Considerando que se pierdan vueltas de bobinar en cada capa tomamos 4 capas que con el aislante suman 4 12 = 34 mm 4 capas de aislante de 01 mm = 04 mm total 38 mm

Entre primario y secundario se dan 3 vueltas de aislante = 03 mm El secundario ocupa 22 vueltas por 48 mm de diaacutemetro = 105 mm es decir una capa mas de 48 mm mas 02 de dos capas de aislante = 5 mmTotal = 38 + 03 + 5 = 91 mm digamos 10 mm tenemos 45 en C luego entraSobre el carrete de plaacutestico se inicia el bobinado cruzando el alambre forrado en un espagueti y bobinando sobre el en sentido contrario de esta forma el alambre inicial queda riacutegido

Al final de cada capa de alambre se cuenta la cantidad y se bobina una tira de aislante prespan de 01 mm en el mismo sentido del alambreLa bobina se continua retrocediendo sobre el bobinado anterior aislado por el prespanSe va a arroyar el papel las vueltas van a salir separadas o superpuestas pero con un poco de practica es faacutecil

Terminada la bobina se introducen las chapas E de la laminacioacuten una de derecha a izquierda y otra de izquierda a derecha Una vez finalizada la carga de las secciones E se para el transformador y se introducen las tiras ISe pueden colocar hasta 3 chapas por vez de cada lado para ahorrar tiempo Todo el conjunto se barniza con barniz de secado al aire y ya esta listo

Relacioacuten de Transformacioacuten

N=n1n2

N=I1I2

N=V1V2

El bobinado principal de un transformador monofaacutesico tiene 1000 espiral esta conectada a una red de 220 el bobinado secundario tiene 50 espiral determinar la relacioacuten de transformacioacuten y la tension en los bordes del bobinado secundario

N = N1N2 = 1000 ESPIRAL 50 ESPIRAL =20 RELACIONV2= V1N =220 v 20 ESPIRAL = 11 TENSION

Una pistola de soldar de 220 V y 07 amp En el primero tiene 650 espiral y 3 espiral en el secundario iquestCuaacutel seraacute el voltaje en el segundo Y iquestCuaacutel seraacute la corriente en el secundario

N=6503=2166

V2=220216v=101v

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I2=07216=15116 AMP

Rendimiento del transformador

Los transformadores pierden energiacutea

1 perdidas en el cobre (potencia perdida en el cobre) p=I2 R

2 perdidas en el hierro (potencia perdida en el hierro) hay 2A perdida por corriente de foulcaultB perdida por histeacuteresis son derivadas del magnetismo remanente que es el magnetismo que permanece en el

circuito magneacutetico en el hierro despueacutes que se retira el magnetismo

PEN = PSAL

N= RENDIMIENTO =N= PSALPEN

PEN= POTENCIA DE ENTRADA

PSAL=POTENCIA DE SALIDA

PP= PP CU+ PP FE

Un transformador de 220 v a 24v consume una potencia de 60 watt las perdidas en el hierro son 5 watt y en el cobre 7 watt iquestencontrar el rendimiento y la potencia de salida

PP= PP FE+ PP CU PSAL=60W

PP=5W +7W PSAL =48W

PP = 12W N=4860 N=08

Prueba de corto circuito en el transformador

El voltaje aplicado (Vc) es regulado y se variacutea como se indicoacute antes hasta que circule la prueba de corto circuito consiste en cerrar o poner en corto circuito es decir con una conexioacuten de resistencia despreciable las terminales de uno de los devanados y alimentar el otro con un voltaje reducido (de un valor reducido de tensioacuten que representa un pequentildeo porcentaje del voltaje del devanado por alimentar de tal forma que en los devanados circulen las corrientes nominales En estas condiciones se miden las corrientes nominales y la potencia absorbida Debido a que la tensioacuten aplicada es pequentildea en comparacioacuten con la tensioacuten nominal las peacuterdidas en vaciacuteo o en el nuacutecleo se pueden considerar como despreciables de manera que toda la potencia absorbida es debida a las peacuterdidas por efecto joule en los devanados primario y secundario Diagrama para la prueba de cortocircuito de un transformador monofasicovatimetro que indica la potencia de peacuterdidas por efecto de circulacioacuten de las corrientes en los devanados primario y secundarioConexioacuten de corto circuito entre las terminales del devanado

Voltaje de alimentacioacuten de valor reducido de manera que se hagan circular las corrientes I1 I2 de valor nominal en cada devanado corriente de plena carga en el primario De los valores medidos se obtiene ldquola impedancia totalrdquo del transformador como

DondeI1 = Corriente nominal primaria

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Vcc = Voltaje de corto circuito aplicado en la Prueba

Zt = Impedancia total interna referida a devanado primario Esta impedancia se conoce tambieacuten como impedancia equivalente del transformador

Teacutecnicas de verificacioacuten de transformadores monofaacutesicos

Verificar el estado de flojedad en los conductores Verificar su impedancia (de bobinas primarias y secundaria) Aplicar coacutedigo de colores Verificacioacuten de voltaje (que su voltaje sea el adecuado a su conexioacuten) Que el barniz de las bobinas no sea oscuro (por recalentamiento) Depende del tipo de transformador a utilizar Para los de potencia Revisar el nivel de aceite y su calidad Revisioacuten de las borneras que no posea corrosioacuten Determinar Polaridad en un transformador si es aditiva o sustractiva Medicioacuten de la resistencia de aislamiento Prueba de relacioacuten de transformacioacuten Determinacioacuten del desplazamiento de fase de los grupos de bobinas Determinacioacuten de las caracteriacutesticas del aislamiento Prueba del aislamiento por voltaje aplicado Prueba para la determinacioacuten de las peacuterdidas en vaciacuteo y en corto circuito (determinacioacuten de impedancia) Prueba del aislamiento entre espiras por voltaje inducido Medicioacuten de la corriente de vaciacuteo y la corriente de excitacioacuten

EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteNDespueacutes del estudio de la unidad I te sugiero que realices los siguientes ejercicios de auto evaluacioacuten lo que permitiraacute fortalecer tus conocimientos

I Responda la siguiente pregunta

1 iquestMencione la diferencia entre magnetismo y electromagnetismo

2 iquestClasifique los transformadores monofasicos

3 iquestExplique la teacutecnica de verificacioacuten de los transformadores monofasico

4 iquestCoacutemo esta constituido el auto transformador

5 Un transformador de 220v a 12v consume una potencia de 30w las perdidas en el hierro son de 8w y en el cobre de 6w iquestencontrar el rendimiento y la potencia de salida

II UNIDAD MOTORES MONOFAacuteSICOS

1 Motores monofasicos

IntroduccioacutenLos motores monofaacutesicos como su propio nombre indica son motores con un solo devanado en el estator que es el devanado inductor Praacutecticamente todas las realizaciones de este tipo de motores son con el rotor en jaula de ardilla Suelen tener potencias menores de 1KW aunque hay notables excepciones como los motores de los aires acondicionados con potencias superiores a 10KW

Se utilizan fundamentalmente en electrodomeacutesticos bombas y ventiladores de pequentildea potencia pequentildeas maacutequinas-herramientas en los mencionados equipos de aire acondicionado etc

Se pueden alimentar entre una fase y el neutro o entre dos fases No presentan los problemas de excesiva corriente de arranque como en el caso de los motores trifaacutesicos de gran potencia debido a su pequentildea potencia por tanto todos ellos utilizan el arranque directo

Presentan los siguientes inconvenientes

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Se caracterizan por sufrir vibraciones debido a que la potencia instantaacutenea absorbida por cargas monofaacutesicas es pulsante de frecuencia doble que la de la red de alimentacioacuten

Estos motores han sido perfeccionados a traveacutes de los antildeos a partir del tipo original de repulsioacuten en varios tipos mejorados que en la actualidad se conocen como

Motores de fase partida Motores de arranque con capacitor Motores con capacitor permanente Motores universales

Principio de operacioacuten

Todos los motores monofaacutesicos tienen un problema en comuacuten que es arrancar ya que para producir el par de arranque se requiere de alguacuten medio auxiliar que produzca la reaccioacuten con la onda de CA de la alimentacioacuten para producir el par De aquiacute que en los motores de CA monofaacutesicos se hable de un ldquodevanado de trabajordquo y otro devanado de arranque o alguacuten medio auxiliar como el capacitor

Dentro del titulo de fase partida se agrupan los motores de arranque con capacitor y de arranque con resistencia Algunos de estos son monofaacutesicos de induccioacuten cuyos nombres o tiacutetulos son De arranque con capacitor de fase partida de polos sombreados con capacitor y arranque con capacitor con capacitor permanente etc

Cuando se aplica un voltaje de CA al devanado de trabajo de un motor de induccioacuten la corriente circula a traveacutes del devanado la cual produce un campo magneacutetico que expande contrae y cambia la polaridad en fase con la corriente

Los devanados de trabajo actuacutean como el primario de un transformador Su campo magneacutetico induce una corriente hacia el secundario (rotor o armadura de motor)

La corriente en la armadura crea un campo magneacutetico que se opone al campo magneacutetico del devanado de trabajo esto hace que los polos distintos se atraigan uno a otro y prevengan al rotor de girar Bajo estas condiciones existe solo una fuerza en el plano horizontal sin fuerza en el sentido vertical que cause que el rotor gire

Cuando la polaridad del campo magneacutetico cambia debido a la variacioacuten en la polaridad de la corriente la polaridad del campo del rotor cambia al mismo tiempo Los dos campos se estaacuten constantemente atrayendo uno a otro por lo tanto el rotor es puesto en posicioacuten y no giraraSi se hace girar el rotor manualmente entonces inicia su movimiento en la misma direccioacuten solo que a una velocidad inferior a la de sincronismo Esto significa que para producir el par giratorio en un motor de induccioacuten monofaacutesico se requiere de un impulso adicional pero la forma de hacerlo manualmente no es praacutectica de manera que se tiene que incorporar alguacuten elemento que de disentildeo permita cumplir con el inicio de la rotacioacuten del motor

Partes principales de un motor monofaacutesico

1 La carcasa o caja que envuelve las partes eleacutectricas del motor es la parte externa

2 El inductor llamado estator cuando se trata de motores de corriente alterna consta de un apilado de chapas magneacuteticas y sobre ellas estaacute enrollado el bobinado estatoacuterico que es una parte fija y unida a la carcasa

3 El inducido llamado rotor cuando se trata de motores de corriente alterna consta de un apilado de chapas magneacuteticas y sobre ellas estaacute enrollado el bobinado rotoacuterico que constituye la parte moacutevil del motor y resulta ser la salida o eje del motor

2 Clasificacioacuten de los motores monofaacutesicos

Los motores monofaacutesicos se clasifican en

Motor monofaacutesico de fase partida Motor monofaacutesico con capacitor de arranque Motor monofaacutesico con capacitor permanente Motores monofaacutesicos universales

21 Motor monofaacutesico de fase partida

Introduccioacuten

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El motor de fase partida tiene dos grupos de devanados en el estator El primer grupo se conoce como el devanado principal o devanado de trabajo y el segundo como devanado auxiliar o de arranque (figura 17) Estos dos devanados se conectan en paralelo entre si el voltaje de liacutenea se aplica a ambos al energizar el motorLos dos devanados difieren entre si fiacutesica y eleacutectricamente El devanado de trabajo esta formado de conductor grueso y tiene mas espiras que el devanado de arranque Generalmente el devanado de arranque se aloja en la parte superior de las ranuras del estator en tanto que el de trabajo en la parte inferior El devanado de arranque tiene menos espiras de una seccioacuten delgada o pequentildea de conductor Figura 18 atraccioacuten magneacutetica y desplazamiento de los devanados

Figura 17 de motor monofaacutesico de fase partida

Figura 18 atraccioacuten magneacutetica y desplazamiento de los devanados

CaracteriacutesticaEn general un motor de fase partida consiste de una carcaza un estator formado por laminaciones en cuyas ranura se alojan las bobinas de los devanados principal y auxiliar un rotor o parte giratoria formada por conductores basados de barras de cobre o aluminio embebidos en el rotor y conectados entre si por medio de anillos de cobre en ambos extremos formando lo que se conoce como una jaula de ardilla Se les llama asiacute porque la configuracioacuten de los anillos y las barras conductoras se asemejan realmente a una jaula de ardilla

El devanado de arranque ayuda a arrancar al motor de C A De fase partida y es removido el circuito por un switch centrifugo cuando el motor alcanza del 75 al 80 de su velocidad nominal

Una parte maacutes importantes del motor eleacutectrico es su mecanismo de arranque Para los motores monofaacutesicos se usa un tipo especial a base de un swith centriacutefugo para desconectar el devanado de arranque cuando el motor ha alcanzado de 75 a 80 de su velocidad de operacioacuten de manera que a velocidad nominal el motor funciona solo con su devanado de operacioacuten A esta velocidad un mecanismo a base de resorte abre ya que la fuerza centrifuga del rotor vence la del resorte que hace que el swith permanezca cerradoComo se observa en el circuito (figura 19) de arranque el swith centrifugo esta conectado en serie con el devanado de arranque

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Figura 19

El motor continuacutea operando debido a las corrientes inducidas en el devanado del rotor y a su movimiento Si el swith centrifugo no esta cerrado cuando es energizado el motor este no arrancara y puede producir un fuerte ruido y demandar una corriente excesiva

Debido a que el rotor no gira su impedancia es aproximadamente igual a la resistencia de las barras del rotor y actuacutea como el secundario de un transformador en corto esto hace que el primario (devanado de trabajo) demande mucha corriente y si esta condicioacuten permanece por mucho tiempo entonces el devanado de trabajo sufre un calentamiento excesivo

Conexioacuten del motor de fase partidaLa Nacional Eleacutectrical Manufacturen Association (NEMA) de los Estados Unidos tiene establecida una numeracioacuten normalizada y un coacutedigo de colores que han sido adoptados por varios paiacuteses que facilita la identificacioacuten de las terminales del motor(figura 20) El numero de cada conductor o Terminal se identifica con una letra (T1 T2 etc) y se le asigna un color como se muestra en la figura

Figura 20

AveriacuteasEstas son posibles averillas que puede tener los motores monofasicosFalla en el arranque1) Causa Voltaje bajo o ausencia de voltajeSolucioacuten Revise la fuente de alimentacioacuten

2 ) Causa Conexiones inadecuadas Solucioacuten Revise las conexiones con el diagrama del motor

3) Causa Carga excesiva Solucioacuten si el motor arranca cuando esta desconectado de la carga el motor puede estar sobre cargado bloqueado o trabado de modo que no gira libremente reduzca la carga para que corresponda a la clasificacioacuten del motor aplique un motor que tenga mayor momento de torzoacuten de arranque

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4) Causas Alineacioacuten defectuosaSolucioacuten Alinee el motor apropiadamente con la maquina impulsada

5) Causas Espacio de aire desigual

Solucioacuten Revise para ver si el eje esta doblado o si los cojinetes estaacuten gastados Si es necesario rectifique el diaacutemetro exterior del rotor o el nuacutecleo del estator Al aumentar el espacio de aire puede haber recalentamiento manteacutengalo al mismo

6) Causas Suciedad n el espacio de aire

Solucioacuten Desmonte el motor y use una aspiradora o saque la suciedad por medio de aire comprimido seco

7) Causas Cojines gastados

Solucioacuten Un cojinete seco o ligeramente gastado puede dar como resultado un ruido del tipo zumbidoCojinetes Los cojinetes son partes vitales del motor Son las uacutenicas partes desgastadas con excepcioacuten del interruptor de arranque en la mayoriacutea de los motores de potencia fraccionaria Muchos motores monobaacutesicos para fines generales utilizan cojines de camisa para sostener el motor Se usan motores de cojines de bolsas en los sitios en que se encuentra cargas pesadas de empuje axial y radical

Sustituya siempre los cojines de camisa con otros que sean exactamente iguales Los cojines deben calzar bien en su cubierta Aunque el cojinete posterior (extremo del eje) se gasta maacutes que el cojinete delantero reemplaacutecelos ambos al mismo tiempo

Recalentamiento del cojinete

1) Causa Ausencia d aceite

Solucioacuten Poacutengale al motor un buen grado de aceite lubricantes ligero

2) Causa Aceite sucio

Solucioacuten Lidie l cojinete y la mecha y reemplace el aceite con un buen grado de aceite lubricantes ligero

3) Causa El aceite no llega al eje

Solucioacuten Revise la mancha y los medios que se proporcionan para mantener la mancha contra el eje Si es de contraccioacuten de anillo aseguacuterese de que los anillos giran

4) Causa Demasiada grasa

Solucioacuten Quite el exceso d grasa La grasa excesiva puede que los cojines se recalienten

5) Causa Excesiva tensioacuten de las correas al valor adecuado (Casos que motores accionan con correas o banda)

Solucioacuten Ajuste la cesioacuten de las correas al valor adecuado (12rdquo a frac34 de deflexioacuten)

6) Causa Superficie aacutespera de los cojinetes

Accioacuten Reemplace los cojinetes

7) Accioacuten Empuje Terminal excesivo

Solucioacuten Revise el motor y la aplicacioacuten Puede ser ocasiona por el nuacutecleo del rotor situado incorrectamente sobre l eje o por la maquina accionada produciendo tensioacuten excesiva sobre los cojinetes del motor

8) Causa Transicioacuten lateral excesivo

Solucioacuten Revise la aplicacioacuten del motor a la maquina accionada Aseguacuterese de que la correa tiene la tensioacuten correcta La transicioacuten de la correa no deberaacute ser contra la ventanilla del cojinete

Chisporroteo excesivo de las escobillas

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En cualquier motor de conmutador el chisporroteo excesivo d las escobillas es causado generalmente por cobillas o conmutador defectuosos

La sobrecarga el voltaje d la liacutenea y los cortocircuitos o los circuitos abiertos del arrollamiento son otras causas de produccioacuten de chispas

1) Causa Cortocircuito o circuito abierto en el inducidoSolucioacuten Revise para ver si hay soldadura o metal entre las barras del conmutador y conexiones rotas o sueltas Repare o vuelva a enrollar el inducido

2) Causa Escobillas gastadas o pegadasSolucioacuten Si las escobillas estaacuten bien gastadas sustituacuteyalas por novas de la clasificacioacuten correcta Si las escobillas se pegan liacutempielas y revise la tensioacuten del resorte de la misma

3) Causa Colocacioacuten inadecuada de las escobillas Solucioacuten Revise para determinar si las escobillas estaacuten colocadas a la distancia conveniente de la neutral

4) Causa Conmutador aacutespero Solucioacuten Limpie con lija fina SOLAMENTE Si es mica alta corte la mica Si la mica es alta en un sitio se puede quitar cortando con una hojilla de sierra para cortar metales preparados para esta operacioacuten Si es necesario rectifique el conmutador hacendoacute un ligero corte por medio de un torno

5) Causa Barras del conmutador flojasSolucioacuten Reemplace el conmutador o el inducido Los conmutadores deberiacutean ser lisos redondos y conceacutentricos con el eje de rotacioacuten

6) Causa Polvos peligrososSolucioacuten Averiguumle la causa y corriacutejala El polvo d las construcciones de edificios nuevos s particularmente peligroso para las superficies de los conmutadores

7) Causa SobrecargaSolucioacuten Disminuya la carga C ponga un motor de mayor clasificacioacuten

8) Causa Escobillas desigualesSolucioacuten Vulva a asentar las escobillas Use un pedazo de papel de lija debajo de extremo del conmutador de la escobillas y gire el conmutador para obtener un ajuste parejo de las escobillas al conmutador

Recalentamiento de motor

He aquiacute varias razones por las cuales se recalientan los motores sobrecargas contactos a tierras permanencia del arrollamiento d arranque n el crucito cojinetes gastados o secos y arrollamiento en cortocircuito

Las vueltas en cortocircuito del arrollamiento del motor son una causa comuacuten de calentamiento Las bobinas en cortocircuito se calientan maacutes que el resto del arrollamiento debido a la corriente excesiva que gastan Los cojines gastados o ecos actuacutean como una sobrecarga sobre el motor Tambieacuten la maquina accionada puede tener cojines gastados o secos que hacen que el motor se recalenteacute

Recalentamiento de los motores

1) Causa Obstruccioacuten del sistema d ventilacioacuten Solucioacuten Manteacutengase limpios y secos los motores eleacutectricos estos se hace necesariamente en inspecciones y las piezas perioacutedicasQuite el polvo por medio de una aspiradora Utilizando aire comprimido seco a baja porcioacuten o desmontando y limpiando el motor Las aberturas de ventilacioacuten no estar cubierta por otro aparatos

2) Causa SobrecargaSolucioacuten Aseguacuterese de que la maquina accionada no se traba Revise la aplicacioacuten mediana la potencia y la entrada d corriente bajo condiciones normales d operacioacuten (En los motores de induccioacuten la corriente sola no es una indicacioacuten confiable de carga del motor)

3) Causa El rotor roza el estatorSolucioacuten Revise para ver si los cojinetes estaacuten gastados o el eje esta doblado

Estator o Rotor quemados (Si l rotor es devanado)

1) Causa Humedad

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Solucioacuten Cueza el arrollamiento deacutele tratamiento de barniz El exacto de humedad puede ocasionar deacutebilmente del aislamiento

2) Causa Aacutecidos o basesSolucioacuten Quizaacutes sea necesario un tratamiento espacial de barniz

3) Causa Polvos peligrososSolucioacuten No deje que haya polvo Algunos tipos de polvos son altamente conducen y contribuye a la rotura del aislamiento

Velocidad del motor

Cuando un motor mancha mas lentamente de lo normal esto generalmente se debajo sobrecarga o alta resistencia en el circuito del motor

En todos los motores de CA con excepcioacuten del motor universal las velocidades que rigen por la frecuencia de la liacutenea de suministro generalmente de 60 l se muestra obtener velocidades muy altas mediante l motor universa su velocidad demuestra la carga

Velocidad demasiada lenta

1) Causa El motor circuito abierto o alta resistencia Solucioacuten Repare Esto se aplica a un motor de jaula de ardilla donde la velocidad baja excesivamente cuando se aplica la carga Si el rotor esta soldado d alguna manera lo deberiacutea reparar en un taller

Reemplace el rotor si el rotor fundido a troquel tiene barra abierta o anillo defectuoso

2) Causa SobrecargaSolucioacuten En los motores de repulsioacuten o motores universales reduzca la carga o ponga un motor de mayor clasificacioacuten Esto se aplica tambieacuten a los motores de polo de sombra y a los motores de condensador con divisioacuten excesiva

Velocidad demasiada alta

1) Causa Campo en cortocircuito

Solucioacuten Reemplace la bobina del campo En los motores universales un campo en cortocircuito produciraacute una velocidad excesiva

2) Causa No funciona el dispositivo de cortocircuitoSolucioacuten Limpie el dispositivos de cortocircuito En los motores de induccioacuten que son de arranque por repulsioacuten la velocidad puede llegar a ser demasiado alta si se pega el dispositivo de cortocircuito

3) Causa Carga LivianaSolucioacuten En los motores de repulsioacuten o universales aumente la carga o utilice un motor de clasificacioacuten de HP menor Esto se aplica tambieacuten a las velocidades maacutes lentas de los motores de polo de sombra con velocidades muacuteltiples o los motores con condensador de divisioacuten permanente

22 MOTORES MONOFASICO CON CAPACITOR DE ARRANQUE

Introduccioacuten

Estos motores son monofaacutesicos de CA cuyo rango va desde fracciones de HP hasta 15HP Se usan ampliamente en muchas aplicaciones de tipo monofaacutesico tales como accionamiento de maquinas herramientas (taladros pulidoras compresores de aire refrigeradores etc) Este tipo de motor es similar en su construccioacuten al de fase partida excepto que se conecta un capacitor en serie con el devanado de arranque como se muestra en la (figura 21)

Los motores de arranque con capacitor estaacuten equipados tambieacuten como los de fase partida con devanados de trabajo y de arranque pero el motor tiene un condensador (capacitor) que permite tener una mayor par de arranque Como se muestra en la figura anterior el capacitor se conecta en serie con el devanado de arranque y el swith centrifugo

La corriente en el devanado de arranque que es liberada por el capacitor se adelanta al voltaje en el devanado de trabajo obteniendo de esta manera un desplazamiento angular mayor entre los devanados Lo que proporciona un incremento en el par de arranque del motor Para tener una idea de la magnitud de dicho par un motor de fase partida con capacitor tiene un par dos veces mayor que el motor de fase partida sin capacitor

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Figura 21 motores de arranque con capacitorCaracteriacutesticasLos motores de arranque con capacitor se encuentran disponibles en las versiones de par de arranque normal para accionar cargas como ventiladores sopladores bombas centrifugas y otras aplicaciones Los disentildeos para alto par de arranque se usan en equipos como compresores bombas transportadores con carga etc

Los motores de fase partida de arranque con capacitor son los que requieren el menor mantenimiento de todos los tipos de motores monofaacutesicos pero tienen un par de arranque muy bajo lo que hace que no sean adecuados para algunas aplicaciones

El par de arranque en un motor de arranque con capacitor esta producido por un campo magneacutetico rotatorio que se establece dentro del motor Este campo magneacutetico relocaliza al devanado de arranque a 90 grados eleacutectricos desfasados con respecto al devanado de trabajo lo que hace que la corriente en el devanado de arranque se adelante a la del devanado de trabajo Esta condicioacuten produce un campo magneacutetico giratorio en el estator el cual a su vez induce una corriente en el devanado del rotor efectuando asiacute la rotacioacuten del mismo

Conexion

Figura 22

Figura 23

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Figura 24 Figura 25

23 MOTORES MONOFASICOS CON CAPACITOR PERMANENTE

CARACTERIacuteSTICAS

Los motores de fase partida con capacitor permanente usan un capacitor conectado en serie con los devanados de arranque y de trabajo El capacitor crea un retraso en el devanado de arranque el cual es necesario para arrancar el motor y para accionar la carga

En caso necesario los devanados de un motor con capacitor permanente se pueden identificar verificando los valores de la resistencia de los devanados de arranque y de trabajo

El devanado de arranque y el devanado de trabajo con su capacitor permanecen en el circuito mientras el motor esta en operacioacuten La principal diferencia entre un motor con capacitor permanente y un motor de arranque con capacitor es que no se requiere swith centriacutefugo para los motores con capacitor permanente Estos motores no pueden arrancar y accionar cargas que requieren un alto par de arranque

Conexioacuten

Figura 26

Motor de ca monofaacutesico con capacitor permanente (figura 26) no requiere de switch centriacutefugo ya que el capacitor nunca se mueve del circuito

Figura 27

Diagrama esquemaacutetico de los devanados del motor monofaacutesico de ca 17

con capacitor permanente

Figura 28

24 Motor monofaacutesico con condensador permanente

Operacioacuten

Estos se diferencian de los motores de divisioacuten de fases en el hecho de que las bobinas de encendido tienen maacutes vueltas (frecuentemente maacutes que el embobinado principal) y se alimenta mediante condensadores en serie El resultado de complicar miacutenimamente el circuito es el de un mejor encendido Los condensadores en serie son la causa de que la corriente que se da en la bobina de arranque esteacute atrasada respecto a la fase de la tensioacuten suministrada escogiendo de forma correcta la bobina y el condensador podemos aproximar en gran manera la diferencia de fase ideal de 90deg

El momento inicial es ahora dos o tres veces mayor que el momento total con una corriente inicial cuyos valores estaacuten comprendidos entre cuatro y seis veces la corriente normal Para conseguir este funcionamiento se necesitan valores altos de la capacidad usualmente unos 50HZ o maacutes por caballo de potencia a 240V 50 HZ y sobre unas cuatro veces superior para 115V 60HZ El uacutenico tipo de condensador que puede proveer esta capacidad dicho tensioacuten con un tamantildeo y coste aceptable es el condensador electroacutenico Esto nos da la gran capacidad necesaria en un volumen muy pequentildeo pero desafortunadamente producen pequentildeas aunque significantes peacuterdidas que incrementan de forma muy espectacular la temperatura interna cuando circulan corrientes alternas muy altas Esto no es de gran importancia cuando se utiliza uacutenicamente como motor de arranque (en la mayor parte de los motores si se les da un mal uso se quemariacutea primero el embobinado de arranque que el condensador) pero no se utilizan en un circuito de uso permanente

La figura 29 Muestra el motor de condensador permanente

El motor de encendido capacitivo monofaacutesico es el maacutes adecuado para utensilios domeacutesticos Tiene un gran momento inicial tolera frecuentes paradas y puestas en marcha y es tan soacutelo un poco maacutes caro que el de motor de divisioacuten de fase Es faacutecil de reconocer debido al pequentildeo saliente situado en la carcasa y que aloja el condensador ciliacutendrico para el arranque

Figura 29Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador

Meacutetodo para el seguimiento de averiacuteas eleacutectricas realizar Cuadro sinoacuteptico de averiacuteas Seguimiento de averiacuteas entre motor principal y si existe un programador Comprobacioacuten de circuitos para el diagnoacutestico de averiacuteas funcionamiento y comprobacioacuten Comprobacioacuten Condensadores a traveacutes de multimetro Comprobaciones de Circuitos y entre motor-placa-programador Instalacioacuten del motor principal en la placa Comprobacioacuten de tensioacuten entre F y N Diagnoacutestico de averiacuteas a traveacutes de las mediciones eleacutectricas efectuadas

25 Motores Universales

Introduccioacuten

Los motores universales son motores en serie de potencia fraccional de corriente alterna disentildeados especialmente para usarse en potencia ya sea de corriente continua o de corriente alterna Recordemos que el motor serie de corriente continua se caracteriza por disponer de un fuerte par de arranque y que la velocidad del rotor variacutea en sentido inverso de la carga pudiendo llegar a embalarse cuando funciona en vaciacuteo Estos motores tienen la misma caracteriacutestica de velocidad y par cuando funcionan en ca o en cc En general

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los motores universales pequentildeos no requieren devanados compensadores debido a que el nuacutemero de espiras de su armadura es reducido y por lo tanto tambieacuten lo seraacute su reactancia de armadura Como resultado los motores inferiores a 38 de caballo de fuerza generalmente se construyen sin compensacioacuten El costo de los motores universales no compensados es relativamente bajo por lo que su aplicacioacuten es muy comuacuten en aparatos domeacutesticos ligeros por ejemplo aspiradoras taladros de mano licuadoras etc El motor universal es sin duda el maacutes utilizado en la industria del electrodomeacutestico Su nombre deriva del hecho de que puede funcionar tanto en corriente alterna como en corriente continua Para que un motor de este tipo pueda funcionar con ca es necesario que el empilado de su inductor (el nuacutecleo de los electroimanes) sea de chapa magneacutetica para evitar las corrientes de Foucault Por otra parte la conmutacioacuten resulta en los motores universales que en los de corriente continua por lo que la vida de las escobillas y el colector es maacutes corta inconveniente que reduce mucho el campo de aplicacioacuten de los motores universales

Partes principales

Cables de alimentacioacuten Porta escobilla Escobilla Devanado del rotor Rotor (o armadura) Bobinas de campo Campo del estator Conmutador Ventilador Chumacera

Figura 30Motor CD en derivacioacuten operando en CA

La mayoriacutea de los motores reduciraacuten su velocidad conforme aumenta su carga Los motores con una regulacioacuten deficiente de la velocidad (motores de DC en serie o motores de AC-DC) cambiando mucho su velocidad cuando la carga cambia Los motores con una buena regulacioacuten de velocidad (la mayoriacutea de los motores de DC en derivacioacuten y de induccioacuten) mantienen una velocidad mas constante conforme a la carga cambia Los motores sincroacutenicos operan a la velocidad sincroacutenica desde la condicioacuten sin carga hasta que llevan una sobre carga considerable sin embargo cuando la torsioacuten de carga se incrementa mas allaacute de un cierto punto su velocidad desciende repentinamenteEn algunos motores la placa de caracteriacutestica indicara la velocidad sin carga aproximada En ocasiones se encontrara el rango de velocidad de operacioacuten aceptable del motor A menudo la velocidad miacutenima mencionada depende de la capacidad de enfriamiento de motor Ninguacuten motor cuyo enfriamiento dependa de un ventilador impulsado por el eje debe ser operado a una velocidad demasiado baja

En derivacioacutenLos devanados inductor e inducido se conectan en paralelo tal como se puede observar en la figura Un caso particular de este tipo de conexioacuten es aqueacutel en que el devanado excitador y el inducido se conectan a redes de corriente continua independientes este tipo de conexioacuten se designa con el nombre de excitacioacuten independiente

En la (figura 31) se representa el esquema de una maacutequina de corriente continua geneacuterica de dos polos que puede actuar como motor y como generador Esta maacutequina estaacute constituida por los siguientes elementos

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Figura 31de un motor CDEl estator que mediante el devanado inductor o de excitacioacuten es el encargado de generar y conducir el campo magneacutetico de excitacioacuten El estator estaacute formado por una corona de material ferromagneacutetico denominada culata en cuyo interior se encuentran dispuestos en nuacutemero par unos salientes provistos de expansiones en los extremos denominados polos En torno a los polos se arrollan los devanados de excitacioacuten que generan un campo magneacutetico cuando circula por ellos una corriente continua El colector de delgas que es un conjunto de laacuteminas de cobre llamadas delgas aisladas entre siacute por una capa de mica y que giran solidariamente con el rotor Las delgas estaacuten conectadas eleacutectricamente a las bobinas del devanado inducido

Motor en CD en serie operado en C A

Los motores de corriente directa son insuperables para aplicaciones en las que debe ajustarse la velocidad asiacute como para aplicaciones en las que requiere un par grande En la actualidad se utilizan millones de motores de CD cuya potencia es de una fraccioacuten de caballo en la industria del transporte como automoacuteviles trenes y aviones donde impulsan ventiladores de diferentes tipos para aparatos de ac calentadores y descongeladores tambieacuten mueven los limpiadores de parabrisas y accioacuten de levantamiento de asiento y ventanas Tambieacuten son muy uacutetiles para arrancar motores de gasolina y diesel en autos camiones autobuses tractores y lanchas

El motor de CD tiene un estator y un rotor (ARMADURA) El estator contiene uno no maacutes devanados por cada polo los cuales estaacuten disentildeados para llevar intensidades de corriente directas que establecen un campo magneacuteticoLa ARMADURA y su devanado estaacuten ubicados en la trayectoria de este campo magneacutetico y cuando el devanado lleva Intensidades de Corriente se desarrolla un par-motor que hace girar el motor Hay un COMUTADOR conectado al devanado de la armadura si no se utilizara un conmutador el Motor solo podriacutea dar una fraccion de vuelta y luego se detendriacutea

Para que un motor de CD pueda funcionar es necesario que pase una Intensidad de Corriente por el devanado de Armadura El estator debe de producir un campo m (flujo) magneacutetico con un devanado de derivacioacuten o serie (o bien una combinacioacuten de ambos)

El par que se produce en un motor de CD es directamente proporcional a la Intensidad de Corriente de la armadura y al campo del estado Por otro lado la velocidad de motor la determinara principalmente la Tensioacuten de la Armadura y el campo del Estator La velocidad del motor tambieacuten aumenta cuando se reduce el campo del estator En realidad la velocidad puede aumentar en forma peligrosa cuando por accidente se anula el campo del estator Como ya sabemos los motores de CD pueden explotar cuando trabajan a velocidades muy altas

Con la fuente de Alimentacioacuten de medicioacuten de CD y del Generador Motor de CD observe que la Armadura esta conectada en serie con el devanado de campo en serie a traveacutes de la Tensioacuten de entrada

Figura 32 de un motor CD serieClasificacioacuten

Excitacioacuten por imanes permanentes Excitacioacuten independiente Excitacioacuten serie Excitacioacuten paralelo Excitacioacuten compuesta

Caracteriacutesticas de operacioacuten

Los motores universales son pequentildeos motores con devanado en serie que operan con voltaje de corriente directa o alterna

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Los motores universales tienen praacutecticamente la misma contraccioacuten que los de corriente directa ya que tienen un devanado de campo y una armadura con sus escobillas y su conmutador

El conmutador mantiene a la armadura girando a traveacutes del campo magneacutetico del devanado de campo

Tambieacuten cambia el flujo de corriente con relacioacuten al devanado de campo y la armadura es decir cumple con una funcioacuten de empujar y jalar

Esta accioacuten de jalar y empujar esta creada por los polos norte y sur de los devanados de campo y armadura

Los motores de induccioacuten y los motores de DC reducen un tanto su velocidad cuando el voltaje fluctuacutea y hay posibilidades de que desciendan la potencia y al torsioacuten maacuteximas disponibles de un motor

Hay mas probabilidades de que los motores de que los motores sincroacutenicos se desincronicen con el voltaje bajo

Hay posibilidades de que los motores de induccioacuten se ahoguen bajo la carga pico o de que no arranquen con el voltaje bajo

Por lo general la eficiencia y el factor de potencia de un motor bajan con el voltaje alto o bajo Algunos motores que impulsan ciertos tipos de cargas consumiraacuten mas corriente cuando el voltaje es demasiado bajo Otros consumiraacuten mas corriente

1048708Control de velocidad de motores universales

El meacutetodo principal de control de velocidad empleado para motores monofaacutesicos universales de potencia fraccionaria (control de la tensioacuten de inducido) es el meacutetodo de control de la tensioacuten de liacutenea primaria (de deslizamiento) Lo cual implica una reduccioacuten de la tension aplicada al devanado estatoacuterico (de motores de induccioacuten) universal En el primer caso produce una reduccioacuten del par y aumento del deslizamiento En el uacuteltimo caso representa simplemente un medio de controlar la velocidad mediante control de la tensioacuten o del flujo inducido

1048708 La velocidad mencionada en la placa de caracteriacutesticas es

1048708 La velocidad aproximada a la cual un motor de induccioacuten produce su potencia nominal

1048708 La velocidad normal de operacioacuten de un motor sincroacutenico

1048708 La velocidad ldquobaserdquo aproximada de un motor de DC los motores de DC operaran a una velocidad superior a la velocidad base al reducir la corriente de campo y a una velocidad inferior al reducir el voltaje de la armadura (inducido)

EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN

Despueacutes del estudio de la unidad II te sugiero que realices los siguientes ejercicios de auto evaluacioacuten lo que permitiraacute fortalecer tus conocimientos

I Responda la siguiente pregunta

1 iquestQueacute importancia tiene el motor monofaacutesico

2 iquestCoacutemo se clasifican los motores monofaacutesicos

3 iquestMencione las partes del motor de fase partida

4 iquestJunto a su instructor desarme un motor de fase partida y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

5 iquestDonde se utilizan los motores monofaacutesicos de arranque con capacitor

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6 iquestDibuje el esquema de un motor de arranque con capacitor y coloque sus partes

7 iquestQue funcioacuten realiza el capacitor permanente en un motor monofaacutesico

8 iquestJunto a su instructor desarme un motor de monofaacutesico de capacitor permanente y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

9 iquestCuaacuteles son las partes principales del motor universal

10 iquestMencione las caracteriacutesticas de operacioacuten del motor universal

GLOSARIO

Corto circuito Se produce por el contacto repentino de dos o maacutes conductores de corriente o una liacutenea de corriente y un conductor a tierra

Corriente alterna (ca) En este caso las cargas eleacutectricas circulan siempre en la misma direccioacuten del punto de mayor potencial al de menor potencial

Par de giro Es la fuerza con que gira un eje Se mide en kilogramometro (MKS) o newtonmetro (SI)

Par motor Es la fuerza con que gira un motor El giro de un motor tiene dos caracteriacutesticas el par motor y la velocidad de giro Por combinacioacuten de estas dos se obtiene la potencia

Eficiencia La eficiencia o rendimiento de un motor eleacutectrico es una medida de su habilidad para convertir la potencia eleacutectrica que toma de la liacutenea en potencia mecaacutenica uacutetil Se expresa usualmente en por ciento de la relacioacuten de la potencia mecaacutenica entre la potencia eleacutectrica esto es

BIBLIOGRAFIA

Motores Universales Ministerio De Educacioacuten Superior InstitutoUniversitario De Tecnologiacutea Caripito Venezuela 2004

Quispe O Enrique C Motores Eleacutectricos de Alta Eficiencia UniversidadAutoacutenoma de Occidente Cali Colombiahttpenergiaycomputacionunivalleeducoedicion2121art2pdf

A BC de las maquinas eleacutectricas tomo 1 y2 (Enrrique Harper)

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  • DIRECCION GENERAL DE FORMACION PROFESIONAL
  • INTRODUCCION
  • OBJETIVO GENERAL
  • OBJETIVOS ESPECIFICOS
  • RECOMENDACIONES GENERALES
  • UNIDAD I TRANSFORMADORES MONOFAacuteSICOS
  • 1 Conceptos baacutesicos
  • Magnetismo y Electromagnetismo
  • Electromagnetismo
  • Campo Magneacutetico
  • Ley de polaridad
  • Induccioacuten Magneacutetica
  • Ley de lenz
  • 2-Principios de Funcionamiento de los transformadores
  • Concepto
  • Estructura y funcionamiento
  • Tipos de nuacutecleos
  • 3 Clasificacioacuten de los transformadores monofaacutesicos
  • De intensidad
  • De Tensioacuten
  • Auto Transformador
  • 4 Calculo de transformadores
  • Numero de espiras
  • Relacioacuten de Transformacioacuten
  • Rendimiento del transformador
  • Prueba de corto circuito en el transformador
  • Teacutecnicas de verificacioacuten de transformadores monofaacutesicos
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • 1 Motores monofasicos
  • Introduccioacuten
  • Principio de operacioacuten
  • Partes principales de un motor monofaacutesico
  • 2 Clasificacioacuten de los motores monofaacutesicos
  • 21 Motor monofaacutesico de fase partida
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutestica
  • Conexioacuten del motor de fase partida
  • Averiacuteas
  • 22 MOTORES MONOFASICO CON CAPACITOR DE ARRANQUE
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutesticas
  • Conexion
  • 23 MOTORES MONOFASICOS CON CAPACITOR PERMANENTE
  • CARACTERIacuteSTICAS
  • Conexioacuten
  • 24 Motor monofaacutesico con condensador permanente
  • Operacioacuten
  • Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador
  • 25 Motores Universales
  • Introduccioacuten
  • Motor CD en derivacioacuten operando en CA
  • Motor en CD en serie operado en C A
  • Clasificacioacuten
  • Caracteriacutesticas de operacioacuten
  • Control de velocidad de motores universales
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • GLOSARIO
  • BIBLIOGRAFIA
Page 4: Manual de Maquinas Electricas Universales

UNIDAD I TRANSFORMADORES MONOFAacuteSICOS

1 Conceptos baacutesicos

Magnetismo y ElectromagnetismoEl magnetismo es uno de los aspectos del electromagnetismo que es una de las fuerzas fundamentales de la naturaleza Las fuerzas magneacuteticas son producidas por el movimiento de partiacuteculas cargadas como por ejemplo electrones lo que indica la estrecha relacioacuten entre la electricidad y el magnetismo El marco que auacutena ambas fuerzas se denomina teoriacutea electromagneacutetica La manifestacioacuten maacutes conocida del magnetismo es la fuerza de atraccioacuten o repulsioacuten que actuacutea entre los materiales magneacuteticos como el hierro Sin embargo en toda la materia se pueden observar efectos maacutes sutiles del magnetismo Recientemente estos efectos han proporcionado claves importantes para comprender la estructura atoacutemica de la materia

Caracteriacutesticas del Magnetismo

Aunque hay una estrecha relacioacuten entre la electricidad y el magnetismo ambas fuerzas son totalmente diferentes Para que interactuacuteen debe de haber un movimiento en alguna de ellas Se sabe que el electroacuten tiene una carga electrostaacutetica que aplica una fuerza hacia el centro del electroacuten y tambieacuten se sabe que los electrones tienen un campo magneacutetico a su alrededor debido a su rotacioacuten orbital En el momento en que se encuentren van a formar un campo electromagneacutetico por ser perpendiculares entre siacute

Los uacutenicos materiales magneacuteticos naturalmente son el Hierro Niacutequel y Cobalto Si los responsables del magnetismo son los electrones entonces nos preguntamos por queacute no son todas las sustancias Magneacuteticas entonces Esto se debe a que en los aacutetomos con electrones de spin opuesto tienden a formar parejas que anulan mutuamente su magnetismo

Los materiales naturalmente magneacuteticos reciben el nombre de ldquoferromagneacuteticosrdquo pues se comportan como el Hierro en lo que se refiere al magnetismo Estos materiales no siempre se comportan como imanes esto se debe a que las moleacuteculas estaacuten dispersas y sin alinear por lo que cada una sigue una direccioacuten al azar cuando estas moleacuteculas estaacuten alineadas las fuerzas magneacuteticas se suman en este momento decimos que un material estaacute ldquomagnetizadordquo

Todos los imanes tienen una polaridad en sus extremos que reciben el nombre de ldquoNorterdquo y ldquoSurrdquo(N y S respectivamente) El extremo Norte de un imaacuten se determina suspendiendo un imaacuten en un cordel para que apunte al Norte magneacutetico Esto se debe a que la tierra tiene un campo magneacutetico pues tiene una rotacioacuten del mismo modo que los electrones

Los imanes presentan atraccioacuten y repulsioacuten del mismo modo que las cargas donde polos opuestos se atraen y polos semejantes se repelen

Electromagnetismo

El movimiento de la aguja de una bruacutejula en las proximidades de un conductor por el que circula una corriente indica la presencia de un campo magneacutetico alrededor del conductor Cuando dos conductores paralelos son recorridos cada uno por una corriente los conductores se atraen si ambas corrientes fluyen en el mismo sentido y se repelen cuando fluyen en sentidos opuestos El campo magneacutetico creado por la corriente que fluye en una espira de alambre es tal que si se suspende la espira cerca de la Tierra se comporta como un imaacuten o una bruacutejula y oscila hasta que la espira forma un aacutengulo recto con la liacutenea que une los dos polos magneacuteticos terrestresCuando un conductor se mueve de forma que atraviesa las liacuteneas de fuerza de un campo magneacutetico este campo actuacutea sobre los electrones libres del conductor desplazaacutendolos y creando una diferencia de potencial y un flujo de corriente en el mismo Se produce el mismo efecto si el campo magneacutetico es estacionario y el cable se mueve que si el campo se mueve y el cable permanece estacionario

Campo Magneacutetico

Los campos magneacuteticos influyen sobre los materiales magneacuteticos y sobre las partiacuteculas cargadas en movimiento En teacuterminos generales cuando una partiacutecula cargada se desplaza a traveacutes de un campo magneacutetico experimenta una fuerza que forma aacutengulos rectos con la velocidad de la partiacutecula y con la direccioacuten del campo Como la fuerza siempre es perpendicular a la velocidad las partiacuteculas se mueven en trayectorias curvas

Ley de polaridad

Las polaridades reciben el nombre de norte y sur Las leyes de atraccioacuten y repulsioacuten que se aplican al magnetismo son las mismas que las de las cargas eleacutectricas excepto que se usan los conceptos de polaridades de N y S en lugar de positivo y negativo Las leyes son polos semejantes se repelen y polos distintos se atraen

Induccioacuten Magneacutetica

La liacutenea de campo de un imaacuten puede discurrir con mayor o menor densidad Por ejemplo la densidad de las liacuteneas de campo disminuye al aumentar la distancia al imaacuten o ala bobina

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La magnitud fiacutesica que permite cuantificar este efecto es la densidad de flujo magneacutetico o induccioacuten magneacutetica Su unidad de medida es el tesla

La induccioacuten magneacutetica indica la densidad del flujo magneacutetico en un determinado punto

Ley de lenz

Cuando una corriente empieza a circular por un conductor (figura 1) se genera un campo magneacutetico que parte del conductor Este campo atraviesa el propio conductor e induce en eacutel una corriente en sentido opuesto a la corriente que lo causoacute En un cable recto este efecto es muy pequentildeo pero si el cable se arrolla para formar una bobina el efecto se ampliacutea ya que los campos generados por cada espira de la bobina cortan las espiras vecinas e inducen tambieacuten una corriente en ellas

2-Principios de Funcionamiento de los transformadores

Para poder comprender el funcionamiento de un transformador se examinaraacute el de construccioacuten maacutes elementalConcepto

Es un circuito magneacutetico simple constituido por dos columnas y dos culatas en el que han sido arrollados dos circuitos eleacutectricos

Siacutembolo (Figura 2) De transformador

Figura 2 siacutembolos del transformador

Estructura y funcionamiento

- Uno Esta constituido por una bobina de N1 espiras es conectado a la fuente de corriente alterna y recibe el nombre de primario- Otro constituido por un bobinado de N2 espiras permite conectar a sus bornes un circuito eleacutectrico de utilizacioacuten (la carga) y recibe el nombre de secundario

3

Al alimentar el bobinado primario con una fuente de voltaje alterno por eacutel (el bobinado) circularaacute una corriente eleacutectrica alterna (I1) que produce una fuerza magnetomotriz que causa que se establezca un flujo de liacuteneas de fuerza alterno (Ф1) en el circuito magneacutetico del transformador

Tipos de nuacutecleos

Existen 2 tipos de nuacutecleos fundamentales de estructura del transformador ellos son el tipo nuacutecleo y el tipo acorazado los cuales se detallan a continuacioacuten

a Tipo nuacutecleo

Este tipo de nuacutecleo se representa en la (Figura 3) indicando el corte A-1 la seccioacuten transversal que se designa con S (cm2) Este nuacutecleo no es macizo sino que esta formado por un paquete de chapas superpuestas y aisladas eleacutectricamente entre siacute Para colocarlas y poder ubicar el bobinado terminado alrededor del nuacutecleo se construyen cortadas colocando alternadamente una seccioacuten U con una seccioacuten I La capa siguiente superior cambia la posicioacuten I con respecto a la U

Figura 3 Vista y corte de un nuacutecleo tipo nuacutecleo

El aislamiento entre chapas se consigue con barnices especiales con papel de seda o simplemente oxidando las chapas con un chorro de vapor

b Tipo acorazado

Este tipo de nuacutecleo es maacutes perfecto pues se reduce la dispersioacuten se representa en la (Figura4) en vistas Obseacutervese que las liacuteneas de fuerza de la parte central alrededor de la cual se colocan las bobinas se bifurcan abajo y arriba hacia los 2 costados de manera que todo el contorno exterior del nuacutecleo puede tener la mitad de la parte central Esto vale para las 2 ramas laterales como tambieacuten para las 2 cabezas Para armar el nuacutecleo acorazado tambieacuten se lo construye en trozos unos en forma de E y otros en forma de I y se colocan alternados para evitar que las juntas coincidan

Nuacutecleo tipo acorazado con indicacioacuten de la longitud magneacutetica mediaFigura 4

El hecho que los nuacutecleos sean hechos en dos trozos hace que aparezcan juntas donde los filos del hierro no coinciden perfectamente quedando una pequentildea luz que llamaremos entrehierro Obseacutervese que en el tipo nuacutecleo hay dos entrehierros en el recorrido de las fuerzas y que el acorazado tambieacuten porque los dos laterales son atravesados por la mitad de liacuteneas cada uno3 Clasificacioacuten de los transformadores monofaacutesicos Los transformadores se clasifican en

De intensidad De tensioacuten Auto transformadores

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De intensidad

Los transformadores de intensidad se conectan con su primario intercalado en la liacutenea o sea laquoen serieraquo con la misma Dicho primario queda recorrido pues por la plena intensidad de la liacutenea

Las marcas de los bornes identifican 1048708 Los arrollamientos primario y secundario

1048708 Las secciones de cada arrollamiento cuando esteacuten divididos en secciones

1048708 Las polaridades relativas de los arrollamientos y de las secciones de los arrollamientos

1048708 la toma intermedias si existen

Por razones de seguridad se conecta siempre a tierra uno de los bornes de cada uno de los secundarios por ejemplo S1 si hay un solo secundario o bien el 1S1 y el 2S1 si hay dos secundariosLas marcas de los bornes de los transformadores de intensidad estaacuten indicadas en la figura 5

Figura 5 Transformador de IntensidadDe Tensioacuten

Se denomina transformador a una maquina que permite aumentar o disminuir el voltaje o tensioacuten en un ciacuterculo eleacutectrico de corriente alterna manteniendo la frecuencia La potencia que ingresa al equipo en el caso de un transformador ideal esto es sin perdidas es igual a la que se obtiene a la salida Las maquinas reales presentan un pequentildeo porcentaje de perdidas dependiendo de su disentildeo tamantildeo etc

1 Los transformadores de tensioacuten (figura 6) se conectan a la liacutenea en derivacioacuten (como un transformador de potencia Su primario estaacute sometido pues a la plena tensioacuten de la liacutenea Presentamos los esquemas del transformador monofaacutesico con bornes primarios( figura 61) y transformador monofaacutesico con arrollamientos del secundarios muacuteltiples (figura 62)

Los TT para conexioacuten entre fases tienen dos bornes (polos) primarios aislados Los previstos para conexioacuten entre fase y masa (tierra) tienen un solo borne primario aisladoEl otro borne no precisa estar aislado ya que es el que se conecta a tierra

Figura 6 De transformador de Tensioacuten

5

Auto Transformador

El primario y el secundario del transformador estaacuten conectados en serie constituyendo un bobinado uacutenico Pesa menos y es maacutes barato que un transformador y por ello se emplea habitualmente para convertir 220V a 125V y viceversa y en otras aplicaciones similares (figura 7) Tiene el inconveniente de no proporcionar aislamiento galvaacutenico entre el primario y el secundario

Figura 7 Del Auto transformador4 Calculo de transformadores

Aprovechando la induccioacuten variable producida por una corriente Alterna es posible mediante un transformador (Figura 8) Cambiar el valor de la tensioacuten sin una perdida importante de energiacutea

El transformador consiste en una laminacioacuten (la mas comuacuten es de hierro con silicio) con una forma de E para el nuacutecleo principal y de I para cerrar el circuito magneacutetico El espesor es de 05 mm y se apilan en forma entrelazada para formar el nuacutecleo

La forma de armado mediante chapas y no macizo reduce las perdidas por calentamiento llamada perdidas por corrientes paraacutesitas Si la superficie de cada chapa esta aislada con barniz oxido o papel el beneficio aumenta

El primer paso para su caacutelculo es conocer el consumo del o los bobinados secundarios y luego con ese calculo el consumo reflejado en el primario

Tomemos E =12 voltios a I = 50 amperios W = E x I = 12 x 50 = 600 W

Si las tensiones son mas se aplica el mismo meacutetodo y se suman los consumosSumemos un 20 para el valor del primario 12 x 600 = 720 W consumo primario La seccioacuten del nuacutecleo se calcula S = 11 x ^ W = 11 x ^ 720 = 268 cm2

Figura 8 Seccioacuten del nuacutecleo de un transformador

Numero de espiras

Es decir la seccioacuten central del nuacutecleo (amarillo) debe tener miacutenimo 268 cm2 Ya definimos el nuacutecleo podemos ahora calcular las vueltas del primario y secundario

Espiras por vuelta = 22500 F x B x S = 22500 50 x 9 x 268 = 186 VPV

F = frecuencia (50)B = Kilogauss (9)S = Medida calculada de la rama C del transformador

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VPV = vueltas por voltioEl calculo anterior nos da los voltios por vuelta para el primario y secundarioSi alimentamos el trafo con 220 voltios tenemos N = 220 x 186 = 409 vueltas

Veamos los Amper que circulan por el primario

El consumo del primario es I = WE = 720 220 =32 AmpSe toma como corriente normal 3 Amper por mm2 de seccioacuten del alambre El secundario de 12 voltios es N =12 x 186 = 22 vueltasseccioacuten del alambre del primario = 32 3 Amp = 11 mm2Para el secundario = 50 3 = 17 mm2

Tenemos la seccioacuten del alambre del primario y del secundario veamos el diaacutemetroEl diaacutemetro para el primario = 12 mm de diaacutemetroPara el secundario = 48 mm de diaacutemetroCon los caacutelculos comprobamos si entra el alambre de las dos bobinas mas el aislante entre capas

El primario lleva 409 vueltas de 12 mm de diaacutemetroEl secundario 22 vueltas de 48 mm de diaacutemetroEl largo del carrete que va en la laminacioacuten es de 155 mm entran 15512 = 129 vueltasPor capa y son necesarias 409129 = 314 capas (4)Considerando que se pierdan vueltas de bobinar en cada capa tomamos 4 capas que con el aislante suman 4 12 = 34 mm 4 capas de aislante de 01 mm = 04 mm total 38 mm

Entre primario y secundario se dan 3 vueltas de aislante = 03 mm El secundario ocupa 22 vueltas por 48 mm de diaacutemetro = 105 mm es decir una capa mas de 48 mm mas 02 de dos capas de aislante = 5 mmTotal = 38 + 03 + 5 = 91 mm digamos 10 mm tenemos 45 en C luego entraSobre el carrete de plaacutestico se inicia el bobinado cruzando el alambre forrado en un espagueti y bobinando sobre el en sentido contrario de esta forma el alambre inicial queda riacutegido

Al final de cada capa de alambre se cuenta la cantidad y se bobina una tira de aislante prespan de 01 mm en el mismo sentido del alambreLa bobina se continua retrocediendo sobre el bobinado anterior aislado por el prespanSe va a arroyar el papel las vueltas van a salir separadas o superpuestas pero con un poco de practica es faacutecil

Terminada la bobina se introducen las chapas E de la laminacioacuten una de derecha a izquierda y otra de izquierda a derecha Una vez finalizada la carga de las secciones E se para el transformador y se introducen las tiras ISe pueden colocar hasta 3 chapas por vez de cada lado para ahorrar tiempo Todo el conjunto se barniza con barniz de secado al aire y ya esta listo

Relacioacuten de Transformacioacuten

N=n1n2

N=I1I2

N=V1V2

El bobinado principal de un transformador monofaacutesico tiene 1000 espiral esta conectada a una red de 220 el bobinado secundario tiene 50 espiral determinar la relacioacuten de transformacioacuten y la tension en los bordes del bobinado secundario

N = N1N2 = 1000 ESPIRAL 50 ESPIRAL =20 RELACIONV2= V1N =220 v 20 ESPIRAL = 11 TENSION

Una pistola de soldar de 220 V y 07 amp En el primero tiene 650 espiral y 3 espiral en el secundario iquestCuaacutel seraacute el voltaje en el segundo Y iquestCuaacutel seraacute la corriente en el secundario

N=6503=2166

V2=220216v=101v

7

I2=07216=15116 AMP

Rendimiento del transformador

Los transformadores pierden energiacutea

1 perdidas en el cobre (potencia perdida en el cobre) p=I2 R

2 perdidas en el hierro (potencia perdida en el hierro) hay 2A perdida por corriente de foulcaultB perdida por histeacuteresis son derivadas del magnetismo remanente que es el magnetismo que permanece en el

circuito magneacutetico en el hierro despueacutes que se retira el magnetismo

PEN = PSAL

N= RENDIMIENTO =N= PSALPEN

PEN= POTENCIA DE ENTRADA

PSAL=POTENCIA DE SALIDA

PP= PP CU+ PP FE

Un transformador de 220 v a 24v consume una potencia de 60 watt las perdidas en el hierro son 5 watt y en el cobre 7 watt iquestencontrar el rendimiento y la potencia de salida

PP= PP FE+ PP CU PSAL=60W

PP=5W +7W PSAL =48W

PP = 12W N=4860 N=08

Prueba de corto circuito en el transformador

El voltaje aplicado (Vc) es regulado y se variacutea como se indicoacute antes hasta que circule la prueba de corto circuito consiste en cerrar o poner en corto circuito es decir con una conexioacuten de resistencia despreciable las terminales de uno de los devanados y alimentar el otro con un voltaje reducido (de un valor reducido de tensioacuten que representa un pequentildeo porcentaje del voltaje del devanado por alimentar de tal forma que en los devanados circulen las corrientes nominales En estas condiciones se miden las corrientes nominales y la potencia absorbida Debido a que la tensioacuten aplicada es pequentildea en comparacioacuten con la tensioacuten nominal las peacuterdidas en vaciacuteo o en el nuacutecleo se pueden considerar como despreciables de manera que toda la potencia absorbida es debida a las peacuterdidas por efecto joule en los devanados primario y secundario Diagrama para la prueba de cortocircuito de un transformador monofasicovatimetro que indica la potencia de peacuterdidas por efecto de circulacioacuten de las corrientes en los devanados primario y secundarioConexioacuten de corto circuito entre las terminales del devanado

Voltaje de alimentacioacuten de valor reducido de manera que se hagan circular las corrientes I1 I2 de valor nominal en cada devanado corriente de plena carga en el primario De los valores medidos se obtiene ldquola impedancia totalrdquo del transformador como

DondeI1 = Corriente nominal primaria

8

Vcc = Voltaje de corto circuito aplicado en la Prueba

Zt = Impedancia total interna referida a devanado primario Esta impedancia se conoce tambieacuten como impedancia equivalente del transformador

Teacutecnicas de verificacioacuten de transformadores monofaacutesicos

Verificar el estado de flojedad en los conductores Verificar su impedancia (de bobinas primarias y secundaria) Aplicar coacutedigo de colores Verificacioacuten de voltaje (que su voltaje sea el adecuado a su conexioacuten) Que el barniz de las bobinas no sea oscuro (por recalentamiento) Depende del tipo de transformador a utilizar Para los de potencia Revisar el nivel de aceite y su calidad Revisioacuten de las borneras que no posea corrosioacuten Determinar Polaridad en un transformador si es aditiva o sustractiva Medicioacuten de la resistencia de aislamiento Prueba de relacioacuten de transformacioacuten Determinacioacuten del desplazamiento de fase de los grupos de bobinas Determinacioacuten de las caracteriacutesticas del aislamiento Prueba del aislamiento por voltaje aplicado Prueba para la determinacioacuten de las peacuterdidas en vaciacuteo y en corto circuito (determinacioacuten de impedancia) Prueba del aislamiento entre espiras por voltaje inducido Medicioacuten de la corriente de vaciacuteo y la corriente de excitacioacuten

EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteNDespueacutes del estudio de la unidad I te sugiero que realices los siguientes ejercicios de auto evaluacioacuten lo que permitiraacute fortalecer tus conocimientos

I Responda la siguiente pregunta

1 iquestMencione la diferencia entre magnetismo y electromagnetismo

2 iquestClasifique los transformadores monofasicos

3 iquestExplique la teacutecnica de verificacioacuten de los transformadores monofasico

4 iquestCoacutemo esta constituido el auto transformador

5 Un transformador de 220v a 12v consume una potencia de 30w las perdidas en el hierro son de 8w y en el cobre de 6w iquestencontrar el rendimiento y la potencia de salida

II UNIDAD MOTORES MONOFAacuteSICOS

1 Motores monofasicos

IntroduccioacutenLos motores monofaacutesicos como su propio nombre indica son motores con un solo devanado en el estator que es el devanado inductor Praacutecticamente todas las realizaciones de este tipo de motores son con el rotor en jaula de ardilla Suelen tener potencias menores de 1KW aunque hay notables excepciones como los motores de los aires acondicionados con potencias superiores a 10KW

Se utilizan fundamentalmente en electrodomeacutesticos bombas y ventiladores de pequentildea potencia pequentildeas maacutequinas-herramientas en los mencionados equipos de aire acondicionado etc

Se pueden alimentar entre una fase y el neutro o entre dos fases No presentan los problemas de excesiva corriente de arranque como en el caso de los motores trifaacutesicos de gran potencia debido a su pequentildea potencia por tanto todos ellos utilizan el arranque directo

Presentan los siguientes inconvenientes

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Se caracterizan por sufrir vibraciones debido a que la potencia instantaacutenea absorbida por cargas monofaacutesicas es pulsante de frecuencia doble que la de la red de alimentacioacuten

Estos motores han sido perfeccionados a traveacutes de los antildeos a partir del tipo original de repulsioacuten en varios tipos mejorados que en la actualidad se conocen como

Motores de fase partida Motores de arranque con capacitor Motores con capacitor permanente Motores universales

Principio de operacioacuten

Todos los motores monofaacutesicos tienen un problema en comuacuten que es arrancar ya que para producir el par de arranque se requiere de alguacuten medio auxiliar que produzca la reaccioacuten con la onda de CA de la alimentacioacuten para producir el par De aquiacute que en los motores de CA monofaacutesicos se hable de un ldquodevanado de trabajordquo y otro devanado de arranque o alguacuten medio auxiliar como el capacitor

Dentro del titulo de fase partida se agrupan los motores de arranque con capacitor y de arranque con resistencia Algunos de estos son monofaacutesicos de induccioacuten cuyos nombres o tiacutetulos son De arranque con capacitor de fase partida de polos sombreados con capacitor y arranque con capacitor con capacitor permanente etc

Cuando se aplica un voltaje de CA al devanado de trabajo de un motor de induccioacuten la corriente circula a traveacutes del devanado la cual produce un campo magneacutetico que expande contrae y cambia la polaridad en fase con la corriente

Los devanados de trabajo actuacutean como el primario de un transformador Su campo magneacutetico induce una corriente hacia el secundario (rotor o armadura de motor)

La corriente en la armadura crea un campo magneacutetico que se opone al campo magneacutetico del devanado de trabajo esto hace que los polos distintos se atraigan uno a otro y prevengan al rotor de girar Bajo estas condiciones existe solo una fuerza en el plano horizontal sin fuerza en el sentido vertical que cause que el rotor gire

Cuando la polaridad del campo magneacutetico cambia debido a la variacioacuten en la polaridad de la corriente la polaridad del campo del rotor cambia al mismo tiempo Los dos campos se estaacuten constantemente atrayendo uno a otro por lo tanto el rotor es puesto en posicioacuten y no giraraSi se hace girar el rotor manualmente entonces inicia su movimiento en la misma direccioacuten solo que a una velocidad inferior a la de sincronismo Esto significa que para producir el par giratorio en un motor de induccioacuten monofaacutesico se requiere de un impulso adicional pero la forma de hacerlo manualmente no es praacutectica de manera que se tiene que incorporar alguacuten elemento que de disentildeo permita cumplir con el inicio de la rotacioacuten del motor

Partes principales de un motor monofaacutesico

1 La carcasa o caja que envuelve las partes eleacutectricas del motor es la parte externa

2 El inductor llamado estator cuando se trata de motores de corriente alterna consta de un apilado de chapas magneacuteticas y sobre ellas estaacute enrollado el bobinado estatoacuterico que es una parte fija y unida a la carcasa

3 El inducido llamado rotor cuando se trata de motores de corriente alterna consta de un apilado de chapas magneacuteticas y sobre ellas estaacute enrollado el bobinado rotoacuterico que constituye la parte moacutevil del motor y resulta ser la salida o eje del motor

2 Clasificacioacuten de los motores monofaacutesicos

Los motores monofaacutesicos se clasifican en

Motor monofaacutesico de fase partida Motor monofaacutesico con capacitor de arranque Motor monofaacutesico con capacitor permanente Motores monofaacutesicos universales

21 Motor monofaacutesico de fase partida

Introduccioacuten

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El motor de fase partida tiene dos grupos de devanados en el estator El primer grupo se conoce como el devanado principal o devanado de trabajo y el segundo como devanado auxiliar o de arranque (figura 17) Estos dos devanados se conectan en paralelo entre si el voltaje de liacutenea se aplica a ambos al energizar el motorLos dos devanados difieren entre si fiacutesica y eleacutectricamente El devanado de trabajo esta formado de conductor grueso y tiene mas espiras que el devanado de arranque Generalmente el devanado de arranque se aloja en la parte superior de las ranuras del estator en tanto que el de trabajo en la parte inferior El devanado de arranque tiene menos espiras de una seccioacuten delgada o pequentildea de conductor Figura 18 atraccioacuten magneacutetica y desplazamiento de los devanados

Figura 17 de motor monofaacutesico de fase partida

Figura 18 atraccioacuten magneacutetica y desplazamiento de los devanados

CaracteriacutesticaEn general un motor de fase partida consiste de una carcaza un estator formado por laminaciones en cuyas ranura se alojan las bobinas de los devanados principal y auxiliar un rotor o parte giratoria formada por conductores basados de barras de cobre o aluminio embebidos en el rotor y conectados entre si por medio de anillos de cobre en ambos extremos formando lo que se conoce como una jaula de ardilla Se les llama asiacute porque la configuracioacuten de los anillos y las barras conductoras se asemejan realmente a una jaula de ardilla

El devanado de arranque ayuda a arrancar al motor de C A De fase partida y es removido el circuito por un switch centrifugo cuando el motor alcanza del 75 al 80 de su velocidad nominal

Una parte maacutes importantes del motor eleacutectrico es su mecanismo de arranque Para los motores monofaacutesicos se usa un tipo especial a base de un swith centriacutefugo para desconectar el devanado de arranque cuando el motor ha alcanzado de 75 a 80 de su velocidad de operacioacuten de manera que a velocidad nominal el motor funciona solo con su devanado de operacioacuten A esta velocidad un mecanismo a base de resorte abre ya que la fuerza centrifuga del rotor vence la del resorte que hace que el swith permanezca cerradoComo se observa en el circuito (figura 19) de arranque el swith centrifugo esta conectado en serie con el devanado de arranque

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Figura 19

El motor continuacutea operando debido a las corrientes inducidas en el devanado del rotor y a su movimiento Si el swith centrifugo no esta cerrado cuando es energizado el motor este no arrancara y puede producir un fuerte ruido y demandar una corriente excesiva

Debido a que el rotor no gira su impedancia es aproximadamente igual a la resistencia de las barras del rotor y actuacutea como el secundario de un transformador en corto esto hace que el primario (devanado de trabajo) demande mucha corriente y si esta condicioacuten permanece por mucho tiempo entonces el devanado de trabajo sufre un calentamiento excesivo

Conexioacuten del motor de fase partidaLa Nacional Eleacutectrical Manufacturen Association (NEMA) de los Estados Unidos tiene establecida una numeracioacuten normalizada y un coacutedigo de colores que han sido adoptados por varios paiacuteses que facilita la identificacioacuten de las terminales del motor(figura 20) El numero de cada conductor o Terminal se identifica con una letra (T1 T2 etc) y se le asigna un color como se muestra en la figura

Figura 20

AveriacuteasEstas son posibles averillas que puede tener los motores monofasicosFalla en el arranque1) Causa Voltaje bajo o ausencia de voltajeSolucioacuten Revise la fuente de alimentacioacuten

2 ) Causa Conexiones inadecuadas Solucioacuten Revise las conexiones con el diagrama del motor

3) Causa Carga excesiva Solucioacuten si el motor arranca cuando esta desconectado de la carga el motor puede estar sobre cargado bloqueado o trabado de modo que no gira libremente reduzca la carga para que corresponda a la clasificacioacuten del motor aplique un motor que tenga mayor momento de torzoacuten de arranque

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4) Causas Alineacioacuten defectuosaSolucioacuten Alinee el motor apropiadamente con la maquina impulsada

5) Causas Espacio de aire desigual

Solucioacuten Revise para ver si el eje esta doblado o si los cojinetes estaacuten gastados Si es necesario rectifique el diaacutemetro exterior del rotor o el nuacutecleo del estator Al aumentar el espacio de aire puede haber recalentamiento manteacutengalo al mismo

6) Causas Suciedad n el espacio de aire

Solucioacuten Desmonte el motor y use una aspiradora o saque la suciedad por medio de aire comprimido seco

7) Causas Cojines gastados

Solucioacuten Un cojinete seco o ligeramente gastado puede dar como resultado un ruido del tipo zumbidoCojinetes Los cojinetes son partes vitales del motor Son las uacutenicas partes desgastadas con excepcioacuten del interruptor de arranque en la mayoriacutea de los motores de potencia fraccionaria Muchos motores monobaacutesicos para fines generales utilizan cojines de camisa para sostener el motor Se usan motores de cojines de bolsas en los sitios en que se encuentra cargas pesadas de empuje axial y radical

Sustituya siempre los cojines de camisa con otros que sean exactamente iguales Los cojines deben calzar bien en su cubierta Aunque el cojinete posterior (extremo del eje) se gasta maacutes que el cojinete delantero reemplaacutecelos ambos al mismo tiempo

Recalentamiento del cojinete

1) Causa Ausencia d aceite

Solucioacuten Poacutengale al motor un buen grado de aceite lubricantes ligero

2) Causa Aceite sucio

Solucioacuten Lidie l cojinete y la mecha y reemplace el aceite con un buen grado de aceite lubricantes ligero

3) Causa El aceite no llega al eje

Solucioacuten Revise la mancha y los medios que se proporcionan para mantener la mancha contra el eje Si es de contraccioacuten de anillo aseguacuterese de que los anillos giran

4) Causa Demasiada grasa

Solucioacuten Quite el exceso d grasa La grasa excesiva puede que los cojines se recalienten

5) Causa Excesiva tensioacuten de las correas al valor adecuado (Casos que motores accionan con correas o banda)

Solucioacuten Ajuste la cesioacuten de las correas al valor adecuado (12rdquo a frac34 de deflexioacuten)

6) Causa Superficie aacutespera de los cojinetes

Accioacuten Reemplace los cojinetes

7) Accioacuten Empuje Terminal excesivo

Solucioacuten Revise el motor y la aplicacioacuten Puede ser ocasiona por el nuacutecleo del rotor situado incorrectamente sobre l eje o por la maquina accionada produciendo tensioacuten excesiva sobre los cojinetes del motor

8) Causa Transicioacuten lateral excesivo

Solucioacuten Revise la aplicacioacuten del motor a la maquina accionada Aseguacuterese de que la correa tiene la tensioacuten correcta La transicioacuten de la correa no deberaacute ser contra la ventanilla del cojinete

Chisporroteo excesivo de las escobillas

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En cualquier motor de conmutador el chisporroteo excesivo d las escobillas es causado generalmente por cobillas o conmutador defectuosos

La sobrecarga el voltaje d la liacutenea y los cortocircuitos o los circuitos abiertos del arrollamiento son otras causas de produccioacuten de chispas

1) Causa Cortocircuito o circuito abierto en el inducidoSolucioacuten Revise para ver si hay soldadura o metal entre las barras del conmutador y conexiones rotas o sueltas Repare o vuelva a enrollar el inducido

2) Causa Escobillas gastadas o pegadasSolucioacuten Si las escobillas estaacuten bien gastadas sustituacuteyalas por novas de la clasificacioacuten correcta Si las escobillas se pegan liacutempielas y revise la tensioacuten del resorte de la misma

3) Causa Colocacioacuten inadecuada de las escobillas Solucioacuten Revise para determinar si las escobillas estaacuten colocadas a la distancia conveniente de la neutral

4) Causa Conmutador aacutespero Solucioacuten Limpie con lija fina SOLAMENTE Si es mica alta corte la mica Si la mica es alta en un sitio se puede quitar cortando con una hojilla de sierra para cortar metales preparados para esta operacioacuten Si es necesario rectifique el conmutador hacendoacute un ligero corte por medio de un torno

5) Causa Barras del conmutador flojasSolucioacuten Reemplace el conmutador o el inducido Los conmutadores deberiacutean ser lisos redondos y conceacutentricos con el eje de rotacioacuten

6) Causa Polvos peligrososSolucioacuten Averiguumle la causa y corriacutejala El polvo d las construcciones de edificios nuevos s particularmente peligroso para las superficies de los conmutadores

7) Causa SobrecargaSolucioacuten Disminuya la carga C ponga un motor de mayor clasificacioacuten

8) Causa Escobillas desigualesSolucioacuten Vulva a asentar las escobillas Use un pedazo de papel de lija debajo de extremo del conmutador de la escobillas y gire el conmutador para obtener un ajuste parejo de las escobillas al conmutador

Recalentamiento de motor

He aquiacute varias razones por las cuales se recalientan los motores sobrecargas contactos a tierras permanencia del arrollamiento d arranque n el crucito cojinetes gastados o secos y arrollamiento en cortocircuito

Las vueltas en cortocircuito del arrollamiento del motor son una causa comuacuten de calentamiento Las bobinas en cortocircuito se calientan maacutes que el resto del arrollamiento debido a la corriente excesiva que gastan Los cojines gastados o ecos actuacutean como una sobrecarga sobre el motor Tambieacuten la maquina accionada puede tener cojines gastados o secos que hacen que el motor se recalenteacute

Recalentamiento de los motores

1) Causa Obstruccioacuten del sistema d ventilacioacuten Solucioacuten Manteacutengase limpios y secos los motores eleacutectricos estos se hace necesariamente en inspecciones y las piezas perioacutedicasQuite el polvo por medio de una aspiradora Utilizando aire comprimido seco a baja porcioacuten o desmontando y limpiando el motor Las aberturas de ventilacioacuten no estar cubierta por otro aparatos

2) Causa SobrecargaSolucioacuten Aseguacuterese de que la maquina accionada no se traba Revise la aplicacioacuten mediana la potencia y la entrada d corriente bajo condiciones normales d operacioacuten (En los motores de induccioacuten la corriente sola no es una indicacioacuten confiable de carga del motor)

3) Causa El rotor roza el estatorSolucioacuten Revise para ver si los cojinetes estaacuten gastados o el eje esta doblado

Estator o Rotor quemados (Si l rotor es devanado)

1) Causa Humedad

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Solucioacuten Cueza el arrollamiento deacutele tratamiento de barniz El exacto de humedad puede ocasionar deacutebilmente del aislamiento

2) Causa Aacutecidos o basesSolucioacuten Quizaacutes sea necesario un tratamiento espacial de barniz

3) Causa Polvos peligrososSolucioacuten No deje que haya polvo Algunos tipos de polvos son altamente conducen y contribuye a la rotura del aislamiento

Velocidad del motor

Cuando un motor mancha mas lentamente de lo normal esto generalmente se debajo sobrecarga o alta resistencia en el circuito del motor

En todos los motores de CA con excepcioacuten del motor universal las velocidades que rigen por la frecuencia de la liacutenea de suministro generalmente de 60 l se muestra obtener velocidades muy altas mediante l motor universa su velocidad demuestra la carga

Velocidad demasiada lenta

1) Causa El motor circuito abierto o alta resistencia Solucioacuten Repare Esto se aplica a un motor de jaula de ardilla donde la velocidad baja excesivamente cuando se aplica la carga Si el rotor esta soldado d alguna manera lo deberiacutea reparar en un taller

Reemplace el rotor si el rotor fundido a troquel tiene barra abierta o anillo defectuoso

2) Causa SobrecargaSolucioacuten En los motores de repulsioacuten o motores universales reduzca la carga o ponga un motor de mayor clasificacioacuten Esto se aplica tambieacuten a los motores de polo de sombra y a los motores de condensador con divisioacuten excesiva

Velocidad demasiada alta

1) Causa Campo en cortocircuito

Solucioacuten Reemplace la bobina del campo En los motores universales un campo en cortocircuito produciraacute una velocidad excesiva

2) Causa No funciona el dispositivo de cortocircuitoSolucioacuten Limpie el dispositivos de cortocircuito En los motores de induccioacuten que son de arranque por repulsioacuten la velocidad puede llegar a ser demasiado alta si se pega el dispositivo de cortocircuito

3) Causa Carga LivianaSolucioacuten En los motores de repulsioacuten o universales aumente la carga o utilice un motor de clasificacioacuten de HP menor Esto se aplica tambieacuten a las velocidades maacutes lentas de los motores de polo de sombra con velocidades muacuteltiples o los motores con condensador de divisioacuten permanente

22 MOTORES MONOFASICO CON CAPACITOR DE ARRANQUE

Introduccioacuten

Estos motores son monofaacutesicos de CA cuyo rango va desde fracciones de HP hasta 15HP Se usan ampliamente en muchas aplicaciones de tipo monofaacutesico tales como accionamiento de maquinas herramientas (taladros pulidoras compresores de aire refrigeradores etc) Este tipo de motor es similar en su construccioacuten al de fase partida excepto que se conecta un capacitor en serie con el devanado de arranque como se muestra en la (figura 21)

Los motores de arranque con capacitor estaacuten equipados tambieacuten como los de fase partida con devanados de trabajo y de arranque pero el motor tiene un condensador (capacitor) que permite tener una mayor par de arranque Como se muestra en la figura anterior el capacitor se conecta en serie con el devanado de arranque y el swith centrifugo

La corriente en el devanado de arranque que es liberada por el capacitor se adelanta al voltaje en el devanado de trabajo obteniendo de esta manera un desplazamiento angular mayor entre los devanados Lo que proporciona un incremento en el par de arranque del motor Para tener una idea de la magnitud de dicho par un motor de fase partida con capacitor tiene un par dos veces mayor que el motor de fase partida sin capacitor

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Figura 21 motores de arranque con capacitorCaracteriacutesticasLos motores de arranque con capacitor se encuentran disponibles en las versiones de par de arranque normal para accionar cargas como ventiladores sopladores bombas centrifugas y otras aplicaciones Los disentildeos para alto par de arranque se usan en equipos como compresores bombas transportadores con carga etc

Los motores de fase partida de arranque con capacitor son los que requieren el menor mantenimiento de todos los tipos de motores monofaacutesicos pero tienen un par de arranque muy bajo lo que hace que no sean adecuados para algunas aplicaciones

El par de arranque en un motor de arranque con capacitor esta producido por un campo magneacutetico rotatorio que se establece dentro del motor Este campo magneacutetico relocaliza al devanado de arranque a 90 grados eleacutectricos desfasados con respecto al devanado de trabajo lo que hace que la corriente en el devanado de arranque se adelante a la del devanado de trabajo Esta condicioacuten produce un campo magneacutetico giratorio en el estator el cual a su vez induce una corriente en el devanado del rotor efectuando asiacute la rotacioacuten del mismo

Conexion

Figura 22

Figura 23

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Figura 24 Figura 25

23 MOTORES MONOFASICOS CON CAPACITOR PERMANENTE

CARACTERIacuteSTICAS

Los motores de fase partida con capacitor permanente usan un capacitor conectado en serie con los devanados de arranque y de trabajo El capacitor crea un retraso en el devanado de arranque el cual es necesario para arrancar el motor y para accionar la carga

En caso necesario los devanados de un motor con capacitor permanente se pueden identificar verificando los valores de la resistencia de los devanados de arranque y de trabajo

El devanado de arranque y el devanado de trabajo con su capacitor permanecen en el circuito mientras el motor esta en operacioacuten La principal diferencia entre un motor con capacitor permanente y un motor de arranque con capacitor es que no se requiere swith centriacutefugo para los motores con capacitor permanente Estos motores no pueden arrancar y accionar cargas que requieren un alto par de arranque

Conexioacuten

Figura 26

Motor de ca monofaacutesico con capacitor permanente (figura 26) no requiere de switch centriacutefugo ya que el capacitor nunca se mueve del circuito

Figura 27

Diagrama esquemaacutetico de los devanados del motor monofaacutesico de ca 17

con capacitor permanente

Figura 28

24 Motor monofaacutesico con condensador permanente

Operacioacuten

Estos se diferencian de los motores de divisioacuten de fases en el hecho de que las bobinas de encendido tienen maacutes vueltas (frecuentemente maacutes que el embobinado principal) y se alimenta mediante condensadores en serie El resultado de complicar miacutenimamente el circuito es el de un mejor encendido Los condensadores en serie son la causa de que la corriente que se da en la bobina de arranque esteacute atrasada respecto a la fase de la tensioacuten suministrada escogiendo de forma correcta la bobina y el condensador podemos aproximar en gran manera la diferencia de fase ideal de 90deg

El momento inicial es ahora dos o tres veces mayor que el momento total con una corriente inicial cuyos valores estaacuten comprendidos entre cuatro y seis veces la corriente normal Para conseguir este funcionamiento se necesitan valores altos de la capacidad usualmente unos 50HZ o maacutes por caballo de potencia a 240V 50 HZ y sobre unas cuatro veces superior para 115V 60HZ El uacutenico tipo de condensador que puede proveer esta capacidad dicho tensioacuten con un tamantildeo y coste aceptable es el condensador electroacutenico Esto nos da la gran capacidad necesaria en un volumen muy pequentildeo pero desafortunadamente producen pequentildeas aunque significantes peacuterdidas que incrementan de forma muy espectacular la temperatura interna cuando circulan corrientes alternas muy altas Esto no es de gran importancia cuando se utiliza uacutenicamente como motor de arranque (en la mayor parte de los motores si se les da un mal uso se quemariacutea primero el embobinado de arranque que el condensador) pero no se utilizan en un circuito de uso permanente

La figura 29 Muestra el motor de condensador permanente

El motor de encendido capacitivo monofaacutesico es el maacutes adecuado para utensilios domeacutesticos Tiene un gran momento inicial tolera frecuentes paradas y puestas en marcha y es tan soacutelo un poco maacutes caro que el de motor de divisioacuten de fase Es faacutecil de reconocer debido al pequentildeo saliente situado en la carcasa y que aloja el condensador ciliacutendrico para el arranque

Figura 29Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador

Meacutetodo para el seguimiento de averiacuteas eleacutectricas realizar Cuadro sinoacuteptico de averiacuteas Seguimiento de averiacuteas entre motor principal y si existe un programador Comprobacioacuten de circuitos para el diagnoacutestico de averiacuteas funcionamiento y comprobacioacuten Comprobacioacuten Condensadores a traveacutes de multimetro Comprobaciones de Circuitos y entre motor-placa-programador Instalacioacuten del motor principal en la placa Comprobacioacuten de tensioacuten entre F y N Diagnoacutestico de averiacuteas a traveacutes de las mediciones eleacutectricas efectuadas

25 Motores Universales

Introduccioacuten

Los motores universales son motores en serie de potencia fraccional de corriente alterna disentildeados especialmente para usarse en potencia ya sea de corriente continua o de corriente alterna Recordemos que el motor serie de corriente continua se caracteriza por disponer de un fuerte par de arranque y que la velocidad del rotor variacutea en sentido inverso de la carga pudiendo llegar a embalarse cuando funciona en vaciacuteo Estos motores tienen la misma caracteriacutestica de velocidad y par cuando funcionan en ca o en cc En general

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los motores universales pequentildeos no requieren devanados compensadores debido a que el nuacutemero de espiras de su armadura es reducido y por lo tanto tambieacuten lo seraacute su reactancia de armadura Como resultado los motores inferiores a 38 de caballo de fuerza generalmente se construyen sin compensacioacuten El costo de los motores universales no compensados es relativamente bajo por lo que su aplicacioacuten es muy comuacuten en aparatos domeacutesticos ligeros por ejemplo aspiradoras taladros de mano licuadoras etc El motor universal es sin duda el maacutes utilizado en la industria del electrodomeacutestico Su nombre deriva del hecho de que puede funcionar tanto en corriente alterna como en corriente continua Para que un motor de este tipo pueda funcionar con ca es necesario que el empilado de su inductor (el nuacutecleo de los electroimanes) sea de chapa magneacutetica para evitar las corrientes de Foucault Por otra parte la conmutacioacuten resulta en los motores universales que en los de corriente continua por lo que la vida de las escobillas y el colector es maacutes corta inconveniente que reduce mucho el campo de aplicacioacuten de los motores universales

Partes principales

Cables de alimentacioacuten Porta escobilla Escobilla Devanado del rotor Rotor (o armadura) Bobinas de campo Campo del estator Conmutador Ventilador Chumacera

Figura 30Motor CD en derivacioacuten operando en CA

La mayoriacutea de los motores reduciraacuten su velocidad conforme aumenta su carga Los motores con una regulacioacuten deficiente de la velocidad (motores de DC en serie o motores de AC-DC) cambiando mucho su velocidad cuando la carga cambia Los motores con una buena regulacioacuten de velocidad (la mayoriacutea de los motores de DC en derivacioacuten y de induccioacuten) mantienen una velocidad mas constante conforme a la carga cambia Los motores sincroacutenicos operan a la velocidad sincroacutenica desde la condicioacuten sin carga hasta que llevan una sobre carga considerable sin embargo cuando la torsioacuten de carga se incrementa mas allaacute de un cierto punto su velocidad desciende repentinamenteEn algunos motores la placa de caracteriacutestica indicara la velocidad sin carga aproximada En ocasiones se encontrara el rango de velocidad de operacioacuten aceptable del motor A menudo la velocidad miacutenima mencionada depende de la capacidad de enfriamiento de motor Ninguacuten motor cuyo enfriamiento dependa de un ventilador impulsado por el eje debe ser operado a una velocidad demasiado baja

En derivacioacutenLos devanados inductor e inducido se conectan en paralelo tal como se puede observar en la figura Un caso particular de este tipo de conexioacuten es aqueacutel en que el devanado excitador y el inducido se conectan a redes de corriente continua independientes este tipo de conexioacuten se designa con el nombre de excitacioacuten independiente

En la (figura 31) se representa el esquema de una maacutequina de corriente continua geneacuterica de dos polos que puede actuar como motor y como generador Esta maacutequina estaacute constituida por los siguientes elementos

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Figura 31de un motor CDEl estator que mediante el devanado inductor o de excitacioacuten es el encargado de generar y conducir el campo magneacutetico de excitacioacuten El estator estaacute formado por una corona de material ferromagneacutetico denominada culata en cuyo interior se encuentran dispuestos en nuacutemero par unos salientes provistos de expansiones en los extremos denominados polos En torno a los polos se arrollan los devanados de excitacioacuten que generan un campo magneacutetico cuando circula por ellos una corriente continua El colector de delgas que es un conjunto de laacuteminas de cobre llamadas delgas aisladas entre siacute por una capa de mica y que giran solidariamente con el rotor Las delgas estaacuten conectadas eleacutectricamente a las bobinas del devanado inducido

Motor en CD en serie operado en C A

Los motores de corriente directa son insuperables para aplicaciones en las que debe ajustarse la velocidad asiacute como para aplicaciones en las que requiere un par grande En la actualidad se utilizan millones de motores de CD cuya potencia es de una fraccioacuten de caballo en la industria del transporte como automoacuteviles trenes y aviones donde impulsan ventiladores de diferentes tipos para aparatos de ac calentadores y descongeladores tambieacuten mueven los limpiadores de parabrisas y accioacuten de levantamiento de asiento y ventanas Tambieacuten son muy uacutetiles para arrancar motores de gasolina y diesel en autos camiones autobuses tractores y lanchas

El motor de CD tiene un estator y un rotor (ARMADURA) El estator contiene uno no maacutes devanados por cada polo los cuales estaacuten disentildeados para llevar intensidades de corriente directas que establecen un campo magneacuteticoLa ARMADURA y su devanado estaacuten ubicados en la trayectoria de este campo magneacutetico y cuando el devanado lleva Intensidades de Corriente se desarrolla un par-motor que hace girar el motor Hay un COMUTADOR conectado al devanado de la armadura si no se utilizara un conmutador el Motor solo podriacutea dar una fraccion de vuelta y luego se detendriacutea

Para que un motor de CD pueda funcionar es necesario que pase una Intensidad de Corriente por el devanado de Armadura El estator debe de producir un campo m (flujo) magneacutetico con un devanado de derivacioacuten o serie (o bien una combinacioacuten de ambos)

El par que se produce en un motor de CD es directamente proporcional a la Intensidad de Corriente de la armadura y al campo del estado Por otro lado la velocidad de motor la determinara principalmente la Tensioacuten de la Armadura y el campo del Estator La velocidad del motor tambieacuten aumenta cuando se reduce el campo del estator En realidad la velocidad puede aumentar en forma peligrosa cuando por accidente se anula el campo del estator Como ya sabemos los motores de CD pueden explotar cuando trabajan a velocidades muy altas

Con la fuente de Alimentacioacuten de medicioacuten de CD y del Generador Motor de CD observe que la Armadura esta conectada en serie con el devanado de campo en serie a traveacutes de la Tensioacuten de entrada

Figura 32 de un motor CD serieClasificacioacuten

Excitacioacuten por imanes permanentes Excitacioacuten independiente Excitacioacuten serie Excitacioacuten paralelo Excitacioacuten compuesta

Caracteriacutesticas de operacioacuten

Los motores universales son pequentildeos motores con devanado en serie que operan con voltaje de corriente directa o alterna

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Los motores universales tienen praacutecticamente la misma contraccioacuten que los de corriente directa ya que tienen un devanado de campo y una armadura con sus escobillas y su conmutador

El conmutador mantiene a la armadura girando a traveacutes del campo magneacutetico del devanado de campo

Tambieacuten cambia el flujo de corriente con relacioacuten al devanado de campo y la armadura es decir cumple con una funcioacuten de empujar y jalar

Esta accioacuten de jalar y empujar esta creada por los polos norte y sur de los devanados de campo y armadura

Los motores de induccioacuten y los motores de DC reducen un tanto su velocidad cuando el voltaje fluctuacutea y hay posibilidades de que desciendan la potencia y al torsioacuten maacuteximas disponibles de un motor

Hay mas probabilidades de que los motores de que los motores sincroacutenicos se desincronicen con el voltaje bajo

Hay posibilidades de que los motores de induccioacuten se ahoguen bajo la carga pico o de que no arranquen con el voltaje bajo

Por lo general la eficiencia y el factor de potencia de un motor bajan con el voltaje alto o bajo Algunos motores que impulsan ciertos tipos de cargas consumiraacuten mas corriente cuando el voltaje es demasiado bajo Otros consumiraacuten mas corriente

1048708Control de velocidad de motores universales

El meacutetodo principal de control de velocidad empleado para motores monofaacutesicos universales de potencia fraccionaria (control de la tensioacuten de inducido) es el meacutetodo de control de la tensioacuten de liacutenea primaria (de deslizamiento) Lo cual implica una reduccioacuten de la tension aplicada al devanado estatoacuterico (de motores de induccioacuten) universal En el primer caso produce una reduccioacuten del par y aumento del deslizamiento En el uacuteltimo caso representa simplemente un medio de controlar la velocidad mediante control de la tensioacuten o del flujo inducido

1048708 La velocidad mencionada en la placa de caracteriacutesticas es

1048708 La velocidad aproximada a la cual un motor de induccioacuten produce su potencia nominal

1048708 La velocidad normal de operacioacuten de un motor sincroacutenico

1048708 La velocidad ldquobaserdquo aproximada de un motor de DC los motores de DC operaran a una velocidad superior a la velocidad base al reducir la corriente de campo y a una velocidad inferior al reducir el voltaje de la armadura (inducido)

EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN

Despueacutes del estudio de la unidad II te sugiero que realices los siguientes ejercicios de auto evaluacioacuten lo que permitiraacute fortalecer tus conocimientos

I Responda la siguiente pregunta

1 iquestQueacute importancia tiene el motor monofaacutesico

2 iquestCoacutemo se clasifican los motores monofaacutesicos

3 iquestMencione las partes del motor de fase partida

4 iquestJunto a su instructor desarme un motor de fase partida y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

5 iquestDonde se utilizan los motores monofaacutesicos de arranque con capacitor

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6 iquestDibuje el esquema de un motor de arranque con capacitor y coloque sus partes

7 iquestQue funcioacuten realiza el capacitor permanente en un motor monofaacutesico

8 iquestJunto a su instructor desarme un motor de monofaacutesico de capacitor permanente y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

9 iquestCuaacuteles son las partes principales del motor universal

10 iquestMencione las caracteriacutesticas de operacioacuten del motor universal

GLOSARIO

Corto circuito Se produce por el contacto repentino de dos o maacutes conductores de corriente o una liacutenea de corriente y un conductor a tierra

Corriente alterna (ca) En este caso las cargas eleacutectricas circulan siempre en la misma direccioacuten del punto de mayor potencial al de menor potencial

Par de giro Es la fuerza con que gira un eje Se mide en kilogramometro (MKS) o newtonmetro (SI)

Par motor Es la fuerza con que gira un motor El giro de un motor tiene dos caracteriacutesticas el par motor y la velocidad de giro Por combinacioacuten de estas dos se obtiene la potencia

Eficiencia La eficiencia o rendimiento de un motor eleacutectrico es una medida de su habilidad para convertir la potencia eleacutectrica que toma de la liacutenea en potencia mecaacutenica uacutetil Se expresa usualmente en por ciento de la relacioacuten de la potencia mecaacutenica entre la potencia eleacutectrica esto es

BIBLIOGRAFIA

Motores Universales Ministerio De Educacioacuten Superior InstitutoUniversitario De Tecnologiacutea Caripito Venezuela 2004

Quispe O Enrique C Motores Eleacutectricos de Alta Eficiencia UniversidadAutoacutenoma de Occidente Cali Colombiahttpenergiaycomputacionunivalleeducoedicion2121art2pdf

A BC de las maquinas eleacutectricas tomo 1 y2 (Enrrique Harper)

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  • DIRECCION GENERAL DE FORMACION PROFESIONAL
  • INTRODUCCION
  • OBJETIVO GENERAL
  • OBJETIVOS ESPECIFICOS
  • RECOMENDACIONES GENERALES
  • UNIDAD I TRANSFORMADORES MONOFAacuteSICOS
  • 1 Conceptos baacutesicos
  • Magnetismo y Electromagnetismo
  • Electromagnetismo
  • Campo Magneacutetico
  • Ley de polaridad
  • Induccioacuten Magneacutetica
  • Ley de lenz
  • 2-Principios de Funcionamiento de los transformadores
  • Concepto
  • Estructura y funcionamiento
  • Tipos de nuacutecleos
  • 3 Clasificacioacuten de los transformadores monofaacutesicos
  • De intensidad
  • De Tensioacuten
  • Auto Transformador
  • 4 Calculo de transformadores
  • Numero de espiras
  • Relacioacuten de Transformacioacuten
  • Rendimiento del transformador
  • Prueba de corto circuito en el transformador
  • Teacutecnicas de verificacioacuten de transformadores monofaacutesicos
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • 1 Motores monofasicos
  • Introduccioacuten
  • Principio de operacioacuten
  • Partes principales de un motor monofaacutesico
  • 2 Clasificacioacuten de los motores monofaacutesicos
  • 21 Motor monofaacutesico de fase partida
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutestica
  • Conexioacuten del motor de fase partida
  • Averiacuteas
  • 22 MOTORES MONOFASICO CON CAPACITOR DE ARRANQUE
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutesticas
  • Conexion
  • 23 MOTORES MONOFASICOS CON CAPACITOR PERMANENTE
  • CARACTERIacuteSTICAS
  • Conexioacuten
  • 24 Motor monofaacutesico con condensador permanente
  • Operacioacuten
  • Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador
  • 25 Motores Universales
  • Introduccioacuten
  • Motor CD en derivacioacuten operando en CA
  • Motor en CD en serie operado en C A
  • Clasificacioacuten
  • Caracteriacutesticas de operacioacuten
  • Control de velocidad de motores universales
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • GLOSARIO
  • BIBLIOGRAFIA
Page 5: Manual de Maquinas Electricas Universales

La magnitud fiacutesica que permite cuantificar este efecto es la densidad de flujo magneacutetico o induccioacuten magneacutetica Su unidad de medida es el tesla

La induccioacuten magneacutetica indica la densidad del flujo magneacutetico en un determinado punto

Ley de lenz

Cuando una corriente empieza a circular por un conductor (figura 1) se genera un campo magneacutetico que parte del conductor Este campo atraviesa el propio conductor e induce en eacutel una corriente en sentido opuesto a la corriente que lo causoacute En un cable recto este efecto es muy pequentildeo pero si el cable se arrolla para formar una bobina el efecto se ampliacutea ya que los campos generados por cada espira de la bobina cortan las espiras vecinas e inducen tambieacuten una corriente en ellas

2-Principios de Funcionamiento de los transformadores

Para poder comprender el funcionamiento de un transformador se examinaraacute el de construccioacuten maacutes elementalConcepto

Es un circuito magneacutetico simple constituido por dos columnas y dos culatas en el que han sido arrollados dos circuitos eleacutectricos

Siacutembolo (Figura 2) De transformador

Figura 2 siacutembolos del transformador

Estructura y funcionamiento

- Uno Esta constituido por una bobina de N1 espiras es conectado a la fuente de corriente alterna y recibe el nombre de primario- Otro constituido por un bobinado de N2 espiras permite conectar a sus bornes un circuito eleacutectrico de utilizacioacuten (la carga) y recibe el nombre de secundario

3

Al alimentar el bobinado primario con una fuente de voltaje alterno por eacutel (el bobinado) circularaacute una corriente eleacutectrica alterna (I1) que produce una fuerza magnetomotriz que causa que se establezca un flujo de liacuteneas de fuerza alterno (Ф1) en el circuito magneacutetico del transformador

Tipos de nuacutecleos

Existen 2 tipos de nuacutecleos fundamentales de estructura del transformador ellos son el tipo nuacutecleo y el tipo acorazado los cuales se detallan a continuacioacuten

a Tipo nuacutecleo

Este tipo de nuacutecleo se representa en la (Figura 3) indicando el corte A-1 la seccioacuten transversal que se designa con S (cm2) Este nuacutecleo no es macizo sino que esta formado por un paquete de chapas superpuestas y aisladas eleacutectricamente entre siacute Para colocarlas y poder ubicar el bobinado terminado alrededor del nuacutecleo se construyen cortadas colocando alternadamente una seccioacuten U con una seccioacuten I La capa siguiente superior cambia la posicioacuten I con respecto a la U

Figura 3 Vista y corte de un nuacutecleo tipo nuacutecleo

El aislamiento entre chapas se consigue con barnices especiales con papel de seda o simplemente oxidando las chapas con un chorro de vapor

b Tipo acorazado

Este tipo de nuacutecleo es maacutes perfecto pues se reduce la dispersioacuten se representa en la (Figura4) en vistas Obseacutervese que las liacuteneas de fuerza de la parte central alrededor de la cual se colocan las bobinas se bifurcan abajo y arriba hacia los 2 costados de manera que todo el contorno exterior del nuacutecleo puede tener la mitad de la parte central Esto vale para las 2 ramas laterales como tambieacuten para las 2 cabezas Para armar el nuacutecleo acorazado tambieacuten se lo construye en trozos unos en forma de E y otros en forma de I y se colocan alternados para evitar que las juntas coincidan

Nuacutecleo tipo acorazado con indicacioacuten de la longitud magneacutetica mediaFigura 4

El hecho que los nuacutecleos sean hechos en dos trozos hace que aparezcan juntas donde los filos del hierro no coinciden perfectamente quedando una pequentildea luz que llamaremos entrehierro Obseacutervese que en el tipo nuacutecleo hay dos entrehierros en el recorrido de las fuerzas y que el acorazado tambieacuten porque los dos laterales son atravesados por la mitad de liacuteneas cada uno3 Clasificacioacuten de los transformadores monofaacutesicos Los transformadores se clasifican en

De intensidad De tensioacuten Auto transformadores

4

De intensidad

Los transformadores de intensidad se conectan con su primario intercalado en la liacutenea o sea laquoen serieraquo con la misma Dicho primario queda recorrido pues por la plena intensidad de la liacutenea

Las marcas de los bornes identifican 1048708 Los arrollamientos primario y secundario

1048708 Las secciones de cada arrollamiento cuando esteacuten divididos en secciones

1048708 Las polaridades relativas de los arrollamientos y de las secciones de los arrollamientos

1048708 la toma intermedias si existen

Por razones de seguridad se conecta siempre a tierra uno de los bornes de cada uno de los secundarios por ejemplo S1 si hay un solo secundario o bien el 1S1 y el 2S1 si hay dos secundariosLas marcas de los bornes de los transformadores de intensidad estaacuten indicadas en la figura 5

Figura 5 Transformador de IntensidadDe Tensioacuten

Se denomina transformador a una maquina que permite aumentar o disminuir el voltaje o tensioacuten en un ciacuterculo eleacutectrico de corriente alterna manteniendo la frecuencia La potencia que ingresa al equipo en el caso de un transformador ideal esto es sin perdidas es igual a la que se obtiene a la salida Las maquinas reales presentan un pequentildeo porcentaje de perdidas dependiendo de su disentildeo tamantildeo etc

1 Los transformadores de tensioacuten (figura 6) se conectan a la liacutenea en derivacioacuten (como un transformador de potencia Su primario estaacute sometido pues a la plena tensioacuten de la liacutenea Presentamos los esquemas del transformador monofaacutesico con bornes primarios( figura 61) y transformador monofaacutesico con arrollamientos del secundarios muacuteltiples (figura 62)

Los TT para conexioacuten entre fases tienen dos bornes (polos) primarios aislados Los previstos para conexioacuten entre fase y masa (tierra) tienen un solo borne primario aisladoEl otro borne no precisa estar aislado ya que es el que se conecta a tierra

Figura 6 De transformador de Tensioacuten

5

Auto Transformador

El primario y el secundario del transformador estaacuten conectados en serie constituyendo un bobinado uacutenico Pesa menos y es maacutes barato que un transformador y por ello se emplea habitualmente para convertir 220V a 125V y viceversa y en otras aplicaciones similares (figura 7) Tiene el inconveniente de no proporcionar aislamiento galvaacutenico entre el primario y el secundario

Figura 7 Del Auto transformador4 Calculo de transformadores

Aprovechando la induccioacuten variable producida por una corriente Alterna es posible mediante un transformador (Figura 8) Cambiar el valor de la tensioacuten sin una perdida importante de energiacutea

El transformador consiste en una laminacioacuten (la mas comuacuten es de hierro con silicio) con una forma de E para el nuacutecleo principal y de I para cerrar el circuito magneacutetico El espesor es de 05 mm y se apilan en forma entrelazada para formar el nuacutecleo

La forma de armado mediante chapas y no macizo reduce las perdidas por calentamiento llamada perdidas por corrientes paraacutesitas Si la superficie de cada chapa esta aislada con barniz oxido o papel el beneficio aumenta

El primer paso para su caacutelculo es conocer el consumo del o los bobinados secundarios y luego con ese calculo el consumo reflejado en el primario

Tomemos E =12 voltios a I = 50 amperios W = E x I = 12 x 50 = 600 W

Si las tensiones son mas se aplica el mismo meacutetodo y se suman los consumosSumemos un 20 para el valor del primario 12 x 600 = 720 W consumo primario La seccioacuten del nuacutecleo se calcula S = 11 x ^ W = 11 x ^ 720 = 268 cm2

Figura 8 Seccioacuten del nuacutecleo de un transformador

Numero de espiras

Es decir la seccioacuten central del nuacutecleo (amarillo) debe tener miacutenimo 268 cm2 Ya definimos el nuacutecleo podemos ahora calcular las vueltas del primario y secundario

Espiras por vuelta = 22500 F x B x S = 22500 50 x 9 x 268 = 186 VPV

F = frecuencia (50)B = Kilogauss (9)S = Medida calculada de la rama C del transformador

6

VPV = vueltas por voltioEl calculo anterior nos da los voltios por vuelta para el primario y secundarioSi alimentamos el trafo con 220 voltios tenemos N = 220 x 186 = 409 vueltas

Veamos los Amper que circulan por el primario

El consumo del primario es I = WE = 720 220 =32 AmpSe toma como corriente normal 3 Amper por mm2 de seccioacuten del alambre El secundario de 12 voltios es N =12 x 186 = 22 vueltasseccioacuten del alambre del primario = 32 3 Amp = 11 mm2Para el secundario = 50 3 = 17 mm2

Tenemos la seccioacuten del alambre del primario y del secundario veamos el diaacutemetroEl diaacutemetro para el primario = 12 mm de diaacutemetroPara el secundario = 48 mm de diaacutemetroCon los caacutelculos comprobamos si entra el alambre de las dos bobinas mas el aislante entre capas

El primario lleva 409 vueltas de 12 mm de diaacutemetroEl secundario 22 vueltas de 48 mm de diaacutemetroEl largo del carrete que va en la laminacioacuten es de 155 mm entran 15512 = 129 vueltasPor capa y son necesarias 409129 = 314 capas (4)Considerando que se pierdan vueltas de bobinar en cada capa tomamos 4 capas que con el aislante suman 4 12 = 34 mm 4 capas de aislante de 01 mm = 04 mm total 38 mm

Entre primario y secundario se dan 3 vueltas de aislante = 03 mm El secundario ocupa 22 vueltas por 48 mm de diaacutemetro = 105 mm es decir una capa mas de 48 mm mas 02 de dos capas de aislante = 5 mmTotal = 38 + 03 + 5 = 91 mm digamos 10 mm tenemos 45 en C luego entraSobre el carrete de plaacutestico se inicia el bobinado cruzando el alambre forrado en un espagueti y bobinando sobre el en sentido contrario de esta forma el alambre inicial queda riacutegido

Al final de cada capa de alambre se cuenta la cantidad y se bobina una tira de aislante prespan de 01 mm en el mismo sentido del alambreLa bobina se continua retrocediendo sobre el bobinado anterior aislado por el prespanSe va a arroyar el papel las vueltas van a salir separadas o superpuestas pero con un poco de practica es faacutecil

Terminada la bobina se introducen las chapas E de la laminacioacuten una de derecha a izquierda y otra de izquierda a derecha Una vez finalizada la carga de las secciones E se para el transformador y se introducen las tiras ISe pueden colocar hasta 3 chapas por vez de cada lado para ahorrar tiempo Todo el conjunto se barniza con barniz de secado al aire y ya esta listo

Relacioacuten de Transformacioacuten

N=n1n2

N=I1I2

N=V1V2

El bobinado principal de un transformador monofaacutesico tiene 1000 espiral esta conectada a una red de 220 el bobinado secundario tiene 50 espiral determinar la relacioacuten de transformacioacuten y la tension en los bordes del bobinado secundario

N = N1N2 = 1000 ESPIRAL 50 ESPIRAL =20 RELACIONV2= V1N =220 v 20 ESPIRAL = 11 TENSION

Una pistola de soldar de 220 V y 07 amp En el primero tiene 650 espiral y 3 espiral en el secundario iquestCuaacutel seraacute el voltaje en el segundo Y iquestCuaacutel seraacute la corriente en el secundario

N=6503=2166

V2=220216v=101v

7

I2=07216=15116 AMP

Rendimiento del transformador

Los transformadores pierden energiacutea

1 perdidas en el cobre (potencia perdida en el cobre) p=I2 R

2 perdidas en el hierro (potencia perdida en el hierro) hay 2A perdida por corriente de foulcaultB perdida por histeacuteresis son derivadas del magnetismo remanente que es el magnetismo que permanece en el

circuito magneacutetico en el hierro despueacutes que se retira el magnetismo

PEN = PSAL

N= RENDIMIENTO =N= PSALPEN

PEN= POTENCIA DE ENTRADA

PSAL=POTENCIA DE SALIDA

PP= PP CU+ PP FE

Un transformador de 220 v a 24v consume una potencia de 60 watt las perdidas en el hierro son 5 watt y en el cobre 7 watt iquestencontrar el rendimiento y la potencia de salida

PP= PP FE+ PP CU PSAL=60W

PP=5W +7W PSAL =48W

PP = 12W N=4860 N=08

Prueba de corto circuito en el transformador

El voltaje aplicado (Vc) es regulado y se variacutea como se indicoacute antes hasta que circule la prueba de corto circuito consiste en cerrar o poner en corto circuito es decir con una conexioacuten de resistencia despreciable las terminales de uno de los devanados y alimentar el otro con un voltaje reducido (de un valor reducido de tensioacuten que representa un pequentildeo porcentaje del voltaje del devanado por alimentar de tal forma que en los devanados circulen las corrientes nominales En estas condiciones se miden las corrientes nominales y la potencia absorbida Debido a que la tensioacuten aplicada es pequentildea en comparacioacuten con la tensioacuten nominal las peacuterdidas en vaciacuteo o en el nuacutecleo se pueden considerar como despreciables de manera que toda la potencia absorbida es debida a las peacuterdidas por efecto joule en los devanados primario y secundario Diagrama para la prueba de cortocircuito de un transformador monofasicovatimetro que indica la potencia de peacuterdidas por efecto de circulacioacuten de las corrientes en los devanados primario y secundarioConexioacuten de corto circuito entre las terminales del devanado

Voltaje de alimentacioacuten de valor reducido de manera que se hagan circular las corrientes I1 I2 de valor nominal en cada devanado corriente de plena carga en el primario De los valores medidos se obtiene ldquola impedancia totalrdquo del transformador como

DondeI1 = Corriente nominal primaria

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Vcc = Voltaje de corto circuito aplicado en la Prueba

Zt = Impedancia total interna referida a devanado primario Esta impedancia se conoce tambieacuten como impedancia equivalente del transformador

Teacutecnicas de verificacioacuten de transformadores monofaacutesicos

Verificar el estado de flojedad en los conductores Verificar su impedancia (de bobinas primarias y secundaria) Aplicar coacutedigo de colores Verificacioacuten de voltaje (que su voltaje sea el adecuado a su conexioacuten) Que el barniz de las bobinas no sea oscuro (por recalentamiento) Depende del tipo de transformador a utilizar Para los de potencia Revisar el nivel de aceite y su calidad Revisioacuten de las borneras que no posea corrosioacuten Determinar Polaridad en un transformador si es aditiva o sustractiva Medicioacuten de la resistencia de aislamiento Prueba de relacioacuten de transformacioacuten Determinacioacuten del desplazamiento de fase de los grupos de bobinas Determinacioacuten de las caracteriacutesticas del aislamiento Prueba del aislamiento por voltaje aplicado Prueba para la determinacioacuten de las peacuterdidas en vaciacuteo y en corto circuito (determinacioacuten de impedancia) Prueba del aislamiento entre espiras por voltaje inducido Medicioacuten de la corriente de vaciacuteo y la corriente de excitacioacuten

EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteNDespueacutes del estudio de la unidad I te sugiero que realices los siguientes ejercicios de auto evaluacioacuten lo que permitiraacute fortalecer tus conocimientos

I Responda la siguiente pregunta

1 iquestMencione la diferencia entre magnetismo y electromagnetismo

2 iquestClasifique los transformadores monofasicos

3 iquestExplique la teacutecnica de verificacioacuten de los transformadores monofasico

4 iquestCoacutemo esta constituido el auto transformador

5 Un transformador de 220v a 12v consume una potencia de 30w las perdidas en el hierro son de 8w y en el cobre de 6w iquestencontrar el rendimiento y la potencia de salida

II UNIDAD MOTORES MONOFAacuteSICOS

1 Motores monofasicos

IntroduccioacutenLos motores monofaacutesicos como su propio nombre indica son motores con un solo devanado en el estator que es el devanado inductor Praacutecticamente todas las realizaciones de este tipo de motores son con el rotor en jaula de ardilla Suelen tener potencias menores de 1KW aunque hay notables excepciones como los motores de los aires acondicionados con potencias superiores a 10KW

Se utilizan fundamentalmente en electrodomeacutesticos bombas y ventiladores de pequentildea potencia pequentildeas maacutequinas-herramientas en los mencionados equipos de aire acondicionado etc

Se pueden alimentar entre una fase y el neutro o entre dos fases No presentan los problemas de excesiva corriente de arranque como en el caso de los motores trifaacutesicos de gran potencia debido a su pequentildea potencia por tanto todos ellos utilizan el arranque directo

Presentan los siguientes inconvenientes

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Se caracterizan por sufrir vibraciones debido a que la potencia instantaacutenea absorbida por cargas monofaacutesicas es pulsante de frecuencia doble que la de la red de alimentacioacuten

Estos motores han sido perfeccionados a traveacutes de los antildeos a partir del tipo original de repulsioacuten en varios tipos mejorados que en la actualidad se conocen como

Motores de fase partida Motores de arranque con capacitor Motores con capacitor permanente Motores universales

Principio de operacioacuten

Todos los motores monofaacutesicos tienen un problema en comuacuten que es arrancar ya que para producir el par de arranque se requiere de alguacuten medio auxiliar que produzca la reaccioacuten con la onda de CA de la alimentacioacuten para producir el par De aquiacute que en los motores de CA monofaacutesicos se hable de un ldquodevanado de trabajordquo y otro devanado de arranque o alguacuten medio auxiliar como el capacitor

Dentro del titulo de fase partida se agrupan los motores de arranque con capacitor y de arranque con resistencia Algunos de estos son monofaacutesicos de induccioacuten cuyos nombres o tiacutetulos son De arranque con capacitor de fase partida de polos sombreados con capacitor y arranque con capacitor con capacitor permanente etc

Cuando se aplica un voltaje de CA al devanado de trabajo de un motor de induccioacuten la corriente circula a traveacutes del devanado la cual produce un campo magneacutetico que expande contrae y cambia la polaridad en fase con la corriente

Los devanados de trabajo actuacutean como el primario de un transformador Su campo magneacutetico induce una corriente hacia el secundario (rotor o armadura de motor)

La corriente en la armadura crea un campo magneacutetico que se opone al campo magneacutetico del devanado de trabajo esto hace que los polos distintos se atraigan uno a otro y prevengan al rotor de girar Bajo estas condiciones existe solo una fuerza en el plano horizontal sin fuerza en el sentido vertical que cause que el rotor gire

Cuando la polaridad del campo magneacutetico cambia debido a la variacioacuten en la polaridad de la corriente la polaridad del campo del rotor cambia al mismo tiempo Los dos campos se estaacuten constantemente atrayendo uno a otro por lo tanto el rotor es puesto en posicioacuten y no giraraSi se hace girar el rotor manualmente entonces inicia su movimiento en la misma direccioacuten solo que a una velocidad inferior a la de sincronismo Esto significa que para producir el par giratorio en un motor de induccioacuten monofaacutesico se requiere de un impulso adicional pero la forma de hacerlo manualmente no es praacutectica de manera que se tiene que incorporar alguacuten elemento que de disentildeo permita cumplir con el inicio de la rotacioacuten del motor

Partes principales de un motor monofaacutesico

1 La carcasa o caja que envuelve las partes eleacutectricas del motor es la parte externa

2 El inductor llamado estator cuando se trata de motores de corriente alterna consta de un apilado de chapas magneacuteticas y sobre ellas estaacute enrollado el bobinado estatoacuterico que es una parte fija y unida a la carcasa

3 El inducido llamado rotor cuando se trata de motores de corriente alterna consta de un apilado de chapas magneacuteticas y sobre ellas estaacute enrollado el bobinado rotoacuterico que constituye la parte moacutevil del motor y resulta ser la salida o eje del motor

2 Clasificacioacuten de los motores monofaacutesicos

Los motores monofaacutesicos se clasifican en

Motor monofaacutesico de fase partida Motor monofaacutesico con capacitor de arranque Motor monofaacutesico con capacitor permanente Motores monofaacutesicos universales

21 Motor monofaacutesico de fase partida

Introduccioacuten

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El motor de fase partida tiene dos grupos de devanados en el estator El primer grupo se conoce como el devanado principal o devanado de trabajo y el segundo como devanado auxiliar o de arranque (figura 17) Estos dos devanados se conectan en paralelo entre si el voltaje de liacutenea se aplica a ambos al energizar el motorLos dos devanados difieren entre si fiacutesica y eleacutectricamente El devanado de trabajo esta formado de conductor grueso y tiene mas espiras que el devanado de arranque Generalmente el devanado de arranque se aloja en la parte superior de las ranuras del estator en tanto que el de trabajo en la parte inferior El devanado de arranque tiene menos espiras de una seccioacuten delgada o pequentildea de conductor Figura 18 atraccioacuten magneacutetica y desplazamiento de los devanados

Figura 17 de motor monofaacutesico de fase partida

Figura 18 atraccioacuten magneacutetica y desplazamiento de los devanados

CaracteriacutesticaEn general un motor de fase partida consiste de una carcaza un estator formado por laminaciones en cuyas ranura se alojan las bobinas de los devanados principal y auxiliar un rotor o parte giratoria formada por conductores basados de barras de cobre o aluminio embebidos en el rotor y conectados entre si por medio de anillos de cobre en ambos extremos formando lo que se conoce como una jaula de ardilla Se les llama asiacute porque la configuracioacuten de los anillos y las barras conductoras se asemejan realmente a una jaula de ardilla

El devanado de arranque ayuda a arrancar al motor de C A De fase partida y es removido el circuito por un switch centrifugo cuando el motor alcanza del 75 al 80 de su velocidad nominal

Una parte maacutes importantes del motor eleacutectrico es su mecanismo de arranque Para los motores monofaacutesicos se usa un tipo especial a base de un swith centriacutefugo para desconectar el devanado de arranque cuando el motor ha alcanzado de 75 a 80 de su velocidad de operacioacuten de manera que a velocidad nominal el motor funciona solo con su devanado de operacioacuten A esta velocidad un mecanismo a base de resorte abre ya que la fuerza centrifuga del rotor vence la del resorte que hace que el swith permanezca cerradoComo se observa en el circuito (figura 19) de arranque el swith centrifugo esta conectado en serie con el devanado de arranque

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Figura 19

El motor continuacutea operando debido a las corrientes inducidas en el devanado del rotor y a su movimiento Si el swith centrifugo no esta cerrado cuando es energizado el motor este no arrancara y puede producir un fuerte ruido y demandar una corriente excesiva

Debido a que el rotor no gira su impedancia es aproximadamente igual a la resistencia de las barras del rotor y actuacutea como el secundario de un transformador en corto esto hace que el primario (devanado de trabajo) demande mucha corriente y si esta condicioacuten permanece por mucho tiempo entonces el devanado de trabajo sufre un calentamiento excesivo

Conexioacuten del motor de fase partidaLa Nacional Eleacutectrical Manufacturen Association (NEMA) de los Estados Unidos tiene establecida una numeracioacuten normalizada y un coacutedigo de colores que han sido adoptados por varios paiacuteses que facilita la identificacioacuten de las terminales del motor(figura 20) El numero de cada conductor o Terminal se identifica con una letra (T1 T2 etc) y se le asigna un color como se muestra en la figura

Figura 20

AveriacuteasEstas son posibles averillas que puede tener los motores monofasicosFalla en el arranque1) Causa Voltaje bajo o ausencia de voltajeSolucioacuten Revise la fuente de alimentacioacuten

2 ) Causa Conexiones inadecuadas Solucioacuten Revise las conexiones con el diagrama del motor

3) Causa Carga excesiva Solucioacuten si el motor arranca cuando esta desconectado de la carga el motor puede estar sobre cargado bloqueado o trabado de modo que no gira libremente reduzca la carga para que corresponda a la clasificacioacuten del motor aplique un motor que tenga mayor momento de torzoacuten de arranque

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4) Causas Alineacioacuten defectuosaSolucioacuten Alinee el motor apropiadamente con la maquina impulsada

5) Causas Espacio de aire desigual

Solucioacuten Revise para ver si el eje esta doblado o si los cojinetes estaacuten gastados Si es necesario rectifique el diaacutemetro exterior del rotor o el nuacutecleo del estator Al aumentar el espacio de aire puede haber recalentamiento manteacutengalo al mismo

6) Causas Suciedad n el espacio de aire

Solucioacuten Desmonte el motor y use una aspiradora o saque la suciedad por medio de aire comprimido seco

7) Causas Cojines gastados

Solucioacuten Un cojinete seco o ligeramente gastado puede dar como resultado un ruido del tipo zumbidoCojinetes Los cojinetes son partes vitales del motor Son las uacutenicas partes desgastadas con excepcioacuten del interruptor de arranque en la mayoriacutea de los motores de potencia fraccionaria Muchos motores monobaacutesicos para fines generales utilizan cojines de camisa para sostener el motor Se usan motores de cojines de bolsas en los sitios en que se encuentra cargas pesadas de empuje axial y radical

Sustituya siempre los cojines de camisa con otros que sean exactamente iguales Los cojines deben calzar bien en su cubierta Aunque el cojinete posterior (extremo del eje) se gasta maacutes que el cojinete delantero reemplaacutecelos ambos al mismo tiempo

Recalentamiento del cojinete

1) Causa Ausencia d aceite

Solucioacuten Poacutengale al motor un buen grado de aceite lubricantes ligero

2) Causa Aceite sucio

Solucioacuten Lidie l cojinete y la mecha y reemplace el aceite con un buen grado de aceite lubricantes ligero

3) Causa El aceite no llega al eje

Solucioacuten Revise la mancha y los medios que se proporcionan para mantener la mancha contra el eje Si es de contraccioacuten de anillo aseguacuterese de que los anillos giran

4) Causa Demasiada grasa

Solucioacuten Quite el exceso d grasa La grasa excesiva puede que los cojines se recalienten

5) Causa Excesiva tensioacuten de las correas al valor adecuado (Casos que motores accionan con correas o banda)

Solucioacuten Ajuste la cesioacuten de las correas al valor adecuado (12rdquo a frac34 de deflexioacuten)

6) Causa Superficie aacutespera de los cojinetes

Accioacuten Reemplace los cojinetes

7) Accioacuten Empuje Terminal excesivo

Solucioacuten Revise el motor y la aplicacioacuten Puede ser ocasiona por el nuacutecleo del rotor situado incorrectamente sobre l eje o por la maquina accionada produciendo tensioacuten excesiva sobre los cojinetes del motor

8) Causa Transicioacuten lateral excesivo

Solucioacuten Revise la aplicacioacuten del motor a la maquina accionada Aseguacuterese de que la correa tiene la tensioacuten correcta La transicioacuten de la correa no deberaacute ser contra la ventanilla del cojinete

Chisporroteo excesivo de las escobillas

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En cualquier motor de conmutador el chisporroteo excesivo d las escobillas es causado generalmente por cobillas o conmutador defectuosos

La sobrecarga el voltaje d la liacutenea y los cortocircuitos o los circuitos abiertos del arrollamiento son otras causas de produccioacuten de chispas

1) Causa Cortocircuito o circuito abierto en el inducidoSolucioacuten Revise para ver si hay soldadura o metal entre las barras del conmutador y conexiones rotas o sueltas Repare o vuelva a enrollar el inducido

2) Causa Escobillas gastadas o pegadasSolucioacuten Si las escobillas estaacuten bien gastadas sustituacuteyalas por novas de la clasificacioacuten correcta Si las escobillas se pegan liacutempielas y revise la tensioacuten del resorte de la misma

3) Causa Colocacioacuten inadecuada de las escobillas Solucioacuten Revise para determinar si las escobillas estaacuten colocadas a la distancia conveniente de la neutral

4) Causa Conmutador aacutespero Solucioacuten Limpie con lija fina SOLAMENTE Si es mica alta corte la mica Si la mica es alta en un sitio se puede quitar cortando con una hojilla de sierra para cortar metales preparados para esta operacioacuten Si es necesario rectifique el conmutador hacendoacute un ligero corte por medio de un torno

5) Causa Barras del conmutador flojasSolucioacuten Reemplace el conmutador o el inducido Los conmutadores deberiacutean ser lisos redondos y conceacutentricos con el eje de rotacioacuten

6) Causa Polvos peligrososSolucioacuten Averiguumle la causa y corriacutejala El polvo d las construcciones de edificios nuevos s particularmente peligroso para las superficies de los conmutadores

7) Causa SobrecargaSolucioacuten Disminuya la carga C ponga un motor de mayor clasificacioacuten

8) Causa Escobillas desigualesSolucioacuten Vulva a asentar las escobillas Use un pedazo de papel de lija debajo de extremo del conmutador de la escobillas y gire el conmutador para obtener un ajuste parejo de las escobillas al conmutador

Recalentamiento de motor

He aquiacute varias razones por las cuales se recalientan los motores sobrecargas contactos a tierras permanencia del arrollamiento d arranque n el crucito cojinetes gastados o secos y arrollamiento en cortocircuito

Las vueltas en cortocircuito del arrollamiento del motor son una causa comuacuten de calentamiento Las bobinas en cortocircuito se calientan maacutes que el resto del arrollamiento debido a la corriente excesiva que gastan Los cojines gastados o ecos actuacutean como una sobrecarga sobre el motor Tambieacuten la maquina accionada puede tener cojines gastados o secos que hacen que el motor se recalenteacute

Recalentamiento de los motores

1) Causa Obstruccioacuten del sistema d ventilacioacuten Solucioacuten Manteacutengase limpios y secos los motores eleacutectricos estos se hace necesariamente en inspecciones y las piezas perioacutedicasQuite el polvo por medio de una aspiradora Utilizando aire comprimido seco a baja porcioacuten o desmontando y limpiando el motor Las aberturas de ventilacioacuten no estar cubierta por otro aparatos

2) Causa SobrecargaSolucioacuten Aseguacuterese de que la maquina accionada no se traba Revise la aplicacioacuten mediana la potencia y la entrada d corriente bajo condiciones normales d operacioacuten (En los motores de induccioacuten la corriente sola no es una indicacioacuten confiable de carga del motor)

3) Causa El rotor roza el estatorSolucioacuten Revise para ver si los cojinetes estaacuten gastados o el eje esta doblado

Estator o Rotor quemados (Si l rotor es devanado)

1) Causa Humedad

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Solucioacuten Cueza el arrollamiento deacutele tratamiento de barniz El exacto de humedad puede ocasionar deacutebilmente del aislamiento

2) Causa Aacutecidos o basesSolucioacuten Quizaacutes sea necesario un tratamiento espacial de barniz

3) Causa Polvos peligrososSolucioacuten No deje que haya polvo Algunos tipos de polvos son altamente conducen y contribuye a la rotura del aislamiento

Velocidad del motor

Cuando un motor mancha mas lentamente de lo normal esto generalmente se debajo sobrecarga o alta resistencia en el circuito del motor

En todos los motores de CA con excepcioacuten del motor universal las velocidades que rigen por la frecuencia de la liacutenea de suministro generalmente de 60 l se muestra obtener velocidades muy altas mediante l motor universa su velocidad demuestra la carga

Velocidad demasiada lenta

1) Causa El motor circuito abierto o alta resistencia Solucioacuten Repare Esto se aplica a un motor de jaula de ardilla donde la velocidad baja excesivamente cuando se aplica la carga Si el rotor esta soldado d alguna manera lo deberiacutea reparar en un taller

Reemplace el rotor si el rotor fundido a troquel tiene barra abierta o anillo defectuoso

2) Causa SobrecargaSolucioacuten En los motores de repulsioacuten o motores universales reduzca la carga o ponga un motor de mayor clasificacioacuten Esto se aplica tambieacuten a los motores de polo de sombra y a los motores de condensador con divisioacuten excesiva

Velocidad demasiada alta

1) Causa Campo en cortocircuito

Solucioacuten Reemplace la bobina del campo En los motores universales un campo en cortocircuito produciraacute una velocidad excesiva

2) Causa No funciona el dispositivo de cortocircuitoSolucioacuten Limpie el dispositivos de cortocircuito En los motores de induccioacuten que son de arranque por repulsioacuten la velocidad puede llegar a ser demasiado alta si se pega el dispositivo de cortocircuito

3) Causa Carga LivianaSolucioacuten En los motores de repulsioacuten o universales aumente la carga o utilice un motor de clasificacioacuten de HP menor Esto se aplica tambieacuten a las velocidades maacutes lentas de los motores de polo de sombra con velocidades muacuteltiples o los motores con condensador de divisioacuten permanente

22 MOTORES MONOFASICO CON CAPACITOR DE ARRANQUE

Introduccioacuten

Estos motores son monofaacutesicos de CA cuyo rango va desde fracciones de HP hasta 15HP Se usan ampliamente en muchas aplicaciones de tipo monofaacutesico tales como accionamiento de maquinas herramientas (taladros pulidoras compresores de aire refrigeradores etc) Este tipo de motor es similar en su construccioacuten al de fase partida excepto que se conecta un capacitor en serie con el devanado de arranque como se muestra en la (figura 21)

Los motores de arranque con capacitor estaacuten equipados tambieacuten como los de fase partida con devanados de trabajo y de arranque pero el motor tiene un condensador (capacitor) que permite tener una mayor par de arranque Como se muestra en la figura anterior el capacitor se conecta en serie con el devanado de arranque y el swith centrifugo

La corriente en el devanado de arranque que es liberada por el capacitor se adelanta al voltaje en el devanado de trabajo obteniendo de esta manera un desplazamiento angular mayor entre los devanados Lo que proporciona un incremento en el par de arranque del motor Para tener una idea de la magnitud de dicho par un motor de fase partida con capacitor tiene un par dos veces mayor que el motor de fase partida sin capacitor

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Figura 21 motores de arranque con capacitorCaracteriacutesticasLos motores de arranque con capacitor se encuentran disponibles en las versiones de par de arranque normal para accionar cargas como ventiladores sopladores bombas centrifugas y otras aplicaciones Los disentildeos para alto par de arranque se usan en equipos como compresores bombas transportadores con carga etc

Los motores de fase partida de arranque con capacitor son los que requieren el menor mantenimiento de todos los tipos de motores monofaacutesicos pero tienen un par de arranque muy bajo lo que hace que no sean adecuados para algunas aplicaciones

El par de arranque en un motor de arranque con capacitor esta producido por un campo magneacutetico rotatorio que se establece dentro del motor Este campo magneacutetico relocaliza al devanado de arranque a 90 grados eleacutectricos desfasados con respecto al devanado de trabajo lo que hace que la corriente en el devanado de arranque se adelante a la del devanado de trabajo Esta condicioacuten produce un campo magneacutetico giratorio en el estator el cual a su vez induce una corriente en el devanado del rotor efectuando asiacute la rotacioacuten del mismo

Conexion

Figura 22

Figura 23

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Figura 24 Figura 25

23 MOTORES MONOFASICOS CON CAPACITOR PERMANENTE

CARACTERIacuteSTICAS

Los motores de fase partida con capacitor permanente usan un capacitor conectado en serie con los devanados de arranque y de trabajo El capacitor crea un retraso en el devanado de arranque el cual es necesario para arrancar el motor y para accionar la carga

En caso necesario los devanados de un motor con capacitor permanente se pueden identificar verificando los valores de la resistencia de los devanados de arranque y de trabajo

El devanado de arranque y el devanado de trabajo con su capacitor permanecen en el circuito mientras el motor esta en operacioacuten La principal diferencia entre un motor con capacitor permanente y un motor de arranque con capacitor es que no se requiere swith centriacutefugo para los motores con capacitor permanente Estos motores no pueden arrancar y accionar cargas que requieren un alto par de arranque

Conexioacuten

Figura 26

Motor de ca monofaacutesico con capacitor permanente (figura 26) no requiere de switch centriacutefugo ya que el capacitor nunca se mueve del circuito

Figura 27

Diagrama esquemaacutetico de los devanados del motor monofaacutesico de ca 17

con capacitor permanente

Figura 28

24 Motor monofaacutesico con condensador permanente

Operacioacuten

Estos se diferencian de los motores de divisioacuten de fases en el hecho de que las bobinas de encendido tienen maacutes vueltas (frecuentemente maacutes que el embobinado principal) y se alimenta mediante condensadores en serie El resultado de complicar miacutenimamente el circuito es el de un mejor encendido Los condensadores en serie son la causa de que la corriente que se da en la bobina de arranque esteacute atrasada respecto a la fase de la tensioacuten suministrada escogiendo de forma correcta la bobina y el condensador podemos aproximar en gran manera la diferencia de fase ideal de 90deg

El momento inicial es ahora dos o tres veces mayor que el momento total con una corriente inicial cuyos valores estaacuten comprendidos entre cuatro y seis veces la corriente normal Para conseguir este funcionamiento se necesitan valores altos de la capacidad usualmente unos 50HZ o maacutes por caballo de potencia a 240V 50 HZ y sobre unas cuatro veces superior para 115V 60HZ El uacutenico tipo de condensador que puede proveer esta capacidad dicho tensioacuten con un tamantildeo y coste aceptable es el condensador electroacutenico Esto nos da la gran capacidad necesaria en un volumen muy pequentildeo pero desafortunadamente producen pequentildeas aunque significantes peacuterdidas que incrementan de forma muy espectacular la temperatura interna cuando circulan corrientes alternas muy altas Esto no es de gran importancia cuando se utiliza uacutenicamente como motor de arranque (en la mayor parte de los motores si se les da un mal uso se quemariacutea primero el embobinado de arranque que el condensador) pero no se utilizan en un circuito de uso permanente

La figura 29 Muestra el motor de condensador permanente

El motor de encendido capacitivo monofaacutesico es el maacutes adecuado para utensilios domeacutesticos Tiene un gran momento inicial tolera frecuentes paradas y puestas en marcha y es tan soacutelo un poco maacutes caro que el de motor de divisioacuten de fase Es faacutecil de reconocer debido al pequentildeo saliente situado en la carcasa y que aloja el condensador ciliacutendrico para el arranque

Figura 29Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador

Meacutetodo para el seguimiento de averiacuteas eleacutectricas realizar Cuadro sinoacuteptico de averiacuteas Seguimiento de averiacuteas entre motor principal y si existe un programador Comprobacioacuten de circuitos para el diagnoacutestico de averiacuteas funcionamiento y comprobacioacuten Comprobacioacuten Condensadores a traveacutes de multimetro Comprobaciones de Circuitos y entre motor-placa-programador Instalacioacuten del motor principal en la placa Comprobacioacuten de tensioacuten entre F y N Diagnoacutestico de averiacuteas a traveacutes de las mediciones eleacutectricas efectuadas

25 Motores Universales

Introduccioacuten

Los motores universales son motores en serie de potencia fraccional de corriente alterna disentildeados especialmente para usarse en potencia ya sea de corriente continua o de corriente alterna Recordemos que el motor serie de corriente continua se caracteriza por disponer de un fuerte par de arranque y que la velocidad del rotor variacutea en sentido inverso de la carga pudiendo llegar a embalarse cuando funciona en vaciacuteo Estos motores tienen la misma caracteriacutestica de velocidad y par cuando funcionan en ca o en cc En general

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los motores universales pequentildeos no requieren devanados compensadores debido a que el nuacutemero de espiras de su armadura es reducido y por lo tanto tambieacuten lo seraacute su reactancia de armadura Como resultado los motores inferiores a 38 de caballo de fuerza generalmente se construyen sin compensacioacuten El costo de los motores universales no compensados es relativamente bajo por lo que su aplicacioacuten es muy comuacuten en aparatos domeacutesticos ligeros por ejemplo aspiradoras taladros de mano licuadoras etc El motor universal es sin duda el maacutes utilizado en la industria del electrodomeacutestico Su nombre deriva del hecho de que puede funcionar tanto en corriente alterna como en corriente continua Para que un motor de este tipo pueda funcionar con ca es necesario que el empilado de su inductor (el nuacutecleo de los electroimanes) sea de chapa magneacutetica para evitar las corrientes de Foucault Por otra parte la conmutacioacuten resulta en los motores universales que en los de corriente continua por lo que la vida de las escobillas y el colector es maacutes corta inconveniente que reduce mucho el campo de aplicacioacuten de los motores universales

Partes principales

Cables de alimentacioacuten Porta escobilla Escobilla Devanado del rotor Rotor (o armadura) Bobinas de campo Campo del estator Conmutador Ventilador Chumacera

Figura 30Motor CD en derivacioacuten operando en CA

La mayoriacutea de los motores reduciraacuten su velocidad conforme aumenta su carga Los motores con una regulacioacuten deficiente de la velocidad (motores de DC en serie o motores de AC-DC) cambiando mucho su velocidad cuando la carga cambia Los motores con una buena regulacioacuten de velocidad (la mayoriacutea de los motores de DC en derivacioacuten y de induccioacuten) mantienen una velocidad mas constante conforme a la carga cambia Los motores sincroacutenicos operan a la velocidad sincroacutenica desde la condicioacuten sin carga hasta que llevan una sobre carga considerable sin embargo cuando la torsioacuten de carga se incrementa mas allaacute de un cierto punto su velocidad desciende repentinamenteEn algunos motores la placa de caracteriacutestica indicara la velocidad sin carga aproximada En ocasiones se encontrara el rango de velocidad de operacioacuten aceptable del motor A menudo la velocidad miacutenima mencionada depende de la capacidad de enfriamiento de motor Ninguacuten motor cuyo enfriamiento dependa de un ventilador impulsado por el eje debe ser operado a una velocidad demasiado baja

En derivacioacutenLos devanados inductor e inducido se conectan en paralelo tal como se puede observar en la figura Un caso particular de este tipo de conexioacuten es aqueacutel en que el devanado excitador y el inducido se conectan a redes de corriente continua independientes este tipo de conexioacuten se designa con el nombre de excitacioacuten independiente

En la (figura 31) se representa el esquema de una maacutequina de corriente continua geneacuterica de dos polos que puede actuar como motor y como generador Esta maacutequina estaacute constituida por los siguientes elementos

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Figura 31de un motor CDEl estator que mediante el devanado inductor o de excitacioacuten es el encargado de generar y conducir el campo magneacutetico de excitacioacuten El estator estaacute formado por una corona de material ferromagneacutetico denominada culata en cuyo interior se encuentran dispuestos en nuacutemero par unos salientes provistos de expansiones en los extremos denominados polos En torno a los polos se arrollan los devanados de excitacioacuten que generan un campo magneacutetico cuando circula por ellos una corriente continua El colector de delgas que es un conjunto de laacuteminas de cobre llamadas delgas aisladas entre siacute por una capa de mica y que giran solidariamente con el rotor Las delgas estaacuten conectadas eleacutectricamente a las bobinas del devanado inducido

Motor en CD en serie operado en C A

Los motores de corriente directa son insuperables para aplicaciones en las que debe ajustarse la velocidad asiacute como para aplicaciones en las que requiere un par grande En la actualidad se utilizan millones de motores de CD cuya potencia es de una fraccioacuten de caballo en la industria del transporte como automoacuteviles trenes y aviones donde impulsan ventiladores de diferentes tipos para aparatos de ac calentadores y descongeladores tambieacuten mueven los limpiadores de parabrisas y accioacuten de levantamiento de asiento y ventanas Tambieacuten son muy uacutetiles para arrancar motores de gasolina y diesel en autos camiones autobuses tractores y lanchas

El motor de CD tiene un estator y un rotor (ARMADURA) El estator contiene uno no maacutes devanados por cada polo los cuales estaacuten disentildeados para llevar intensidades de corriente directas que establecen un campo magneacuteticoLa ARMADURA y su devanado estaacuten ubicados en la trayectoria de este campo magneacutetico y cuando el devanado lleva Intensidades de Corriente se desarrolla un par-motor que hace girar el motor Hay un COMUTADOR conectado al devanado de la armadura si no se utilizara un conmutador el Motor solo podriacutea dar una fraccion de vuelta y luego se detendriacutea

Para que un motor de CD pueda funcionar es necesario que pase una Intensidad de Corriente por el devanado de Armadura El estator debe de producir un campo m (flujo) magneacutetico con un devanado de derivacioacuten o serie (o bien una combinacioacuten de ambos)

El par que se produce en un motor de CD es directamente proporcional a la Intensidad de Corriente de la armadura y al campo del estado Por otro lado la velocidad de motor la determinara principalmente la Tensioacuten de la Armadura y el campo del Estator La velocidad del motor tambieacuten aumenta cuando se reduce el campo del estator En realidad la velocidad puede aumentar en forma peligrosa cuando por accidente se anula el campo del estator Como ya sabemos los motores de CD pueden explotar cuando trabajan a velocidades muy altas

Con la fuente de Alimentacioacuten de medicioacuten de CD y del Generador Motor de CD observe que la Armadura esta conectada en serie con el devanado de campo en serie a traveacutes de la Tensioacuten de entrada

Figura 32 de un motor CD serieClasificacioacuten

Excitacioacuten por imanes permanentes Excitacioacuten independiente Excitacioacuten serie Excitacioacuten paralelo Excitacioacuten compuesta

Caracteriacutesticas de operacioacuten

Los motores universales son pequentildeos motores con devanado en serie que operan con voltaje de corriente directa o alterna

20

Los motores universales tienen praacutecticamente la misma contraccioacuten que los de corriente directa ya que tienen un devanado de campo y una armadura con sus escobillas y su conmutador

El conmutador mantiene a la armadura girando a traveacutes del campo magneacutetico del devanado de campo

Tambieacuten cambia el flujo de corriente con relacioacuten al devanado de campo y la armadura es decir cumple con una funcioacuten de empujar y jalar

Esta accioacuten de jalar y empujar esta creada por los polos norte y sur de los devanados de campo y armadura

Los motores de induccioacuten y los motores de DC reducen un tanto su velocidad cuando el voltaje fluctuacutea y hay posibilidades de que desciendan la potencia y al torsioacuten maacuteximas disponibles de un motor

Hay mas probabilidades de que los motores de que los motores sincroacutenicos se desincronicen con el voltaje bajo

Hay posibilidades de que los motores de induccioacuten se ahoguen bajo la carga pico o de que no arranquen con el voltaje bajo

Por lo general la eficiencia y el factor de potencia de un motor bajan con el voltaje alto o bajo Algunos motores que impulsan ciertos tipos de cargas consumiraacuten mas corriente cuando el voltaje es demasiado bajo Otros consumiraacuten mas corriente

1048708Control de velocidad de motores universales

El meacutetodo principal de control de velocidad empleado para motores monofaacutesicos universales de potencia fraccionaria (control de la tensioacuten de inducido) es el meacutetodo de control de la tensioacuten de liacutenea primaria (de deslizamiento) Lo cual implica una reduccioacuten de la tension aplicada al devanado estatoacuterico (de motores de induccioacuten) universal En el primer caso produce una reduccioacuten del par y aumento del deslizamiento En el uacuteltimo caso representa simplemente un medio de controlar la velocidad mediante control de la tensioacuten o del flujo inducido

1048708 La velocidad mencionada en la placa de caracteriacutesticas es

1048708 La velocidad aproximada a la cual un motor de induccioacuten produce su potencia nominal

1048708 La velocidad normal de operacioacuten de un motor sincroacutenico

1048708 La velocidad ldquobaserdquo aproximada de un motor de DC los motores de DC operaran a una velocidad superior a la velocidad base al reducir la corriente de campo y a una velocidad inferior al reducir el voltaje de la armadura (inducido)

EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN

Despueacutes del estudio de la unidad II te sugiero que realices los siguientes ejercicios de auto evaluacioacuten lo que permitiraacute fortalecer tus conocimientos

I Responda la siguiente pregunta

1 iquestQueacute importancia tiene el motor monofaacutesico

2 iquestCoacutemo se clasifican los motores monofaacutesicos

3 iquestMencione las partes del motor de fase partida

4 iquestJunto a su instructor desarme un motor de fase partida y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

5 iquestDonde se utilizan los motores monofaacutesicos de arranque con capacitor

21

6 iquestDibuje el esquema de un motor de arranque con capacitor y coloque sus partes

7 iquestQue funcioacuten realiza el capacitor permanente en un motor monofaacutesico

8 iquestJunto a su instructor desarme un motor de monofaacutesico de capacitor permanente y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

9 iquestCuaacuteles son las partes principales del motor universal

10 iquestMencione las caracteriacutesticas de operacioacuten del motor universal

GLOSARIO

Corto circuito Se produce por el contacto repentino de dos o maacutes conductores de corriente o una liacutenea de corriente y un conductor a tierra

Corriente alterna (ca) En este caso las cargas eleacutectricas circulan siempre en la misma direccioacuten del punto de mayor potencial al de menor potencial

Par de giro Es la fuerza con que gira un eje Se mide en kilogramometro (MKS) o newtonmetro (SI)

Par motor Es la fuerza con que gira un motor El giro de un motor tiene dos caracteriacutesticas el par motor y la velocidad de giro Por combinacioacuten de estas dos se obtiene la potencia

Eficiencia La eficiencia o rendimiento de un motor eleacutectrico es una medida de su habilidad para convertir la potencia eleacutectrica que toma de la liacutenea en potencia mecaacutenica uacutetil Se expresa usualmente en por ciento de la relacioacuten de la potencia mecaacutenica entre la potencia eleacutectrica esto es

BIBLIOGRAFIA

Motores Universales Ministerio De Educacioacuten Superior InstitutoUniversitario De Tecnologiacutea Caripito Venezuela 2004

Quispe O Enrique C Motores Eleacutectricos de Alta Eficiencia UniversidadAutoacutenoma de Occidente Cali Colombiahttpenergiaycomputacionunivalleeducoedicion2121art2pdf

A BC de las maquinas eleacutectricas tomo 1 y2 (Enrrique Harper)

22

  • DIRECCION GENERAL DE FORMACION PROFESIONAL
  • INTRODUCCION
  • OBJETIVO GENERAL
  • OBJETIVOS ESPECIFICOS
  • RECOMENDACIONES GENERALES
  • UNIDAD I TRANSFORMADORES MONOFAacuteSICOS
  • 1 Conceptos baacutesicos
  • Magnetismo y Electromagnetismo
  • Electromagnetismo
  • Campo Magneacutetico
  • Ley de polaridad
  • Induccioacuten Magneacutetica
  • Ley de lenz
  • 2-Principios de Funcionamiento de los transformadores
  • Concepto
  • Estructura y funcionamiento
  • Tipos de nuacutecleos
  • 3 Clasificacioacuten de los transformadores monofaacutesicos
  • De intensidad
  • De Tensioacuten
  • Auto Transformador
  • 4 Calculo de transformadores
  • Numero de espiras
  • Relacioacuten de Transformacioacuten
  • Rendimiento del transformador
  • Prueba de corto circuito en el transformador
  • Teacutecnicas de verificacioacuten de transformadores monofaacutesicos
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • 1 Motores monofasicos
  • Introduccioacuten
  • Principio de operacioacuten
  • Partes principales de un motor monofaacutesico
  • 2 Clasificacioacuten de los motores monofaacutesicos
  • 21 Motor monofaacutesico de fase partida
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutestica
  • Conexioacuten del motor de fase partida
  • Averiacuteas
  • 22 MOTORES MONOFASICO CON CAPACITOR DE ARRANQUE
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutesticas
  • Conexion
  • 23 MOTORES MONOFASICOS CON CAPACITOR PERMANENTE
  • CARACTERIacuteSTICAS
  • Conexioacuten
  • 24 Motor monofaacutesico con condensador permanente
  • Operacioacuten
  • Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador
  • 25 Motores Universales
  • Introduccioacuten
  • Motor CD en derivacioacuten operando en CA
  • Motor en CD en serie operado en C A
  • Clasificacioacuten
  • Caracteriacutesticas de operacioacuten
  • Control de velocidad de motores universales
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • GLOSARIO
  • BIBLIOGRAFIA
Page 6: Manual de Maquinas Electricas Universales

Al alimentar el bobinado primario con una fuente de voltaje alterno por eacutel (el bobinado) circularaacute una corriente eleacutectrica alterna (I1) que produce una fuerza magnetomotriz que causa que se establezca un flujo de liacuteneas de fuerza alterno (Ф1) en el circuito magneacutetico del transformador

Tipos de nuacutecleos

Existen 2 tipos de nuacutecleos fundamentales de estructura del transformador ellos son el tipo nuacutecleo y el tipo acorazado los cuales se detallan a continuacioacuten

a Tipo nuacutecleo

Este tipo de nuacutecleo se representa en la (Figura 3) indicando el corte A-1 la seccioacuten transversal que se designa con S (cm2) Este nuacutecleo no es macizo sino que esta formado por un paquete de chapas superpuestas y aisladas eleacutectricamente entre siacute Para colocarlas y poder ubicar el bobinado terminado alrededor del nuacutecleo se construyen cortadas colocando alternadamente una seccioacuten U con una seccioacuten I La capa siguiente superior cambia la posicioacuten I con respecto a la U

Figura 3 Vista y corte de un nuacutecleo tipo nuacutecleo

El aislamiento entre chapas se consigue con barnices especiales con papel de seda o simplemente oxidando las chapas con un chorro de vapor

b Tipo acorazado

Este tipo de nuacutecleo es maacutes perfecto pues se reduce la dispersioacuten se representa en la (Figura4) en vistas Obseacutervese que las liacuteneas de fuerza de la parte central alrededor de la cual se colocan las bobinas se bifurcan abajo y arriba hacia los 2 costados de manera que todo el contorno exterior del nuacutecleo puede tener la mitad de la parte central Esto vale para las 2 ramas laterales como tambieacuten para las 2 cabezas Para armar el nuacutecleo acorazado tambieacuten se lo construye en trozos unos en forma de E y otros en forma de I y se colocan alternados para evitar que las juntas coincidan

Nuacutecleo tipo acorazado con indicacioacuten de la longitud magneacutetica mediaFigura 4

El hecho que los nuacutecleos sean hechos en dos trozos hace que aparezcan juntas donde los filos del hierro no coinciden perfectamente quedando una pequentildea luz que llamaremos entrehierro Obseacutervese que en el tipo nuacutecleo hay dos entrehierros en el recorrido de las fuerzas y que el acorazado tambieacuten porque los dos laterales son atravesados por la mitad de liacuteneas cada uno3 Clasificacioacuten de los transformadores monofaacutesicos Los transformadores se clasifican en

De intensidad De tensioacuten Auto transformadores

4

De intensidad

Los transformadores de intensidad se conectan con su primario intercalado en la liacutenea o sea laquoen serieraquo con la misma Dicho primario queda recorrido pues por la plena intensidad de la liacutenea

Las marcas de los bornes identifican 1048708 Los arrollamientos primario y secundario

1048708 Las secciones de cada arrollamiento cuando esteacuten divididos en secciones

1048708 Las polaridades relativas de los arrollamientos y de las secciones de los arrollamientos

1048708 la toma intermedias si existen

Por razones de seguridad se conecta siempre a tierra uno de los bornes de cada uno de los secundarios por ejemplo S1 si hay un solo secundario o bien el 1S1 y el 2S1 si hay dos secundariosLas marcas de los bornes de los transformadores de intensidad estaacuten indicadas en la figura 5

Figura 5 Transformador de IntensidadDe Tensioacuten

Se denomina transformador a una maquina que permite aumentar o disminuir el voltaje o tensioacuten en un ciacuterculo eleacutectrico de corriente alterna manteniendo la frecuencia La potencia que ingresa al equipo en el caso de un transformador ideal esto es sin perdidas es igual a la que se obtiene a la salida Las maquinas reales presentan un pequentildeo porcentaje de perdidas dependiendo de su disentildeo tamantildeo etc

1 Los transformadores de tensioacuten (figura 6) se conectan a la liacutenea en derivacioacuten (como un transformador de potencia Su primario estaacute sometido pues a la plena tensioacuten de la liacutenea Presentamos los esquemas del transformador monofaacutesico con bornes primarios( figura 61) y transformador monofaacutesico con arrollamientos del secundarios muacuteltiples (figura 62)

Los TT para conexioacuten entre fases tienen dos bornes (polos) primarios aislados Los previstos para conexioacuten entre fase y masa (tierra) tienen un solo borne primario aisladoEl otro borne no precisa estar aislado ya que es el que se conecta a tierra

Figura 6 De transformador de Tensioacuten

5

Auto Transformador

El primario y el secundario del transformador estaacuten conectados en serie constituyendo un bobinado uacutenico Pesa menos y es maacutes barato que un transformador y por ello se emplea habitualmente para convertir 220V a 125V y viceversa y en otras aplicaciones similares (figura 7) Tiene el inconveniente de no proporcionar aislamiento galvaacutenico entre el primario y el secundario

Figura 7 Del Auto transformador4 Calculo de transformadores

Aprovechando la induccioacuten variable producida por una corriente Alterna es posible mediante un transformador (Figura 8) Cambiar el valor de la tensioacuten sin una perdida importante de energiacutea

El transformador consiste en una laminacioacuten (la mas comuacuten es de hierro con silicio) con una forma de E para el nuacutecleo principal y de I para cerrar el circuito magneacutetico El espesor es de 05 mm y se apilan en forma entrelazada para formar el nuacutecleo

La forma de armado mediante chapas y no macizo reduce las perdidas por calentamiento llamada perdidas por corrientes paraacutesitas Si la superficie de cada chapa esta aislada con barniz oxido o papel el beneficio aumenta

El primer paso para su caacutelculo es conocer el consumo del o los bobinados secundarios y luego con ese calculo el consumo reflejado en el primario

Tomemos E =12 voltios a I = 50 amperios W = E x I = 12 x 50 = 600 W

Si las tensiones son mas se aplica el mismo meacutetodo y se suman los consumosSumemos un 20 para el valor del primario 12 x 600 = 720 W consumo primario La seccioacuten del nuacutecleo se calcula S = 11 x ^ W = 11 x ^ 720 = 268 cm2

Figura 8 Seccioacuten del nuacutecleo de un transformador

Numero de espiras

Es decir la seccioacuten central del nuacutecleo (amarillo) debe tener miacutenimo 268 cm2 Ya definimos el nuacutecleo podemos ahora calcular las vueltas del primario y secundario

Espiras por vuelta = 22500 F x B x S = 22500 50 x 9 x 268 = 186 VPV

F = frecuencia (50)B = Kilogauss (9)S = Medida calculada de la rama C del transformador

6

VPV = vueltas por voltioEl calculo anterior nos da los voltios por vuelta para el primario y secundarioSi alimentamos el trafo con 220 voltios tenemos N = 220 x 186 = 409 vueltas

Veamos los Amper que circulan por el primario

El consumo del primario es I = WE = 720 220 =32 AmpSe toma como corriente normal 3 Amper por mm2 de seccioacuten del alambre El secundario de 12 voltios es N =12 x 186 = 22 vueltasseccioacuten del alambre del primario = 32 3 Amp = 11 mm2Para el secundario = 50 3 = 17 mm2

Tenemos la seccioacuten del alambre del primario y del secundario veamos el diaacutemetroEl diaacutemetro para el primario = 12 mm de diaacutemetroPara el secundario = 48 mm de diaacutemetroCon los caacutelculos comprobamos si entra el alambre de las dos bobinas mas el aislante entre capas

El primario lleva 409 vueltas de 12 mm de diaacutemetroEl secundario 22 vueltas de 48 mm de diaacutemetroEl largo del carrete que va en la laminacioacuten es de 155 mm entran 15512 = 129 vueltasPor capa y son necesarias 409129 = 314 capas (4)Considerando que se pierdan vueltas de bobinar en cada capa tomamos 4 capas que con el aislante suman 4 12 = 34 mm 4 capas de aislante de 01 mm = 04 mm total 38 mm

Entre primario y secundario se dan 3 vueltas de aislante = 03 mm El secundario ocupa 22 vueltas por 48 mm de diaacutemetro = 105 mm es decir una capa mas de 48 mm mas 02 de dos capas de aislante = 5 mmTotal = 38 + 03 + 5 = 91 mm digamos 10 mm tenemos 45 en C luego entraSobre el carrete de plaacutestico se inicia el bobinado cruzando el alambre forrado en un espagueti y bobinando sobre el en sentido contrario de esta forma el alambre inicial queda riacutegido

Al final de cada capa de alambre se cuenta la cantidad y se bobina una tira de aislante prespan de 01 mm en el mismo sentido del alambreLa bobina se continua retrocediendo sobre el bobinado anterior aislado por el prespanSe va a arroyar el papel las vueltas van a salir separadas o superpuestas pero con un poco de practica es faacutecil

Terminada la bobina se introducen las chapas E de la laminacioacuten una de derecha a izquierda y otra de izquierda a derecha Una vez finalizada la carga de las secciones E se para el transformador y se introducen las tiras ISe pueden colocar hasta 3 chapas por vez de cada lado para ahorrar tiempo Todo el conjunto se barniza con barniz de secado al aire y ya esta listo

Relacioacuten de Transformacioacuten

N=n1n2

N=I1I2

N=V1V2

El bobinado principal de un transformador monofaacutesico tiene 1000 espiral esta conectada a una red de 220 el bobinado secundario tiene 50 espiral determinar la relacioacuten de transformacioacuten y la tension en los bordes del bobinado secundario

N = N1N2 = 1000 ESPIRAL 50 ESPIRAL =20 RELACIONV2= V1N =220 v 20 ESPIRAL = 11 TENSION

Una pistola de soldar de 220 V y 07 amp En el primero tiene 650 espiral y 3 espiral en el secundario iquestCuaacutel seraacute el voltaje en el segundo Y iquestCuaacutel seraacute la corriente en el secundario

N=6503=2166

V2=220216v=101v

7

I2=07216=15116 AMP

Rendimiento del transformador

Los transformadores pierden energiacutea

1 perdidas en el cobre (potencia perdida en el cobre) p=I2 R

2 perdidas en el hierro (potencia perdida en el hierro) hay 2A perdida por corriente de foulcaultB perdida por histeacuteresis son derivadas del magnetismo remanente que es el magnetismo que permanece en el

circuito magneacutetico en el hierro despueacutes que se retira el magnetismo

PEN = PSAL

N= RENDIMIENTO =N= PSALPEN

PEN= POTENCIA DE ENTRADA

PSAL=POTENCIA DE SALIDA

PP= PP CU+ PP FE

Un transformador de 220 v a 24v consume una potencia de 60 watt las perdidas en el hierro son 5 watt y en el cobre 7 watt iquestencontrar el rendimiento y la potencia de salida

PP= PP FE+ PP CU PSAL=60W

PP=5W +7W PSAL =48W

PP = 12W N=4860 N=08

Prueba de corto circuito en el transformador

El voltaje aplicado (Vc) es regulado y se variacutea como se indicoacute antes hasta que circule la prueba de corto circuito consiste en cerrar o poner en corto circuito es decir con una conexioacuten de resistencia despreciable las terminales de uno de los devanados y alimentar el otro con un voltaje reducido (de un valor reducido de tensioacuten que representa un pequentildeo porcentaje del voltaje del devanado por alimentar de tal forma que en los devanados circulen las corrientes nominales En estas condiciones se miden las corrientes nominales y la potencia absorbida Debido a que la tensioacuten aplicada es pequentildea en comparacioacuten con la tensioacuten nominal las peacuterdidas en vaciacuteo o en el nuacutecleo se pueden considerar como despreciables de manera que toda la potencia absorbida es debida a las peacuterdidas por efecto joule en los devanados primario y secundario Diagrama para la prueba de cortocircuito de un transformador monofasicovatimetro que indica la potencia de peacuterdidas por efecto de circulacioacuten de las corrientes en los devanados primario y secundarioConexioacuten de corto circuito entre las terminales del devanado

Voltaje de alimentacioacuten de valor reducido de manera que se hagan circular las corrientes I1 I2 de valor nominal en cada devanado corriente de plena carga en el primario De los valores medidos se obtiene ldquola impedancia totalrdquo del transformador como

DondeI1 = Corriente nominal primaria

8

Vcc = Voltaje de corto circuito aplicado en la Prueba

Zt = Impedancia total interna referida a devanado primario Esta impedancia se conoce tambieacuten como impedancia equivalente del transformador

Teacutecnicas de verificacioacuten de transformadores monofaacutesicos

Verificar el estado de flojedad en los conductores Verificar su impedancia (de bobinas primarias y secundaria) Aplicar coacutedigo de colores Verificacioacuten de voltaje (que su voltaje sea el adecuado a su conexioacuten) Que el barniz de las bobinas no sea oscuro (por recalentamiento) Depende del tipo de transformador a utilizar Para los de potencia Revisar el nivel de aceite y su calidad Revisioacuten de las borneras que no posea corrosioacuten Determinar Polaridad en un transformador si es aditiva o sustractiva Medicioacuten de la resistencia de aislamiento Prueba de relacioacuten de transformacioacuten Determinacioacuten del desplazamiento de fase de los grupos de bobinas Determinacioacuten de las caracteriacutesticas del aislamiento Prueba del aislamiento por voltaje aplicado Prueba para la determinacioacuten de las peacuterdidas en vaciacuteo y en corto circuito (determinacioacuten de impedancia) Prueba del aislamiento entre espiras por voltaje inducido Medicioacuten de la corriente de vaciacuteo y la corriente de excitacioacuten

EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteNDespueacutes del estudio de la unidad I te sugiero que realices los siguientes ejercicios de auto evaluacioacuten lo que permitiraacute fortalecer tus conocimientos

I Responda la siguiente pregunta

1 iquestMencione la diferencia entre magnetismo y electromagnetismo

2 iquestClasifique los transformadores monofasicos

3 iquestExplique la teacutecnica de verificacioacuten de los transformadores monofasico

4 iquestCoacutemo esta constituido el auto transformador

5 Un transformador de 220v a 12v consume una potencia de 30w las perdidas en el hierro son de 8w y en el cobre de 6w iquestencontrar el rendimiento y la potencia de salida

II UNIDAD MOTORES MONOFAacuteSICOS

1 Motores monofasicos

IntroduccioacutenLos motores monofaacutesicos como su propio nombre indica son motores con un solo devanado en el estator que es el devanado inductor Praacutecticamente todas las realizaciones de este tipo de motores son con el rotor en jaula de ardilla Suelen tener potencias menores de 1KW aunque hay notables excepciones como los motores de los aires acondicionados con potencias superiores a 10KW

Se utilizan fundamentalmente en electrodomeacutesticos bombas y ventiladores de pequentildea potencia pequentildeas maacutequinas-herramientas en los mencionados equipos de aire acondicionado etc

Se pueden alimentar entre una fase y el neutro o entre dos fases No presentan los problemas de excesiva corriente de arranque como en el caso de los motores trifaacutesicos de gran potencia debido a su pequentildea potencia por tanto todos ellos utilizan el arranque directo

Presentan los siguientes inconvenientes

9

Se caracterizan por sufrir vibraciones debido a que la potencia instantaacutenea absorbida por cargas monofaacutesicas es pulsante de frecuencia doble que la de la red de alimentacioacuten

Estos motores han sido perfeccionados a traveacutes de los antildeos a partir del tipo original de repulsioacuten en varios tipos mejorados que en la actualidad se conocen como

Motores de fase partida Motores de arranque con capacitor Motores con capacitor permanente Motores universales

Principio de operacioacuten

Todos los motores monofaacutesicos tienen un problema en comuacuten que es arrancar ya que para producir el par de arranque se requiere de alguacuten medio auxiliar que produzca la reaccioacuten con la onda de CA de la alimentacioacuten para producir el par De aquiacute que en los motores de CA monofaacutesicos se hable de un ldquodevanado de trabajordquo y otro devanado de arranque o alguacuten medio auxiliar como el capacitor

Dentro del titulo de fase partida se agrupan los motores de arranque con capacitor y de arranque con resistencia Algunos de estos son monofaacutesicos de induccioacuten cuyos nombres o tiacutetulos son De arranque con capacitor de fase partida de polos sombreados con capacitor y arranque con capacitor con capacitor permanente etc

Cuando se aplica un voltaje de CA al devanado de trabajo de un motor de induccioacuten la corriente circula a traveacutes del devanado la cual produce un campo magneacutetico que expande contrae y cambia la polaridad en fase con la corriente

Los devanados de trabajo actuacutean como el primario de un transformador Su campo magneacutetico induce una corriente hacia el secundario (rotor o armadura de motor)

La corriente en la armadura crea un campo magneacutetico que se opone al campo magneacutetico del devanado de trabajo esto hace que los polos distintos se atraigan uno a otro y prevengan al rotor de girar Bajo estas condiciones existe solo una fuerza en el plano horizontal sin fuerza en el sentido vertical que cause que el rotor gire

Cuando la polaridad del campo magneacutetico cambia debido a la variacioacuten en la polaridad de la corriente la polaridad del campo del rotor cambia al mismo tiempo Los dos campos se estaacuten constantemente atrayendo uno a otro por lo tanto el rotor es puesto en posicioacuten y no giraraSi se hace girar el rotor manualmente entonces inicia su movimiento en la misma direccioacuten solo que a una velocidad inferior a la de sincronismo Esto significa que para producir el par giratorio en un motor de induccioacuten monofaacutesico se requiere de un impulso adicional pero la forma de hacerlo manualmente no es praacutectica de manera que se tiene que incorporar alguacuten elemento que de disentildeo permita cumplir con el inicio de la rotacioacuten del motor

Partes principales de un motor monofaacutesico

1 La carcasa o caja que envuelve las partes eleacutectricas del motor es la parte externa

2 El inductor llamado estator cuando se trata de motores de corriente alterna consta de un apilado de chapas magneacuteticas y sobre ellas estaacute enrollado el bobinado estatoacuterico que es una parte fija y unida a la carcasa

3 El inducido llamado rotor cuando se trata de motores de corriente alterna consta de un apilado de chapas magneacuteticas y sobre ellas estaacute enrollado el bobinado rotoacuterico que constituye la parte moacutevil del motor y resulta ser la salida o eje del motor

2 Clasificacioacuten de los motores monofaacutesicos

Los motores monofaacutesicos se clasifican en

Motor monofaacutesico de fase partida Motor monofaacutesico con capacitor de arranque Motor monofaacutesico con capacitor permanente Motores monofaacutesicos universales

21 Motor monofaacutesico de fase partida

Introduccioacuten

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El motor de fase partida tiene dos grupos de devanados en el estator El primer grupo se conoce como el devanado principal o devanado de trabajo y el segundo como devanado auxiliar o de arranque (figura 17) Estos dos devanados se conectan en paralelo entre si el voltaje de liacutenea se aplica a ambos al energizar el motorLos dos devanados difieren entre si fiacutesica y eleacutectricamente El devanado de trabajo esta formado de conductor grueso y tiene mas espiras que el devanado de arranque Generalmente el devanado de arranque se aloja en la parte superior de las ranuras del estator en tanto que el de trabajo en la parte inferior El devanado de arranque tiene menos espiras de una seccioacuten delgada o pequentildea de conductor Figura 18 atraccioacuten magneacutetica y desplazamiento de los devanados

Figura 17 de motor monofaacutesico de fase partida

Figura 18 atraccioacuten magneacutetica y desplazamiento de los devanados

CaracteriacutesticaEn general un motor de fase partida consiste de una carcaza un estator formado por laminaciones en cuyas ranura se alojan las bobinas de los devanados principal y auxiliar un rotor o parte giratoria formada por conductores basados de barras de cobre o aluminio embebidos en el rotor y conectados entre si por medio de anillos de cobre en ambos extremos formando lo que se conoce como una jaula de ardilla Se les llama asiacute porque la configuracioacuten de los anillos y las barras conductoras se asemejan realmente a una jaula de ardilla

El devanado de arranque ayuda a arrancar al motor de C A De fase partida y es removido el circuito por un switch centrifugo cuando el motor alcanza del 75 al 80 de su velocidad nominal

Una parte maacutes importantes del motor eleacutectrico es su mecanismo de arranque Para los motores monofaacutesicos se usa un tipo especial a base de un swith centriacutefugo para desconectar el devanado de arranque cuando el motor ha alcanzado de 75 a 80 de su velocidad de operacioacuten de manera que a velocidad nominal el motor funciona solo con su devanado de operacioacuten A esta velocidad un mecanismo a base de resorte abre ya que la fuerza centrifuga del rotor vence la del resorte que hace que el swith permanezca cerradoComo se observa en el circuito (figura 19) de arranque el swith centrifugo esta conectado en serie con el devanado de arranque

11

Figura 19

El motor continuacutea operando debido a las corrientes inducidas en el devanado del rotor y a su movimiento Si el swith centrifugo no esta cerrado cuando es energizado el motor este no arrancara y puede producir un fuerte ruido y demandar una corriente excesiva

Debido a que el rotor no gira su impedancia es aproximadamente igual a la resistencia de las barras del rotor y actuacutea como el secundario de un transformador en corto esto hace que el primario (devanado de trabajo) demande mucha corriente y si esta condicioacuten permanece por mucho tiempo entonces el devanado de trabajo sufre un calentamiento excesivo

Conexioacuten del motor de fase partidaLa Nacional Eleacutectrical Manufacturen Association (NEMA) de los Estados Unidos tiene establecida una numeracioacuten normalizada y un coacutedigo de colores que han sido adoptados por varios paiacuteses que facilita la identificacioacuten de las terminales del motor(figura 20) El numero de cada conductor o Terminal se identifica con una letra (T1 T2 etc) y se le asigna un color como se muestra en la figura

Figura 20

AveriacuteasEstas son posibles averillas que puede tener los motores monofasicosFalla en el arranque1) Causa Voltaje bajo o ausencia de voltajeSolucioacuten Revise la fuente de alimentacioacuten

2 ) Causa Conexiones inadecuadas Solucioacuten Revise las conexiones con el diagrama del motor

3) Causa Carga excesiva Solucioacuten si el motor arranca cuando esta desconectado de la carga el motor puede estar sobre cargado bloqueado o trabado de modo que no gira libremente reduzca la carga para que corresponda a la clasificacioacuten del motor aplique un motor que tenga mayor momento de torzoacuten de arranque

12

4) Causas Alineacioacuten defectuosaSolucioacuten Alinee el motor apropiadamente con la maquina impulsada

5) Causas Espacio de aire desigual

Solucioacuten Revise para ver si el eje esta doblado o si los cojinetes estaacuten gastados Si es necesario rectifique el diaacutemetro exterior del rotor o el nuacutecleo del estator Al aumentar el espacio de aire puede haber recalentamiento manteacutengalo al mismo

6) Causas Suciedad n el espacio de aire

Solucioacuten Desmonte el motor y use una aspiradora o saque la suciedad por medio de aire comprimido seco

7) Causas Cojines gastados

Solucioacuten Un cojinete seco o ligeramente gastado puede dar como resultado un ruido del tipo zumbidoCojinetes Los cojinetes son partes vitales del motor Son las uacutenicas partes desgastadas con excepcioacuten del interruptor de arranque en la mayoriacutea de los motores de potencia fraccionaria Muchos motores monobaacutesicos para fines generales utilizan cojines de camisa para sostener el motor Se usan motores de cojines de bolsas en los sitios en que se encuentra cargas pesadas de empuje axial y radical

Sustituya siempre los cojines de camisa con otros que sean exactamente iguales Los cojines deben calzar bien en su cubierta Aunque el cojinete posterior (extremo del eje) se gasta maacutes que el cojinete delantero reemplaacutecelos ambos al mismo tiempo

Recalentamiento del cojinete

1) Causa Ausencia d aceite

Solucioacuten Poacutengale al motor un buen grado de aceite lubricantes ligero

2) Causa Aceite sucio

Solucioacuten Lidie l cojinete y la mecha y reemplace el aceite con un buen grado de aceite lubricantes ligero

3) Causa El aceite no llega al eje

Solucioacuten Revise la mancha y los medios que se proporcionan para mantener la mancha contra el eje Si es de contraccioacuten de anillo aseguacuterese de que los anillos giran

4) Causa Demasiada grasa

Solucioacuten Quite el exceso d grasa La grasa excesiva puede que los cojines se recalienten

5) Causa Excesiva tensioacuten de las correas al valor adecuado (Casos que motores accionan con correas o banda)

Solucioacuten Ajuste la cesioacuten de las correas al valor adecuado (12rdquo a frac34 de deflexioacuten)

6) Causa Superficie aacutespera de los cojinetes

Accioacuten Reemplace los cojinetes

7) Accioacuten Empuje Terminal excesivo

Solucioacuten Revise el motor y la aplicacioacuten Puede ser ocasiona por el nuacutecleo del rotor situado incorrectamente sobre l eje o por la maquina accionada produciendo tensioacuten excesiva sobre los cojinetes del motor

8) Causa Transicioacuten lateral excesivo

Solucioacuten Revise la aplicacioacuten del motor a la maquina accionada Aseguacuterese de que la correa tiene la tensioacuten correcta La transicioacuten de la correa no deberaacute ser contra la ventanilla del cojinete

Chisporroteo excesivo de las escobillas

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En cualquier motor de conmutador el chisporroteo excesivo d las escobillas es causado generalmente por cobillas o conmutador defectuosos

La sobrecarga el voltaje d la liacutenea y los cortocircuitos o los circuitos abiertos del arrollamiento son otras causas de produccioacuten de chispas

1) Causa Cortocircuito o circuito abierto en el inducidoSolucioacuten Revise para ver si hay soldadura o metal entre las barras del conmutador y conexiones rotas o sueltas Repare o vuelva a enrollar el inducido

2) Causa Escobillas gastadas o pegadasSolucioacuten Si las escobillas estaacuten bien gastadas sustituacuteyalas por novas de la clasificacioacuten correcta Si las escobillas se pegan liacutempielas y revise la tensioacuten del resorte de la misma

3) Causa Colocacioacuten inadecuada de las escobillas Solucioacuten Revise para determinar si las escobillas estaacuten colocadas a la distancia conveniente de la neutral

4) Causa Conmutador aacutespero Solucioacuten Limpie con lija fina SOLAMENTE Si es mica alta corte la mica Si la mica es alta en un sitio se puede quitar cortando con una hojilla de sierra para cortar metales preparados para esta operacioacuten Si es necesario rectifique el conmutador hacendoacute un ligero corte por medio de un torno

5) Causa Barras del conmutador flojasSolucioacuten Reemplace el conmutador o el inducido Los conmutadores deberiacutean ser lisos redondos y conceacutentricos con el eje de rotacioacuten

6) Causa Polvos peligrososSolucioacuten Averiguumle la causa y corriacutejala El polvo d las construcciones de edificios nuevos s particularmente peligroso para las superficies de los conmutadores

7) Causa SobrecargaSolucioacuten Disminuya la carga C ponga un motor de mayor clasificacioacuten

8) Causa Escobillas desigualesSolucioacuten Vulva a asentar las escobillas Use un pedazo de papel de lija debajo de extremo del conmutador de la escobillas y gire el conmutador para obtener un ajuste parejo de las escobillas al conmutador

Recalentamiento de motor

He aquiacute varias razones por las cuales se recalientan los motores sobrecargas contactos a tierras permanencia del arrollamiento d arranque n el crucito cojinetes gastados o secos y arrollamiento en cortocircuito

Las vueltas en cortocircuito del arrollamiento del motor son una causa comuacuten de calentamiento Las bobinas en cortocircuito se calientan maacutes que el resto del arrollamiento debido a la corriente excesiva que gastan Los cojines gastados o ecos actuacutean como una sobrecarga sobre el motor Tambieacuten la maquina accionada puede tener cojines gastados o secos que hacen que el motor se recalenteacute

Recalentamiento de los motores

1) Causa Obstruccioacuten del sistema d ventilacioacuten Solucioacuten Manteacutengase limpios y secos los motores eleacutectricos estos se hace necesariamente en inspecciones y las piezas perioacutedicasQuite el polvo por medio de una aspiradora Utilizando aire comprimido seco a baja porcioacuten o desmontando y limpiando el motor Las aberturas de ventilacioacuten no estar cubierta por otro aparatos

2) Causa SobrecargaSolucioacuten Aseguacuterese de que la maquina accionada no se traba Revise la aplicacioacuten mediana la potencia y la entrada d corriente bajo condiciones normales d operacioacuten (En los motores de induccioacuten la corriente sola no es una indicacioacuten confiable de carga del motor)

3) Causa El rotor roza el estatorSolucioacuten Revise para ver si los cojinetes estaacuten gastados o el eje esta doblado

Estator o Rotor quemados (Si l rotor es devanado)

1) Causa Humedad

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Solucioacuten Cueza el arrollamiento deacutele tratamiento de barniz El exacto de humedad puede ocasionar deacutebilmente del aislamiento

2) Causa Aacutecidos o basesSolucioacuten Quizaacutes sea necesario un tratamiento espacial de barniz

3) Causa Polvos peligrososSolucioacuten No deje que haya polvo Algunos tipos de polvos son altamente conducen y contribuye a la rotura del aislamiento

Velocidad del motor

Cuando un motor mancha mas lentamente de lo normal esto generalmente se debajo sobrecarga o alta resistencia en el circuito del motor

En todos los motores de CA con excepcioacuten del motor universal las velocidades que rigen por la frecuencia de la liacutenea de suministro generalmente de 60 l se muestra obtener velocidades muy altas mediante l motor universa su velocidad demuestra la carga

Velocidad demasiada lenta

1) Causa El motor circuito abierto o alta resistencia Solucioacuten Repare Esto se aplica a un motor de jaula de ardilla donde la velocidad baja excesivamente cuando se aplica la carga Si el rotor esta soldado d alguna manera lo deberiacutea reparar en un taller

Reemplace el rotor si el rotor fundido a troquel tiene barra abierta o anillo defectuoso

2) Causa SobrecargaSolucioacuten En los motores de repulsioacuten o motores universales reduzca la carga o ponga un motor de mayor clasificacioacuten Esto se aplica tambieacuten a los motores de polo de sombra y a los motores de condensador con divisioacuten excesiva

Velocidad demasiada alta

1) Causa Campo en cortocircuito

Solucioacuten Reemplace la bobina del campo En los motores universales un campo en cortocircuito produciraacute una velocidad excesiva

2) Causa No funciona el dispositivo de cortocircuitoSolucioacuten Limpie el dispositivos de cortocircuito En los motores de induccioacuten que son de arranque por repulsioacuten la velocidad puede llegar a ser demasiado alta si se pega el dispositivo de cortocircuito

3) Causa Carga LivianaSolucioacuten En los motores de repulsioacuten o universales aumente la carga o utilice un motor de clasificacioacuten de HP menor Esto se aplica tambieacuten a las velocidades maacutes lentas de los motores de polo de sombra con velocidades muacuteltiples o los motores con condensador de divisioacuten permanente

22 MOTORES MONOFASICO CON CAPACITOR DE ARRANQUE

Introduccioacuten

Estos motores son monofaacutesicos de CA cuyo rango va desde fracciones de HP hasta 15HP Se usan ampliamente en muchas aplicaciones de tipo monofaacutesico tales como accionamiento de maquinas herramientas (taladros pulidoras compresores de aire refrigeradores etc) Este tipo de motor es similar en su construccioacuten al de fase partida excepto que se conecta un capacitor en serie con el devanado de arranque como se muestra en la (figura 21)

Los motores de arranque con capacitor estaacuten equipados tambieacuten como los de fase partida con devanados de trabajo y de arranque pero el motor tiene un condensador (capacitor) que permite tener una mayor par de arranque Como se muestra en la figura anterior el capacitor se conecta en serie con el devanado de arranque y el swith centrifugo

La corriente en el devanado de arranque que es liberada por el capacitor se adelanta al voltaje en el devanado de trabajo obteniendo de esta manera un desplazamiento angular mayor entre los devanados Lo que proporciona un incremento en el par de arranque del motor Para tener una idea de la magnitud de dicho par un motor de fase partida con capacitor tiene un par dos veces mayor que el motor de fase partida sin capacitor

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Figura 21 motores de arranque con capacitorCaracteriacutesticasLos motores de arranque con capacitor se encuentran disponibles en las versiones de par de arranque normal para accionar cargas como ventiladores sopladores bombas centrifugas y otras aplicaciones Los disentildeos para alto par de arranque se usan en equipos como compresores bombas transportadores con carga etc

Los motores de fase partida de arranque con capacitor son los que requieren el menor mantenimiento de todos los tipos de motores monofaacutesicos pero tienen un par de arranque muy bajo lo que hace que no sean adecuados para algunas aplicaciones

El par de arranque en un motor de arranque con capacitor esta producido por un campo magneacutetico rotatorio que se establece dentro del motor Este campo magneacutetico relocaliza al devanado de arranque a 90 grados eleacutectricos desfasados con respecto al devanado de trabajo lo que hace que la corriente en el devanado de arranque se adelante a la del devanado de trabajo Esta condicioacuten produce un campo magneacutetico giratorio en el estator el cual a su vez induce una corriente en el devanado del rotor efectuando asiacute la rotacioacuten del mismo

Conexion

Figura 22

Figura 23

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Figura 24 Figura 25

23 MOTORES MONOFASICOS CON CAPACITOR PERMANENTE

CARACTERIacuteSTICAS

Los motores de fase partida con capacitor permanente usan un capacitor conectado en serie con los devanados de arranque y de trabajo El capacitor crea un retraso en el devanado de arranque el cual es necesario para arrancar el motor y para accionar la carga

En caso necesario los devanados de un motor con capacitor permanente se pueden identificar verificando los valores de la resistencia de los devanados de arranque y de trabajo

El devanado de arranque y el devanado de trabajo con su capacitor permanecen en el circuito mientras el motor esta en operacioacuten La principal diferencia entre un motor con capacitor permanente y un motor de arranque con capacitor es que no se requiere swith centriacutefugo para los motores con capacitor permanente Estos motores no pueden arrancar y accionar cargas que requieren un alto par de arranque

Conexioacuten

Figura 26

Motor de ca monofaacutesico con capacitor permanente (figura 26) no requiere de switch centriacutefugo ya que el capacitor nunca se mueve del circuito

Figura 27

Diagrama esquemaacutetico de los devanados del motor monofaacutesico de ca 17

con capacitor permanente

Figura 28

24 Motor monofaacutesico con condensador permanente

Operacioacuten

Estos se diferencian de los motores de divisioacuten de fases en el hecho de que las bobinas de encendido tienen maacutes vueltas (frecuentemente maacutes que el embobinado principal) y se alimenta mediante condensadores en serie El resultado de complicar miacutenimamente el circuito es el de un mejor encendido Los condensadores en serie son la causa de que la corriente que se da en la bobina de arranque esteacute atrasada respecto a la fase de la tensioacuten suministrada escogiendo de forma correcta la bobina y el condensador podemos aproximar en gran manera la diferencia de fase ideal de 90deg

El momento inicial es ahora dos o tres veces mayor que el momento total con una corriente inicial cuyos valores estaacuten comprendidos entre cuatro y seis veces la corriente normal Para conseguir este funcionamiento se necesitan valores altos de la capacidad usualmente unos 50HZ o maacutes por caballo de potencia a 240V 50 HZ y sobre unas cuatro veces superior para 115V 60HZ El uacutenico tipo de condensador que puede proveer esta capacidad dicho tensioacuten con un tamantildeo y coste aceptable es el condensador electroacutenico Esto nos da la gran capacidad necesaria en un volumen muy pequentildeo pero desafortunadamente producen pequentildeas aunque significantes peacuterdidas que incrementan de forma muy espectacular la temperatura interna cuando circulan corrientes alternas muy altas Esto no es de gran importancia cuando se utiliza uacutenicamente como motor de arranque (en la mayor parte de los motores si se les da un mal uso se quemariacutea primero el embobinado de arranque que el condensador) pero no se utilizan en un circuito de uso permanente

La figura 29 Muestra el motor de condensador permanente

El motor de encendido capacitivo monofaacutesico es el maacutes adecuado para utensilios domeacutesticos Tiene un gran momento inicial tolera frecuentes paradas y puestas en marcha y es tan soacutelo un poco maacutes caro que el de motor de divisioacuten de fase Es faacutecil de reconocer debido al pequentildeo saliente situado en la carcasa y que aloja el condensador ciliacutendrico para el arranque

Figura 29Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador

Meacutetodo para el seguimiento de averiacuteas eleacutectricas realizar Cuadro sinoacuteptico de averiacuteas Seguimiento de averiacuteas entre motor principal y si existe un programador Comprobacioacuten de circuitos para el diagnoacutestico de averiacuteas funcionamiento y comprobacioacuten Comprobacioacuten Condensadores a traveacutes de multimetro Comprobaciones de Circuitos y entre motor-placa-programador Instalacioacuten del motor principal en la placa Comprobacioacuten de tensioacuten entre F y N Diagnoacutestico de averiacuteas a traveacutes de las mediciones eleacutectricas efectuadas

25 Motores Universales

Introduccioacuten

Los motores universales son motores en serie de potencia fraccional de corriente alterna disentildeados especialmente para usarse en potencia ya sea de corriente continua o de corriente alterna Recordemos que el motor serie de corriente continua se caracteriza por disponer de un fuerte par de arranque y que la velocidad del rotor variacutea en sentido inverso de la carga pudiendo llegar a embalarse cuando funciona en vaciacuteo Estos motores tienen la misma caracteriacutestica de velocidad y par cuando funcionan en ca o en cc En general

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los motores universales pequentildeos no requieren devanados compensadores debido a que el nuacutemero de espiras de su armadura es reducido y por lo tanto tambieacuten lo seraacute su reactancia de armadura Como resultado los motores inferiores a 38 de caballo de fuerza generalmente se construyen sin compensacioacuten El costo de los motores universales no compensados es relativamente bajo por lo que su aplicacioacuten es muy comuacuten en aparatos domeacutesticos ligeros por ejemplo aspiradoras taladros de mano licuadoras etc El motor universal es sin duda el maacutes utilizado en la industria del electrodomeacutestico Su nombre deriva del hecho de que puede funcionar tanto en corriente alterna como en corriente continua Para que un motor de este tipo pueda funcionar con ca es necesario que el empilado de su inductor (el nuacutecleo de los electroimanes) sea de chapa magneacutetica para evitar las corrientes de Foucault Por otra parte la conmutacioacuten resulta en los motores universales que en los de corriente continua por lo que la vida de las escobillas y el colector es maacutes corta inconveniente que reduce mucho el campo de aplicacioacuten de los motores universales

Partes principales

Cables de alimentacioacuten Porta escobilla Escobilla Devanado del rotor Rotor (o armadura) Bobinas de campo Campo del estator Conmutador Ventilador Chumacera

Figura 30Motor CD en derivacioacuten operando en CA

La mayoriacutea de los motores reduciraacuten su velocidad conforme aumenta su carga Los motores con una regulacioacuten deficiente de la velocidad (motores de DC en serie o motores de AC-DC) cambiando mucho su velocidad cuando la carga cambia Los motores con una buena regulacioacuten de velocidad (la mayoriacutea de los motores de DC en derivacioacuten y de induccioacuten) mantienen una velocidad mas constante conforme a la carga cambia Los motores sincroacutenicos operan a la velocidad sincroacutenica desde la condicioacuten sin carga hasta que llevan una sobre carga considerable sin embargo cuando la torsioacuten de carga se incrementa mas allaacute de un cierto punto su velocidad desciende repentinamenteEn algunos motores la placa de caracteriacutestica indicara la velocidad sin carga aproximada En ocasiones se encontrara el rango de velocidad de operacioacuten aceptable del motor A menudo la velocidad miacutenima mencionada depende de la capacidad de enfriamiento de motor Ninguacuten motor cuyo enfriamiento dependa de un ventilador impulsado por el eje debe ser operado a una velocidad demasiado baja

En derivacioacutenLos devanados inductor e inducido se conectan en paralelo tal como se puede observar en la figura Un caso particular de este tipo de conexioacuten es aqueacutel en que el devanado excitador y el inducido se conectan a redes de corriente continua independientes este tipo de conexioacuten se designa con el nombre de excitacioacuten independiente

En la (figura 31) se representa el esquema de una maacutequina de corriente continua geneacuterica de dos polos que puede actuar como motor y como generador Esta maacutequina estaacute constituida por los siguientes elementos

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Figura 31de un motor CDEl estator que mediante el devanado inductor o de excitacioacuten es el encargado de generar y conducir el campo magneacutetico de excitacioacuten El estator estaacute formado por una corona de material ferromagneacutetico denominada culata en cuyo interior se encuentran dispuestos en nuacutemero par unos salientes provistos de expansiones en los extremos denominados polos En torno a los polos se arrollan los devanados de excitacioacuten que generan un campo magneacutetico cuando circula por ellos una corriente continua El colector de delgas que es un conjunto de laacuteminas de cobre llamadas delgas aisladas entre siacute por una capa de mica y que giran solidariamente con el rotor Las delgas estaacuten conectadas eleacutectricamente a las bobinas del devanado inducido

Motor en CD en serie operado en C A

Los motores de corriente directa son insuperables para aplicaciones en las que debe ajustarse la velocidad asiacute como para aplicaciones en las que requiere un par grande En la actualidad se utilizan millones de motores de CD cuya potencia es de una fraccioacuten de caballo en la industria del transporte como automoacuteviles trenes y aviones donde impulsan ventiladores de diferentes tipos para aparatos de ac calentadores y descongeladores tambieacuten mueven los limpiadores de parabrisas y accioacuten de levantamiento de asiento y ventanas Tambieacuten son muy uacutetiles para arrancar motores de gasolina y diesel en autos camiones autobuses tractores y lanchas

El motor de CD tiene un estator y un rotor (ARMADURA) El estator contiene uno no maacutes devanados por cada polo los cuales estaacuten disentildeados para llevar intensidades de corriente directas que establecen un campo magneacuteticoLa ARMADURA y su devanado estaacuten ubicados en la trayectoria de este campo magneacutetico y cuando el devanado lleva Intensidades de Corriente se desarrolla un par-motor que hace girar el motor Hay un COMUTADOR conectado al devanado de la armadura si no se utilizara un conmutador el Motor solo podriacutea dar una fraccion de vuelta y luego se detendriacutea

Para que un motor de CD pueda funcionar es necesario que pase una Intensidad de Corriente por el devanado de Armadura El estator debe de producir un campo m (flujo) magneacutetico con un devanado de derivacioacuten o serie (o bien una combinacioacuten de ambos)

El par que se produce en un motor de CD es directamente proporcional a la Intensidad de Corriente de la armadura y al campo del estado Por otro lado la velocidad de motor la determinara principalmente la Tensioacuten de la Armadura y el campo del Estator La velocidad del motor tambieacuten aumenta cuando se reduce el campo del estator En realidad la velocidad puede aumentar en forma peligrosa cuando por accidente se anula el campo del estator Como ya sabemos los motores de CD pueden explotar cuando trabajan a velocidades muy altas

Con la fuente de Alimentacioacuten de medicioacuten de CD y del Generador Motor de CD observe que la Armadura esta conectada en serie con el devanado de campo en serie a traveacutes de la Tensioacuten de entrada

Figura 32 de un motor CD serieClasificacioacuten

Excitacioacuten por imanes permanentes Excitacioacuten independiente Excitacioacuten serie Excitacioacuten paralelo Excitacioacuten compuesta

Caracteriacutesticas de operacioacuten

Los motores universales son pequentildeos motores con devanado en serie que operan con voltaje de corriente directa o alterna

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Los motores universales tienen praacutecticamente la misma contraccioacuten que los de corriente directa ya que tienen un devanado de campo y una armadura con sus escobillas y su conmutador

El conmutador mantiene a la armadura girando a traveacutes del campo magneacutetico del devanado de campo

Tambieacuten cambia el flujo de corriente con relacioacuten al devanado de campo y la armadura es decir cumple con una funcioacuten de empujar y jalar

Esta accioacuten de jalar y empujar esta creada por los polos norte y sur de los devanados de campo y armadura

Los motores de induccioacuten y los motores de DC reducen un tanto su velocidad cuando el voltaje fluctuacutea y hay posibilidades de que desciendan la potencia y al torsioacuten maacuteximas disponibles de un motor

Hay mas probabilidades de que los motores de que los motores sincroacutenicos se desincronicen con el voltaje bajo

Hay posibilidades de que los motores de induccioacuten se ahoguen bajo la carga pico o de que no arranquen con el voltaje bajo

Por lo general la eficiencia y el factor de potencia de un motor bajan con el voltaje alto o bajo Algunos motores que impulsan ciertos tipos de cargas consumiraacuten mas corriente cuando el voltaje es demasiado bajo Otros consumiraacuten mas corriente

1048708Control de velocidad de motores universales

El meacutetodo principal de control de velocidad empleado para motores monofaacutesicos universales de potencia fraccionaria (control de la tensioacuten de inducido) es el meacutetodo de control de la tensioacuten de liacutenea primaria (de deslizamiento) Lo cual implica una reduccioacuten de la tension aplicada al devanado estatoacuterico (de motores de induccioacuten) universal En el primer caso produce una reduccioacuten del par y aumento del deslizamiento En el uacuteltimo caso representa simplemente un medio de controlar la velocidad mediante control de la tensioacuten o del flujo inducido

1048708 La velocidad mencionada en la placa de caracteriacutesticas es

1048708 La velocidad aproximada a la cual un motor de induccioacuten produce su potencia nominal

1048708 La velocidad normal de operacioacuten de un motor sincroacutenico

1048708 La velocidad ldquobaserdquo aproximada de un motor de DC los motores de DC operaran a una velocidad superior a la velocidad base al reducir la corriente de campo y a una velocidad inferior al reducir el voltaje de la armadura (inducido)

EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN

Despueacutes del estudio de la unidad II te sugiero que realices los siguientes ejercicios de auto evaluacioacuten lo que permitiraacute fortalecer tus conocimientos

I Responda la siguiente pregunta

1 iquestQueacute importancia tiene el motor monofaacutesico

2 iquestCoacutemo se clasifican los motores monofaacutesicos

3 iquestMencione las partes del motor de fase partida

4 iquestJunto a su instructor desarme un motor de fase partida y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

5 iquestDonde se utilizan los motores monofaacutesicos de arranque con capacitor

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6 iquestDibuje el esquema de un motor de arranque con capacitor y coloque sus partes

7 iquestQue funcioacuten realiza el capacitor permanente en un motor monofaacutesico

8 iquestJunto a su instructor desarme un motor de monofaacutesico de capacitor permanente y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

9 iquestCuaacuteles son las partes principales del motor universal

10 iquestMencione las caracteriacutesticas de operacioacuten del motor universal

GLOSARIO

Corto circuito Se produce por el contacto repentino de dos o maacutes conductores de corriente o una liacutenea de corriente y un conductor a tierra

Corriente alterna (ca) En este caso las cargas eleacutectricas circulan siempre en la misma direccioacuten del punto de mayor potencial al de menor potencial

Par de giro Es la fuerza con que gira un eje Se mide en kilogramometro (MKS) o newtonmetro (SI)

Par motor Es la fuerza con que gira un motor El giro de un motor tiene dos caracteriacutesticas el par motor y la velocidad de giro Por combinacioacuten de estas dos se obtiene la potencia

Eficiencia La eficiencia o rendimiento de un motor eleacutectrico es una medida de su habilidad para convertir la potencia eleacutectrica que toma de la liacutenea en potencia mecaacutenica uacutetil Se expresa usualmente en por ciento de la relacioacuten de la potencia mecaacutenica entre la potencia eleacutectrica esto es

BIBLIOGRAFIA

Motores Universales Ministerio De Educacioacuten Superior InstitutoUniversitario De Tecnologiacutea Caripito Venezuela 2004

Quispe O Enrique C Motores Eleacutectricos de Alta Eficiencia UniversidadAutoacutenoma de Occidente Cali Colombiahttpenergiaycomputacionunivalleeducoedicion2121art2pdf

A BC de las maquinas eleacutectricas tomo 1 y2 (Enrrique Harper)

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  • DIRECCION GENERAL DE FORMACION PROFESIONAL
  • INTRODUCCION
  • OBJETIVO GENERAL
  • OBJETIVOS ESPECIFICOS
  • RECOMENDACIONES GENERALES
  • UNIDAD I TRANSFORMADORES MONOFAacuteSICOS
  • 1 Conceptos baacutesicos
  • Magnetismo y Electromagnetismo
  • Electromagnetismo
  • Campo Magneacutetico
  • Ley de polaridad
  • Induccioacuten Magneacutetica
  • Ley de lenz
  • 2-Principios de Funcionamiento de los transformadores
  • Concepto
  • Estructura y funcionamiento
  • Tipos de nuacutecleos
  • 3 Clasificacioacuten de los transformadores monofaacutesicos
  • De intensidad
  • De Tensioacuten
  • Auto Transformador
  • 4 Calculo de transformadores
  • Numero de espiras
  • Relacioacuten de Transformacioacuten
  • Rendimiento del transformador
  • Prueba de corto circuito en el transformador
  • Teacutecnicas de verificacioacuten de transformadores monofaacutesicos
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • 1 Motores monofasicos
  • Introduccioacuten
  • Principio de operacioacuten
  • Partes principales de un motor monofaacutesico
  • 2 Clasificacioacuten de los motores monofaacutesicos
  • 21 Motor monofaacutesico de fase partida
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutestica
  • Conexioacuten del motor de fase partida
  • Averiacuteas
  • 22 MOTORES MONOFASICO CON CAPACITOR DE ARRANQUE
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutesticas
  • Conexion
  • 23 MOTORES MONOFASICOS CON CAPACITOR PERMANENTE
  • CARACTERIacuteSTICAS
  • Conexioacuten
  • 24 Motor monofaacutesico con condensador permanente
  • Operacioacuten
  • Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador
  • 25 Motores Universales
  • Introduccioacuten
  • Motor CD en derivacioacuten operando en CA
  • Motor en CD en serie operado en C A
  • Clasificacioacuten
  • Caracteriacutesticas de operacioacuten
  • Control de velocidad de motores universales
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • GLOSARIO
  • BIBLIOGRAFIA
Page 7: Manual de Maquinas Electricas Universales

De intensidad

Los transformadores de intensidad se conectan con su primario intercalado en la liacutenea o sea laquoen serieraquo con la misma Dicho primario queda recorrido pues por la plena intensidad de la liacutenea

Las marcas de los bornes identifican 1048708 Los arrollamientos primario y secundario

1048708 Las secciones de cada arrollamiento cuando esteacuten divididos en secciones

1048708 Las polaridades relativas de los arrollamientos y de las secciones de los arrollamientos

1048708 la toma intermedias si existen

Por razones de seguridad se conecta siempre a tierra uno de los bornes de cada uno de los secundarios por ejemplo S1 si hay un solo secundario o bien el 1S1 y el 2S1 si hay dos secundariosLas marcas de los bornes de los transformadores de intensidad estaacuten indicadas en la figura 5

Figura 5 Transformador de IntensidadDe Tensioacuten

Se denomina transformador a una maquina que permite aumentar o disminuir el voltaje o tensioacuten en un ciacuterculo eleacutectrico de corriente alterna manteniendo la frecuencia La potencia que ingresa al equipo en el caso de un transformador ideal esto es sin perdidas es igual a la que se obtiene a la salida Las maquinas reales presentan un pequentildeo porcentaje de perdidas dependiendo de su disentildeo tamantildeo etc

1 Los transformadores de tensioacuten (figura 6) se conectan a la liacutenea en derivacioacuten (como un transformador de potencia Su primario estaacute sometido pues a la plena tensioacuten de la liacutenea Presentamos los esquemas del transformador monofaacutesico con bornes primarios( figura 61) y transformador monofaacutesico con arrollamientos del secundarios muacuteltiples (figura 62)

Los TT para conexioacuten entre fases tienen dos bornes (polos) primarios aislados Los previstos para conexioacuten entre fase y masa (tierra) tienen un solo borne primario aisladoEl otro borne no precisa estar aislado ya que es el que se conecta a tierra

Figura 6 De transformador de Tensioacuten

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Auto Transformador

El primario y el secundario del transformador estaacuten conectados en serie constituyendo un bobinado uacutenico Pesa menos y es maacutes barato que un transformador y por ello se emplea habitualmente para convertir 220V a 125V y viceversa y en otras aplicaciones similares (figura 7) Tiene el inconveniente de no proporcionar aislamiento galvaacutenico entre el primario y el secundario

Figura 7 Del Auto transformador4 Calculo de transformadores

Aprovechando la induccioacuten variable producida por una corriente Alterna es posible mediante un transformador (Figura 8) Cambiar el valor de la tensioacuten sin una perdida importante de energiacutea

El transformador consiste en una laminacioacuten (la mas comuacuten es de hierro con silicio) con una forma de E para el nuacutecleo principal y de I para cerrar el circuito magneacutetico El espesor es de 05 mm y se apilan en forma entrelazada para formar el nuacutecleo

La forma de armado mediante chapas y no macizo reduce las perdidas por calentamiento llamada perdidas por corrientes paraacutesitas Si la superficie de cada chapa esta aislada con barniz oxido o papel el beneficio aumenta

El primer paso para su caacutelculo es conocer el consumo del o los bobinados secundarios y luego con ese calculo el consumo reflejado en el primario

Tomemos E =12 voltios a I = 50 amperios W = E x I = 12 x 50 = 600 W

Si las tensiones son mas se aplica el mismo meacutetodo y se suman los consumosSumemos un 20 para el valor del primario 12 x 600 = 720 W consumo primario La seccioacuten del nuacutecleo se calcula S = 11 x ^ W = 11 x ^ 720 = 268 cm2

Figura 8 Seccioacuten del nuacutecleo de un transformador

Numero de espiras

Es decir la seccioacuten central del nuacutecleo (amarillo) debe tener miacutenimo 268 cm2 Ya definimos el nuacutecleo podemos ahora calcular las vueltas del primario y secundario

Espiras por vuelta = 22500 F x B x S = 22500 50 x 9 x 268 = 186 VPV

F = frecuencia (50)B = Kilogauss (9)S = Medida calculada de la rama C del transformador

6

VPV = vueltas por voltioEl calculo anterior nos da los voltios por vuelta para el primario y secundarioSi alimentamos el trafo con 220 voltios tenemos N = 220 x 186 = 409 vueltas

Veamos los Amper que circulan por el primario

El consumo del primario es I = WE = 720 220 =32 AmpSe toma como corriente normal 3 Amper por mm2 de seccioacuten del alambre El secundario de 12 voltios es N =12 x 186 = 22 vueltasseccioacuten del alambre del primario = 32 3 Amp = 11 mm2Para el secundario = 50 3 = 17 mm2

Tenemos la seccioacuten del alambre del primario y del secundario veamos el diaacutemetroEl diaacutemetro para el primario = 12 mm de diaacutemetroPara el secundario = 48 mm de diaacutemetroCon los caacutelculos comprobamos si entra el alambre de las dos bobinas mas el aislante entre capas

El primario lleva 409 vueltas de 12 mm de diaacutemetroEl secundario 22 vueltas de 48 mm de diaacutemetroEl largo del carrete que va en la laminacioacuten es de 155 mm entran 15512 = 129 vueltasPor capa y son necesarias 409129 = 314 capas (4)Considerando que se pierdan vueltas de bobinar en cada capa tomamos 4 capas que con el aislante suman 4 12 = 34 mm 4 capas de aislante de 01 mm = 04 mm total 38 mm

Entre primario y secundario se dan 3 vueltas de aislante = 03 mm El secundario ocupa 22 vueltas por 48 mm de diaacutemetro = 105 mm es decir una capa mas de 48 mm mas 02 de dos capas de aislante = 5 mmTotal = 38 + 03 + 5 = 91 mm digamos 10 mm tenemos 45 en C luego entraSobre el carrete de plaacutestico se inicia el bobinado cruzando el alambre forrado en un espagueti y bobinando sobre el en sentido contrario de esta forma el alambre inicial queda riacutegido

Al final de cada capa de alambre se cuenta la cantidad y se bobina una tira de aislante prespan de 01 mm en el mismo sentido del alambreLa bobina se continua retrocediendo sobre el bobinado anterior aislado por el prespanSe va a arroyar el papel las vueltas van a salir separadas o superpuestas pero con un poco de practica es faacutecil

Terminada la bobina se introducen las chapas E de la laminacioacuten una de derecha a izquierda y otra de izquierda a derecha Una vez finalizada la carga de las secciones E se para el transformador y se introducen las tiras ISe pueden colocar hasta 3 chapas por vez de cada lado para ahorrar tiempo Todo el conjunto se barniza con barniz de secado al aire y ya esta listo

Relacioacuten de Transformacioacuten

N=n1n2

N=I1I2

N=V1V2

El bobinado principal de un transformador monofaacutesico tiene 1000 espiral esta conectada a una red de 220 el bobinado secundario tiene 50 espiral determinar la relacioacuten de transformacioacuten y la tension en los bordes del bobinado secundario

N = N1N2 = 1000 ESPIRAL 50 ESPIRAL =20 RELACIONV2= V1N =220 v 20 ESPIRAL = 11 TENSION

Una pistola de soldar de 220 V y 07 amp En el primero tiene 650 espiral y 3 espiral en el secundario iquestCuaacutel seraacute el voltaje en el segundo Y iquestCuaacutel seraacute la corriente en el secundario

N=6503=2166

V2=220216v=101v

7

I2=07216=15116 AMP

Rendimiento del transformador

Los transformadores pierden energiacutea

1 perdidas en el cobre (potencia perdida en el cobre) p=I2 R

2 perdidas en el hierro (potencia perdida en el hierro) hay 2A perdida por corriente de foulcaultB perdida por histeacuteresis son derivadas del magnetismo remanente que es el magnetismo que permanece en el

circuito magneacutetico en el hierro despueacutes que se retira el magnetismo

PEN = PSAL

N= RENDIMIENTO =N= PSALPEN

PEN= POTENCIA DE ENTRADA

PSAL=POTENCIA DE SALIDA

PP= PP CU+ PP FE

Un transformador de 220 v a 24v consume una potencia de 60 watt las perdidas en el hierro son 5 watt y en el cobre 7 watt iquestencontrar el rendimiento y la potencia de salida

PP= PP FE+ PP CU PSAL=60W

PP=5W +7W PSAL =48W

PP = 12W N=4860 N=08

Prueba de corto circuito en el transformador

El voltaje aplicado (Vc) es regulado y se variacutea como se indicoacute antes hasta que circule la prueba de corto circuito consiste en cerrar o poner en corto circuito es decir con una conexioacuten de resistencia despreciable las terminales de uno de los devanados y alimentar el otro con un voltaje reducido (de un valor reducido de tensioacuten que representa un pequentildeo porcentaje del voltaje del devanado por alimentar de tal forma que en los devanados circulen las corrientes nominales En estas condiciones se miden las corrientes nominales y la potencia absorbida Debido a que la tensioacuten aplicada es pequentildea en comparacioacuten con la tensioacuten nominal las peacuterdidas en vaciacuteo o en el nuacutecleo se pueden considerar como despreciables de manera que toda la potencia absorbida es debida a las peacuterdidas por efecto joule en los devanados primario y secundario Diagrama para la prueba de cortocircuito de un transformador monofasicovatimetro que indica la potencia de peacuterdidas por efecto de circulacioacuten de las corrientes en los devanados primario y secundarioConexioacuten de corto circuito entre las terminales del devanado

Voltaje de alimentacioacuten de valor reducido de manera que se hagan circular las corrientes I1 I2 de valor nominal en cada devanado corriente de plena carga en el primario De los valores medidos se obtiene ldquola impedancia totalrdquo del transformador como

DondeI1 = Corriente nominal primaria

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Vcc = Voltaje de corto circuito aplicado en la Prueba

Zt = Impedancia total interna referida a devanado primario Esta impedancia se conoce tambieacuten como impedancia equivalente del transformador

Teacutecnicas de verificacioacuten de transformadores monofaacutesicos

Verificar el estado de flojedad en los conductores Verificar su impedancia (de bobinas primarias y secundaria) Aplicar coacutedigo de colores Verificacioacuten de voltaje (que su voltaje sea el adecuado a su conexioacuten) Que el barniz de las bobinas no sea oscuro (por recalentamiento) Depende del tipo de transformador a utilizar Para los de potencia Revisar el nivel de aceite y su calidad Revisioacuten de las borneras que no posea corrosioacuten Determinar Polaridad en un transformador si es aditiva o sustractiva Medicioacuten de la resistencia de aislamiento Prueba de relacioacuten de transformacioacuten Determinacioacuten del desplazamiento de fase de los grupos de bobinas Determinacioacuten de las caracteriacutesticas del aislamiento Prueba del aislamiento por voltaje aplicado Prueba para la determinacioacuten de las peacuterdidas en vaciacuteo y en corto circuito (determinacioacuten de impedancia) Prueba del aislamiento entre espiras por voltaje inducido Medicioacuten de la corriente de vaciacuteo y la corriente de excitacioacuten

EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteNDespueacutes del estudio de la unidad I te sugiero que realices los siguientes ejercicios de auto evaluacioacuten lo que permitiraacute fortalecer tus conocimientos

I Responda la siguiente pregunta

1 iquestMencione la diferencia entre magnetismo y electromagnetismo

2 iquestClasifique los transformadores monofasicos

3 iquestExplique la teacutecnica de verificacioacuten de los transformadores monofasico

4 iquestCoacutemo esta constituido el auto transformador

5 Un transformador de 220v a 12v consume una potencia de 30w las perdidas en el hierro son de 8w y en el cobre de 6w iquestencontrar el rendimiento y la potencia de salida

II UNIDAD MOTORES MONOFAacuteSICOS

1 Motores monofasicos

IntroduccioacutenLos motores monofaacutesicos como su propio nombre indica son motores con un solo devanado en el estator que es el devanado inductor Praacutecticamente todas las realizaciones de este tipo de motores son con el rotor en jaula de ardilla Suelen tener potencias menores de 1KW aunque hay notables excepciones como los motores de los aires acondicionados con potencias superiores a 10KW

Se utilizan fundamentalmente en electrodomeacutesticos bombas y ventiladores de pequentildea potencia pequentildeas maacutequinas-herramientas en los mencionados equipos de aire acondicionado etc

Se pueden alimentar entre una fase y el neutro o entre dos fases No presentan los problemas de excesiva corriente de arranque como en el caso de los motores trifaacutesicos de gran potencia debido a su pequentildea potencia por tanto todos ellos utilizan el arranque directo

Presentan los siguientes inconvenientes

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Se caracterizan por sufrir vibraciones debido a que la potencia instantaacutenea absorbida por cargas monofaacutesicas es pulsante de frecuencia doble que la de la red de alimentacioacuten

Estos motores han sido perfeccionados a traveacutes de los antildeos a partir del tipo original de repulsioacuten en varios tipos mejorados que en la actualidad se conocen como

Motores de fase partida Motores de arranque con capacitor Motores con capacitor permanente Motores universales

Principio de operacioacuten

Todos los motores monofaacutesicos tienen un problema en comuacuten que es arrancar ya que para producir el par de arranque se requiere de alguacuten medio auxiliar que produzca la reaccioacuten con la onda de CA de la alimentacioacuten para producir el par De aquiacute que en los motores de CA monofaacutesicos se hable de un ldquodevanado de trabajordquo y otro devanado de arranque o alguacuten medio auxiliar como el capacitor

Dentro del titulo de fase partida se agrupan los motores de arranque con capacitor y de arranque con resistencia Algunos de estos son monofaacutesicos de induccioacuten cuyos nombres o tiacutetulos son De arranque con capacitor de fase partida de polos sombreados con capacitor y arranque con capacitor con capacitor permanente etc

Cuando se aplica un voltaje de CA al devanado de trabajo de un motor de induccioacuten la corriente circula a traveacutes del devanado la cual produce un campo magneacutetico que expande contrae y cambia la polaridad en fase con la corriente

Los devanados de trabajo actuacutean como el primario de un transformador Su campo magneacutetico induce una corriente hacia el secundario (rotor o armadura de motor)

La corriente en la armadura crea un campo magneacutetico que se opone al campo magneacutetico del devanado de trabajo esto hace que los polos distintos se atraigan uno a otro y prevengan al rotor de girar Bajo estas condiciones existe solo una fuerza en el plano horizontal sin fuerza en el sentido vertical que cause que el rotor gire

Cuando la polaridad del campo magneacutetico cambia debido a la variacioacuten en la polaridad de la corriente la polaridad del campo del rotor cambia al mismo tiempo Los dos campos se estaacuten constantemente atrayendo uno a otro por lo tanto el rotor es puesto en posicioacuten y no giraraSi se hace girar el rotor manualmente entonces inicia su movimiento en la misma direccioacuten solo que a una velocidad inferior a la de sincronismo Esto significa que para producir el par giratorio en un motor de induccioacuten monofaacutesico se requiere de un impulso adicional pero la forma de hacerlo manualmente no es praacutectica de manera que se tiene que incorporar alguacuten elemento que de disentildeo permita cumplir con el inicio de la rotacioacuten del motor

Partes principales de un motor monofaacutesico

1 La carcasa o caja que envuelve las partes eleacutectricas del motor es la parte externa

2 El inductor llamado estator cuando se trata de motores de corriente alterna consta de un apilado de chapas magneacuteticas y sobre ellas estaacute enrollado el bobinado estatoacuterico que es una parte fija y unida a la carcasa

3 El inducido llamado rotor cuando se trata de motores de corriente alterna consta de un apilado de chapas magneacuteticas y sobre ellas estaacute enrollado el bobinado rotoacuterico que constituye la parte moacutevil del motor y resulta ser la salida o eje del motor

2 Clasificacioacuten de los motores monofaacutesicos

Los motores monofaacutesicos se clasifican en

Motor monofaacutesico de fase partida Motor monofaacutesico con capacitor de arranque Motor monofaacutesico con capacitor permanente Motores monofaacutesicos universales

21 Motor monofaacutesico de fase partida

Introduccioacuten

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El motor de fase partida tiene dos grupos de devanados en el estator El primer grupo se conoce como el devanado principal o devanado de trabajo y el segundo como devanado auxiliar o de arranque (figura 17) Estos dos devanados se conectan en paralelo entre si el voltaje de liacutenea se aplica a ambos al energizar el motorLos dos devanados difieren entre si fiacutesica y eleacutectricamente El devanado de trabajo esta formado de conductor grueso y tiene mas espiras que el devanado de arranque Generalmente el devanado de arranque se aloja en la parte superior de las ranuras del estator en tanto que el de trabajo en la parte inferior El devanado de arranque tiene menos espiras de una seccioacuten delgada o pequentildea de conductor Figura 18 atraccioacuten magneacutetica y desplazamiento de los devanados

Figura 17 de motor monofaacutesico de fase partida

Figura 18 atraccioacuten magneacutetica y desplazamiento de los devanados

CaracteriacutesticaEn general un motor de fase partida consiste de una carcaza un estator formado por laminaciones en cuyas ranura se alojan las bobinas de los devanados principal y auxiliar un rotor o parte giratoria formada por conductores basados de barras de cobre o aluminio embebidos en el rotor y conectados entre si por medio de anillos de cobre en ambos extremos formando lo que se conoce como una jaula de ardilla Se les llama asiacute porque la configuracioacuten de los anillos y las barras conductoras se asemejan realmente a una jaula de ardilla

El devanado de arranque ayuda a arrancar al motor de C A De fase partida y es removido el circuito por un switch centrifugo cuando el motor alcanza del 75 al 80 de su velocidad nominal

Una parte maacutes importantes del motor eleacutectrico es su mecanismo de arranque Para los motores monofaacutesicos se usa un tipo especial a base de un swith centriacutefugo para desconectar el devanado de arranque cuando el motor ha alcanzado de 75 a 80 de su velocidad de operacioacuten de manera que a velocidad nominal el motor funciona solo con su devanado de operacioacuten A esta velocidad un mecanismo a base de resorte abre ya que la fuerza centrifuga del rotor vence la del resorte que hace que el swith permanezca cerradoComo se observa en el circuito (figura 19) de arranque el swith centrifugo esta conectado en serie con el devanado de arranque

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Figura 19

El motor continuacutea operando debido a las corrientes inducidas en el devanado del rotor y a su movimiento Si el swith centrifugo no esta cerrado cuando es energizado el motor este no arrancara y puede producir un fuerte ruido y demandar una corriente excesiva

Debido a que el rotor no gira su impedancia es aproximadamente igual a la resistencia de las barras del rotor y actuacutea como el secundario de un transformador en corto esto hace que el primario (devanado de trabajo) demande mucha corriente y si esta condicioacuten permanece por mucho tiempo entonces el devanado de trabajo sufre un calentamiento excesivo

Conexioacuten del motor de fase partidaLa Nacional Eleacutectrical Manufacturen Association (NEMA) de los Estados Unidos tiene establecida una numeracioacuten normalizada y un coacutedigo de colores que han sido adoptados por varios paiacuteses que facilita la identificacioacuten de las terminales del motor(figura 20) El numero de cada conductor o Terminal se identifica con una letra (T1 T2 etc) y se le asigna un color como se muestra en la figura

Figura 20

AveriacuteasEstas son posibles averillas que puede tener los motores monofasicosFalla en el arranque1) Causa Voltaje bajo o ausencia de voltajeSolucioacuten Revise la fuente de alimentacioacuten

2 ) Causa Conexiones inadecuadas Solucioacuten Revise las conexiones con el diagrama del motor

3) Causa Carga excesiva Solucioacuten si el motor arranca cuando esta desconectado de la carga el motor puede estar sobre cargado bloqueado o trabado de modo que no gira libremente reduzca la carga para que corresponda a la clasificacioacuten del motor aplique un motor que tenga mayor momento de torzoacuten de arranque

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4) Causas Alineacioacuten defectuosaSolucioacuten Alinee el motor apropiadamente con la maquina impulsada

5) Causas Espacio de aire desigual

Solucioacuten Revise para ver si el eje esta doblado o si los cojinetes estaacuten gastados Si es necesario rectifique el diaacutemetro exterior del rotor o el nuacutecleo del estator Al aumentar el espacio de aire puede haber recalentamiento manteacutengalo al mismo

6) Causas Suciedad n el espacio de aire

Solucioacuten Desmonte el motor y use una aspiradora o saque la suciedad por medio de aire comprimido seco

7) Causas Cojines gastados

Solucioacuten Un cojinete seco o ligeramente gastado puede dar como resultado un ruido del tipo zumbidoCojinetes Los cojinetes son partes vitales del motor Son las uacutenicas partes desgastadas con excepcioacuten del interruptor de arranque en la mayoriacutea de los motores de potencia fraccionaria Muchos motores monobaacutesicos para fines generales utilizan cojines de camisa para sostener el motor Se usan motores de cojines de bolsas en los sitios en que se encuentra cargas pesadas de empuje axial y radical

Sustituya siempre los cojines de camisa con otros que sean exactamente iguales Los cojines deben calzar bien en su cubierta Aunque el cojinete posterior (extremo del eje) se gasta maacutes que el cojinete delantero reemplaacutecelos ambos al mismo tiempo

Recalentamiento del cojinete

1) Causa Ausencia d aceite

Solucioacuten Poacutengale al motor un buen grado de aceite lubricantes ligero

2) Causa Aceite sucio

Solucioacuten Lidie l cojinete y la mecha y reemplace el aceite con un buen grado de aceite lubricantes ligero

3) Causa El aceite no llega al eje

Solucioacuten Revise la mancha y los medios que se proporcionan para mantener la mancha contra el eje Si es de contraccioacuten de anillo aseguacuterese de que los anillos giran

4) Causa Demasiada grasa

Solucioacuten Quite el exceso d grasa La grasa excesiva puede que los cojines se recalienten

5) Causa Excesiva tensioacuten de las correas al valor adecuado (Casos que motores accionan con correas o banda)

Solucioacuten Ajuste la cesioacuten de las correas al valor adecuado (12rdquo a frac34 de deflexioacuten)

6) Causa Superficie aacutespera de los cojinetes

Accioacuten Reemplace los cojinetes

7) Accioacuten Empuje Terminal excesivo

Solucioacuten Revise el motor y la aplicacioacuten Puede ser ocasiona por el nuacutecleo del rotor situado incorrectamente sobre l eje o por la maquina accionada produciendo tensioacuten excesiva sobre los cojinetes del motor

8) Causa Transicioacuten lateral excesivo

Solucioacuten Revise la aplicacioacuten del motor a la maquina accionada Aseguacuterese de que la correa tiene la tensioacuten correcta La transicioacuten de la correa no deberaacute ser contra la ventanilla del cojinete

Chisporroteo excesivo de las escobillas

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En cualquier motor de conmutador el chisporroteo excesivo d las escobillas es causado generalmente por cobillas o conmutador defectuosos

La sobrecarga el voltaje d la liacutenea y los cortocircuitos o los circuitos abiertos del arrollamiento son otras causas de produccioacuten de chispas

1) Causa Cortocircuito o circuito abierto en el inducidoSolucioacuten Revise para ver si hay soldadura o metal entre las barras del conmutador y conexiones rotas o sueltas Repare o vuelva a enrollar el inducido

2) Causa Escobillas gastadas o pegadasSolucioacuten Si las escobillas estaacuten bien gastadas sustituacuteyalas por novas de la clasificacioacuten correcta Si las escobillas se pegan liacutempielas y revise la tensioacuten del resorte de la misma

3) Causa Colocacioacuten inadecuada de las escobillas Solucioacuten Revise para determinar si las escobillas estaacuten colocadas a la distancia conveniente de la neutral

4) Causa Conmutador aacutespero Solucioacuten Limpie con lija fina SOLAMENTE Si es mica alta corte la mica Si la mica es alta en un sitio se puede quitar cortando con una hojilla de sierra para cortar metales preparados para esta operacioacuten Si es necesario rectifique el conmutador hacendoacute un ligero corte por medio de un torno

5) Causa Barras del conmutador flojasSolucioacuten Reemplace el conmutador o el inducido Los conmutadores deberiacutean ser lisos redondos y conceacutentricos con el eje de rotacioacuten

6) Causa Polvos peligrososSolucioacuten Averiguumle la causa y corriacutejala El polvo d las construcciones de edificios nuevos s particularmente peligroso para las superficies de los conmutadores

7) Causa SobrecargaSolucioacuten Disminuya la carga C ponga un motor de mayor clasificacioacuten

8) Causa Escobillas desigualesSolucioacuten Vulva a asentar las escobillas Use un pedazo de papel de lija debajo de extremo del conmutador de la escobillas y gire el conmutador para obtener un ajuste parejo de las escobillas al conmutador

Recalentamiento de motor

He aquiacute varias razones por las cuales se recalientan los motores sobrecargas contactos a tierras permanencia del arrollamiento d arranque n el crucito cojinetes gastados o secos y arrollamiento en cortocircuito

Las vueltas en cortocircuito del arrollamiento del motor son una causa comuacuten de calentamiento Las bobinas en cortocircuito se calientan maacutes que el resto del arrollamiento debido a la corriente excesiva que gastan Los cojines gastados o ecos actuacutean como una sobrecarga sobre el motor Tambieacuten la maquina accionada puede tener cojines gastados o secos que hacen que el motor se recalenteacute

Recalentamiento de los motores

1) Causa Obstruccioacuten del sistema d ventilacioacuten Solucioacuten Manteacutengase limpios y secos los motores eleacutectricos estos se hace necesariamente en inspecciones y las piezas perioacutedicasQuite el polvo por medio de una aspiradora Utilizando aire comprimido seco a baja porcioacuten o desmontando y limpiando el motor Las aberturas de ventilacioacuten no estar cubierta por otro aparatos

2) Causa SobrecargaSolucioacuten Aseguacuterese de que la maquina accionada no se traba Revise la aplicacioacuten mediana la potencia y la entrada d corriente bajo condiciones normales d operacioacuten (En los motores de induccioacuten la corriente sola no es una indicacioacuten confiable de carga del motor)

3) Causa El rotor roza el estatorSolucioacuten Revise para ver si los cojinetes estaacuten gastados o el eje esta doblado

Estator o Rotor quemados (Si l rotor es devanado)

1) Causa Humedad

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Solucioacuten Cueza el arrollamiento deacutele tratamiento de barniz El exacto de humedad puede ocasionar deacutebilmente del aislamiento

2) Causa Aacutecidos o basesSolucioacuten Quizaacutes sea necesario un tratamiento espacial de barniz

3) Causa Polvos peligrososSolucioacuten No deje que haya polvo Algunos tipos de polvos son altamente conducen y contribuye a la rotura del aislamiento

Velocidad del motor

Cuando un motor mancha mas lentamente de lo normal esto generalmente se debajo sobrecarga o alta resistencia en el circuito del motor

En todos los motores de CA con excepcioacuten del motor universal las velocidades que rigen por la frecuencia de la liacutenea de suministro generalmente de 60 l se muestra obtener velocidades muy altas mediante l motor universa su velocidad demuestra la carga

Velocidad demasiada lenta

1) Causa El motor circuito abierto o alta resistencia Solucioacuten Repare Esto se aplica a un motor de jaula de ardilla donde la velocidad baja excesivamente cuando se aplica la carga Si el rotor esta soldado d alguna manera lo deberiacutea reparar en un taller

Reemplace el rotor si el rotor fundido a troquel tiene barra abierta o anillo defectuoso

2) Causa SobrecargaSolucioacuten En los motores de repulsioacuten o motores universales reduzca la carga o ponga un motor de mayor clasificacioacuten Esto se aplica tambieacuten a los motores de polo de sombra y a los motores de condensador con divisioacuten excesiva

Velocidad demasiada alta

1) Causa Campo en cortocircuito

Solucioacuten Reemplace la bobina del campo En los motores universales un campo en cortocircuito produciraacute una velocidad excesiva

2) Causa No funciona el dispositivo de cortocircuitoSolucioacuten Limpie el dispositivos de cortocircuito En los motores de induccioacuten que son de arranque por repulsioacuten la velocidad puede llegar a ser demasiado alta si se pega el dispositivo de cortocircuito

3) Causa Carga LivianaSolucioacuten En los motores de repulsioacuten o universales aumente la carga o utilice un motor de clasificacioacuten de HP menor Esto se aplica tambieacuten a las velocidades maacutes lentas de los motores de polo de sombra con velocidades muacuteltiples o los motores con condensador de divisioacuten permanente

22 MOTORES MONOFASICO CON CAPACITOR DE ARRANQUE

Introduccioacuten

Estos motores son monofaacutesicos de CA cuyo rango va desde fracciones de HP hasta 15HP Se usan ampliamente en muchas aplicaciones de tipo monofaacutesico tales como accionamiento de maquinas herramientas (taladros pulidoras compresores de aire refrigeradores etc) Este tipo de motor es similar en su construccioacuten al de fase partida excepto que se conecta un capacitor en serie con el devanado de arranque como se muestra en la (figura 21)

Los motores de arranque con capacitor estaacuten equipados tambieacuten como los de fase partida con devanados de trabajo y de arranque pero el motor tiene un condensador (capacitor) que permite tener una mayor par de arranque Como se muestra en la figura anterior el capacitor se conecta en serie con el devanado de arranque y el swith centrifugo

La corriente en el devanado de arranque que es liberada por el capacitor se adelanta al voltaje en el devanado de trabajo obteniendo de esta manera un desplazamiento angular mayor entre los devanados Lo que proporciona un incremento en el par de arranque del motor Para tener una idea de la magnitud de dicho par un motor de fase partida con capacitor tiene un par dos veces mayor que el motor de fase partida sin capacitor

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Figura 21 motores de arranque con capacitorCaracteriacutesticasLos motores de arranque con capacitor se encuentran disponibles en las versiones de par de arranque normal para accionar cargas como ventiladores sopladores bombas centrifugas y otras aplicaciones Los disentildeos para alto par de arranque se usan en equipos como compresores bombas transportadores con carga etc

Los motores de fase partida de arranque con capacitor son los que requieren el menor mantenimiento de todos los tipos de motores monofaacutesicos pero tienen un par de arranque muy bajo lo que hace que no sean adecuados para algunas aplicaciones

El par de arranque en un motor de arranque con capacitor esta producido por un campo magneacutetico rotatorio que se establece dentro del motor Este campo magneacutetico relocaliza al devanado de arranque a 90 grados eleacutectricos desfasados con respecto al devanado de trabajo lo que hace que la corriente en el devanado de arranque se adelante a la del devanado de trabajo Esta condicioacuten produce un campo magneacutetico giratorio en el estator el cual a su vez induce una corriente en el devanado del rotor efectuando asiacute la rotacioacuten del mismo

Conexion

Figura 22

Figura 23

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Figura 24 Figura 25

23 MOTORES MONOFASICOS CON CAPACITOR PERMANENTE

CARACTERIacuteSTICAS

Los motores de fase partida con capacitor permanente usan un capacitor conectado en serie con los devanados de arranque y de trabajo El capacitor crea un retraso en el devanado de arranque el cual es necesario para arrancar el motor y para accionar la carga

En caso necesario los devanados de un motor con capacitor permanente se pueden identificar verificando los valores de la resistencia de los devanados de arranque y de trabajo

El devanado de arranque y el devanado de trabajo con su capacitor permanecen en el circuito mientras el motor esta en operacioacuten La principal diferencia entre un motor con capacitor permanente y un motor de arranque con capacitor es que no se requiere swith centriacutefugo para los motores con capacitor permanente Estos motores no pueden arrancar y accionar cargas que requieren un alto par de arranque

Conexioacuten

Figura 26

Motor de ca monofaacutesico con capacitor permanente (figura 26) no requiere de switch centriacutefugo ya que el capacitor nunca se mueve del circuito

Figura 27

Diagrama esquemaacutetico de los devanados del motor monofaacutesico de ca 17

con capacitor permanente

Figura 28

24 Motor monofaacutesico con condensador permanente

Operacioacuten

Estos se diferencian de los motores de divisioacuten de fases en el hecho de que las bobinas de encendido tienen maacutes vueltas (frecuentemente maacutes que el embobinado principal) y se alimenta mediante condensadores en serie El resultado de complicar miacutenimamente el circuito es el de un mejor encendido Los condensadores en serie son la causa de que la corriente que se da en la bobina de arranque esteacute atrasada respecto a la fase de la tensioacuten suministrada escogiendo de forma correcta la bobina y el condensador podemos aproximar en gran manera la diferencia de fase ideal de 90deg

El momento inicial es ahora dos o tres veces mayor que el momento total con una corriente inicial cuyos valores estaacuten comprendidos entre cuatro y seis veces la corriente normal Para conseguir este funcionamiento se necesitan valores altos de la capacidad usualmente unos 50HZ o maacutes por caballo de potencia a 240V 50 HZ y sobre unas cuatro veces superior para 115V 60HZ El uacutenico tipo de condensador que puede proveer esta capacidad dicho tensioacuten con un tamantildeo y coste aceptable es el condensador electroacutenico Esto nos da la gran capacidad necesaria en un volumen muy pequentildeo pero desafortunadamente producen pequentildeas aunque significantes peacuterdidas que incrementan de forma muy espectacular la temperatura interna cuando circulan corrientes alternas muy altas Esto no es de gran importancia cuando se utiliza uacutenicamente como motor de arranque (en la mayor parte de los motores si se les da un mal uso se quemariacutea primero el embobinado de arranque que el condensador) pero no se utilizan en un circuito de uso permanente

La figura 29 Muestra el motor de condensador permanente

El motor de encendido capacitivo monofaacutesico es el maacutes adecuado para utensilios domeacutesticos Tiene un gran momento inicial tolera frecuentes paradas y puestas en marcha y es tan soacutelo un poco maacutes caro que el de motor de divisioacuten de fase Es faacutecil de reconocer debido al pequentildeo saliente situado en la carcasa y que aloja el condensador ciliacutendrico para el arranque

Figura 29Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador

Meacutetodo para el seguimiento de averiacuteas eleacutectricas realizar Cuadro sinoacuteptico de averiacuteas Seguimiento de averiacuteas entre motor principal y si existe un programador Comprobacioacuten de circuitos para el diagnoacutestico de averiacuteas funcionamiento y comprobacioacuten Comprobacioacuten Condensadores a traveacutes de multimetro Comprobaciones de Circuitos y entre motor-placa-programador Instalacioacuten del motor principal en la placa Comprobacioacuten de tensioacuten entre F y N Diagnoacutestico de averiacuteas a traveacutes de las mediciones eleacutectricas efectuadas

25 Motores Universales

Introduccioacuten

Los motores universales son motores en serie de potencia fraccional de corriente alterna disentildeados especialmente para usarse en potencia ya sea de corriente continua o de corriente alterna Recordemos que el motor serie de corriente continua se caracteriza por disponer de un fuerte par de arranque y que la velocidad del rotor variacutea en sentido inverso de la carga pudiendo llegar a embalarse cuando funciona en vaciacuteo Estos motores tienen la misma caracteriacutestica de velocidad y par cuando funcionan en ca o en cc En general

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los motores universales pequentildeos no requieren devanados compensadores debido a que el nuacutemero de espiras de su armadura es reducido y por lo tanto tambieacuten lo seraacute su reactancia de armadura Como resultado los motores inferiores a 38 de caballo de fuerza generalmente se construyen sin compensacioacuten El costo de los motores universales no compensados es relativamente bajo por lo que su aplicacioacuten es muy comuacuten en aparatos domeacutesticos ligeros por ejemplo aspiradoras taladros de mano licuadoras etc El motor universal es sin duda el maacutes utilizado en la industria del electrodomeacutestico Su nombre deriva del hecho de que puede funcionar tanto en corriente alterna como en corriente continua Para que un motor de este tipo pueda funcionar con ca es necesario que el empilado de su inductor (el nuacutecleo de los electroimanes) sea de chapa magneacutetica para evitar las corrientes de Foucault Por otra parte la conmutacioacuten resulta en los motores universales que en los de corriente continua por lo que la vida de las escobillas y el colector es maacutes corta inconveniente que reduce mucho el campo de aplicacioacuten de los motores universales

Partes principales

Cables de alimentacioacuten Porta escobilla Escobilla Devanado del rotor Rotor (o armadura) Bobinas de campo Campo del estator Conmutador Ventilador Chumacera

Figura 30Motor CD en derivacioacuten operando en CA

La mayoriacutea de los motores reduciraacuten su velocidad conforme aumenta su carga Los motores con una regulacioacuten deficiente de la velocidad (motores de DC en serie o motores de AC-DC) cambiando mucho su velocidad cuando la carga cambia Los motores con una buena regulacioacuten de velocidad (la mayoriacutea de los motores de DC en derivacioacuten y de induccioacuten) mantienen una velocidad mas constante conforme a la carga cambia Los motores sincroacutenicos operan a la velocidad sincroacutenica desde la condicioacuten sin carga hasta que llevan una sobre carga considerable sin embargo cuando la torsioacuten de carga se incrementa mas allaacute de un cierto punto su velocidad desciende repentinamenteEn algunos motores la placa de caracteriacutestica indicara la velocidad sin carga aproximada En ocasiones se encontrara el rango de velocidad de operacioacuten aceptable del motor A menudo la velocidad miacutenima mencionada depende de la capacidad de enfriamiento de motor Ninguacuten motor cuyo enfriamiento dependa de un ventilador impulsado por el eje debe ser operado a una velocidad demasiado baja

En derivacioacutenLos devanados inductor e inducido se conectan en paralelo tal como se puede observar en la figura Un caso particular de este tipo de conexioacuten es aqueacutel en que el devanado excitador y el inducido se conectan a redes de corriente continua independientes este tipo de conexioacuten se designa con el nombre de excitacioacuten independiente

En la (figura 31) se representa el esquema de una maacutequina de corriente continua geneacuterica de dos polos que puede actuar como motor y como generador Esta maacutequina estaacute constituida por los siguientes elementos

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Figura 31de un motor CDEl estator que mediante el devanado inductor o de excitacioacuten es el encargado de generar y conducir el campo magneacutetico de excitacioacuten El estator estaacute formado por una corona de material ferromagneacutetico denominada culata en cuyo interior se encuentran dispuestos en nuacutemero par unos salientes provistos de expansiones en los extremos denominados polos En torno a los polos se arrollan los devanados de excitacioacuten que generan un campo magneacutetico cuando circula por ellos una corriente continua El colector de delgas que es un conjunto de laacuteminas de cobre llamadas delgas aisladas entre siacute por una capa de mica y que giran solidariamente con el rotor Las delgas estaacuten conectadas eleacutectricamente a las bobinas del devanado inducido

Motor en CD en serie operado en C A

Los motores de corriente directa son insuperables para aplicaciones en las que debe ajustarse la velocidad asiacute como para aplicaciones en las que requiere un par grande En la actualidad se utilizan millones de motores de CD cuya potencia es de una fraccioacuten de caballo en la industria del transporte como automoacuteviles trenes y aviones donde impulsan ventiladores de diferentes tipos para aparatos de ac calentadores y descongeladores tambieacuten mueven los limpiadores de parabrisas y accioacuten de levantamiento de asiento y ventanas Tambieacuten son muy uacutetiles para arrancar motores de gasolina y diesel en autos camiones autobuses tractores y lanchas

El motor de CD tiene un estator y un rotor (ARMADURA) El estator contiene uno no maacutes devanados por cada polo los cuales estaacuten disentildeados para llevar intensidades de corriente directas que establecen un campo magneacuteticoLa ARMADURA y su devanado estaacuten ubicados en la trayectoria de este campo magneacutetico y cuando el devanado lleva Intensidades de Corriente se desarrolla un par-motor que hace girar el motor Hay un COMUTADOR conectado al devanado de la armadura si no se utilizara un conmutador el Motor solo podriacutea dar una fraccion de vuelta y luego se detendriacutea

Para que un motor de CD pueda funcionar es necesario que pase una Intensidad de Corriente por el devanado de Armadura El estator debe de producir un campo m (flujo) magneacutetico con un devanado de derivacioacuten o serie (o bien una combinacioacuten de ambos)

El par que se produce en un motor de CD es directamente proporcional a la Intensidad de Corriente de la armadura y al campo del estado Por otro lado la velocidad de motor la determinara principalmente la Tensioacuten de la Armadura y el campo del Estator La velocidad del motor tambieacuten aumenta cuando se reduce el campo del estator En realidad la velocidad puede aumentar en forma peligrosa cuando por accidente se anula el campo del estator Como ya sabemos los motores de CD pueden explotar cuando trabajan a velocidades muy altas

Con la fuente de Alimentacioacuten de medicioacuten de CD y del Generador Motor de CD observe que la Armadura esta conectada en serie con el devanado de campo en serie a traveacutes de la Tensioacuten de entrada

Figura 32 de un motor CD serieClasificacioacuten

Excitacioacuten por imanes permanentes Excitacioacuten independiente Excitacioacuten serie Excitacioacuten paralelo Excitacioacuten compuesta

Caracteriacutesticas de operacioacuten

Los motores universales son pequentildeos motores con devanado en serie que operan con voltaje de corriente directa o alterna

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Los motores universales tienen praacutecticamente la misma contraccioacuten que los de corriente directa ya que tienen un devanado de campo y una armadura con sus escobillas y su conmutador

El conmutador mantiene a la armadura girando a traveacutes del campo magneacutetico del devanado de campo

Tambieacuten cambia el flujo de corriente con relacioacuten al devanado de campo y la armadura es decir cumple con una funcioacuten de empujar y jalar

Esta accioacuten de jalar y empujar esta creada por los polos norte y sur de los devanados de campo y armadura

Los motores de induccioacuten y los motores de DC reducen un tanto su velocidad cuando el voltaje fluctuacutea y hay posibilidades de que desciendan la potencia y al torsioacuten maacuteximas disponibles de un motor

Hay mas probabilidades de que los motores de que los motores sincroacutenicos se desincronicen con el voltaje bajo

Hay posibilidades de que los motores de induccioacuten se ahoguen bajo la carga pico o de que no arranquen con el voltaje bajo

Por lo general la eficiencia y el factor de potencia de un motor bajan con el voltaje alto o bajo Algunos motores que impulsan ciertos tipos de cargas consumiraacuten mas corriente cuando el voltaje es demasiado bajo Otros consumiraacuten mas corriente

1048708Control de velocidad de motores universales

El meacutetodo principal de control de velocidad empleado para motores monofaacutesicos universales de potencia fraccionaria (control de la tensioacuten de inducido) es el meacutetodo de control de la tensioacuten de liacutenea primaria (de deslizamiento) Lo cual implica una reduccioacuten de la tension aplicada al devanado estatoacuterico (de motores de induccioacuten) universal En el primer caso produce una reduccioacuten del par y aumento del deslizamiento En el uacuteltimo caso representa simplemente un medio de controlar la velocidad mediante control de la tensioacuten o del flujo inducido

1048708 La velocidad mencionada en la placa de caracteriacutesticas es

1048708 La velocidad aproximada a la cual un motor de induccioacuten produce su potencia nominal

1048708 La velocidad normal de operacioacuten de un motor sincroacutenico

1048708 La velocidad ldquobaserdquo aproximada de un motor de DC los motores de DC operaran a una velocidad superior a la velocidad base al reducir la corriente de campo y a una velocidad inferior al reducir el voltaje de la armadura (inducido)

EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN

Despueacutes del estudio de la unidad II te sugiero que realices los siguientes ejercicios de auto evaluacioacuten lo que permitiraacute fortalecer tus conocimientos

I Responda la siguiente pregunta

1 iquestQueacute importancia tiene el motor monofaacutesico

2 iquestCoacutemo se clasifican los motores monofaacutesicos

3 iquestMencione las partes del motor de fase partida

4 iquestJunto a su instructor desarme un motor de fase partida y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

5 iquestDonde se utilizan los motores monofaacutesicos de arranque con capacitor

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6 iquestDibuje el esquema de un motor de arranque con capacitor y coloque sus partes

7 iquestQue funcioacuten realiza el capacitor permanente en un motor monofaacutesico

8 iquestJunto a su instructor desarme un motor de monofaacutesico de capacitor permanente y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

9 iquestCuaacuteles son las partes principales del motor universal

10 iquestMencione las caracteriacutesticas de operacioacuten del motor universal

GLOSARIO

Corto circuito Se produce por el contacto repentino de dos o maacutes conductores de corriente o una liacutenea de corriente y un conductor a tierra

Corriente alterna (ca) En este caso las cargas eleacutectricas circulan siempre en la misma direccioacuten del punto de mayor potencial al de menor potencial

Par de giro Es la fuerza con que gira un eje Se mide en kilogramometro (MKS) o newtonmetro (SI)

Par motor Es la fuerza con que gira un motor El giro de un motor tiene dos caracteriacutesticas el par motor y la velocidad de giro Por combinacioacuten de estas dos se obtiene la potencia

Eficiencia La eficiencia o rendimiento de un motor eleacutectrico es una medida de su habilidad para convertir la potencia eleacutectrica que toma de la liacutenea en potencia mecaacutenica uacutetil Se expresa usualmente en por ciento de la relacioacuten de la potencia mecaacutenica entre la potencia eleacutectrica esto es

BIBLIOGRAFIA

Motores Universales Ministerio De Educacioacuten Superior InstitutoUniversitario De Tecnologiacutea Caripito Venezuela 2004

Quispe O Enrique C Motores Eleacutectricos de Alta Eficiencia UniversidadAutoacutenoma de Occidente Cali Colombiahttpenergiaycomputacionunivalleeducoedicion2121art2pdf

A BC de las maquinas eleacutectricas tomo 1 y2 (Enrrique Harper)

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  • DIRECCION GENERAL DE FORMACION PROFESIONAL
  • INTRODUCCION
  • OBJETIVO GENERAL
  • OBJETIVOS ESPECIFICOS
  • RECOMENDACIONES GENERALES
  • UNIDAD I TRANSFORMADORES MONOFAacuteSICOS
  • 1 Conceptos baacutesicos
  • Magnetismo y Electromagnetismo
  • Electromagnetismo
  • Campo Magneacutetico
  • Ley de polaridad
  • Induccioacuten Magneacutetica
  • Ley de lenz
  • 2-Principios de Funcionamiento de los transformadores
  • Concepto
  • Estructura y funcionamiento
  • Tipos de nuacutecleos
  • 3 Clasificacioacuten de los transformadores monofaacutesicos
  • De intensidad
  • De Tensioacuten
  • Auto Transformador
  • 4 Calculo de transformadores
  • Numero de espiras
  • Relacioacuten de Transformacioacuten
  • Rendimiento del transformador
  • Prueba de corto circuito en el transformador
  • Teacutecnicas de verificacioacuten de transformadores monofaacutesicos
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • 1 Motores monofasicos
  • Introduccioacuten
  • Principio de operacioacuten
  • Partes principales de un motor monofaacutesico
  • 2 Clasificacioacuten de los motores monofaacutesicos
  • 21 Motor monofaacutesico de fase partida
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutestica
  • Conexioacuten del motor de fase partida
  • Averiacuteas
  • 22 MOTORES MONOFASICO CON CAPACITOR DE ARRANQUE
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutesticas
  • Conexion
  • 23 MOTORES MONOFASICOS CON CAPACITOR PERMANENTE
  • CARACTERIacuteSTICAS
  • Conexioacuten
  • 24 Motor monofaacutesico con condensador permanente
  • Operacioacuten
  • Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador
  • 25 Motores Universales
  • Introduccioacuten
  • Motor CD en derivacioacuten operando en CA
  • Motor en CD en serie operado en C A
  • Clasificacioacuten
  • Caracteriacutesticas de operacioacuten
  • Control de velocidad de motores universales
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • GLOSARIO
  • BIBLIOGRAFIA
Page 8: Manual de Maquinas Electricas Universales

Auto Transformador

El primario y el secundario del transformador estaacuten conectados en serie constituyendo un bobinado uacutenico Pesa menos y es maacutes barato que un transformador y por ello se emplea habitualmente para convertir 220V a 125V y viceversa y en otras aplicaciones similares (figura 7) Tiene el inconveniente de no proporcionar aislamiento galvaacutenico entre el primario y el secundario

Figura 7 Del Auto transformador4 Calculo de transformadores

Aprovechando la induccioacuten variable producida por una corriente Alterna es posible mediante un transformador (Figura 8) Cambiar el valor de la tensioacuten sin una perdida importante de energiacutea

El transformador consiste en una laminacioacuten (la mas comuacuten es de hierro con silicio) con una forma de E para el nuacutecleo principal y de I para cerrar el circuito magneacutetico El espesor es de 05 mm y se apilan en forma entrelazada para formar el nuacutecleo

La forma de armado mediante chapas y no macizo reduce las perdidas por calentamiento llamada perdidas por corrientes paraacutesitas Si la superficie de cada chapa esta aislada con barniz oxido o papel el beneficio aumenta

El primer paso para su caacutelculo es conocer el consumo del o los bobinados secundarios y luego con ese calculo el consumo reflejado en el primario

Tomemos E =12 voltios a I = 50 amperios W = E x I = 12 x 50 = 600 W

Si las tensiones son mas se aplica el mismo meacutetodo y se suman los consumosSumemos un 20 para el valor del primario 12 x 600 = 720 W consumo primario La seccioacuten del nuacutecleo se calcula S = 11 x ^ W = 11 x ^ 720 = 268 cm2

Figura 8 Seccioacuten del nuacutecleo de un transformador

Numero de espiras

Es decir la seccioacuten central del nuacutecleo (amarillo) debe tener miacutenimo 268 cm2 Ya definimos el nuacutecleo podemos ahora calcular las vueltas del primario y secundario

Espiras por vuelta = 22500 F x B x S = 22500 50 x 9 x 268 = 186 VPV

F = frecuencia (50)B = Kilogauss (9)S = Medida calculada de la rama C del transformador

6

VPV = vueltas por voltioEl calculo anterior nos da los voltios por vuelta para el primario y secundarioSi alimentamos el trafo con 220 voltios tenemos N = 220 x 186 = 409 vueltas

Veamos los Amper que circulan por el primario

El consumo del primario es I = WE = 720 220 =32 AmpSe toma como corriente normal 3 Amper por mm2 de seccioacuten del alambre El secundario de 12 voltios es N =12 x 186 = 22 vueltasseccioacuten del alambre del primario = 32 3 Amp = 11 mm2Para el secundario = 50 3 = 17 mm2

Tenemos la seccioacuten del alambre del primario y del secundario veamos el diaacutemetroEl diaacutemetro para el primario = 12 mm de diaacutemetroPara el secundario = 48 mm de diaacutemetroCon los caacutelculos comprobamos si entra el alambre de las dos bobinas mas el aislante entre capas

El primario lleva 409 vueltas de 12 mm de diaacutemetroEl secundario 22 vueltas de 48 mm de diaacutemetroEl largo del carrete que va en la laminacioacuten es de 155 mm entran 15512 = 129 vueltasPor capa y son necesarias 409129 = 314 capas (4)Considerando que se pierdan vueltas de bobinar en cada capa tomamos 4 capas que con el aislante suman 4 12 = 34 mm 4 capas de aislante de 01 mm = 04 mm total 38 mm

Entre primario y secundario se dan 3 vueltas de aislante = 03 mm El secundario ocupa 22 vueltas por 48 mm de diaacutemetro = 105 mm es decir una capa mas de 48 mm mas 02 de dos capas de aislante = 5 mmTotal = 38 + 03 + 5 = 91 mm digamos 10 mm tenemos 45 en C luego entraSobre el carrete de plaacutestico se inicia el bobinado cruzando el alambre forrado en un espagueti y bobinando sobre el en sentido contrario de esta forma el alambre inicial queda riacutegido

Al final de cada capa de alambre se cuenta la cantidad y se bobina una tira de aislante prespan de 01 mm en el mismo sentido del alambreLa bobina se continua retrocediendo sobre el bobinado anterior aislado por el prespanSe va a arroyar el papel las vueltas van a salir separadas o superpuestas pero con un poco de practica es faacutecil

Terminada la bobina se introducen las chapas E de la laminacioacuten una de derecha a izquierda y otra de izquierda a derecha Una vez finalizada la carga de las secciones E se para el transformador y se introducen las tiras ISe pueden colocar hasta 3 chapas por vez de cada lado para ahorrar tiempo Todo el conjunto se barniza con barniz de secado al aire y ya esta listo

Relacioacuten de Transformacioacuten

N=n1n2

N=I1I2

N=V1V2

El bobinado principal de un transformador monofaacutesico tiene 1000 espiral esta conectada a una red de 220 el bobinado secundario tiene 50 espiral determinar la relacioacuten de transformacioacuten y la tension en los bordes del bobinado secundario

N = N1N2 = 1000 ESPIRAL 50 ESPIRAL =20 RELACIONV2= V1N =220 v 20 ESPIRAL = 11 TENSION

Una pistola de soldar de 220 V y 07 amp En el primero tiene 650 espiral y 3 espiral en el secundario iquestCuaacutel seraacute el voltaje en el segundo Y iquestCuaacutel seraacute la corriente en el secundario

N=6503=2166

V2=220216v=101v

7

I2=07216=15116 AMP

Rendimiento del transformador

Los transformadores pierden energiacutea

1 perdidas en el cobre (potencia perdida en el cobre) p=I2 R

2 perdidas en el hierro (potencia perdida en el hierro) hay 2A perdida por corriente de foulcaultB perdida por histeacuteresis son derivadas del magnetismo remanente que es el magnetismo que permanece en el

circuito magneacutetico en el hierro despueacutes que se retira el magnetismo

PEN = PSAL

N= RENDIMIENTO =N= PSALPEN

PEN= POTENCIA DE ENTRADA

PSAL=POTENCIA DE SALIDA

PP= PP CU+ PP FE

Un transformador de 220 v a 24v consume una potencia de 60 watt las perdidas en el hierro son 5 watt y en el cobre 7 watt iquestencontrar el rendimiento y la potencia de salida

PP= PP FE+ PP CU PSAL=60W

PP=5W +7W PSAL =48W

PP = 12W N=4860 N=08

Prueba de corto circuito en el transformador

El voltaje aplicado (Vc) es regulado y se variacutea como se indicoacute antes hasta que circule la prueba de corto circuito consiste en cerrar o poner en corto circuito es decir con una conexioacuten de resistencia despreciable las terminales de uno de los devanados y alimentar el otro con un voltaje reducido (de un valor reducido de tensioacuten que representa un pequentildeo porcentaje del voltaje del devanado por alimentar de tal forma que en los devanados circulen las corrientes nominales En estas condiciones se miden las corrientes nominales y la potencia absorbida Debido a que la tensioacuten aplicada es pequentildea en comparacioacuten con la tensioacuten nominal las peacuterdidas en vaciacuteo o en el nuacutecleo se pueden considerar como despreciables de manera que toda la potencia absorbida es debida a las peacuterdidas por efecto joule en los devanados primario y secundario Diagrama para la prueba de cortocircuito de un transformador monofasicovatimetro que indica la potencia de peacuterdidas por efecto de circulacioacuten de las corrientes en los devanados primario y secundarioConexioacuten de corto circuito entre las terminales del devanado

Voltaje de alimentacioacuten de valor reducido de manera que se hagan circular las corrientes I1 I2 de valor nominal en cada devanado corriente de plena carga en el primario De los valores medidos se obtiene ldquola impedancia totalrdquo del transformador como

DondeI1 = Corriente nominal primaria

8

Vcc = Voltaje de corto circuito aplicado en la Prueba

Zt = Impedancia total interna referida a devanado primario Esta impedancia se conoce tambieacuten como impedancia equivalente del transformador

Teacutecnicas de verificacioacuten de transformadores monofaacutesicos

Verificar el estado de flojedad en los conductores Verificar su impedancia (de bobinas primarias y secundaria) Aplicar coacutedigo de colores Verificacioacuten de voltaje (que su voltaje sea el adecuado a su conexioacuten) Que el barniz de las bobinas no sea oscuro (por recalentamiento) Depende del tipo de transformador a utilizar Para los de potencia Revisar el nivel de aceite y su calidad Revisioacuten de las borneras que no posea corrosioacuten Determinar Polaridad en un transformador si es aditiva o sustractiva Medicioacuten de la resistencia de aislamiento Prueba de relacioacuten de transformacioacuten Determinacioacuten del desplazamiento de fase de los grupos de bobinas Determinacioacuten de las caracteriacutesticas del aislamiento Prueba del aislamiento por voltaje aplicado Prueba para la determinacioacuten de las peacuterdidas en vaciacuteo y en corto circuito (determinacioacuten de impedancia) Prueba del aislamiento entre espiras por voltaje inducido Medicioacuten de la corriente de vaciacuteo y la corriente de excitacioacuten

EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteNDespueacutes del estudio de la unidad I te sugiero que realices los siguientes ejercicios de auto evaluacioacuten lo que permitiraacute fortalecer tus conocimientos

I Responda la siguiente pregunta

1 iquestMencione la diferencia entre magnetismo y electromagnetismo

2 iquestClasifique los transformadores monofasicos

3 iquestExplique la teacutecnica de verificacioacuten de los transformadores monofasico

4 iquestCoacutemo esta constituido el auto transformador

5 Un transformador de 220v a 12v consume una potencia de 30w las perdidas en el hierro son de 8w y en el cobre de 6w iquestencontrar el rendimiento y la potencia de salida

II UNIDAD MOTORES MONOFAacuteSICOS

1 Motores monofasicos

IntroduccioacutenLos motores monofaacutesicos como su propio nombre indica son motores con un solo devanado en el estator que es el devanado inductor Praacutecticamente todas las realizaciones de este tipo de motores son con el rotor en jaula de ardilla Suelen tener potencias menores de 1KW aunque hay notables excepciones como los motores de los aires acondicionados con potencias superiores a 10KW

Se utilizan fundamentalmente en electrodomeacutesticos bombas y ventiladores de pequentildea potencia pequentildeas maacutequinas-herramientas en los mencionados equipos de aire acondicionado etc

Se pueden alimentar entre una fase y el neutro o entre dos fases No presentan los problemas de excesiva corriente de arranque como en el caso de los motores trifaacutesicos de gran potencia debido a su pequentildea potencia por tanto todos ellos utilizan el arranque directo

Presentan los siguientes inconvenientes

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Se caracterizan por sufrir vibraciones debido a que la potencia instantaacutenea absorbida por cargas monofaacutesicas es pulsante de frecuencia doble que la de la red de alimentacioacuten

Estos motores han sido perfeccionados a traveacutes de los antildeos a partir del tipo original de repulsioacuten en varios tipos mejorados que en la actualidad se conocen como

Motores de fase partida Motores de arranque con capacitor Motores con capacitor permanente Motores universales

Principio de operacioacuten

Todos los motores monofaacutesicos tienen un problema en comuacuten que es arrancar ya que para producir el par de arranque se requiere de alguacuten medio auxiliar que produzca la reaccioacuten con la onda de CA de la alimentacioacuten para producir el par De aquiacute que en los motores de CA monofaacutesicos se hable de un ldquodevanado de trabajordquo y otro devanado de arranque o alguacuten medio auxiliar como el capacitor

Dentro del titulo de fase partida se agrupan los motores de arranque con capacitor y de arranque con resistencia Algunos de estos son monofaacutesicos de induccioacuten cuyos nombres o tiacutetulos son De arranque con capacitor de fase partida de polos sombreados con capacitor y arranque con capacitor con capacitor permanente etc

Cuando se aplica un voltaje de CA al devanado de trabajo de un motor de induccioacuten la corriente circula a traveacutes del devanado la cual produce un campo magneacutetico que expande contrae y cambia la polaridad en fase con la corriente

Los devanados de trabajo actuacutean como el primario de un transformador Su campo magneacutetico induce una corriente hacia el secundario (rotor o armadura de motor)

La corriente en la armadura crea un campo magneacutetico que se opone al campo magneacutetico del devanado de trabajo esto hace que los polos distintos se atraigan uno a otro y prevengan al rotor de girar Bajo estas condiciones existe solo una fuerza en el plano horizontal sin fuerza en el sentido vertical que cause que el rotor gire

Cuando la polaridad del campo magneacutetico cambia debido a la variacioacuten en la polaridad de la corriente la polaridad del campo del rotor cambia al mismo tiempo Los dos campos se estaacuten constantemente atrayendo uno a otro por lo tanto el rotor es puesto en posicioacuten y no giraraSi se hace girar el rotor manualmente entonces inicia su movimiento en la misma direccioacuten solo que a una velocidad inferior a la de sincronismo Esto significa que para producir el par giratorio en un motor de induccioacuten monofaacutesico se requiere de un impulso adicional pero la forma de hacerlo manualmente no es praacutectica de manera que se tiene que incorporar alguacuten elemento que de disentildeo permita cumplir con el inicio de la rotacioacuten del motor

Partes principales de un motor monofaacutesico

1 La carcasa o caja que envuelve las partes eleacutectricas del motor es la parte externa

2 El inductor llamado estator cuando se trata de motores de corriente alterna consta de un apilado de chapas magneacuteticas y sobre ellas estaacute enrollado el bobinado estatoacuterico que es una parte fija y unida a la carcasa

3 El inducido llamado rotor cuando se trata de motores de corriente alterna consta de un apilado de chapas magneacuteticas y sobre ellas estaacute enrollado el bobinado rotoacuterico que constituye la parte moacutevil del motor y resulta ser la salida o eje del motor

2 Clasificacioacuten de los motores monofaacutesicos

Los motores monofaacutesicos se clasifican en

Motor monofaacutesico de fase partida Motor monofaacutesico con capacitor de arranque Motor monofaacutesico con capacitor permanente Motores monofaacutesicos universales

21 Motor monofaacutesico de fase partida

Introduccioacuten

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El motor de fase partida tiene dos grupos de devanados en el estator El primer grupo se conoce como el devanado principal o devanado de trabajo y el segundo como devanado auxiliar o de arranque (figura 17) Estos dos devanados se conectan en paralelo entre si el voltaje de liacutenea se aplica a ambos al energizar el motorLos dos devanados difieren entre si fiacutesica y eleacutectricamente El devanado de trabajo esta formado de conductor grueso y tiene mas espiras que el devanado de arranque Generalmente el devanado de arranque se aloja en la parte superior de las ranuras del estator en tanto que el de trabajo en la parte inferior El devanado de arranque tiene menos espiras de una seccioacuten delgada o pequentildea de conductor Figura 18 atraccioacuten magneacutetica y desplazamiento de los devanados

Figura 17 de motor monofaacutesico de fase partida

Figura 18 atraccioacuten magneacutetica y desplazamiento de los devanados

CaracteriacutesticaEn general un motor de fase partida consiste de una carcaza un estator formado por laminaciones en cuyas ranura se alojan las bobinas de los devanados principal y auxiliar un rotor o parte giratoria formada por conductores basados de barras de cobre o aluminio embebidos en el rotor y conectados entre si por medio de anillos de cobre en ambos extremos formando lo que se conoce como una jaula de ardilla Se les llama asiacute porque la configuracioacuten de los anillos y las barras conductoras se asemejan realmente a una jaula de ardilla

El devanado de arranque ayuda a arrancar al motor de C A De fase partida y es removido el circuito por un switch centrifugo cuando el motor alcanza del 75 al 80 de su velocidad nominal

Una parte maacutes importantes del motor eleacutectrico es su mecanismo de arranque Para los motores monofaacutesicos se usa un tipo especial a base de un swith centriacutefugo para desconectar el devanado de arranque cuando el motor ha alcanzado de 75 a 80 de su velocidad de operacioacuten de manera que a velocidad nominal el motor funciona solo con su devanado de operacioacuten A esta velocidad un mecanismo a base de resorte abre ya que la fuerza centrifuga del rotor vence la del resorte que hace que el swith permanezca cerradoComo se observa en el circuito (figura 19) de arranque el swith centrifugo esta conectado en serie con el devanado de arranque

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Figura 19

El motor continuacutea operando debido a las corrientes inducidas en el devanado del rotor y a su movimiento Si el swith centrifugo no esta cerrado cuando es energizado el motor este no arrancara y puede producir un fuerte ruido y demandar una corriente excesiva

Debido a que el rotor no gira su impedancia es aproximadamente igual a la resistencia de las barras del rotor y actuacutea como el secundario de un transformador en corto esto hace que el primario (devanado de trabajo) demande mucha corriente y si esta condicioacuten permanece por mucho tiempo entonces el devanado de trabajo sufre un calentamiento excesivo

Conexioacuten del motor de fase partidaLa Nacional Eleacutectrical Manufacturen Association (NEMA) de los Estados Unidos tiene establecida una numeracioacuten normalizada y un coacutedigo de colores que han sido adoptados por varios paiacuteses que facilita la identificacioacuten de las terminales del motor(figura 20) El numero de cada conductor o Terminal se identifica con una letra (T1 T2 etc) y se le asigna un color como se muestra en la figura

Figura 20

AveriacuteasEstas son posibles averillas que puede tener los motores monofasicosFalla en el arranque1) Causa Voltaje bajo o ausencia de voltajeSolucioacuten Revise la fuente de alimentacioacuten

2 ) Causa Conexiones inadecuadas Solucioacuten Revise las conexiones con el diagrama del motor

3) Causa Carga excesiva Solucioacuten si el motor arranca cuando esta desconectado de la carga el motor puede estar sobre cargado bloqueado o trabado de modo que no gira libremente reduzca la carga para que corresponda a la clasificacioacuten del motor aplique un motor que tenga mayor momento de torzoacuten de arranque

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4) Causas Alineacioacuten defectuosaSolucioacuten Alinee el motor apropiadamente con la maquina impulsada

5) Causas Espacio de aire desigual

Solucioacuten Revise para ver si el eje esta doblado o si los cojinetes estaacuten gastados Si es necesario rectifique el diaacutemetro exterior del rotor o el nuacutecleo del estator Al aumentar el espacio de aire puede haber recalentamiento manteacutengalo al mismo

6) Causas Suciedad n el espacio de aire

Solucioacuten Desmonte el motor y use una aspiradora o saque la suciedad por medio de aire comprimido seco

7) Causas Cojines gastados

Solucioacuten Un cojinete seco o ligeramente gastado puede dar como resultado un ruido del tipo zumbidoCojinetes Los cojinetes son partes vitales del motor Son las uacutenicas partes desgastadas con excepcioacuten del interruptor de arranque en la mayoriacutea de los motores de potencia fraccionaria Muchos motores monobaacutesicos para fines generales utilizan cojines de camisa para sostener el motor Se usan motores de cojines de bolsas en los sitios en que se encuentra cargas pesadas de empuje axial y radical

Sustituya siempre los cojines de camisa con otros que sean exactamente iguales Los cojines deben calzar bien en su cubierta Aunque el cojinete posterior (extremo del eje) se gasta maacutes que el cojinete delantero reemplaacutecelos ambos al mismo tiempo

Recalentamiento del cojinete

1) Causa Ausencia d aceite

Solucioacuten Poacutengale al motor un buen grado de aceite lubricantes ligero

2) Causa Aceite sucio

Solucioacuten Lidie l cojinete y la mecha y reemplace el aceite con un buen grado de aceite lubricantes ligero

3) Causa El aceite no llega al eje

Solucioacuten Revise la mancha y los medios que se proporcionan para mantener la mancha contra el eje Si es de contraccioacuten de anillo aseguacuterese de que los anillos giran

4) Causa Demasiada grasa

Solucioacuten Quite el exceso d grasa La grasa excesiva puede que los cojines se recalienten

5) Causa Excesiva tensioacuten de las correas al valor adecuado (Casos que motores accionan con correas o banda)

Solucioacuten Ajuste la cesioacuten de las correas al valor adecuado (12rdquo a frac34 de deflexioacuten)

6) Causa Superficie aacutespera de los cojinetes

Accioacuten Reemplace los cojinetes

7) Accioacuten Empuje Terminal excesivo

Solucioacuten Revise el motor y la aplicacioacuten Puede ser ocasiona por el nuacutecleo del rotor situado incorrectamente sobre l eje o por la maquina accionada produciendo tensioacuten excesiva sobre los cojinetes del motor

8) Causa Transicioacuten lateral excesivo

Solucioacuten Revise la aplicacioacuten del motor a la maquina accionada Aseguacuterese de que la correa tiene la tensioacuten correcta La transicioacuten de la correa no deberaacute ser contra la ventanilla del cojinete

Chisporroteo excesivo de las escobillas

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En cualquier motor de conmutador el chisporroteo excesivo d las escobillas es causado generalmente por cobillas o conmutador defectuosos

La sobrecarga el voltaje d la liacutenea y los cortocircuitos o los circuitos abiertos del arrollamiento son otras causas de produccioacuten de chispas

1) Causa Cortocircuito o circuito abierto en el inducidoSolucioacuten Revise para ver si hay soldadura o metal entre las barras del conmutador y conexiones rotas o sueltas Repare o vuelva a enrollar el inducido

2) Causa Escobillas gastadas o pegadasSolucioacuten Si las escobillas estaacuten bien gastadas sustituacuteyalas por novas de la clasificacioacuten correcta Si las escobillas se pegan liacutempielas y revise la tensioacuten del resorte de la misma

3) Causa Colocacioacuten inadecuada de las escobillas Solucioacuten Revise para determinar si las escobillas estaacuten colocadas a la distancia conveniente de la neutral

4) Causa Conmutador aacutespero Solucioacuten Limpie con lija fina SOLAMENTE Si es mica alta corte la mica Si la mica es alta en un sitio se puede quitar cortando con una hojilla de sierra para cortar metales preparados para esta operacioacuten Si es necesario rectifique el conmutador hacendoacute un ligero corte por medio de un torno

5) Causa Barras del conmutador flojasSolucioacuten Reemplace el conmutador o el inducido Los conmutadores deberiacutean ser lisos redondos y conceacutentricos con el eje de rotacioacuten

6) Causa Polvos peligrososSolucioacuten Averiguumle la causa y corriacutejala El polvo d las construcciones de edificios nuevos s particularmente peligroso para las superficies de los conmutadores

7) Causa SobrecargaSolucioacuten Disminuya la carga C ponga un motor de mayor clasificacioacuten

8) Causa Escobillas desigualesSolucioacuten Vulva a asentar las escobillas Use un pedazo de papel de lija debajo de extremo del conmutador de la escobillas y gire el conmutador para obtener un ajuste parejo de las escobillas al conmutador

Recalentamiento de motor

He aquiacute varias razones por las cuales se recalientan los motores sobrecargas contactos a tierras permanencia del arrollamiento d arranque n el crucito cojinetes gastados o secos y arrollamiento en cortocircuito

Las vueltas en cortocircuito del arrollamiento del motor son una causa comuacuten de calentamiento Las bobinas en cortocircuito se calientan maacutes que el resto del arrollamiento debido a la corriente excesiva que gastan Los cojines gastados o ecos actuacutean como una sobrecarga sobre el motor Tambieacuten la maquina accionada puede tener cojines gastados o secos que hacen que el motor se recalenteacute

Recalentamiento de los motores

1) Causa Obstruccioacuten del sistema d ventilacioacuten Solucioacuten Manteacutengase limpios y secos los motores eleacutectricos estos se hace necesariamente en inspecciones y las piezas perioacutedicasQuite el polvo por medio de una aspiradora Utilizando aire comprimido seco a baja porcioacuten o desmontando y limpiando el motor Las aberturas de ventilacioacuten no estar cubierta por otro aparatos

2) Causa SobrecargaSolucioacuten Aseguacuterese de que la maquina accionada no se traba Revise la aplicacioacuten mediana la potencia y la entrada d corriente bajo condiciones normales d operacioacuten (En los motores de induccioacuten la corriente sola no es una indicacioacuten confiable de carga del motor)

3) Causa El rotor roza el estatorSolucioacuten Revise para ver si los cojinetes estaacuten gastados o el eje esta doblado

Estator o Rotor quemados (Si l rotor es devanado)

1) Causa Humedad

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Solucioacuten Cueza el arrollamiento deacutele tratamiento de barniz El exacto de humedad puede ocasionar deacutebilmente del aislamiento

2) Causa Aacutecidos o basesSolucioacuten Quizaacutes sea necesario un tratamiento espacial de barniz

3) Causa Polvos peligrososSolucioacuten No deje que haya polvo Algunos tipos de polvos son altamente conducen y contribuye a la rotura del aislamiento

Velocidad del motor

Cuando un motor mancha mas lentamente de lo normal esto generalmente se debajo sobrecarga o alta resistencia en el circuito del motor

En todos los motores de CA con excepcioacuten del motor universal las velocidades que rigen por la frecuencia de la liacutenea de suministro generalmente de 60 l se muestra obtener velocidades muy altas mediante l motor universa su velocidad demuestra la carga

Velocidad demasiada lenta

1) Causa El motor circuito abierto o alta resistencia Solucioacuten Repare Esto se aplica a un motor de jaula de ardilla donde la velocidad baja excesivamente cuando se aplica la carga Si el rotor esta soldado d alguna manera lo deberiacutea reparar en un taller

Reemplace el rotor si el rotor fundido a troquel tiene barra abierta o anillo defectuoso

2) Causa SobrecargaSolucioacuten En los motores de repulsioacuten o motores universales reduzca la carga o ponga un motor de mayor clasificacioacuten Esto se aplica tambieacuten a los motores de polo de sombra y a los motores de condensador con divisioacuten excesiva

Velocidad demasiada alta

1) Causa Campo en cortocircuito

Solucioacuten Reemplace la bobina del campo En los motores universales un campo en cortocircuito produciraacute una velocidad excesiva

2) Causa No funciona el dispositivo de cortocircuitoSolucioacuten Limpie el dispositivos de cortocircuito En los motores de induccioacuten que son de arranque por repulsioacuten la velocidad puede llegar a ser demasiado alta si se pega el dispositivo de cortocircuito

3) Causa Carga LivianaSolucioacuten En los motores de repulsioacuten o universales aumente la carga o utilice un motor de clasificacioacuten de HP menor Esto se aplica tambieacuten a las velocidades maacutes lentas de los motores de polo de sombra con velocidades muacuteltiples o los motores con condensador de divisioacuten permanente

22 MOTORES MONOFASICO CON CAPACITOR DE ARRANQUE

Introduccioacuten

Estos motores son monofaacutesicos de CA cuyo rango va desde fracciones de HP hasta 15HP Se usan ampliamente en muchas aplicaciones de tipo monofaacutesico tales como accionamiento de maquinas herramientas (taladros pulidoras compresores de aire refrigeradores etc) Este tipo de motor es similar en su construccioacuten al de fase partida excepto que se conecta un capacitor en serie con el devanado de arranque como se muestra en la (figura 21)

Los motores de arranque con capacitor estaacuten equipados tambieacuten como los de fase partida con devanados de trabajo y de arranque pero el motor tiene un condensador (capacitor) que permite tener una mayor par de arranque Como se muestra en la figura anterior el capacitor se conecta en serie con el devanado de arranque y el swith centrifugo

La corriente en el devanado de arranque que es liberada por el capacitor se adelanta al voltaje en el devanado de trabajo obteniendo de esta manera un desplazamiento angular mayor entre los devanados Lo que proporciona un incremento en el par de arranque del motor Para tener una idea de la magnitud de dicho par un motor de fase partida con capacitor tiene un par dos veces mayor que el motor de fase partida sin capacitor

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Figura 21 motores de arranque con capacitorCaracteriacutesticasLos motores de arranque con capacitor se encuentran disponibles en las versiones de par de arranque normal para accionar cargas como ventiladores sopladores bombas centrifugas y otras aplicaciones Los disentildeos para alto par de arranque se usan en equipos como compresores bombas transportadores con carga etc

Los motores de fase partida de arranque con capacitor son los que requieren el menor mantenimiento de todos los tipos de motores monofaacutesicos pero tienen un par de arranque muy bajo lo que hace que no sean adecuados para algunas aplicaciones

El par de arranque en un motor de arranque con capacitor esta producido por un campo magneacutetico rotatorio que se establece dentro del motor Este campo magneacutetico relocaliza al devanado de arranque a 90 grados eleacutectricos desfasados con respecto al devanado de trabajo lo que hace que la corriente en el devanado de arranque se adelante a la del devanado de trabajo Esta condicioacuten produce un campo magneacutetico giratorio en el estator el cual a su vez induce una corriente en el devanado del rotor efectuando asiacute la rotacioacuten del mismo

Conexion

Figura 22

Figura 23

16

Figura 24 Figura 25

23 MOTORES MONOFASICOS CON CAPACITOR PERMANENTE

CARACTERIacuteSTICAS

Los motores de fase partida con capacitor permanente usan un capacitor conectado en serie con los devanados de arranque y de trabajo El capacitor crea un retraso en el devanado de arranque el cual es necesario para arrancar el motor y para accionar la carga

En caso necesario los devanados de un motor con capacitor permanente se pueden identificar verificando los valores de la resistencia de los devanados de arranque y de trabajo

El devanado de arranque y el devanado de trabajo con su capacitor permanecen en el circuito mientras el motor esta en operacioacuten La principal diferencia entre un motor con capacitor permanente y un motor de arranque con capacitor es que no se requiere swith centriacutefugo para los motores con capacitor permanente Estos motores no pueden arrancar y accionar cargas que requieren un alto par de arranque

Conexioacuten

Figura 26

Motor de ca monofaacutesico con capacitor permanente (figura 26) no requiere de switch centriacutefugo ya que el capacitor nunca se mueve del circuito

Figura 27

Diagrama esquemaacutetico de los devanados del motor monofaacutesico de ca 17

con capacitor permanente

Figura 28

24 Motor monofaacutesico con condensador permanente

Operacioacuten

Estos se diferencian de los motores de divisioacuten de fases en el hecho de que las bobinas de encendido tienen maacutes vueltas (frecuentemente maacutes que el embobinado principal) y se alimenta mediante condensadores en serie El resultado de complicar miacutenimamente el circuito es el de un mejor encendido Los condensadores en serie son la causa de que la corriente que se da en la bobina de arranque esteacute atrasada respecto a la fase de la tensioacuten suministrada escogiendo de forma correcta la bobina y el condensador podemos aproximar en gran manera la diferencia de fase ideal de 90deg

El momento inicial es ahora dos o tres veces mayor que el momento total con una corriente inicial cuyos valores estaacuten comprendidos entre cuatro y seis veces la corriente normal Para conseguir este funcionamiento se necesitan valores altos de la capacidad usualmente unos 50HZ o maacutes por caballo de potencia a 240V 50 HZ y sobre unas cuatro veces superior para 115V 60HZ El uacutenico tipo de condensador que puede proveer esta capacidad dicho tensioacuten con un tamantildeo y coste aceptable es el condensador electroacutenico Esto nos da la gran capacidad necesaria en un volumen muy pequentildeo pero desafortunadamente producen pequentildeas aunque significantes peacuterdidas que incrementan de forma muy espectacular la temperatura interna cuando circulan corrientes alternas muy altas Esto no es de gran importancia cuando se utiliza uacutenicamente como motor de arranque (en la mayor parte de los motores si se les da un mal uso se quemariacutea primero el embobinado de arranque que el condensador) pero no se utilizan en un circuito de uso permanente

La figura 29 Muestra el motor de condensador permanente

El motor de encendido capacitivo monofaacutesico es el maacutes adecuado para utensilios domeacutesticos Tiene un gran momento inicial tolera frecuentes paradas y puestas en marcha y es tan soacutelo un poco maacutes caro que el de motor de divisioacuten de fase Es faacutecil de reconocer debido al pequentildeo saliente situado en la carcasa y que aloja el condensador ciliacutendrico para el arranque

Figura 29Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador

Meacutetodo para el seguimiento de averiacuteas eleacutectricas realizar Cuadro sinoacuteptico de averiacuteas Seguimiento de averiacuteas entre motor principal y si existe un programador Comprobacioacuten de circuitos para el diagnoacutestico de averiacuteas funcionamiento y comprobacioacuten Comprobacioacuten Condensadores a traveacutes de multimetro Comprobaciones de Circuitos y entre motor-placa-programador Instalacioacuten del motor principal en la placa Comprobacioacuten de tensioacuten entre F y N Diagnoacutestico de averiacuteas a traveacutes de las mediciones eleacutectricas efectuadas

25 Motores Universales

Introduccioacuten

Los motores universales son motores en serie de potencia fraccional de corriente alterna disentildeados especialmente para usarse en potencia ya sea de corriente continua o de corriente alterna Recordemos que el motor serie de corriente continua se caracteriza por disponer de un fuerte par de arranque y que la velocidad del rotor variacutea en sentido inverso de la carga pudiendo llegar a embalarse cuando funciona en vaciacuteo Estos motores tienen la misma caracteriacutestica de velocidad y par cuando funcionan en ca o en cc En general

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los motores universales pequentildeos no requieren devanados compensadores debido a que el nuacutemero de espiras de su armadura es reducido y por lo tanto tambieacuten lo seraacute su reactancia de armadura Como resultado los motores inferiores a 38 de caballo de fuerza generalmente se construyen sin compensacioacuten El costo de los motores universales no compensados es relativamente bajo por lo que su aplicacioacuten es muy comuacuten en aparatos domeacutesticos ligeros por ejemplo aspiradoras taladros de mano licuadoras etc El motor universal es sin duda el maacutes utilizado en la industria del electrodomeacutestico Su nombre deriva del hecho de que puede funcionar tanto en corriente alterna como en corriente continua Para que un motor de este tipo pueda funcionar con ca es necesario que el empilado de su inductor (el nuacutecleo de los electroimanes) sea de chapa magneacutetica para evitar las corrientes de Foucault Por otra parte la conmutacioacuten resulta en los motores universales que en los de corriente continua por lo que la vida de las escobillas y el colector es maacutes corta inconveniente que reduce mucho el campo de aplicacioacuten de los motores universales

Partes principales

Cables de alimentacioacuten Porta escobilla Escobilla Devanado del rotor Rotor (o armadura) Bobinas de campo Campo del estator Conmutador Ventilador Chumacera

Figura 30Motor CD en derivacioacuten operando en CA

La mayoriacutea de los motores reduciraacuten su velocidad conforme aumenta su carga Los motores con una regulacioacuten deficiente de la velocidad (motores de DC en serie o motores de AC-DC) cambiando mucho su velocidad cuando la carga cambia Los motores con una buena regulacioacuten de velocidad (la mayoriacutea de los motores de DC en derivacioacuten y de induccioacuten) mantienen una velocidad mas constante conforme a la carga cambia Los motores sincroacutenicos operan a la velocidad sincroacutenica desde la condicioacuten sin carga hasta que llevan una sobre carga considerable sin embargo cuando la torsioacuten de carga se incrementa mas allaacute de un cierto punto su velocidad desciende repentinamenteEn algunos motores la placa de caracteriacutestica indicara la velocidad sin carga aproximada En ocasiones se encontrara el rango de velocidad de operacioacuten aceptable del motor A menudo la velocidad miacutenima mencionada depende de la capacidad de enfriamiento de motor Ninguacuten motor cuyo enfriamiento dependa de un ventilador impulsado por el eje debe ser operado a una velocidad demasiado baja

En derivacioacutenLos devanados inductor e inducido se conectan en paralelo tal como se puede observar en la figura Un caso particular de este tipo de conexioacuten es aqueacutel en que el devanado excitador y el inducido se conectan a redes de corriente continua independientes este tipo de conexioacuten se designa con el nombre de excitacioacuten independiente

En la (figura 31) se representa el esquema de una maacutequina de corriente continua geneacuterica de dos polos que puede actuar como motor y como generador Esta maacutequina estaacute constituida por los siguientes elementos

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Figura 31de un motor CDEl estator que mediante el devanado inductor o de excitacioacuten es el encargado de generar y conducir el campo magneacutetico de excitacioacuten El estator estaacute formado por una corona de material ferromagneacutetico denominada culata en cuyo interior se encuentran dispuestos en nuacutemero par unos salientes provistos de expansiones en los extremos denominados polos En torno a los polos se arrollan los devanados de excitacioacuten que generan un campo magneacutetico cuando circula por ellos una corriente continua El colector de delgas que es un conjunto de laacuteminas de cobre llamadas delgas aisladas entre siacute por una capa de mica y que giran solidariamente con el rotor Las delgas estaacuten conectadas eleacutectricamente a las bobinas del devanado inducido

Motor en CD en serie operado en C A

Los motores de corriente directa son insuperables para aplicaciones en las que debe ajustarse la velocidad asiacute como para aplicaciones en las que requiere un par grande En la actualidad se utilizan millones de motores de CD cuya potencia es de una fraccioacuten de caballo en la industria del transporte como automoacuteviles trenes y aviones donde impulsan ventiladores de diferentes tipos para aparatos de ac calentadores y descongeladores tambieacuten mueven los limpiadores de parabrisas y accioacuten de levantamiento de asiento y ventanas Tambieacuten son muy uacutetiles para arrancar motores de gasolina y diesel en autos camiones autobuses tractores y lanchas

El motor de CD tiene un estator y un rotor (ARMADURA) El estator contiene uno no maacutes devanados por cada polo los cuales estaacuten disentildeados para llevar intensidades de corriente directas que establecen un campo magneacuteticoLa ARMADURA y su devanado estaacuten ubicados en la trayectoria de este campo magneacutetico y cuando el devanado lleva Intensidades de Corriente se desarrolla un par-motor que hace girar el motor Hay un COMUTADOR conectado al devanado de la armadura si no se utilizara un conmutador el Motor solo podriacutea dar una fraccion de vuelta y luego se detendriacutea

Para que un motor de CD pueda funcionar es necesario que pase una Intensidad de Corriente por el devanado de Armadura El estator debe de producir un campo m (flujo) magneacutetico con un devanado de derivacioacuten o serie (o bien una combinacioacuten de ambos)

El par que se produce en un motor de CD es directamente proporcional a la Intensidad de Corriente de la armadura y al campo del estado Por otro lado la velocidad de motor la determinara principalmente la Tensioacuten de la Armadura y el campo del Estator La velocidad del motor tambieacuten aumenta cuando se reduce el campo del estator En realidad la velocidad puede aumentar en forma peligrosa cuando por accidente se anula el campo del estator Como ya sabemos los motores de CD pueden explotar cuando trabajan a velocidades muy altas

Con la fuente de Alimentacioacuten de medicioacuten de CD y del Generador Motor de CD observe que la Armadura esta conectada en serie con el devanado de campo en serie a traveacutes de la Tensioacuten de entrada

Figura 32 de un motor CD serieClasificacioacuten

Excitacioacuten por imanes permanentes Excitacioacuten independiente Excitacioacuten serie Excitacioacuten paralelo Excitacioacuten compuesta

Caracteriacutesticas de operacioacuten

Los motores universales son pequentildeos motores con devanado en serie que operan con voltaje de corriente directa o alterna

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Los motores universales tienen praacutecticamente la misma contraccioacuten que los de corriente directa ya que tienen un devanado de campo y una armadura con sus escobillas y su conmutador

El conmutador mantiene a la armadura girando a traveacutes del campo magneacutetico del devanado de campo

Tambieacuten cambia el flujo de corriente con relacioacuten al devanado de campo y la armadura es decir cumple con una funcioacuten de empujar y jalar

Esta accioacuten de jalar y empujar esta creada por los polos norte y sur de los devanados de campo y armadura

Los motores de induccioacuten y los motores de DC reducen un tanto su velocidad cuando el voltaje fluctuacutea y hay posibilidades de que desciendan la potencia y al torsioacuten maacuteximas disponibles de un motor

Hay mas probabilidades de que los motores de que los motores sincroacutenicos se desincronicen con el voltaje bajo

Hay posibilidades de que los motores de induccioacuten se ahoguen bajo la carga pico o de que no arranquen con el voltaje bajo

Por lo general la eficiencia y el factor de potencia de un motor bajan con el voltaje alto o bajo Algunos motores que impulsan ciertos tipos de cargas consumiraacuten mas corriente cuando el voltaje es demasiado bajo Otros consumiraacuten mas corriente

1048708Control de velocidad de motores universales

El meacutetodo principal de control de velocidad empleado para motores monofaacutesicos universales de potencia fraccionaria (control de la tensioacuten de inducido) es el meacutetodo de control de la tensioacuten de liacutenea primaria (de deslizamiento) Lo cual implica una reduccioacuten de la tension aplicada al devanado estatoacuterico (de motores de induccioacuten) universal En el primer caso produce una reduccioacuten del par y aumento del deslizamiento En el uacuteltimo caso representa simplemente un medio de controlar la velocidad mediante control de la tensioacuten o del flujo inducido

1048708 La velocidad mencionada en la placa de caracteriacutesticas es

1048708 La velocidad aproximada a la cual un motor de induccioacuten produce su potencia nominal

1048708 La velocidad normal de operacioacuten de un motor sincroacutenico

1048708 La velocidad ldquobaserdquo aproximada de un motor de DC los motores de DC operaran a una velocidad superior a la velocidad base al reducir la corriente de campo y a una velocidad inferior al reducir el voltaje de la armadura (inducido)

EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN

Despueacutes del estudio de la unidad II te sugiero que realices los siguientes ejercicios de auto evaluacioacuten lo que permitiraacute fortalecer tus conocimientos

I Responda la siguiente pregunta

1 iquestQueacute importancia tiene el motor monofaacutesico

2 iquestCoacutemo se clasifican los motores monofaacutesicos

3 iquestMencione las partes del motor de fase partida

4 iquestJunto a su instructor desarme un motor de fase partida y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

5 iquestDonde se utilizan los motores monofaacutesicos de arranque con capacitor

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6 iquestDibuje el esquema de un motor de arranque con capacitor y coloque sus partes

7 iquestQue funcioacuten realiza el capacitor permanente en un motor monofaacutesico

8 iquestJunto a su instructor desarme un motor de monofaacutesico de capacitor permanente y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

9 iquestCuaacuteles son las partes principales del motor universal

10 iquestMencione las caracteriacutesticas de operacioacuten del motor universal

GLOSARIO

Corto circuito Se produce por el contacto repentino de dos o maacutes conductores de corriente o una liacutenea de corriente y un conductor a tierra

Corriente alterna (ca) En este caso las cargas eleacutectricas circulan siempre en la misma direccioacuten del punto de mayor potencial al de menor potencial

Par de giro Es la fuerza con que gira un eje Se mide en kilogramometro (MKS) o newtonmetro (SI)

Par motor Es la fuerza con que gira un motor El giro de un motor tiene dos caracteriacutesticas el par motor y la velocidad de giro Por combinacioacuten de estas dos se obtiene la potencia

Eficiencia La eficiencia o rendimiento de un motor eleacutectrico es una medida de su habilidad para convertir la potencia eleacutectrica que toma de la liacutenea en potencia mecaacutenica uacutetil Se expresa usualmente en por ciento de la relacioacuten de la potencia mecaacutenica entre la potencia eleacutectrica esto es

BIBLIOGRAFIA

Motores Universales Ministerio De Educacioacuten Superior InstitutoUniversitario De Tecnologiacutea Caripito Venezuela 2004

Quispe O Enrique C Motores Eleacutectricos de Alta Eficiencia UniversidadAutoacutenoma de Occidente Cali Colombiahttpenergiaycomputacionunivalleeducoedicion2121art2pdf

A BC de las maquinas eleacutectricas tomo 1 y2 (Enrrique Harper)

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  • DIRECCION GENERAL DE FORMACION PROFESIONAL
  • INTRODUCCION
  • OBJETIVO GENERAL
  • OBJETIVOS ESPECIFICOS
  • RECOMENDACIONES GENERALES
  • UNIDAD I TRANSFORMADORES MONOFAacuteSICOS
  • 1 Conceptos baacutesicos
  • Magnetismo y Electromagnetismo
  • Electromagnetismo
  • Campo Magneacutetico
  • Ley de polaridad
  • Induccioacuten Magneacutetica
  • Ley de lenz
  • 2-Principios de Funcionamiento de los transformadores
  • Concepto
  • Estructura y funcionamiento
  • Tipos de nuacutecleos
  • 3 Clasificacioacuten de los transformadores monofaacutesicos
  • De intensidad
  • De Tensioacuten
  • Auto Transformador
  • 4 Calculo de transformadores
  • Numero de espiras
  • Relacioacuten de Transformacioacuten
  • Rendimiento del transformador
  • Prueba de corto circuito en el transformador
  • Teacutecnicas de verificacioacuten de transformadores monofaacutesicos
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • 1 Motores monofasicos
  • Introduccioacuten
  • Principio de operacioacuten
  • Partes principales de un motor monofaacutesico
  • 2 Clasificacioacuten de los motores monofaacutesicos
  • 21 Motor monofaacutesico de fase partida
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutestica
  • Conexioacuten del motor de fase partida
  • Averiacuteas
  • 22 MOTORES MONOFASICO CON CAPACITOR DE ARRANQUE
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutesticas
  • Conexion
  • 23 MOTORES MONOFASICOS CON CAPACITOR PERMANENTE
  • CARACTERIacuteSTICAS
  • Conexioacuten
  • 24 Motor monofaacutesico con condensador permanente
  • Operacioacuten
  • Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador
  • 25 Motores Universales
  • Introduccioacuten
  • Motor CD en derivacioacuten operando en CA
  • Motor en CD en serie operado en C A
  • Clasificacioacuten
  • Caracteriacutesticas de operacioacuten
  • Control de velocidad de motores universales
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • GLOSARIO
  • BIBLIOGRAFIA
Page 9: Manual de Maquinas Electricas Universales

VPV = vueltas por voltioEl calculo anterior nos da los voltios por vuelta para el primario y secundarioSi alimentamos el trafo con 220 voltios tenemos N = 220 x 186 = 409 vueltas

Veamos los Amper que circulan por el primario

El consumo del primario es I = WE = 720 220 =32 AmpSe toma como corriente normal 3 Amper por mm2 de seccioacuten del alambre El secundario de 12 voltios es N =12 x 186 = 22 vueltasseccioacuten del alambre del primario = 32 3 Amp = 11 mm2Para el secundario = 50 3 = 17 mm2

Tenemos la seccioacuten del alambre del primario y del secundario veamos el diaacutemetroEl diaacutemetro para el primario = 12 mm de diaacutemetroPara el secundario = 48 mm de diaacutemetroCon los caacutelculos comprobamos si entra el alambre de las dos bobinas mas el aislante entre capas

El primario lleva 409 vueltas de 12 mm de diaacutemetroEl secundario 22 vueltas de 48 mm de diaacutemetroEl largo del carrete que va en la laminacioacuten es de 155 mm entran 15512 = 129 vueltasPor capa y son necesarias 409129 = 314 capas (4)Considerando que se pierdan vueltas de bobinar en cada capa tomamos 4 capas que con el aislante suman 4 12 = 34 mm 4 capas de aislante de 01 mm = 04 mm total 38 mm

Entre primario y secundario se dan 3 vueltas de aislante = 03 mm El secundario ocupa 22 vueltas por 48 mm de diaacutemetro = 105 mm es decir una capa mas de 48 mm mas 02 de dos capas de aislante = 5 mmTotal = 38 + 03 + 5 = 91 mm digamos 10 mm tenemos 45 en C luego entraSobre el carrete de plaacutestico se inicia el bobinado cruzando el alambre forrado en un espagueti y bobinando sobre el en sentido contrario de esta forma el alambre inicial queda riacutegido

Al final de cada capa de alambre se cuenta la cantidad y se bobina una tira de aislante prespan de 01 mm en el mismo sentido del alambreLa bobina se continua retrocediendo sobre el bobinado anterior aislado por el prespanSe va a arroyar el papel las vueltas van a salir separadas o superpuestas pero con un poco de practica es faacutecil

Terminada la bobina se introducen las chapas E de la laminacioacuten una de derecha a izquierda y otra de izquierda a derecha Una vez finalizada la carga de las secciones E se para el transformador y se introducen las tiras ISe pueden colocar hasta 3 chapas por vez de cada lado para ahorrar tiempo Todo el conjunto se barniza con barniz de secado al aire y ya esta listo

Relacioacuten de Transformacioacuten

N=n1n2

N=I1I2

N=V1V2

El bobinado principal de un transformador monofaacutesico tiene 1000 espiral esta conectada a una red de 220 el bobinado secundario tiene 50 espiral determinar la relacioacuten de transformacioacuten y la tension en los bordes del bobinado secundario

N = N1N2 = 1000 ESPIRAL 50 ESPIRAL =20 RELACIONV2= V1N =220 v 20 ESPIRAL = 11 TENSION

Una pistola de soldar de 220 V y 07 amp En el primero tiene 650 espiral y 3 espiral en el secundario iquestCuaacutel seraacute el voltaje en el segundo Y iquestCuaacutel seraacute la corriente en el secundario

N=6503=2166

V2=220216v=101v

7

I2=07216=15116 AMP

Rendimiento del transformador

Los transformadores pierden energiacutea

1 perdidas en el cobre (potencia perdida en el cobre) p=I2 R

2 perdidas en el hierro (potencia perdida en el hierro) hay 2A perdida por corriente de foulcaultB perdida por histeacuteresis son derivadas del magnetismo remanente que es el magnetismo que permanece en el

circuito magneacutetico en el hierro despueacutes que se retira el magnetismo

PEN = PSAL

N= RENDIMIENTO =N= PSALPEN

PEN= POTENCIA DE ENTRADA

PSAL=POTENCIA DE SALIDA

PP= PP CU+ PP FE

Un transformador de 220 v a 24v consume una potencia de 60 watt las perdidas en el hierro son 5 watt y en el cobre 7 watt iquestencontrar el rendimiento y la potencia de salida

PP= PP FE+ PP CU PSAL=60W

PP=5W +7W PSAL =48W

PP = 12W N=4860 N=08

Prueba de corto circuito en el transformador

El voltaje aplicado (Vc) es regulado y se variacutea como se indicoacute antes hasta que circule la prueba de corto circuito consiste en cerrar o poner en corto circuito es decir con una conexioacuten de resistencia despreciable las terminales de uno de los devanados y alimentar el otro con un voltaje reducido (de un valor reducido de tensioacuten que representa un pequentildeo porcentaje del voltaje del devanado por alimentar de tal forma que en los devanados circulen las corrientes nominales En estas condiciones se miden las corrientes nominales y la potencia absorbida Debido a que la tensioacuten aplicada es pequentildea en comparacioacuten con la tensioacuten nominal las peacuterdidas en vaciacuteo o en el nuacutecleo se pueden considerar como despreciables de manera que toda la potencia absorbida es debida a las peacuterdidas por efecto joule en los devanados primario y secundario Diagrama para la prueba de cortocircuito de un transformador monofasicovatimetro que indica la potencia de peacuterdidas por efecto de circulacioacuten de las corrientes en los devanados primario y secundarioConexioacuten de corto circuito entre las terminales del devanado

Voltaje de alimentacioacuten de valor reducido de manera que se hagan circular las corrientes I1 I2 de valor nominal en cada devanado corriente de plena carga en el primario De los valores medidos se obtiene ldquola impedancia totalrdquo del transformador como

DondeI1 = Corriente nominal primaria

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Vcc = Voltaje de corto circuito aplicado en la Prueba

Zt = Impedancia total interna referida a devanado primario Esta impedancia se conoce tambieacuten como impedancia equivalente del transformador

Teacutecnicas de verificacioacuten de transformadores monofaacutesicos

Verificar el estado de flojedad en los conductores Verificar su impedancia (de bobinas primarias y secundaria) Aplicar coacutedigo de colores Verificacioacuten de voltaje (que su voltaje sea el adecuado a su conexioacuten) Que el barniz de las bobinas no sea oscuro (por recalentamiento) Depende del tipo de transformador a utilizar Para los de potencia Revisar el nivel de aceite y su calidad Revisioacuten de las borneras que no posea corrosioacuten Determinar Polaridad en un transformador si es aditiva o sustractiva Medicioacuten de la resistencia de aislamiento Prueba de relacioacuten de transformacioacuten Determinacioacuten del desplazamiento de fase de los grupos de bobinas Determinacioacuten de las caracteriacutesticas del aislamiento Prueba del aislamiento por voltaje aplicado Prueba para la determinacioacuten de las peacuterdidas en vaciacuteo y en corto circuito (determinacioacuten de impedancia) Prueba del aislamiento entre espiras por voltaje inducido Medicioacuten de la corriente de vaciacuteo y la corriente de excitacioacuten

EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteNDespueacutes del estudio de la unidad I te sugiero que realices los siguientes ejercicios de auto evaluacioacuten lo que permitiraacute fortalecer tus conocimientos

I Responda la siguiente pregunta

1 iquestMencione la diferencia entre magnetismo y electromagnetismo

2 iquestClasifique los transformadores monofasicos

3 iquestExplique la teacutecnica de verificacioacuten de los transformadores monofasico

4 iquestCoacutemo esta constituido el auto transformador

5 Un transformador de 220v a 12v consume una potencia de 30w las perdidas en el hierro son de 8w y en el cobre de 6w iquestencontrar el rendimiento y la potencia de salida

II UNIDAD MOTORES MONOFAacuteSICOS

1 Motores monofasicos

IntroduccioacutenLos motores monofaacutesicos como su propio nombre indica son motores con un solo devanado en el estator que es el devanado inductor Praacutecticamente todas las realizaciones de este tipo de motores son con el rotor en jaula de ardilla Suelen tener potencias menores de 1KW aunque hay notables excepciones como los motores de los aires acondicionados con potencias superiores a 10KW

Se utilizan fundamentalmente en electrodomeacutesticos bombas y ventiladores de pequentildea potencia pequentildeas maacutequinas-herramientas en los mencionados equipos de aire acondicionado etc

Se pueden alimentar entre una fase y el neutro o entre dos fases No presentan los problemas de excesiva corriente de arranque como en el caso de los motores trifaacutesicos de gran potencia debido a su pequentildea potencia por tanto todos ellos utilizan el arranque directo

Presentan los siguientes inconvenientes

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Se caracterizan por sufrir vibraciones debido a que la potencia instantaacutenea absorbida por cargas monofaacutesicas es pulsante de frecuencia doble que la de la red de alimentacioacuten

Estos motores han sido perfeccionados a traveacutes de los antildeos a partir del tipo original de repulsioacuten en varios tipos mejorados que en la actualidad se conocen como

Motores de fase partida Motores de arranque con capacitor Motores con capacitor permanente Motores universales

Principio de operacioacuten

Todos los motores monofaacutesicos tienen un problema en comuacuten que es arrancar ya que para producir el par de arranque se requiere de alguacuten medio auxiliar que produzca la reaccioacuten con la onda de CA de la alimentacioacuten para producir el par De aquiacute que en los motores de CA monofaacutesicos se hable de un ldquodevanado de trabajordquo y otro devanado de arranque o alguacuten medio auxiliar como el capacitor

Dentro del titulo de fase partida se agrupan los motores de arranque con capacitor y de arranque con resistencia Algunos de estos son monofaacutesicos de induccioacuten cuyos nombres o tiacutetulos son De arranque con capacitor de fase partida de polos sombreados con capacitor y arranque con capacitor con capacitor permanente etc

Cuando se aplica un voltaje de CA al devanado de trabajo de un motor de induccioacuten la corriente circula a traveacutes del devanado la cual produce un campo magneacutetico que expande contrae y cambia la polaridad en fase con la corriente

Los devanados de trabajo actuacutean como el primario de un transformador Su campo magneacutetico induce una corriente hacia el secundario (rotor o armadura de motor)

La corriente en la armadura crea un campo magneacutetico que se opone al campo magneacutetico del devanado de trabajo esto hace que los polos distintos se atraigan uno a otro y prevengan al rotor de girar Bajo estas condiciones existe solo una fuerza en el plano horizontal sin fuerza en el sentido vertical que cause que el rotor gire

Cuando la polaridad del campo magneacutetico cambia debido a la variacioacuten en la polaridad de la corriente la polaridad del campo del rotor cambia al mismo tiempo Los dos campos se estaacuten constantemente atrayendo uno a otro por lo tanto el rotor es puesto en posicioacuten y no giraraSi se hace girar el rotor manualmente entonces inicia su movimiento en la misma direccioacuten solo que a una velocidad inferior a la de sincronismo Esto significa que para producir el par giratorio en un motor de induccioacuten monofaacutesico se requiere de un impulso adicional pero la forma de hacerlo manualmente no es praacutectica de manera que se tiene que incorporar alguacuten elemento que de disentildeo permita cumplir con el inicio de la rotacioacuten del motor

Partes principales de un motor monofaacutesico

1 La carcasa o caja que envuelve las partes eleacutectricas del motor es la parte externa

2 El inductor llamado estator cuando se trata de motores de corriente alterna consta de un apilado de chapas magneacuteticas y sobre ellas estaacute enrollado el bobinado estatoacuterico que es una parte fija y unida a la carcasa

3 El inducido llamado rotor cuando se trata de motores de corriente alterna consta de un apilado de chapas magneacuteticas y sobre ellas estaacute enrollado el bobinado rotoacuterico que constituye la parte moacutevil del motor y resulta ser la salida o eje del motor

2 Clasificacioacuten de los motores monofaacutesicos

Los motores monofaacutesicos se clasifican en

Motor monofaacutesico de fase partida Motor monofaacutesico con capacitor de arranque Motor monofaacutesico con capacitor permanente Motores monofaacutesicos universales

21 Motor monofaacutesico de fase partida

Introduccioacuten

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El motor de fase partida tiene dos grupos de devanados en el estator El primer grupo se conoce como el devanado principal o devanado de trabajo y el segundo como devanado auxiliar o de arranque (figura 17) Estos dos devanados se conectan en paralelo entre si el voltaje de liacutenea se aplica a ambos al energizar el motorLos dos devanados difieren entre si fiacutesica y eleacutectricamente El devanado de trabajo esta formado de conductor grueso y tiene mas espiras que el devanado de arranque Generalmente el devanado de arranque se aloja en la parte superior de las ranuras del estator en tanto que el de trabajo en la parte inferior El devanado de arranque tiene menos espiras de una seccioacuten delgada o pequentildea de conductor Figura 18 atraccioacuten magneacutetica y desplazamiento de los devanados

Figura 17 de motor monofaacutesico de fase partida

Figura 18 atraccioacuten magneacutetica y desplazamiento de los devanados

CaracteriacutesticaEn general un motor de fase partida consiste de una carcaza un estator formado por laminaciones en cuyas ranura se alojan las bobinas de los devanados principal y auxiliar un rotor o parte giratoria formada por conductores basados de barras de cobre o aluminio embebidos en el rotor y conectados entre si por medio de anillos de cobre en ambos extremos formando lo que se conoce como una jaula de ardilla Se les llama asiacute porque la configuracioacuten de los anillos y las barras conductoras se asemejan realmente a una jaula de ardilla

El devanado de arranque ayuda a arrancar al motor de C A De fase partida y es removido el circuito por un switch centrifugo cuando el motor alcanza del 75 al 80 de su velocidad nominal

Una parte maacutes importantes del motor eleacutectrico es su mecanismo de arranque Para los motores monofaacutesicos se usa un tipo especial a base de un swith centriacutefugo para desconectar el devanado de arranque cuando el motor ha alcanzado de 75 a 80 de su velocidad de operacioacuten de manera que a velocidad nominal el motor funciona solo con su devanado de operacioacuten A esta velocidad un mecanismo a base de resorte abre ya que la fuerza centrifuga del rotor vence la del resorte que hace que el swith permanezca cerradoComo se observa en el circuito (figura 19) de arranque el swith centrifugo esta conectado en serie con el devanado de arranque

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Figura 19

El motor continuacutea operando debido a las corrientes inducidas en el devanado del rotor y a su movimiento Si el swith centrifugo no esta cerrado cuando es energizado el motor este no arrancara y puede producir un fuerte ruido y demandar una corriente excesiva

Debido a que el rotor no gira su impedancia es aproximadamente igual a la resistencia de las barras del rotor y actuacutea como el secundario de un transformador en corto esto hace que el primario (devanado de trabajo) demande mucha corriente y si esta condicioacuten permanece por mucho tiempo entonces el devanado de trabajo sufre un calentamiento excesivo

Conexioacuten del motor de fase partidaLa Nacional Eleacutectrical Manufacturen Association (NEMA) de los Estados Unidos tiene establecida una numeracioacuten normalizada y un coacutedigo de colores que han sido adoptados por varios paiacuteses que facilita la identificacioacuten de las terminales del motor(figura 20) El numero de cada conductor o Terminal se identifica con una letra (T1 T2 etc) y se le asigna un color como se muestra en la figura

Figura 20

AveriacuteasEstas son posibles averillas que puede tener los motores monofasicosFalla en el arranque1) Causa Voltaje bajo o ausencia de voltajeSolucioacuten Revise la fuente de alimentacioacuten

2 ) Causa Conexiones inadecuadas Solucioacuten Revise las conexiones con el diagrama del motor

3) Causa Carga excesiva Solucioacuten si el motor arranca cuando esta desconectado de la carga el motor puede estar sobre cargado bloqueado o trabado de modo que no gira libremente reduzca la carga para que corresponda a la clasificacioacuten del motor aplique un motor que tenga mayor momento de torzoacuten de arranque

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4) Causas Alineacioacuten defectuosaSolucioacuten Alinee el motor apropiadamente con la maquina impulsada

5) Causas Espacio de aire desigual

Solucioacuten Revise para ver si el eje esta doblado o si los cojinetes estaacuten gastados Si es necesario rectifique el diaacutemetro exterior del rotor o el nuacutecleo del estator Al aumentar el espacio de aire puede haber recalentamiento manteacutengalo al mismo

6) Causas Suciedad n el espacio de aire

Solucioacuten Desmonte el motor y use una aspiradora o saque la suciedad por medio de aire comprimido seco

7) Causas Cojines gastados

Solucioacuten Un cojinete seco o ligeramente gastado puede dar como resultado un ruido del tipo zumbidoCojinetes Los cojinetes son partes vitales del motor Son las uacutenicas partes desgastadas con excepcioacuten del interruptor de arranque en la mayoriacutea de los motores de potencia fraccionaria Muchos motores monobaacutesicos para fines generales utilizan cojines de camisa para sostener el motor Se usan motores de cojines de bolsas en los sitios en que se encuentra cargas pesadas de empuje axial y radical

Sustituya siempre los cojines de camisa con otros que sean exactamente iguales Los cojines deben calzar bien en su cubierta Aunque el cojinete posterior (extremo del eje) se gasta maacutes que el cojinete delantero reemplaacutecelos ambos al mismo tiempo

Recalentamiento del cojinete

1) Causa Ausencia d aceite

Solucioacuten Poacutengale al motor un buen grado de aceite lubricantes ligero

2) Causa Aceite sucio

Solucioacuten Lidie l cojinete y la mecha y reemplace el aceite con un buen grado de aceite lubricantes ligero

3) Causa El aceite no llega al eje

Solucioacuten Revise la mancha y los medios que se proporcionan para mantener la mancha contra el eje Si es de contraccioacuten de anillo aseguacuterese de que los anillos giran

4) Causa Demasiada grasa

Solucioacuten Quite el exceso d grasa La grasa excesiva puede que los cojines se recalienten

5) Causa Excesiva tensioacuten de las correas al valor adecuado (Casos que motores accionan con correas o banda)

Solucioacuten Ajuste la cesioacuten de las correas al valor adecuado (12rdquo a frac34 de deflexioacuten)

6) Causa Superficie aacutespera de los cojinetes

Accioacuten Reemplace los cojinetes

7) Accioacuten Empuje Terminal excesivo

Solucioacuten Revise el motor y la aplicacioacuten Puede ser ocasiona por el nuacutecleo del rotor situado incorrectamente sobre l eje o por la maquina accionada produciendo tensioacuten excesiva sobre los cojinetes del motor

8) Causa Transicioacuten lateral excesivo

Solucioacuten Revise la aplicacioacuten del motor a la maquina accionada Aseguacuterese de que la correa tiene la tensioacuten correcta La transicioacuten de la correa no deberaacute ser contra la ventanilla del cojinete

Chisporroteo excesivo de las escobillas

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En cualquier motor de conmutador el chisporroteo excesivo d las escobillas es causado generalmente por cobillas o conmutador defectuosos

La sobrecarga el voltaje d la liacutenea y los cortocircuitos o los circuitos abiertos del arrollamiento son otras causas de produccioacuten de chispas

1) Causa Cortocircuito o circuito abierto en el inducidoSolucioacuten Revise para ver si hay soldadura o metal entre las barras del conmutador y conexiones rotas o sueltas Repare o vuelva a enrollar el inducido

2) Causa Escobillas gastadas o pegadasSolucioacuten Si las escobillas estaacuten bien gastadas sustituacuteyalas por novas de la clasificacioacuten correcta Si las escobillas se pegan liacutempielas y revise la tensioacuten del resorte de la misma

3) Causa Colocacioacuten inadecuada de las escobillas Solucioacuten Revise para determinar si las escobillas estaacuten colocadas a la distancia conveniente de la neutral

4) Causa Conmutador aacutespero Solucioacuten Limpie con lija fina SOLAMENTE Si es mica alta corte la mica Si la mica es alta en un sitio se puede quitar cortando con una hojilla de sierra para cortar metales preparados para esta operacioacuten Si es necesario rectifique el conmutador hacendoacute un ligero corte por medio de un torno

5) Causa Barras del conmutador flojasSolucioacuten Reemplace el conmutador o el inducido Los conmutadores deberiacutean ser lisos redondos y conceacutentricos con el eje de rotacioacuten

6) Causa Polvos peligrososSolucioacuten Averiguumle la causa y corriacutejala El polvo d las construcciones de edificios nuevos s particularmente peligroso para las superficies de los conmutadores

7) Causa SobrecargaSolucioacuten Disminuya la carga C ponga un motor de mayor clasificacioacuten

8) Causa Escobillas desigualesSolucioacuten Vulva a asentar las escobillas Use un pedazo de papel de lija debajo de extremo del conmutador de la escobillas y gire el conmutador para obtener un ajuste parejo de las escobillas al conmutador

Recalentamiento de motor

He aquiacute varias razones por las cuales se recalientan los motores sobrecargas contactos a tierras permanencia del arrollamiento d arranque n el crucito cojinetes gastados o secos y arrollamiento en cortocircuito

Las vueltas en cortocircuito del arrollamiento del motor son una causa comuacuten de calentamiento Las bobinas en cortocircuito se calientan maacutes que el resto del arrollamiento debido a la corriente excesiva que gastan Los cojines gastados o ecos actuacutean como una sobrecarga sobre el motor Tambieacuten la maquina accionada puede tener cojines gastados o secos que hacen que el motor se recalenteacute

Recalentamiento de los motores

1) Causa Obstruccioacuten del sistema d ventilacioacuten Solucioacuten Manteacutengase limpios y secos los motores eleacutectricos estos se hace necesariamente en inspecciones y las piezas perioacutedicasQuite el polvo por medio de una aspiradora Utilizando aire comprimido seco a baja porcioacuten o desmontando y limpiando el motor Las aberturas de ventilacioacuten no estar cubierta por otro aparatos

2) Causa SobrecargaSolucioacuten Aseguacuterese de que la maquina accionada no se traba Revise la aplicacioacuten mediana la potencia y la entrada d corriente bajo condiciones normales d operacioacuten (En los motores de induccioacuten la corriente sola no es una indicacioacuten confiable de carga del motor)

3) Causa El rotor roza el estatorSolucioacuten Revise para ver si los cojinetes estaacuten gastados o el eje esta doblado

Estator o Rotor quemados (Si l rotor es devanado)

1) Causa Humedad

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Solucioacuten Cueza el arrollamiento deacutele tratamiento de barniz El exacto de humedad puede ocasionar deacutebilmente del aislamiento

2) Causa Aacutecidos o basesSolucioacuten Quizaacutes sea necesario un tratamiento espacial de barniz

3) Causa Polvos peligrososSolucioacuten No deje que haya polvo Algunos tipos de polvos son altamente conducen y contribuye a la rotura del aislamiento

Velocidad del motor

Cuando un motor mancha mas lentamente de lo normal esto generalmente se debajo sobrecarga o alta resistencia en el circuito del motor

En todos los motores de CA con excepcioacuten del motor universal las velocidades que rigen por la frecuencia de la liacutenea de suministro generalmente de 60 l se muestra obtener velocidades muy altas mediante l motor universa su velocidad demuestra la carga

Velocidad demasiada lenta

1) Causa El motor circuito abierto o alta resistencia Solucioacuten Repare Esto se aplica a un motor de jaula de ardilla donde la velocidad baja excesivamente cuando se aplica la carga Si el rotor esta soldado d alguna manera lo deberiacutea reparar en un taller

Reemplace el rotor si el rotor fundido a troquel tiene barra abierta o anillo defectuoso

2) Causa SobrecargaSolucioacuten En los motores de repulsioacuten o motores universales reduzca la carga o ponga un motor de mayor clasificacioacuten Esto se aplica tambieacuten a los motores de polo de sombra y a los motores de condensador con divisioacuten excesiva

Velocidad demasiada alta

1) Causa Campo en cortocircuito

Solucioacuten Reemplace la bobina del campo En los motores universales un campo en cortocircuito produciraacute una velocidad excesiva

2) Causa No funciona el dispositivo de cortocircuitoSolucioacuten Limpie el dispositivos de cortocircuito En los motores de induccioacuten que son de arranque por repulsioacuten la velocidad puede llegar a ser demasiado alta si se pega el dispositivo de cortocircuito

3) Causa Carga LivianaSolucioacuten En los motores de repulsioacuten o universales aumente la carga o utilice un motor de clasificacioacuten de HP menor Esto se aplica tambieacuten a las velocidades maacutes lentas de los motores de polo de sombra con velocidades muacuteltiples o los motores con condensador de divisioacuten permanente

22 MOTORES MONOFASICO CON CAPACITOR DE ARRANQUE

Introduccioacuten

Estos motores son monofaacutesicos de CA cuyo rango va desde fracciones de HP hasta 15HP Se usan ampliamente en muchas aplicaciones de tipo monofaacutesico tales como accionamiento de maquinas herramientas (taladros pulidoras compresores de aire refrigeradores etc) Este tipo de motor es similar en su construccioacuten al de fase partida excepto que se conecta un capacitor en serie con el devanado de arranque como se muestra en la (figura 21)

Los motores de arranque con capacitor estaacuten equipados tambieacuten como los de fase partida con devanados de trabajo y de arranque pero el motor tiene un condensador (capacitor) que permite tener una mayor par de arranque Como se muestra en la figura anterior el capacitor se conecta en serie con el devanado de arranque y el swith centrifugo

La corriente en el devanado de arranque que es liberada por el capacitor se adelanta al voltaje en el devanado de trabajo obteniendo de esta manera un desplazamiento angular mayor entre los devanados Lo que proporciona un incremento en el par de arranque del motor Para tener una idea de la magnitud de dicho par un motor de fase partida con capacitor tiene un par dos veces mayor que el motor de fase partida sin capacitor

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Figura 21 motores de arranque con capacitorCaracteriacutesticasLos motores de arranque con capacitor se encuentran disponibles en las versiones de par de arranque normal para accionar cargas como ventiladores sopladores bombas centrifugas y otras aplicaciones Los disentildeos para alto par de arranque se usan en equipos como compresores bombas transportadores con carga etc

Los motores de fase partida de arranque con capacitor son los que requieren el menor mantenimiento de todos los tipos de motores monofaacutesicos pero tienen un par de arranque muy bajo lo que hace que no sean adecuados para algunas aplicaciones

El par de arranque en un motor de arranque con capacitor esta producido por un campo magneacutetico rotatorio que se establece dentro del motor Este campo magneacutetico relocaliza al devanado de arranque a 90 grados eleacutectricos desfasados con respecto al devanado de trabajo lo que hace que la corriente en el devanado de arranque se adelante a la del devanado de trabajo Esta condicioacuten produce un campo magneacutetico giratorio en el estator el cual a su vez induce una corriente en el devanado del rotor efectuando asiacute la rotacioacuten del mismo

Conexion

Figura 22

Figura 23

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Figura 24 Figura 25

23 MOTORES MONOFASICOS CON CAPACITOR PERMANENTE

CARACTERIacuteSTICAS

Los motores de fase partida con capacitor permanente usan un capacitor conectado en serie con los devanados de arranque y de trabajo El capacitor crea un retraso en el devanado de arranque el cual es necesario para arrancar el motor y para accionar la carga

En caso necesario los devanados de un motor con capacitor permanente se pueden identificar verificando los valores de la resistencia de los devanados de arranque y de trabajo

El devanado de arranque y el devanado de trabajo con su capacitor permanecen en el circuito mientras el motor esta en operacioacuten La principal diferencia entre un motor con capacitor permanente y un motor de arranque con capacitor es que no se requiere swith centriacutefugo para los motores con capacitor permanente Estos motores no pueden arrancar y accionar cargas que requieren un alto par de arranque

Conexioacuten

Figura 26

Motor de ca monofaacutesico con capacitor permanente (figura 26) no requiere de switch centriacutefugo ya que el capacitor nunca se mueve del circuito

Figura 27

Diagrama esquemaacutetico de los devanados del motor monofaacutesico de ca 17

con capacitor permanente

Figura 28

24 Motor monofaacutesico con condensador permanente

Operacioacuten

Estos se diferencian de los motores de divisioacuten de fases en el hecho de que las bobinas de encendido tienen maacutes vueltas (frecuentemente maacutes que el embobinado principal) y se alimenta mediante condensadores en serie El resultado de complicar miacutenimamente el circuito es el de un mejor encendido Los condensadores en serie son la causa de que la corriente que se da en la bobina de arranque esteacute atrasada respecto a la fase de la tensioacuten suministrada escogiendo de forma correcta la bobina y el condensador podemos aproximar en gran manera la diferencia de fase ideal de 90deg

El momento inicial es ahora dos o tres veces mayor que el momento total con una corriente inicial cuyos valores estaacuten comprendidos entre cuatro y seis veces la corriente normal Para conseguir este funcionamiento se necesitan valores altos de la capacidad usualmente unos 50HZ o maacutes por caballo de potencia a 240V 50 HZ y sobre unas cuatro veces superior para 115V 60HZ El uacutenico tipo de condensador que puede proveer esta capacidad dicho tensioacuten con un tamantildeo y coste aceptable es el condensador electroacutenico Esto nos da la gran capacidad necesaria en un volumen muy pequentildeo pero desafortunadamente producen pequentildeas aunque significantes peacuterdidas que incrementan de forma muy espectacular la temperatura interna cuando circulan corrientes alternas muy altas Esto no es de gran importancia cuando se utiliza uacutenicamente como motor de arranque (en la mayor parte de los motores si se les da un mal uso se quemariacutea primero el embobinado de arranque que el condensador) pero no se utilizan en un circuito de uso permanente

La figura 29 Muestra el motor de condensador permanente

El motor de encendido capacitivo monofaacutesico es el maacutes adecuado para utensilios domeacutesticos Tiene un gran momento inicial tolera frecuentes paradas y puestas en marcha y es tan soacutelo un poco maacutes caro que el de motor de divisioacuten de fase Es faacutecil de reconocer debido al pequentildeo saliente situado en la carcasa y que aloja el condensador ciliacutendrico para el arranque

Figura 29Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador

Meacutetodo para el seguimiento de averiacuteas eleacutectricas realizar Cuadro sinoacuteptico de averiacuteas Seguimiento de averiacuteas entre motor principal y si existe un programador Comprobacioacuten de circuitos para el diagnoacutestico de averiacuteas funcionamiento y comprobacioacuten Comprobacioacuten Condensadores a traveacutes de multimetro Comprobaciones de Circuitos y entre motor-placa-programador Instalacioacuten del motor principal en la placa Comprobacioacuten de tensioacuten entre F y N Diagnoacutestico de averiacuteas a traveacutes de las mediciones eleacutectricas efectuadas

25 Motores Universales

Introduccioacuten

Los motores universales son motores en serie de potencia fraccional de corriente alterna disentildeados especialmente para usarse en potencia ya sea de corriente continua o de corriente alterna Recordemos que el motor serie de corriente continua se caracteriza por disponer de un fuerte par de arranque y que la velocidad del rotor variacutea en sentido inverso de la carga pudiendo llegar a embalarse cuando funciona en vaciacuteo Estos motores tienen la misma caracteriacutestica de velocidad y par cuando funcionan en ca o en cc En general

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los motores universales pequentildeos no requieren devanados compensadores debido a que el nuacutemero de espiras de su armadura es reducido y por lo tanto tambieacuten lo seraacute su reactancia de armadura Como resultado los motores inferiores a 38 de caballo de fuerza generalmente se construyen sin compensacioacuten El costo de los motores universales no compensados es relativamente bajo por lo que su aplicacioacuten es muy comuacuten en aparatos domeacutesticos ligeros por ejemplo aspiradoras taladros de mano licuadoras etc El motor universal es sin duda el maacutes utilizado en la industria del electrodomeacutestico Su nombre deriva del hecho de que puede funcionar tanto en corriente alterna como en corriente continua Para que un motor de este tipo pueda funcionar con ca es necesario que el empilado de su inductor (el nuacutecleo de los electroimanes) sea de chapa magneacutetica para evitar las corrientes de Foucault Por otra parte la conmutacioacuten resulta en los motores universales que en los de corriente continua por lo que la vida de las escobillas y el colector es maacutes corta inconveniente que reduce mucho el campo de aplicacioacuten de los motores universales

Partes principales

Cables de alimentacioacuten Porta escobilla Escobilla Devanado del rotor Rotor (o armadura) Bobinas de campo Campo del estator Conmutador Ventilador Chumacera

Figura 30Motor CD en derivacioacuten operando en CA

La mayoriacutea de los motores reduciraacuten su velocidad conforme aumenta su carga Los motores con una regulacioacuten deficiente de la velocidad (motores de DC en serie o motores de AC-DC) cambiando mucho su velocidad cuando la carga cambia Los motores con una buena regulacioacuten de velocidad (la mayoriacutea de los motores de DC en derivacioacuten y de induccioacuten) mantienen una velocidad mas constante conforme a la carga cambia Los motores sincroacutenicos operan a la velocidad sincroacutenica desde la condicioacuten sin carga hasta que llevan una sobre carga considerable sin embargo cuando la torsioacuten de carga se incrementa mas allaacute de un cierto punto su velocidad desciende repentinamenteEn algunos motores la placa de caracteriacutestica indicara la velocidad sin carga aproximada En ocasiones se encontrara el rango de velocidad de operacioacuten aceptable del motor A menudo la velocidad miacutenima mencionada depende de la capacidad de enfriamiento de motor Ninguacuten motor cuyo enfriamiento dependa de un ventilador impulsado por el eje debe ser operado a una velocidad demasiado baja

En derivacioacutenLos devanados inductor e inducido se conectan en paralelo tal como se puede observar en la figura Un caso particular de este tipo de conexioacuten es aqueacutel en que el devanado excitador y el inducido se conectan a redes de corriente continua independientes este tipo de conexioacuten se designa con el nombre de excitacioacuten independiente

En la (figura 31) se representa el esquema de una maacutequina de corriente continua geneacuterica de dos polos que puede actuar como motor y como generador Esta maacutequina estaacute constituida por los siguientes elementos

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Figura 31de un motor CDEl estator que mediante el devanado inductor o de excitacioacuten es el encargado de generar y conducir el campo magneacutetico de excitacioacuten El estator estaacute formado por una corona de material ferromagneacutetico denominada culata en cuyo interior se encuentran dispuestos en nuacutemero par unos salientes provistos de expansiones en los extremos denominados polos En torno a los polos se arrollan los devanados de excitacioacuten que generan un campo magneacutetico cuando circula por ellos una corriente continua El colector de delgas que es un conjunto de laacuteminas de cobre llamadas delgas aisladas entre siacute por una capa de mica y que giran solidariamente con el rotor Las delgas estaacuten conectadas eleacutectricamente a las bobinas del devanado inducido

Motor en CD en serie operado en C A

Los motores de corriente directa son insuperables para aplicaciones en las que debe ajustarse la velocidad asiacute como para aplicaciones en las que requiere un par grande En la actualidad se utilizan millones de motores de CD cuya potencia es de una fraccioacuten de caballo en la industria del transporte como automoacuteviles trenes y aviones donde impulsan ventiladores de diferentes tipos para aparatos de ac calentadores y descongeladores tambieacuten mueven los limpiadores de parabrisas y accioacuten de levantamiento de asiento y ventanas Tambieacuten son muy uacutetiles para arrancar motores de gasolina y diesel en autos camiones autobuses tractores y lanchas

El motor de CD tiene un estator y un rotor (ARMADURA) El estator contiene uno no maacutes devanados por cada polo los cuales estaacuten disentildeados para llevar intensidades de corriente directas que establecen un campo magneacuteticoLa ARMADURA y su devanado estaacuten ubicados en la trayectoria de este campo magneacutetico y cuando el devanado lleva Intensidades de Corriente se desarrolla un par-motor que hace girar el motor Hay un COMUTADOR conectado al devanado de la armadura si no se utilizara un conmutador el Motor solo podriacutea dar una fraccion de vuelta y luego se detendriacutea

Para que un motor de CD pueda funcionar es necesario que pase una Intensidad de Corriente por el devanado de Armadura El estator debe de producir un campo m (flujo) magneacutetico con un devanado de derivacioacuten o serie (o bien una combinacioacuten de ambos)

El par que se produce en un motor de CD es directamente proporcional a la Intensidad de Corriente de la armadura y al campo del estado Por otro lado la velocidad de motor la determinara principalmente la Tensioacuten de la Armadura y el campo del Estator La velocidad del motor tambieacuten aumenta cuando se reduce el campo del estator En realidad la velocidad puede aumentar en forma peligrosa cuando por accidente se anula el campo del estator Como ya sabemos los motores de CD pueden explotar cuando trabajan a velocidades muy altas

Con la fuente de Alimentacioacuten de medicioacuten de CD y del Generador Motor de CD observe que la Armadura esta conectada en serie con el devanado de campo en serie a traveacutes de la Tensioacuten de entrada

Figura 32 de un motor CD serieClasificacioacuten

Excitacioacuten por imanes permanentes Excitacioacuten independiente Excitacioacuten serie Excitacioacuten paralelo Excitacioacuten compuesta

Caracteriacutesticas de operacioacuten

Los motores universales son pequentildeos motores con devanado en serie que operan con voltaje de corriente directa o alterna

20

Los motores universales tienen praacutecticamente la misma contraccioacuten que los de corriente directa ya que tienen un devanado de campo y una armadura con sus escobillas y su conmutador

El conmutador mantiene a la armadura girando a traveacutes del campo magneacutetico del devanado de campo

Tambieacuten cambia el flujo de corriente con relacioacuten al devanado de campo y la armadura es decir cumple con una funcioacuten de empujar y jalar

Esta accioacuten de jalar y empujar esta creada por los polos norte y sur de los devanados de campo y armadura

Los motores de induccioacuten y los motores de DC reducen un tanto su velocidad cuando el voltaje fluctuacutea y hay posibilidades de que desciendan la potencia y al torsioacuten maacuteximas disponibles de un motor

Hay mas probabilidades de que los motores de que los motores sincroacutenicos se desincronicen con el voltaje bajo

Hay posibilidades de que los motores de induccioacuten se ahoguen bajo la carga pico o de que no arranquen con el voltaje bajo

Por lo general la eficiencia y el factor de potencia de un motor bajan con el voltaje alto o bajo Algunos motores que impulsan ciertos tipos de cargas consumiraacuten mas corriente cuando el voltaje es demasiado bajo Otros consumiraacuten mas corriente

1048708Control de velocidad de motores universales

El meacutetodo principal de control de velocidad empleado para motores monofaacutesicos universales de potencia fraccionaria (control de la tensioacuten de inducido) es el meacutetodo de control de la tensioacuten de liacutenea primaria (de deslizamiento) Lo cual implica una reduccioacuten de la tension aplicada al devanado estatoacuterico (de motores de induccioacuten) universal En el primer caso produce una reduccioacuten del par y aumento del deslizamiento En el uacuteltimo caso representa simplemente un medio de controlar la velocidad mediante control de la tensioacuten o del flujo inducido

1048708 La velocidad mencionada en la placa de caracteriacutesticas es

1048708 La velocidad aproximada a la cual un motor de induccioacuten produce su potencia nominal

1048708 La velocidad normal de operacioacuten de un motor sincroacutenico

1048708 La velocidad ldquobaserdquo aproximada de un motor de DC los motores de DC operaran a una velocidad superior a la velocidad base al reducir la corriente de campo y a una velocidad inferior al reducir el voltaje de la armadura (inducido)

EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN

Despueacutes del estudio de la unidad II te sugiero que realices los siguientes ejercicios de auto evaluacioacuten lo que permitiraacute fortalecer tus conocimientos

I Responda la siguiente pregunta

1 iquestQueacute importancia tiene el motor monofaacutesico

2 iquestCoacutemo se clasifican los motores monofaacutesicos

3 iquestMencione las partes del motor de fase partida

4 iquestJunto a su instructor desarme un motor de fase partida y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

5 iquestDonde se utilizan los motores monofaacutesicos de arranque con capacitor

21

6 iquestDibuje el esquema de un motor de arranque con capacitor y coloque sus partes

7 iquestQue funcioacuten realiza el capacitor permanente en un motor monofaacutesico

8 iquestJunto a su instructor desarme un motor de monofaacutesico de capacitor permanente y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

9 iquestCuaacuteles son las partes principales del motor universal

10 iquestMencione las caracteriacutesticas de operacioacuten del motor universal

GLOSARIO

Corto circuito Se produce por el contacto repentino de dos o maacutes conductores de corriente o una liacutenea de corriente y un conductor a tierra

Corriente alterna (ca) En este caso las cargas eleacutectricas circulan siempre en la misma direccioacuten del punto de mayor potencial al de menor potencial

Par de giro Es la fuerza con que gira un eje Se mide en kilogramometro (MKS) o newtonmetro (SI)

Par motor Es la fuerza con que gira un motor El giro de un motor tiene dos caracteriacutesticas el par motor y la velocidad de giro Por combinacioacuten de estas dos se obtiene la potencia

Eficiencia La eficiencia o rendimiento de un motor eleacutectrico es una medida de su habilidad para convertir la potencia eleacutectrica que toma de la liacutenea en potencia mecaacutenica uacutetil Se expresa usualmente en por ciento de la relacioacuten de la potencia mecaacutenica entre la potencia eleacutectrica esto es

BIBLIOGRAFIA

Motores Universales Ministerio De Educacioacuten Superior InstitutoUniversitario De Tecnologiacutea Caripito Venezuela 2004

Quispe O Enrique C Motores Eleacutectricos de Alta Eficiencia UniversidadAutoacutenoma de Occidente Cali Colombiahttpenergiaycomputacionunivalleeducoedicion2121art2pdf

A BC de las maquinas eleacutectricas tomo 1 y2 (Enrrique Harper)

22

  • DIRECCION GENERAL DE FORMACION PROFESIONAL
  • INTRODUCCION
  • OBJETIVO GENERAL
  • OBJETIVOS ESPECIFICOS
  • RECOMENDACIONES GENERALES
  • UNIDAD I TRANSFORMADORES MONOFAacuteSICOS
  • 1 Conceptos baacutesicos
  • Magnetismo y Electromagnetismo
  • Electromagnetismo
  • Campo Magneacutetico
  • Ley de polaridad
  • Induccioacuten Magneacutetica
  • Ley de lenz
  • 2-Principios de Funcionamiento de los transformadores
  • Concepto
  • Estructura y funcionamiento
  • Tipos de nuacutecleos
  • 3 Clasificacioacuten de los transformadores monofaacutesicos
  • De intensidad
  • De Tensioacuten
  • Auto Transformador
  • 4 Calculo de transformadores
  • Numero de espiras
  • Relacioacuten de Transformacioacuten
  • Rendimiento del transformador
  • Prueba de corto circuito en el transformador
  • Teacutecnicas de verificacioacuten de transformadores monofaacutesicos
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • 1 Motores monofasicos
  • Introduccioacuten
  • Principio de operacioacuten
  • Partes principales de un motor monofaacutesico
  • 2 Clasificacioacuten de los motores monofaacutesicos
  • 21 Motor monofaacutesico de fase partida
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutestica
  • Conexioacuten del motor de fase partida
  • Averiacuteas
  • 22 MOTORES MONOFASICO CON CAPACITOR DE ARRANQUE
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutesticas
  • Conexion
  • 23 MOTORES MONOFASICOS CON CAPACITOR PERMANENTE
  • CARACTERIacuteSTICAS
  • Conexioacuten
  • 24 Motor monofaacutesico con condensador permanente
  • Operacioacuten
  • Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador
  • 25 Motores Universales
  • Introduccioacuten
  • Motor CD en derivacioacuten operando en CA
  • Motor en CD en serie operado en C A
  • Clasificacioacuten
  • Caracteriacutesticas de operacioacuten
  • Control de velocidad de motores universales
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • GLOSARIO
  • BIBLIOGRAFIA
Page 10: Manual de Maquinas Electricas Universales

I2=07216=15116 AMP

Rendimiento del transformador

Los transformadores pierden energiacutea

1 perdidas en el cobre (potencia perdida en el cobre) p=I2 R

2 perdidas en el hierro (potencia perdida en el hierro) hay 2A perdida por corriente de foulcaultB perdida por histeacuteresis son derivadas del magnetismo remanente que es el magnetismo que permanece en el

circuito magneacutetico en el hierro despueacutes que se retira el magnetismo

PEN = PSAL

N= RENDIMIENTO =N= PSALPEN

PEN= POTENCIA DE ENTRADA

PSAL=POTENCIA DE SALIDA

PP= PP CU+ PP FE

Un transformador de 220 v a 24v consume una potencia de 60 watt las perdidas en el hierro son 5 watt y en el cobre 7 watt iquestencontrar el rendimiento y la potencia de salida

PP= PP FE+ PP CU PSAL=60W

PP=5W +7W PSAL =48W

PP = 12W N=4860 N=08

Prueba de corto circuito en el transformador

El voltaje aplicado (Vc) es regulado y se variacutea como se indicoacute antes hasta que circule la prueba de corto circuito consiste en cerrar o poner en corto circuito es decir con una conexioacuten de resistencia despreciable las terminales de uno de los devanados y alimentar el otro con un voltaje reducido (de un valor reducido de tensioacuten que representa un pequentildeo porcentaje del voltaje del devanado por alimentar de tal forma que en los devanados circulen las corrientes nominales En estas condiciones se miden las corrientes nominales y la potencia absorbida Debido a que la tensioacuten aplicada es pequentildea en comparacioacuten con la tensioacuten nominal las peacuterdidas en vaciacuteo o en el nuacutecleo se pueden considerar como despreciables de manera que toda la potencia absorbida es debida a las peacuterdidas por efecto joule en los devanados primario y secundario Diagrama para la prueba de cortocircuito de un transformador monofasicovatimetro que indica la potencia de peacuterdidas por efecto de circulacioacuten de las corrientes en los devanados primario y secundarioConexioacuten de corto circuito entre las terminales del devanado

Voltaje de alimentacioacuten de valor reducido de manera que se hagan circular las corrientes I1 I2 de valor nominal en cada devanado corriente de plena carga en el primario De los valores medidos se obtiene ldquola impedancia totalrdquo del transformador como

DondeI1 = Corriente nominal primaria

8

Vcc = Voltaje de corto circuito aplicado en la Prueba

Zt = Impedancia total interna referida a devanado primario Esta impedancia se conoce tambieacuten como impedancia equivalente del transformador

Teacutecnicas de verificacioacuten de transformadores monofaacutesicos

Verificar el estado de flojedad en los conductores Verificar su impedancia (de bobinas primarias y secundaria) Aplicar coacutedigo de colores Verificacioacuten de voltaje (que su voltaje sea el adecuado a su conexioacuten) Que el barniz de las bobinas no sea oscuro (por recalentamiento) Depende del tipo de transformador a utilizar Para los de potencia Revisar el nivel de aceite y su calidad Revisioacuten de las borneras que no posea corrosioacuten Determinar Polaridad en un transformador si es aditiva o sustractiva Medicioacuten de la resistencia de aislamiento Prueba de relacioacuten de transformacioacuten Determinacioacuten del desplazamiento de fase de los grupos de bobinas Determinacioacuten de las caracteriacutesticas del aislamiento Prueba del aislamiento por voltaje aplicado Prueba para la determinacioacuten de las peacuterdidas en vaciacuteo y en corto circuito (determinacioacuten de impedancia) Prueba del aislamiento entre espiras por voltaje inducido Medicioacuten de la corriente de vaciacuteo y la corriente de excitacioacuten

EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteNDespueacutes del estudio de la unidad I te sugiero que realices los siguientes ejercicios de auto evaluacioacuten lo que permitiraacute fortalecer tus conocimientos

I Responda la siguiente pregunta

1 iquestMencione la diferencia entre magnetismo y electromagnetismo

2 iquestClasifique los transformadores monofasicos

3 iquestExplique la teacutecnica de verificacioacuten de los transformadores monofasico

4 iquestCoacutemo esta constituido el auto transformador

5 Un transformador de 220v a 12v consume una potencia de 30w las perdidas en el hierro son de 8w y en el cobre de 6w iquestencontrar el rendimiento y la potencia de salida

II UNIDAD MOTORES MONOFAacuteSICOS

1 Motores monofasicos

IntroduccioacutenLos motores monofaacutesicos como su propio nombre indica son motores con un solo devanado en el estator que es el devanado inductor Praacutecticamente todas las realizaciones de este tipo de motores son con el rotor en jaula de ardilla Suelen tener potencias menores de 1KW aunque hay notables excepciones como los motores de los aires acondicionados con potencias superiores a 10KW

Se utilizan fundamentalmente en electrodomeacutesticos bombas y ventiladores de pequentildea potencia pequentildeas maacutequinas-herramientas en los mencionados equipos de aire acondicionado etc

Se pueden alimentar entre una fase y el neutro o entre dos fases No presentan los problemas de excesiva corriente de arranque como en el caso de los motores trifaacutesicos de gran potencia debido a su pequentildea potencia por tanto todos ellos utilizan el arranque directo

Presentan los siguientes inconvenientes

9

Se caracterizan por sufrir vibraciones debido a que la potencia instantaacutenea absorbida por cargas monofaacutesicas es pulsante de frecuencia doble que la de la red de alimentacioacuten

Estos motores han sido perfeccionados a traveacutes de los antildeos a partir del tipo original de repulsioacuten en varios tipos mejorados que en la actualidad se conocen como

Motores de fase partida Motores de arranque con capacitor Motores con capacitor permanente Motores universales

Principio de operacioacuten

Todos los motores monofaacutesicos tienen un problema en comuacuten que es arrancar ya que para producir el par de arranque se requiere de alguacuten medio auxiliar que produzca la reaccioacuten con la onda de CA de la alimentacioacuten para producir el par De aquiacute que en los motores de CA monofaacutesicos se hable de un ldquodevanado de trabajordquo y otro devanado de arranque o alguacuten medio auxiliar como el capacitor

Dentro del titulo de fase partida se agrupan los motores de arranque con capacitor y de arranque con resistencia Algunos de estos son monofaacutesicos de induccioacuten cuyos nombres o tiacutetulos son De arranque con capacitor de fase partida de polos sombreados con capacitor y arranque con capacitor con capacitor permanente etc

Cuando se aplica un voltaje de CA al devanado de trabajo de un motor de induccioacuten la corriente circula a traveacutes del devanado la cual produce un campo magneacutetico que expande contrae y cambia la polaridad en fase con la corriente

Los devanados de trabajo actuacutean como el primario de un transformador Su campo magneacutetico induce una corriente hacia el secundario (rotor o armadura de motor)

La corriente en la armadura crea un campo magneacutetico que se opone al campo magneacutetico del devanado de trabajo esto hace que los polos distintos se atraigan uno a otro y prevengan al rotor de girar Bajo estas condiciones existe solo una fuerza en el plano horizontal sin fuerza en el sentido vertical que cause que el rotor gire

Cuando la polaridad del campo magneacutetico cambia debido a la variacioacuten en la polaridad de la corriente la polaridad del campo del rotor cambia al mismo tiempo Los dos campos se estaacuten constantemente atrayendo uno a otro por lo tanto el rotor es puesto en posicioacuten y no giraraSi se hace girar el rotor manualmente entonces inicia su movimiento en la misma direccioacuten solo que a una velocidad inferior a la de sincronismo Esto significa que para producir el par giratorio en un motor de induccioacuten monofaacutesico se requiere de un impulso adicional pero la forma de hacerlo manualmente no es praacutectica de manera que se tiene que incorporar alguacuten elemento que de disentildeo permita cumplir con el inicio de la rotacioacuten del motor

Partes principales de un motor monofaacutesico

1 La carcasa o caja que envuelve las partes eleacutectricas del motor es la parte externa

2 El inductor llamado estator cuando se trata de motores de corriente alterna consta de un apilado de chapas magneacuteticas y sobre ellas estaacute enrollado el bobinado estatoacuterico que es una parte fija y unida a la carcasa

3 El inducido llamado rotor cuando se trata de motores de corriente alterna consta de un apilado de chapas magneacuteticas y sobre ellas estaacute enrollado el bobinado rotoacuterico que constituye la parte moacutevil del motor y resulta ser la salida o eje del motor

2 Clasificacioacuten de los motores monofaacutesicos

Los motores monofaacutesicos se clasifican en

Motor monofaacutesico de fase partida Motor monofaacutesico con capacitor de arranque Motor monofaacutesico con capacitor permanente Motores monofaacutesicos universales

21 Motor monofaacutesico de fase partida

Introduccioacuten

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El motor de fase partida tiene dos grupos de devanados en el estator El primer grupo se conoce como el devanado principal o devanado de trabajo y el segundo como devanado auxiliar o de arranque (figura 17) Estos dos devanados se conectan en paralelo entre si el voltaje de liacutenea se aplica a ambos al energizar el motorLos dos devanados difieren entre si fiacutesica y eleacutectricamente El devanado de trabajo esta formado de conductor grueso y tiene mas espiras que el devanado de arranque Generalmente el devanado de arranque se aloja en la parte superior de las ranuras del estator en tanto que el de trabajo en la parte inferior El devanado de arranque tiene menos espiras de una seccioacuten delgada o pequentildea de conductor Figura 18 atraccioacuten magneacutetica y desplazamiento de los devanados

Figura 17 de motor monofaacutesico de fase partida

Figura 18 atraccioacuten magneacutetica y desplazamiento de los devanados

CaracteriacutesticaEn general un motor de fase partida consiste de una carcaza un estator formado por laminaciones en cuyas ranura se alojan las bobinas de los devanados principal y auxiliar un rotor o parte giratoria formada por conductores basados de barras de cobre o aluminio embebidos en el rotor y conectados entre si por medio de anillos de cobre en ambos extremos formando lo que se conoce como una jaula de ardilla Se les llama asiacute porque la configuracioacuten de los anillos y las barras conductoras se asemejan realmente a una jaula de ardilla

El devanado de arranque ayuda a arrancar al motor de C A De fase partida y es removido el circuito por un switch centrifugo cuando el motor alcanza del 75 al 80 de su velocidad nominal

Una parte maacutes importantes del motor eleacutectrico es su mecanismo de arranque Para los motores monofaacutesicos se usa un tipo especial a base de un swith centriacutefugo para desconectar el devanado de arranque cuando el motor ha alcanzado de 75 a 80 de su velocidad de operacioacuten de manera que a velocidad nominal el motor funciona solo con su devanado de operacioacuten A esta velocidad un mecanismo a base de resorte abre ya que la fuerza centrifuga del rotor vence la del resorte que hace que el swith permanezca cerradoComo se observa en el circuito (figura 19) de arranque el swith centrifugo esta conectado en serie con el devanado de arranque

11

Figura 19

El motor continuacutea operando debido a las corrientes inducidas en el devanado del rotor y a su movimiento Si el swith centrifugo no esta cerrado cuando es energizado el motor este no arrancara y puede producir un fuerte ruido y demandar una corriente excesiva

Debido a que el rotor no gira su impedancia es aproximadamente igual a la resistencia de las barras del rotor y actuacutea como el secundario de un transformador en corto esto hace que el primario (devanado de trabajo) demande mucha corriente y si esta condicioacuten permanece por mucho tiempo entonces el devanado de trabajo sufre un calentamiento excesivo

Conexioacuten del motor de fase partidaLa Nacional Eleacutectrical Manufacturen Association (NEMA) de los Estados Unidos tiene establecida una numeracioacuten normalizada y un coacutedigo de colores que han sido adoptados por varios paiacuteses que facilita la identificacioacuten de las terminales del motor(figura 20) El numero de cada conductor o Terminal se identifica con una letra (T1 T2 etc) y se le asigna un color como se muestra en la figura

Figura 20

AveriacuteasEstas son posibles averillas que puede tener los motores monofasicosFalla en el arranque1) Causa Voltaje bajo o ausencia de voltajeSolucioacuten Revise la fuente de alimentacioacuten

2 ) Causa Conexiones inadecuadas Solucioacuten Revise las conexiones con el diagrama del motor

3) Causa Carga excesiva Solucioacuten si el motor arranca cuando esta desconectado de la carga el motor puede estar sobre cargado bloqueado o trabado de modo que no gira libremente reduzca la carga para que corresponda a la clasificacioacuten del motor aplique un motor que tenga mayor momento de torzoacuten de arranque

12

4) Causas Alineacioacuten defectuosaSolucioacuten Alinee el motor apropiadamente con la maquina impulsada

5) Causas Espacio de aire desigual

Solucioacuten Revise para ver si el eje esta doblado o si los cojinetes estaacuten gastados Si es necesario rectifique el diaacutemetro exterior del rotor o el nuacutecleo del estator Al aumentar el espacio de aire puede haber recalentamiento manteacutengalo al mismo

6) Causas Suciedad n el espacio de aire

Solucioacuten Desmonte el motor y use una aspiradora o saque la suciedad por medio de aire comprimido seco

7) Causas Cojines gastados

Solucioacuten Un cojinete seco o ligeramente gastado puede dar como resultado un ruido del tipo zumbidoCojinetes Los cojinetes son partes vitales del motor Son las uacutenicas partes desgastadas con excepcioacuten del interruptor de arranque en la mayoriacutea de los motores de potencia fraccionaria Muchos motores monobaacutesicos para fines generales utilizan cojines de camisa para sostener el motor Se usan motores de cojines de bolsas en los sitios en que se encuentra cargas pesadas de empuje axial y radical

Sustituya siempre los cojines de camisa con otros que sean exactamente iguales Los cojines deben calzar bien en su cubierta Aunque el cojinete posterior (extremo del eje) se gasta maacutes que el cojinete delantero reemplaacutecelos ambos al mismo tiempo

Recalentamiento del cojinete

1) Causa Ausencia d aceite

Solucioacuten Poacutengale al motor un buen grado de aceite lubricantes ligero

2) Causa Aceite sucio

Solucioacuten Lidie l cojinete y la mecha y reemplace el aceite con un buen grado de aceite lubricantes ligero

3) Causa El aceite no llega al eje

Solucioacuten Revise la mancha y los medios que se proporcionan para mantener la mancha contra el eje Si es de contraccioacuten de anillo aseguacuterese de que los anillos giran

4) Causa Demasiada grasa

Solucioacuten Quite el exceso d grasa La grasa excesiva puede que los cojines se recalienten

5) Causa Excesiva tensioacuten de las correas al valor adecuado (Casos que motores accionan con correas o banda)

Solucioacuten Ajuste la cesioacuten de las correas al valor adecuado (12rdquo a frac34 de deflexioacuten)

6) Causa Superficie aacutespera de los cojinetes

Accioacuten Reemplace los cojinetes

7) Accioacuten Empuje Terminal excesivo

Solucioacuten Revise el motor y la aplicacioacuten Puede ser ocasiona por el nuacutecleo del rotor situado incorrectamente sobre l eje o por la maquina accionada produciendo tensioacuten excesiva sobre los cojinetes del motor

8) Causa Transicioacuten lateral excesivo

Solucioacuten Revise la aplicacioacuten del motor a la maquina accionada Aseguacuterese de que la correa tiene la tensioacuten correcta La transicioacuten de la correa no deberaacute ser contra la ventanilla del cojinete

Chisporroteo excesivo de las escobillas

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En cualquier motor de conmutador el chisporroteo excesivo d las escobillas es causado generalmente por cobillas o conmutador defectuosos

La sobrecarga el voltaje d la liacutenea y los cortocircuitos o los circuitos abiertos del arrollamiento son otras causas de produccioacuten de chispas

1) Causa Cortocircuito o circuito abierto en el inducidoSolucioacuten Revise para ver si hay soldadura o metal entre las barras del conmutador y conexiones rotas o sueltas Repare o vuelva a enrollar el inducido

2) Causa Escobillas gastadas o pegadasSolucioacuten Si las escobillas estaacuten bien gastadas sustituacuteyalas por novas de la clasificacioacuten correcta Si las escobillas se pegan liacutempielas y revise la tensioacuten del resorte de la misma

3) Causa Colocacioacuten inadecuada de las escobillas Solucioacuten Revise para determinar si las escobillas estaacuten colocadas a la distancia conveniente de la neutral

4) Causa Conmutador aacutespero Solucioacuten Limpie con lija fina SOLAMENTE Si es mica alta corte la mica Si la mica es alta en un sitio se puede quitar cortando con una hojilla de sierra para cortar metales preparados para esta operacioacuten Si es necesario rectifique el conmutador hacendoacute un ligero corte por medio de un torno

5) Causa Barras del conmutador flojasSolucioacuten Reemplace el conmutador o el inducido Los conmutadores deberiacutean ser lisos redondos y conceacutentricos con el eje de rotacioacuten

6) Causa Polvos peligrososSolucioacuten Averiguumle la causa y corriacutejala El polvo d las construcciones de edificios nuevos s particularmente peligroso para las superficies de los conmutadores

7) Causa SobrecargaSolucioacuten Disminuya la carga C ponga un motor de mayor clasificacioacuten

8) Causa Escobillas desigualesSolucioacuten Vulva a asentar las escobillas Use un pedazo de papel de lija debajo de extremo del conmutador de la escobillas y gire el conmutador para obtener un ajuste parejo de las escobillas al conmutador

Recalentamiento de motor

He aquiacute varias razones por las cuales se recalientan los motores sobrecargas contactos a tierras permanencia del arrollamiento d arranque n el crucito cojinetes gastados o secos y arrollamiento en cortocircuito

Las vueltas en cortocircuito del arrollamiento del motor son una causa comuacuten de calentamiento Las bobinas en cortocircuito se calientan maacutes que el resto del arrollamiento debido a la corriente excesiva que gastan Los cojines gastados o ecos actuacutean como una sobrecarga sobre el motor Tambieacuten la maquina accionada puede tener cojines gastados o secos que hacen que el motor se recalenteacute

Recalentamiento de los motores

1) Causa Obstruccioacuten del sistema d ventilacioacuten Solucioacuten Manteacutengase limpios y secos los motores eleacutectricos estos se hace necesariamente en inspecciones y las piezas perioacutedicasQuite el polvo por medio de una aspiradora Utilizando aire comprimido seco a baja porcioacuten o desmontando y limpiando el motor Las aberturas de ventilacioacuten no estar cubierta por otro aparatos

2) Causa SobrecargaSolucioacuten Aseguacuterese de que la maquina accionada no se traba Revise la aplicacioacuten mediana la potencia y la entrada d corriente bajo condiciones normales d operacioacuten (En los motores de induccioacuten la corriente sola no es una indicacioacuten confiable de carga del motor)

3) Causa El rotor roza el estatorSolucioacuten Revise para ver si los cojinetes estaacuten gastados o el eje esta doblado

Estator o Rotor quemados (Si l rotor es devanado)

1) Causa Humedad

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Solucioacuten Cueza el arrollamiento deacutele tratamiento de barniz El exacto de humedad puede ocasionar deacutebilmente del aislamiento

2) Causa Aacutecidos o basesSolucioacuten Quizaacutes sea necesario un tratamiento espacial de barniz

3) Causa Polvos peligrososSolucioacuten No deje que haya polvo Algunos tipos de polvos son altamente conducen y contribuye a la rotura del aislamiento

Velocidad del motor

Cuando un motor mancha mas lentamente de lo normal esto generalmente se debajo sobrecarga o alta resistencia en el circuito del motor

En todos los motores de CA con excepcioacuten del motor universal las velocidades que rigen por la frecuencia de la liacutenea de suministro generalmente de 60 l se muestra obtener velocidades muy altas mediante l motor universa su velocidad demuestra la carga

Velocidad demasiada lenta

1) Causa El motor circuito abierto o alta resistencia Solucioacuten Repare Esto se aplica a un motor de jaula de ardilla donde la velocidad baja excesivamente cuando se aplica la carga Si el rotor esta soldado d alguna manera lo deberiacutea reparar en un taller

Reemplace el rotor si el rotor fundido a troquel tiene barra abierta o anillo defectuoso

2) Causa SobrecargaSolucioacuten En los motores de repulsioacuten o motores universales reduzca la carga o ponga un motor de mayor clasificacioacuten Esto se aplica tambieacuten a los motores de polo de sombra y a los motores de condensador con divisioacuten excesiva

Velocidad demasiada alta

1) Causa Campo en cortocircuito

Solucioacuten Reemplace la bobina del campo En los motores universales un campo en cortocircuito produciraacute una velocidad excesiva

2) Causa No funciona el dispositivo de cortocircuitoSolucioacuten Limpie el dispositivos de cortocircuito En los motores de induccioacuten que son de arranque por repulsioacuten la velocidad puede llegar a ser demasiado alta si se pega el dispositivo de cortocircuito

3) Causa Carga LivianaSolucioacuten En los motores de repulsioacuten o universales aumente la carga o utilice un motor de clasificacioacuten de HP menor Esto se aplica tambieacuten a las velocidades maacutes lentas de los motores de polo de sombra con velocidades muacuteltiples o los motores con condensador de divisioacuten permanente

22 MOTORES MONOFASICO CON CAPACITOR DE ARRANQUE

Introduccioacuten

Estos motores son monofaacutesicos de CA cuyo rango va desde fracciones de HP hasta 15HP Se usan ampliamente en muchas aplicaciones de tipo monofaacutesico tales como accionamiento de maquinas herramientas (taladros pulidoras compresores de aire refrigeradores etc) Este tipo de motor es similar en su construccioacuten al de fase partida excepto que se conecta un capacitor en serie con el devanado de arranque como se muestra en la (figura 21)

Los motores de arranque con capacitor estaacuten equipados tambieacuten como los de fase partida con devanados de trabajo y de arranque pero el motor tiene un condensador (capacitor) que permite tener una mayor par de arranque Como se muestra en la figura anterior el capacitor se conecta en serie con el devanado de arranque y el swith centrifugo

La corriente en el devanado de arranque que es liberada por el capacitor se adelanta al voltaje en el devanado de trabajo obteniendo de esta manera un desplazamiento angular mayor entre los devanados Lo que proporciona un incremento en el par de arranque del motor Para tener una idea de la magnitud de dicho par un motor de fase partida con capacitor tiene un par dos veces mayor que el motor de fase partida sin capacitor

15

Figura 21 motores de arranque con capacitorCaracteriacutesticasLos motores de arranque con capacitor se encuentran disponibles en las versiones de par de arranque normal para accionar cargas como ventiladores sopladores bombas centrifugas y otras aplicaciones Los disentildeos para alto par de arranque se usan en equipos como compresores bombas transportadores con carga etc

Los motores de fase partida de arranque con capacitor son los que requieren el menor mantenimiento de todos los tipos de motores monofaacutesicos pero tienen un par de arranque muy bajo lo que hace que no sean adecuados para algunas aplicaciones

El par de arranque en un motor de arranque con capacitor esta producido por un campo magneacutetico rotatorio que se establece dentro del motor Este campo magneacutetico relocaliza al devanado de arranque a 90 grados eleacutectricos desfasados con respecto al devanado de trabajo lo que hace que la corriente en el devanado de arranque se adelante a la del devanado de trabajo Esta condicioacuten produce un campo magneacutetico giratorio en el estator el cual a su vez induce una corriente en el devanado del rotor efectuando asiacute la rotacioacuten del mismo

Conexion

Figura 22

Figura 23

16

Figura 24 Figura 25

23 MOTORES MONOFASICOS CON CAPACITOR PERMANENTE

CARACTERIacuteSTICAS

Los motores de fase partida con capacitor permanente usan un capacitor conectado en serie con los devanados de arranque y de trabajo El capacitor crea un retraso en el devanado de arranque el cual es necesario para arrancar el motor y para accionar la carga

En caso necesario los devanados de un motor con capacitor permanente se pueden identificar verificando los valores de la resistencia de los devanados de arranque y de trabajo

El devanado de arranque y el devanado de trabajo con su capacitor permanecen en el circuito mientras el motor esta en operacioacuten La principal diferencia entre un motor con capacitor permanente y un motor de arranque con capacitor es que no se requiere swith centriacutefugo para los motores con capacitor permanente Estos motores no pueden arrancar y accionar cargas que requieren un alto par de arranque

Conexioacuten

Figura 26

Motor de ca monofaacutesico con capacitor permanente (figura 26) no requiere de switch centriacutefugo ya que el capacitor nunca se mueve del circuito

Figura 27

Diagrama esquemaacutetico de los devanados del motor monofaacutesico de ca 17

con capacitor permanente

Figura 28

24 Motor monofaacutesico con condensador permanente

Operacioacuten

Estos se diferencian de los motores de divisioacuten de fases en el hecho de que las bobinas de encendido tienen maacutes vueltas (frecuentemente maacutes que el embobinado principal) y se alimenta mediante condensadores en serie El resultado de complicar miacutenimamente el circuito es el de un mejor encendido Los condensadores en serie son la causa de que la corriente que se da en la bobina de arranque esteacute atrasada respecto a la fase de la tensioacuten suministrada escogiendo de forma correcta la bobina y el condensador podemos aproximar en gran manera la diferencia de fase ideal de 90deg

El momento inicial es ahora dos o tres veces mayor que el momento total con una corriente inicial cuyos valores estaacuten comprendidos entre cuatro y seis veces la corriente normal Para conseguir este funcionamiento se necesitan valores altos de la capacidad usualmente unos 50HZ o maacutes por caballo de potencia a 240V 50 HZ y sobre unas cuatro veces superior para 115V 60HZ El uacutenico tipo de condensador que puede proveer esta capacidad dicho tensioacuten con un tamantildeo y coste aceptable es el condensador electroacutenico Esto nos da la gran capacidad necesaria en un volumen muy pequentildeo pero desafortunadamente producen pequentildeas aunque significantes peacuterdidas que incrementan de forma muy espectacular la temperatura interna cuando circulan corrientes alternas muy altas Esto no es de gran importancia cuando se utiliza uacutenicamente como motor de arranque (en la mayor parte de los motores si se les da un mal uso se quemariacutea primero el embobinado de arranque que el condensador) pero no se utilizan en un circuito de uso permanente

La figura 29 Muestra el motor de condensador permanente

El motor de encendido capacitivo monofaacutesico es el maacutes adecuado para utensilios domeacutesticos Tiene un gran momento inicial tolera frecuentes paradas y puestas en marcha y es tan soacutelo un poco maacutes caro que el de motor de divisioacuten de fase Es faacutecil de reconocer debido al pequentildeo saliente situado en la carcasa y que aloja el condensador ciliacutendrico para el arranque

Figura 29Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador

Meacutetodo para el seguimiento de averiacuteas eleacutectricas realizar Cuadro sinoacuteptico de averiacuteas Seguimiento de averiacuteas entre motor principal y si existe un programador Comprobacioacuten de circuitos para el diagnoacutestico de averiacuteas funcionamiento y comprobacioacuten Comprobacioacuten Condensadores a traveacutes de multimetro Comprobaciones de Circuitos y entre motor-placa-programador Instalacioacuten del motor principal en la placa Comprobacioacuten de tensioacuten entre F y N Diagnoacutestico de averiacuteas a traveacutes de las mediciones eleacutectricas efectuadas

25 Motores Universales

Introduccioacuten

Los motores universales son motores en serie de potencia fraccional de corriente alterna disentildeados especialmente para usarse en potencia ya sea de corriente continua o de corriente alterna Recordemos que el motor serie de corriente continua se caracteriza por disponer de un fuerte par de arranque y que la velocidad del rotor variacutea en sentido inverso de la carga pudiendo llegar a embalarse cuando funciona en vaciacuteo Estos motores tienen la misma caracteriacutestica de velocidad y par cuando funcionan en ca o en cc En general

18

los motores universales pequentildeos no requieren devanados compensadores debido a que el nuacutemero de espiras de su armadura es reducido y por lo tanto tambieacuten lo seraacute su reactancia de armadura Como resultado los motores inferiores a 38 de caballo de fuerza generalmente se construyen sin compensacioacuten El costo de los motores universales no compensados es relativamente bajo por lo que su aplicacioacuten es muy comuacuten en aparatos domeacutesticos ligeros por ejemplo aspiradoras taladros de mano licuadoras etc El motor universal es sin duda el maacutes utilizado en la industria del electrodomeacutestico Su nombre deriva del hecho de que puede funcionar tanto en corriente alterna como en corriente continua Para que un motor de este tipo pueda funcionar con ca es necesario que el empilado de su inductor (el nuacutecleo de los electroimanes) sea de chapa magneacutetica para evitar las corrientes de Foucault Por otra parte la conmutacioacuten resulta en los motores universales que en los de corriente continua por lo que la vida de las escobillas y el colector es maacutes corta inconveniente que reduce mucho el campo de aplicacioacuten de los motores universales

Partes principales

Cables de alimentacioacuten Porta escobilla Escobilla Devanado del rotor Rotor (o armadura) Bobinas de campo Campo del estator Conmutador Ventilador Chumacera

Figura 30Motor CD en derivacioacuten operando en CA

La mayoriacutea de los motores reduciraacuten su velocidad conforme aumenta su carga Los motores con una regulacioacuten deficiente de la velocidad (motores de DC en serie o motores de AC-DC) cambiando mucho su velocidad cuando la carga cambia Los motores con una buena regulacioacuten de velocidad (la mayoriacutea de los motores de DC en derivacioacuten y de induccioacuten) mantienen una velocidad mas constante conforme a la carga cambia Los motores sincroacutenicos operan a la velocidad sincroacutenica desde la condicioacuten sin carga hasta que llevan una sobre carga considerable sin embargo cuando la torsioacuten de carga se incrementa mas allaacute de un cierto punto su velocidad desciende repentinamenteEn algunos motores la placa de caracteriacutestica indicara la velocidad sin carga aproximada En ocasiones se encontrara el rango de velocidad de operacioacuten aceptable del motor A menudo la velocidad miacutenima mencionada depende de la capacidad de enfriamiento de motor Ninguacuten motor cuyo enfriamiento dependa de un ventilador impulsado por el eje debe ser operado a una velocidad demasiado baja

En derivacioacutenLos devanados inductor e inducido se conectan en paralelo tal como se puede observar en la figura Un caso particular de este tipo de conexioacuten es aqueacutel en que el devanado excitador y el inducido se conectan a redes de corriente continua independientes este tipo de conexioacuten se designa con el nombre de excitacioacuten independiente

En la (figura 31) se representa el esquema de una maacutequina de corriente continua geneacuterica de dos polos que puede actuar como motor y como generador Esta maacutequina estaacute constituida por los siguientes elementos

19

Figura 31de un motor CDEl estator que mediante el devanado inductor o de excitacioacuten es el encargado de generar y conducir el campo magneacutetico de excitacioacuten El estator estaacute formado por una corona de material ferromagneacutetico denominada culata en cuyo interior se encuentran dispuestos en nuacutemero par unos salientes provistos de expansiones en los extremos denominados polos En torno a los polos se arrollan los devanados de excitacioacuten que generan un campo magneacutetico cuando circula por ellos una corriente continua El colector de delgas que es un conjunto de laacuteminas de cobre llamadas delgas aisladas entre siacute por una capa de mica y que giran solidariamente con el rotor Las delgas estaacuten conectadas eleacutectricamente a las bobinas del devanado inducido

Motor en CD en serie operado en C A

Los motores de corriente directa son insuperables para aplicaciones en las que debe ajustarse la velocidad asiacute como para aplicaciones en las que requiere un par grande En la actualidad se utilizan millones de motores de CD cuya potencia es de una fraccioacuten de caballo en la industria del transporte como automoacuteviles trenes y aviones donde impulsan ventiladores de diferentes tipos para aparatos de ac calentadores y descongeladores tambieacuten mueven los limpiadores de parabrisas y accioacuten de levantamiento de asiento y ventanas Tambieacuten son muy uacutetiles para arrancar motores de gasolina y diesel en autos camiones autobuses tractores y lanchas

El motor de CD tiene un estator y un rotor (ARMADURA) El estator contiene uno no maacutes devanados por cada polo los cuales estaacuten disentildeados para llevar intensidades de corriente directas que establecen un campo magneacuteticoLa ARMADURA y su devanado estaacuten ubicados en la trayectoria de este campo magneacutetico y cuando el devanado lleva Intensidades de Corriente se desarrolla un par-motor que hace girar el motor Hay un COMUTADOR conectado al devanado de la armadura si no se utilizara un conmutador el Motor solo podriacutea dar una fraccion de vuelta y luego se detendriacutea

Para que un motor de CD pueda funcionar es necesario que pase una Intensidad de Corriente por el devanado de Armadura El estator debe de producir un campo m (flujo) magneacutetico con un devanado de derivacioacuten o serie (o bien una combinacioacuten de ambos)

El par que se produce en un motor de CD es directamente proporcional a la Intensidad de Corriente de la armadura y al campo del estado Por otro lado la velocidad de motor la determinara principalmente la Tensioacuten de la Armadura y el campo del Estator La velocidad del motor tambieacuten aumenta cuando se reduce el campo del estator En realidad la velocidad puede aumentar en forma peligrosa cuando por accidente se anula el campo del estator Como ya sabemos los motores de CD pueden explotar cuando trabajan a velocidades muy altas

Con la fuente de Alimentacioacuten de medicioacuten de CD y del Generador Motor de CD observe que la Armadura esta conectada en serie con el devanado de campo en serie a traveacutes de la Tensioacuten de entrada

Figura 32 de un motor CD serieClasificacioacuten

Excitacioacuten por imanes permanentes Excitacioacuten independiente Excitacioacuten serie Excitacioacuten paralelo Excitacioacuten compuesta

Caracteriacutesticas de operacioacuten

Los motores universales son pequentildeos motores con devanado en serie que operan con voltaje de corriente directa o alterna

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Los motores universales tienen praacutecticamente la misma contraccioacuten que los de corriente directa ya que tienen un devanado de campo y una armadura con sus escobillas y su conmutador

El conmutador mantiene a la armadura girando a traveacutes del campo magneacutetico del devanado de campo

Tambieacuten cambia el flujo de corriente con relacioacuten al devanado de campo y la armadura es decir cumple con una funcioacuten de empujar y jalar

Esta accioacuten de jalar y empujar esta creada por los polos norte y sur de los devanados de campo y armadura

Los motores de induccioacuten y los motores de DC reducen un tanto su velocidad cuando el voltaje fluctuacutea y hay posibilidades de que desciendan la potencia y al torsioacuten maacuteximas disponibles de un motor

Hay mas probabilidades de que los motores de que los motores sincroacutenicos se desincronicen con el voltaje bajo

Hay posibilidades de que los motores de induccioacuten se ahoguen bajo la carga pico o de que no arranquen con el voltaje bajo

Por lo general la eficiencia y el factor de potencia de un motor bajan con el voltaje alto o bajo Algunos motores que impulsan ciertos tipos de cargas consumiraacuten mas corriente cuando el voltaje es demasiado bajo Otros consumiraacuten mas corriente

1048708Control de velocidad de motores universales

El meacutetodo principal de control de velocidad empleado para motores monofaacutesicos universales de potencia fraccionaria (control de la tensioacuten de inducido) es el meacutetodo de control de la tensioacuten de liacutenea primaria (de deslizamiento) Lo cual implica una reduccioacuten de la tension aplicada al devanado estatoacuterico (de motores de induccioacuten) universal En el primer caso produce una reduccioacuten del par y aumento del deslizamiento En el uacuteltimo caso representa simplemente un medio de controlar la velocidad mediante control de la tensioacuten o del flujo inducido

1048708 La velocidad mencionada en la placa de caracteriacutesticas es

1048708 La velocidad aproximada a la cual un motor de induccioacuten produce su potencia nominal

1048708 La velocidad normal de operacioacuten de un motor sincroacutenico

1048708 La velocidad ldquobaserdquo aproximada de un motor de DC los motores de DC operaran a una velocidad superior a la velocidad base al reducir la corriente de campo y a una velocidad inferior al reducir el voltaje de la armadura (inducido)

EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN

Despueacutes del estudio de la unidad II te sugiero que realices los siguientes ejercicios de auto evaluacioacuten lo que permitiraacute fortalecer tus conocimientos

I Responda la siguiente pregunta

1 iquestQueacute importancia tiene el motor monofaacutesico

2 iquestCoacutemo se clasifican los motores monofaacutesicos

3 iquestMencione las partes del motor de fase partida

4 iquestJunto a su instructor desarme un motor de fase partida y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

5 iquestDonde se utilizan los motores monofaacutesicos de arranque con capacitor

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6 iquestDibuje el esquema de un motor de arranque con capacitor y coloque sus partes

7 iquestQue funcioacuten realiza el capacitor permanente en un motor monofaacutesico

8 iquestJunto a su instructor desarme un motor de monofaacutesico de capacitor permanente y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

9 iquestCuaacuteles son las partes principales del motor universal

10 iquestMencione las caracteriacutesticas de operacioacuten del motor universal

GLOSARIO

Corto circuito Se produce por el contacto repentino de dos o maacutes conductores de corriente o una liacutenea de corriente y un conductor a tierra

Corriente alterna (ca) En este caso las cargas eleacutectricas circulan siempre en la misma direccioacuten del punto de mayor potencial al de menor potencial

Par de giro Es la fuerza con que gira un eje Se mide en kilogramometro (MKS) o newtonmetro (SI)

Par motor Es la fuerza con que gira un motor El giro de un motor tiene dos caracteriacutesticas el par motor y la velocidad de giro Por combinacioacuten de estas dos se obtiene la potencia

Eficiencia La eficiencia o rendimiento de un motor eleacutectrico es una medida de su habilidad para convertir la potencia eleacutectrica que toma de la liacutenea en potencia mecaacutenica uacutetil Se expresa usualmente en por ciento de la relacioacuten de la potencia mecaacutenica entre la potencia eleacutectrica esto es

BIBLIOGRAFIA

Motores Universales Ministerio De Educacioacuten Superior InstitutoUniversitario De Tecnologiacutea Caripito Venezuela 2004

Quispe O Enrique C Motores Eleacutectricos de Alta Eficiencia UniversidadAutoacutenoma de Occidente Cali Colombiahttpenergiaycomputacionunivalleeducoedicion2121art2pdf

A BC de las maquinas eleacutectricas tomo 1 y2 (Enrrique Harper)

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  • DIRECCION GENERAL DE FORMACION PROFESIONAL
  • INTRODUCCION
  • OBJETIVO GENERAL
  • OBJETIVOS ESPECIFICOS
  • RECOMENDACIONES GENERALES
  • UNIDAD I TRANSFORMADORES MONOFAacuteSICOS
  • 1 Conceptos baacutesicos
  • Magnetismo y Electromagnetismo
  • Electromagnetismo
  • Campo Magneacutetico
  • Ley de polaridad
  • Induccioacuten Magneacutetica
  • Ley de lenz
  • 2-Principios de Funcionamiento de los transformadores
  • Concepto
  • Estructura y funcionamiento
  • Tipos de nuacutecleos
  • 3 Clasificacioacuten de los transformadores monofaacutesicos
  • De intensidad
  • De Tensioacuten
  • Auto Transformador
  • 4 Calculo de transformadores
  • Numero de espiras
  • Relacioacuten de Transformacioacuten
  • Rendimiento del transformador
  • Prueba de corto circuito en el transformador
  • Teacutecnicas de verificacioacuten de transformadores monofaacutesicos
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • 1 Motores monofasicos
  • Introduccioacuten
  • Principio de operacioacuten
  • Partes principales de un motor monofaacutesico
  • 2 Clasificacioacuten de los motores monofaacutesicos
  • 21 Motor monofaacutesico de fase partida
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutestica
  • Conexioacuten del motor de fase partida
  • Averiacuteas
  • 22 MOTORES MONOFASICO CON CAPACITOR DE ARRANQUE
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutesticas
  • Conexion
  • 23 MOTORES MONOFASICOS CON CAPACITOR PERMANENTE
  • CARACTERIacuteSTICAS
  • Conexioacuten
  • 24 Motor monofaacutesico con condensador permanente
  • Operacioacuten
  • Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador
  • 25 Motores Universales
  • Introduccioacuten
  • Motor CD en derivacioacuten operando en CA
  • Motor en CD en serie operado en C A
  • Clasificacioacuten
  • Caracteriacutesticas de operacioacuten
  • Control de velocidad de motores universales
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • GLOSARIO
  • BIBLIOGRAFIA
Page 11: Manual de Maquinas Electricas Universales

Vcc = Voltaje de corto circuito aplicado en la Prueba

Zt = Impedancia total interna referida a devanado primario Esta impedancia se conoce tambieacuten como impedancia equivalente del transformador

Teacutecnicas de verificacioacuten de transformadores monofaacutesicos

Verificar el estado de flojedad en los conductores Verificar su impedancia (de bobinas primarias y secundaria) Aplicar coacutedigo de colores Verificacioacuten de voltaje (que su voltaje sea el adecuado a su conexioacuten) Que el barniz de las bobinas no sea oscuro (por recalentamiento) Depende del tipo de transformador a utilizar Para los de potencia Revisar el nivel de aceite y su calidad Revisioacuten de las borneras que no posea corrosioacuten Determinar Polaridad en un transformador si es aditiva o sustractiva Medicioacuten de la resistencia de aislamiento Prueba de relacioacuten de transformacioacuten Determinacioacuten del desplazamiento de fase de los grupos de bobinas Determinacioacuten de las caracteriacutesticas del aislamiento Prueba del aislamiento por voltaje aplicado Prueba para la determinacioacuten de las peacuterdidas en vaciacuteo y en corto circuito (determinacioacuten de impedancia) Prueba del aislamiento entre espiras por voltaje inducido Medicioacuten de la corriente de vaciacuteo y la corriente de excitacioacuten

EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteNDespueacutes del estudio de la unidad I te sugiero que realices los siguientes ejercicios de auto evaluacioacuten lo que permitiraacute fortalecer tus conocimientos

I Responda la siguiente pregunta

1 iquestMencione la diferencia entre magnetismo y electromagnetismo

2 iquestClasifique los transformadores monofasicos

3 iquestExplique la teacutecnica de verificacioacuten de los transformadores monofasico

4 iquestCoacutemo esta constituido el auto transformador

5 Un transformador de 220v a 12v consume una potencia de 30w las perdidas en el hierro son de 8w y en el cobre de 6w iquestencontrar el rendimiento y la potencia de salida

II UNIDAD MOTORES MONOFAacuteSICOS

1 Motores monofasicos

IntroduccioacutenLos motores monofaacutesicos como su propio nombre indica son motores con un solo devanado en el estator que es el devanado inductor Praacutecticamente todas las realizaciones de este tipo de motores son con el rotor en jaula de ardilla Suelen tener potencias menores de 1KW aunque hay notables excepciones como los motores de los aires acondicionados con potencias superiores a 10KW

Se utilizan fundamentalmente en electrodomeacutesticos bombas y ventiladores de pequentildea potencia pequentildeas maacutequinas-herramientas en los mencionados equipos de aire acondicionado etc

Se pueden alimentar entre una fase y el neutro o entre dos fases No presentan los problemas de excesiva corriente de arranque como en el caso de los motores trifaacutesicos de gran potencia debido a su pequentildea potencia por tanto todos ellos utilizan el arranque directo

Presentan los siguientes inconvenientes

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Se caracterizan por sufrir vibraciones debido a que la potencia instantaacutenea absorbida por cargas monofaacutesicas es pulsante de frecuencia doble que la de la red de alimentacioacuten

Estos motores han sido perfeccionados a traveacutes de los antildeos a partir del tipo original de repulsioacuten en varios tipos mejorados que en la actualidad se conocen como

Motores de fase partida Motores de arranque con capacitor Motores con capacitor permanente Motores universales

Principio de operacioacuten

Todos los motores monofaacutesicos tienen un problema en comuacuten que es arrancar ya que para producir el par de arranque se requiere de alguacuten medio auxiliar que produzca la reaccioacuten con la onda de CA de la alimentacioacuten para producir el par De aquiacute que en los motores de CA monofaacutesicos se hable de un ldquodevanado de trabajordquo y otro devanado de arranque o alguacuten medio auxiliar como el capacitor

Dentro del titulo de fase partida se agrupan los motores de arranque con capacitor y de arranque con resistencia Algunos de estos son monofaacutesicos de induccioacuten cuyos nombres o tiacutetulos son De arranque con capacitor de fase partida de polos sombreados con capacitor y arranque con capacitor con capacitor permanente etc

Cuando se aplica un voltaje de CA al devanado de trabajo de un motor de induccioacuten la corriente circula a traveacutes del devanado la cual produce un campo magneacutetico que expande contrae y cambia la polaridad en fase con la corriente

Los devanados de trabajo actuacutean como el primario de un transformador Su campo magneacutetico induce una corriente hacia el secundario (rotor o armadura de motor)

La corriente en la armadura crea un campo magneacutetico que se opone al campo magneacutetico del devanado de trabajo esto hace que los polos distintos se atraigan uno a otro y prevengan al rotor de girar Bajo estas condiciones existe solo una fuerza en el plano horizontal sin fuerza en el sentido vertical que cause que el rotor gire

Cuando la polaridad del campo magneacutetico cambia debido a la variacioacuten en la polaridad de la corriente la polaridad del campo del rotor cambia al mismo tiempo Los dos campos se estaacuten constantemente atrayendo uno a otro por lo tanto el rotor es puesto en posicioacuten y no giraraSi se hace girar el rotor manualmente entonces inicia su movimiento en la misma direccioacuten solo que a una velocidad inferior a la de sincronismo Esto significa que para producir el par giratorio en un motor de induccioacuten monofaacutesico se requiere de un impulso adicional pero la forma de hacerlo manualmente no es praacutectica de manera que se tiene que incorporar alguacuten elemento que de disentildeo permita cumplir con el inicio de la rotacioacuten del motor

Partes principales de un motor monofaacutesico

1 La carcasa o caja que envuelve las partes eleacutectricas del motor es la parte externa

2 El inductor llamado estator cuando se trata de motores de corriente alterna consta de un apilado de chapas magneacuteticas y sobre ellas estaacute enrollado el bobinado estatoacuterico que es una parte fija y unida a la carcasa

3 El inducido llamado rotor cuando se trata de motores de corriente alterna consta de un apilado de chapas magneacuteticas y sobre ellas estaacute enrollado el bobinado rotoacuterico que constituye la parte moacutevil del motor y resulta ser la salida o eje del motor

2 Clasificacioacuten de los motores monofaacutesicos

Los motores monofaacutesicos se clasifican en

Motor monofaacutesico de fase partida Motor monofaacutesico con capacitor de arranque Motor monofaacutesico con capacitor permanente Motores monofaacutesicos universales

21 Motor monofaacutesico de fase partida

Introduccioacuten

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El motor de fase partida tiene dos grupos de devanados en el estator El primer grupo se conoce como el devanado principal o devanado de trabajo y el segundo como devanado auxiliar o de arranque (figura 17) Estos dos devanados se conectan en paralelo entre si el voltaje de liacutenea se aplica a ambos al energizar el motorLos dos devanados difieren entre si fiacutesica y eleacutectricamente El devanado de trabajo esta formado de conductor grueso y tiene mas espiras que el devanado de arranque Generalmente el devanado de arranque se aloja en la parte superior de las ranuras del estator en tanto que el de trabajo en la parte inferior El devanado de arranque tiene menos espiras de una seccioacuten delgada o pequentildea de conductor Figura 18 atraccioacuten magneacutetica y desplazamiento de los devanados

Figura 17 de motor monofaacutesico de fase partida

Figura 18 atraccioacuten magneacutetica y desplazamiento de los devanados

CaracteriacutesticaEn general un motor de fase partida consiste de una carcaza un estator formado por laminaciones en cuyas ranura se alojan las bobinas de los devanados principal y auxiliar un rotor o parte giratoria formada por conductores basados de barras de cobre o aluminio embebidos en el rotor y conectados entre si por medio de anillos de cobre en ambos extremos formando lo que se conoce como una jaula de ardilla Se les llama asiacute porque la configuracioacuten de los anillos y las barras conductoras se asemejan realmente a una jaula de ardilla

El devanado de arranque ayuda a arrancar al motor de C A De fase partida y es removido el circuito por un switch centrifugo cuando el motor alcanza del 75 al 80 de su velocidad nominal

Una parte maacutes importantes del motor eleacutectrico es su mecanismo de arranque Para los motores monofaacutesicos se usa un tipo especial a base de un swith centriacutefugo para desconectar el devanado de arranque cuando el motor ha alcanzado de 75 a 80 de su velocidad de operacioacuten de manera que a velocidad nominal el motor funciona solo con su devanado de operacioacuten A esta velocidad un mecanismo a base de resorte abre ya que la fuerza centrifuga del rotor vence la del resorte que hace que el swith permanezca cerradoComo se observa en el circuito (figura 19) de arranque el swith centrifugo esta conectado en serie con el devanado de arranque

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Figura 19

El motor continuacutea operando debido a las corrientes inducidas en el devanado del rotor y a su movimiento Si el swith centrifugo no esta cerrado cuando es energizado el motor este no arrancara y puede producir un fuerte ruido y demandar una corriente excesiva

Debido a que el rotor no gira su impedancia es aproximadamente igual a la resistencia de las barras del rotor y actuacutea como el secundario de un transformador en corto esto hace que el primario (devanado de trabajo) demande mucha corriente y si esta condicioacuten permanece por mucho tiempo entonces el devanado de trabajo sufre un calentamiento excesivo

Conexioacuten del motor de fase partidaLa Nacional Eleacutectrical Manufacturen Association (NEMA) de los Estados Unidos tiene establecida una numeracioacuten normalizada y un coacutedigo de colores que han sido adoptados por varios paiacuteses que facilita la identificacioacuten de las terminales del motor(figura 20) El numero de cada conductor o Terminal se identifica con una letra (T1 T2 etc) y se le asigna un color como se muestra en la figura

Figura 20

AveriacuteasEstas son posibles averillas que puede tener los motores monofasicosFalla en el arranque1) Causa Voltaje bajo o ausencia de voltajeSolucioacuten Revise la fuente de alimentacioacuten

2 ) Causa Conexiones inadecuadas Solucioacuten Revise las conexiones con el diagrama del motor

3) Causa Carga excesiva Solucioacuten si el motor arranca cuando esta desconectado de la carga el motor puede estar sobre cargado bloqueado o trabado de modo que no gira libremente reduzca la carga para que corresponda a la clasificacioacuten del motor aplique un motor que tenga mayor momento de torzoacuten de arranque

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4) Causas Alineacioacuten defectuosaSolucioacuten Alinee el motor apropiadamente con la maquina impulsada

5) Causas Espacio de aire desigual

Solucioacuten Revise para ver si el eje esta doblado o si los cojinetes estaacuten gastados Si es necesario rectifique el diaacutemetro exterior del rotor o el nuacutecleo del estator Al aumentar el espacio de aire puede haber recalentamiento manteacutengalo al mismo

6) Causas Suciedad n el espacio de aire

Solucioacuten Desmonte el motor y use una aspiradora o saque la suciedad por medio de aire comprimido seco

7) Causas Cojines gastados

Solucioacuten Un cojinete seco o ligeramente gastado puede dar como resultado un ruido del tipo zumbidoCojinetes Los cojinetes son partes vitales del motor Son las uacutenicas partes desgastadas con excepcioacuten del interruptor de arranque en la mayoriacutea de los motores de potencia fraccionaria Muchos motores monobaacutesicos para fines generales utilizan cojines de camisa para sostener el motor Se usan motores de cojines de bolsas en los sitios en que se encuentra cargas pesadas de empuje axial y radical

Sustituya siempre los cojines de camisa con otros que sean exactamente iguales Los cojines deben calzar bien en su cubierta Aunque el cojinete posterior (extremo del eje) se gasta maacutes que el cojinete delantero reemplaacutecelos ambos al mismo tiempo

Recalentamiento del cojinete

1) Causa Ausencia d aceite

Solucioacuten Poacutengale al motor un buen grado de aceite lubricantes ligero

2) Causa Aceite sucio

Solucioacuten Lidie l cojinete y la mecha y reemplace el aceite con un buen grado de aceite lubricantes ligero

3) Causa El aceite no llega al eje

Solucioacuten Revise la mancha y los medios que se proporcionan para mantener la mancha contra el eje Si es de contraccioacuten de anillo aseguacuterese de que los anillos giran

4) Causa Demasiada grasa

Solucioacuten Quite el exceso d grasa La grasa excesiva puede que los cojines se recalienten

5) Causa Excesiva tensioacuten de las correas al valor adecuado (Casos que motores accionan con correas o banda)

Solucioacuten Ajuste la cesioacuten de las correas al valor adecuado (12rdquo a frac34 de deflexioacuten)

6) Causa Superficie aacutespera de los cojinetes

Accioacuten Reemplace los cojinetes

7) Accioacuten Empuje Terminal excesivo

Solucioacuten Revise el motor y la aplicacioacuten Puede ser ocasiona por el nuacutecleo del rotor situado incorrectamente sobre l eje o por la maquina accionada produciendo tensioacuten excesiva sobre los cojinetes del motor

8) Causa Transicioacuten lateral excesivo

Solucioacuten Revise la aplicacioacuten del motor a la maquina accionada Aseguacuterese de que la correa tiene la tensioacuten correcta La transicioacuten de la correa no deberaacute ser contra la ventanilla del cojinete

Chisporroteo excesivo de las escobillas

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En cualquier motor de conmutador el chisporroteo excesivo d las escobillas es causado generalmente por cobillas o conmutador defectuosos

La sobrecarga el voltaje d la liacutenea y los cortocircuitos o los circuitos abiertos del arrollamiento son otras causas de produccioacuten de chispas

1) Causa Cortocircuito o circuito abierto en el inducidoSolucioacuten Revise para ver si hay soldadura o metal entre las barras del conmutador y conexiones rotas o sueltas Repare o vuelva a enrollar el inducido

2) Causa Escobillas gastadas o pegadasSolucioacuten Si las escobillas estaacuten bien gastadas sustituacuteyalas por novas de la clasificacioacuten correcta Si las escobillas se pegan liacutempielas y revise la tensioacuten del resorte de la misma

3) Causa Colocacioacuten inadecuada de las escobillas Solucioacuten Revise para determinar si las escobillas estaacuten colocadas a la distancia conveniente de la neutral

4) Causa Conmutador aacutespero Solucioacuten Limpie con lija fina SOLAMENTE Si es mica alta corte la mica Si la mica es alta en un sitio se puede quitar cortando con una hojilla de sierra para cortar metales preparados para esta operacioacuten Si es necesario rectifique el conmutador hacendoacute un ligero corte por medio de un torno

5) Causa Barras del conmutador flojasSolucioacuten Reemplace el conmutador o el inducido Los conmutadores deberiacutean ser lisos redondos y conceacutentricos con el eje de rotacioacuten

6) Causa Polvos peligrososSolucioacuten Averiguumle la causa y corriacutejala El polvo d las construcciones de edificios nuevos s particularmente peligroso para las superficies de los conmutadores

7) Causa SobrecargaSolucioacuten Disminuya la carga C ponga un motor de mayor clasificacioacuten

8) Causa Escobillas desigualesSolucioacuten Vulva a asentar las escobillas Use un pedazo de papel de lija debajo de extremo del conmutador de la escobillas y gire el conmutador para obtener un ajuste parejo de las escobillas al conmutador

Recalentamiento de motor

He aquiacute varias razones por las cuales se recalientan los motores sobrecargas contactos a tierras permanencia del arrollamiento d arranque n el crucito cojinetes gastados o secos y arrollamiento en cortocircuito

Las vueltas en cortocircuito del arrollamiento del motor son una causa comuacuten de calentamiento Las bobinas en cortocircuito se calientan maacutes que el resto del arrollamiento debido a la corriente excesiva que gastan Los cojines gastados o ecos actuacutean como una sobrecarga sobre el motor Tambieacuten la maquina accionada puede tener cojines gastados o secos que hacen que el motor se recalenteacute

Recalentamiento de los motores

1) Causa Obstruccioacuten del sistema d ventilacioacuten Solucioacuten Manteacutengase limpios y secos los motores eleacutectricos estos se hace necesariamente en inspecciones y las piezas perioacutedicasQuite el polvo por medio de una aspiradora Utilizando aire comprimido seco a baja porcioacuten o desmontando y limpiando el motor Las aberturas de ventilacioacuten no estar cubierta por otro aparatos

2) Causa SobrecargaSolucioacuten Aseguacuterese de que la maquina accionada no se traba Revise la aplicacioacuten mediana la potencia y la entrada d corriente bajo condiciones normales d operacioacuten (En los motores de induccioacuten la corriente sola no es una indicacioacuten confiable de carga del motor)

3) Causa El rotor roza el estatorSolucioacuten Revise para ver si los cojinetes estaacuten gastados o el eje esta doblado

Estator o Rotor quemados (Si l rotor es devanado)

1) Causa Humedad

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Solucioacuten Cueza el arrollamiento deacutele tratamiento de barniz El exacto de humedad puede ocasionar deacutebilmente del aislamiento

2) Causa Aacutecidos o basesSolucioacuten Quizaacutes sea necesario un tratamiento espacial de barniz

3) Causa Polvos peligrososSolucioacuten No deje que haya polvo Algunos tipos de polvos son altamente conducen y contribuye a la rotura del aislamiento

Velocidad del motor

Cuando un motor mancha mas lentamente de lo normal esto generalmente se debajo sobrecarga o alta resistencia en el circuito del motor

En todos los motores de CA con excepcioacuten del motor universal las velocidades que rigen por la frecuencia de la liacutenea de suministro generalmente de 60 l se muestra obtener velocidades muy altas mediante l motor universa su velocidad demuestra la carga

Velocidad demasiada lenta

1) Causa El motor circuito abierto o alta resistencia Solucioacuten Repare Esto se aplica a un motor de jaula de ardilla donde la velocidad baja excesivamente cuando se aplica la carga Si el rotor esta soldado d alguna manera lo deberiacutea reparar en un taller

Reemplace el rotor si el rotor fundido a troquel tiene barra abierta o anillo defectuoso

2) Causa SobrecargaSolucioacuten En los motores de repulsioacuten o motores universales reduzca la carga o ponga un motor de mayor clasificacioacuten Esto se aplica tambieacuten a los motores de polo de sombra y a los motores de condensador con divisioacuten excesiva

Velocidad demasiada alta

1) Causa Campo en cortocircuito

Solucioacuten Reemplace la bobina del campo En los motores universales un campo en cortocircuito produciraacute una velocidad excesiva

2) Causa No funciona el dispositivo de cortocircuitoSolucioacuten Limpie el dispositivos de cortocircuito En los motores de induccioacuten que son de arranque por repulsioacuten la velocidad puede llegar a ser demasiado alta si se pega el dispositivo de cortocircuito

3) Causa Carga LivianaSolucioacuten En los motores de repulsioacuten o universales aumente la carga o utilice un motor de clasificacioacuten de HP menor Esto se aplica tambieacuten a las velocidades maacutes lentas de los motores de polo de sombra con velocidades muacuteltiples o los motores con condensador de divisioacuten permanente

22 MOTORES MONOFASICO CON CAPACITOR DE ARRANQUE

Introduccioacuten

Estos motores son monofaacutesicos de CA cuyo rango va desde fracciones de HP hasta 15HP Se usan ampliamente en muchas aplicaciones de tipo monofaacutesico tales como accionamiento de maquinas herramientas (taladros pulidoras compresores de aire refrigeradores etc) Este tipo de motor es similar en su construccioacuten al de fase partida excepto que se conecta un capacitor en serie con el devanado de arranque como se muestra en la (figura 21)

Los motores de arranque con capacitor estaacuten equipados tambieacuten como los de fase partida con devanados de trabajo y de arranque pero el motor tiene un condensador (capacitor) que permite tener una mayor par de arranque Como se muestra en la figura anterior el capacitor se conecta en serie con el devanado de arranque y el swith centrifugo

La corriente en el devanado de arranque que es liberada por el capacitor se adelanta al voltaje en el devanado de trabajo obteniendo de esta manera un desplazamiento angular mayor entre los devanados Lo que proporciona un incremento en el par de arranque del motor Para tener una idea de la magnitud de dicho par un motor de fase partida con capacitor tiene un par dos veces mayor que el motor de fase partida sin capacitor

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Figura 21 motores de arranque con capacitorCaracteriacutesticasLos motores de arranque con capacitor se encuentran disponibles en las versiones de par de arranque normal para accionar cargas como ventiladores sopladores bombas centrifugas y otras aplicaciones Los disentildeos para alto par de arranque se usan en equipos como compresores bombas transportadores con carga etc

Los motores de fase partida de arranque con capacitor son los que requieren el menor mantenimiento de todos los tipos de motores monofaacutesicos pero tienen un par de arranque muy bajo lo que hace que no sean adecuados para algunas aplicaciones

El par de arranque en un motor de arranque con capacitor esta producido por un campo magneacutetico rotatorio que se establece dentro del motor Este campo magneacutetico relocaliza al devanado de arranque a 90 grados eleacutectricos desfasados con respecto al devanado de trabajo lo que hace que la corriente en el devanado de arranque se adelante a la del devanado de trabajo Esta condicioacuten produce un campo magneacutetico giratorio en el estator el cual a su vez induce una corriente en el devanado del rotor efectuando asiacute la rotacioacuten del mismo

Conexion

Figura 22

Figura 23

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Figura 24 Figura 25

23 MOTORES MONOFASICOS CON CAPACITOR PERMANENTE

CARACTERIacuteSTICAS

Los motores de fase partida con capacitor permanente usan un capacitor conectado en serie con los devanados de arranque y de trabajo El capacitor crea un retraso en el devanado de arranque el cual es necesario para arrancar el motor y para accionar la carga

En caso necesario los devanados de un motor con capacitor permanente se pueden identificar verificando los valores de la resistencia de los devanados de arranque y de trabajo

El devanado de arranque y el devanado de trabajo con su capacitor permanecen en el circuito mientras el motor esta en operacioacuten La principal diferencia entre un motor con capacitor permanente y un motor de arranque con capacitor es que no se requiere swith centriacutefugo para los motores con capacitor permanente Estos motores no pueden arrancar y accionar cargas que requieren un alto par de arranque

Conexioacuten

Figura 26

Motor de ca monofaacutesico con capacitor permanente (figura 26) no requiere de switch centriacutefugo ya que el capacitor nunca se mueve del circuito

Figura 27

Diagrama esquemaacutetico de los devanados del motor monofaacutesico de ca 17

con capacitor permanente

Figura 28

24 Motor monofaacutesico con condensador permanente

Operacioacuten

Estos se diferencian de los motores de divisioacuten de fases en el hecho de que las bobinas de encendido tienen maacutes vueltas (frecuentemente maacutes que el embobinado principal) y se alimenta mediante condensadores en serie El resultado de complicar miacutenimamente el circuito es el de un mejor encendido Los condensadores en serie son la causa de que la corriente que se da en la bobina de arranque esteacute atrasada respecto a la fase de la tensioacuten suministrada escogiendo de forma correcta la bobina y el condensador podemos aproximar en gran manera la diferencia de fase ideal de 90deg

El momento inicial es ahora dos o tres veces mayor que el momento total con una corriente inicial cuyos valores estaacuten comprendidos entre cuatro y seis veces la corriente normal Para conseguir este funcionamiento se necesitan valores altos de la capacidad usualmente unos 50HZ o maacutes por caballo de potencia a 240V 50 HZ y sobre unas cuatro veces superior para 115V 60HZ El uacutenico tipo de condensador que puede proveer esta capacidad dicho tensioacuten con un tamantildeo y coste aceptable es el condensador electroacutenico Esto nos da la gran capacidad necesaria en un volumen muy pequentildeo pero desafortunadamente producen pequentildeas aunque significantes peacuterdidas que incrementan de forma muy espectacular la temperatura interna cuando circulan corrientes alternas muy altas Esto no es de gran importancia cuando se utiliza uacutenicamente como motor de arranque (en la mayor parte de los motores si se les da un mal uso se quemariacutea primero el embobinado de arranque que el condensador) pero no se utilizan en un circuito de uso permanente

La figura 29 Muestra el motor de condensador permanente

El motor de encendido capacitivo monofaacutesico es el maacutes adecuado para utensilios domeacutesticos Tiene un gran momento inicial tolera frecuentes paradas y puestas en marcha y es tan soacutelo un poco maacutes caro que el de motor de divisioacuten de fase Es faacutecil de reconocer debido al pequentildeo saliente situado en la carcasa y que aloja el condensador ciliacutendrico para el arranque

Figura 29Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador

Meacutetodo para el seguimiento de averiacuteas eleacutectricas realizar Cuadro sinoacuteptico de averiacuteas Seguimiento de averiacuteas entre motor principal y si existe un programador Comprobacioacuten de circuitos para el diagnoacutestico de averiacuteas funcionamiento y comprobacioacuten Comprobacioacuten Condensadores a traveacutes de multimetro Comprobaciones de Circuitos y entre motor-placa-programador Instalacioacuten del motor principal en la placa Comprobacioacuten de tensioacuten entre F y N Diagnoacutestico de averiacuteas a traveacutes de las mediciones eleacutectricas efectuadas

25 Motores Universales

Introduccioacuten

Los motores universales son motores en serie de potencia fraccional de corriente alterna disentildeados especialmente para usarse en potencia ya sea de corriente continua o de corriente alterna Recordemos que el motor serie de corriente continua se caracteriza por disponer de un fuerte par de arranque y que la velocidad del rotor variacutea en sentido inverso de la carga pudiendo llegar a embalarse cuando funciona en vaciacuteo Estos motores tienen la misma caracteriacutestica de velocidad y par cuando funcionan en ca o en cc En general

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los motores universales pequentildeos no requieren devanados compensadores debido a que el nuacutemero de espiras de su armadura es reducido y por lo tanto tambieacuten lo seraacute su reactancia de armadura Como resultado los motores inferiores a 38 de caballo de fuerza generalmente se construyen sin compensacioacuten El costo de los motores universales no compensados es relativamente bajo por lo que su aplicacioacuten es muy comuacuten en aparatos domeacutesticos ligeros por ejemplo aspiradoras taladros de mano licuadoras etc El motor universal es sin duda el maacutes utilizado en la industria del electrodomeacutestico Su nombre deriva del hecho de que puede funcionar tanto en corriente alterna como en corriente continua Para que un motor de este tipo pueda funcionar con ca es necesario que el empilado de su inductor (el nuacutecleo de los electroimanes) sea de chapa magneacutetica para evitar las corrientes de Foucault Por otra parte la conmutacioacuten resulta en los motores universales que en los de corriente continua por lo que la vida de las escobillas y el colector es maacutes corta inconveniente que reduce mucho el campo de aplicacioacuten de los motores universales

Partes principales

Cables de alimentacioacuten Porta escobilla Escobilla Devanado del rotor Rotor (o armadura) Bobinas de campo Campo del estator Conmutador Ventilador Chumacera

Figura 30Motor CD en derivacioacuten operando en CA

La mayoriacutea de los motores reduciraacuten su velocidad conforme aumenta su carga Los motores con una regulacioacuten deficiente de la velocidad (motores de DC en serie o motores de AC-DC) cambiando mucho su velocidad cuando la carga cambia Los motores con una buena regulacioacuten de velocidad (la mayoriacutea de los motores de DC en derivacioacuten y de induccioacuten) mantienen una velocidad mas constante conforme a la carga cambia Los motores sincroacutenicos operan a la velocidad sincroacutenica desde la condicioacuten sin carga hasta que llevan una sobre carga considerable sin embargo cuando la torsioacuten de carga se incrementa mas allaacute de un cierto punto su velocidad desciende repentinamenteEn algunos motores la placa de caracteriacutestica indicara la velocidad sin carga aproximada En ocasiones se encontrara el rango de velocidad de operacioacuten aceptable del motor A menudo la velocidad miacutenima mencionada depende de la capacidad de enfriamiento de motor Ninguacuten motor cuyo enfriamiento dependa de un ventilador impulsado por el eje debe ser operado a una velocidad demasiado baja

En derivacioacutenLos devanados inductor e inducido se conectan en paralelo tal como se puede observar en la figura Un caso particular de este tipo de conexioacuten es aqueacutel en que el devanado excitador y el inducido se conectan a redes de corriente continua independientes este tipo de conexioacuten se designa con el nombre de excitacioacuten independiente

En la (figura 31) se representa el esquema de una maacutequina de corriente continua geneacuterica de dos polos que puede actuar como motor y como generador Esta maacutequina estaacute constituida por los siguientes elementos

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Figura 31de un motor CDEl estator que mediante el devanado inductor o de excitacioacuten es el encargado de generar y conducir el campo magneacutetico de excitacioacuten El estator estaacute formado por una corona de material ferromagneacutetico denominada culata en cuyo interior se encuentran dispuestos en nuacutemero par unos salientes provistos de expansiones en los extremos denominados polos En torno a los polos se arrollan los devanados de excitacioacuten que generan un campo magneacutetico cuando circula por ellos una corriente continua El colector de delgas que es un conjunto de laacuteminas de cobre llamadas delgas aisladas entre siacute por una capa de mica y que giran solidariamente con el rotor Las delgas estaacuten conectadas eleacutectricamente a las bobinas del devanado inducido

Motor en CD en serie operado en C A

Los motores de corriente directa son insuperables para aplicaciones en las que debe ajustarse la velocidad asiacute como para aplicaciones en las que requiere un par grande En la actualidad se utilizan millones de motores de CD cuya potencia es de una fraccioacuten de caballo en la industria del transporte como automoacuteviles trenes y aviones donde impulsan ventiladores de diferentes tipos para aparatos de ac calentadores y descongeladores tambieacuten mueven los limpiadores de parabrisas y accioacuten de levantamiento de asiento y ventanas Tambieacuten son muy uacutetiles para arrancar motores de gasolina y diesel en autos camiones autobuses tractores y lanchas

El motor de CD tiene un estator y un rotor (ARMADURA) El estator contiene uno no maacutes devanados por cada polo los cuales estaacuten disentildeados para llevar intensidades de corriente directas que establecen un campo magneacuteticoLa ARMADURA y su devanado estaacuten ubicados en la trayectoria de este campo magneacutetico y cuando el devanado lleva Intensidades de Corriente se desarrolla un par-motor que hace girar el motor Hay un COMUTADOR conectado al devanado de la armadura si no se utilizara un conmutador el Motor solo podriacutea dar una fraccion de vuelta y luego se detendriacutea

Para que un motor de CD pueda funcionar es necesario que pase una Intensidad de Corriente por el devanado de Armadura El estator debe de producir un campo m (flujo) magneacutetico con un devanado de derivacioacuten o serie (o bien una combinacioacuten de ambos)

El par que se produce en un motor de CD es directamente proporcional a la Intensidad de Corriente de la armadura y al campo del estado Por otro lado la velocidad de motor la determinara principalmente la Tensioacuten de la Armadura y el campo del Estator La velocidad del motor tambieacuten aumenta cuando se reduce el campo del estator En realidad la velocidad puede aumentar en forma peligrosa cuando por accidente se anula el campo del estator Como ya sabemos los motores de CD pueden explotar cuando trabajan a velocidades muy altas

Con la fuente de Alimentacioacuten de medicioacuten de CD y del Generador Motor de CD observe que la Armadura esta conectada en serie con el devanado de campo en serie a traveacutes de la Tensioacuten de entrada

Figura 32 de un motor CD serieClasificacioacuten

Excitacioacuten por imanes permanentes Excitacioacuten independiente Excitacioacuten serie Excitacioacuten paralelo Excitacioacuten compuesta

Caracteriacutesticas de operacioacuten

Los motores universales son pequentildeos motores con devanado en serie que operan con voltaje de corriente directa o alterna

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Los motores universales tienen praacutecticamente la misma contraccioacuten que los de corriente directa ya que tienen un devanado de campo y una armadura con sus escobillas y su conmutador

El conmutador mantiene a la armadura girando a traveacutes del campo magneacutetico del devanado de campo

Tambieacuten cambia el flujo de corriente con relacioacuten al devanado de campo y la armadura es decir cumple con una funcioacuten de empujar y jalar

Esta accioacuten de jalar y empujar esta creada por los polos norte y sur de los devanados de campo y armadura

Los motores de induccioacuten y los motores de DC reducen un tanto su velocidad cuando el voltaje fluctuacutea y hay posibilidades de que desciendan la potencia y al torsioacuten maacuteximas disponibles de un motor

Hay mas probabilidades de que los motores de que los motores sincroacutenicos se desincronicen con el voltaje bajo

Hay posibilidades de que los motores de induccioacuten se ahoguen bajo la carga pico o de que no arranquen con el voltaje bajo

Por lo general la eficiencia y el factor de potencia de un motor bajan con el voltaje alto o bajo Algunos motores que impulsan ciertos tipos de cargas consumiraacuten mas corriente cuando el voltaje es demasiado bajo Otros consumiraacuten mas corriente

1048708Control de velocidad de motores universales

El meacutetodo principal de control de velocidad empleado para motores monofaacutesicos universales de potencia fraccionaria (control de la tensioacuten de inducido) es el meacutetodo de control de la tensioacuten de liacutenea primaria (de deslizamiento) Lo cual implica una reduccioacuten de la tension aplicada al devanado estatoacuterico (de motores de induccioacuten) universal En el primer caso produce una reduccioacuten del par y aumento del deslizamiento En el uacuteltimo caso representa simplemente un medio de controlar la velocidad mediante control de la tensioacuten o del flujo inducido

1048708 La velocidad mencionada en la placa de caracteriacutesticas es

1048708 La velocidad aproximada a la cual un motor de induccioacuten produce su potencia nominal

1048708 La velocidad normal de operacioacuten de un motor sincroacutenico

1048708 La velocidad ldquobaserdquo aproximada de un motor de DC los motores de DC operaran a una velocidad superior a la velocidad base al reducir la corriente de campo y a una velocidad inferior al reducir el voltaje de la armadura (inducido)

EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN

Despueacutes del estudio de la unidad II te sugiero que realices los siguientes ejercicios de auto evaluacioacuten lo que permitiraacute fortalecer tus conocimientos

I Responda la siguiente pregunta

1 iquestQueacute importancia tiene el motor monofaacutesico

2 iquestCoacutemo se clasifican los motores monofaacutesicos

3 iquestMencione las partes del motor de fase partida

4 iquestJunto a su instructor desarme un motor de fase partida y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

5 iquestDonde se utilizan los motores monofaacutesicos de arranque con capacitor

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6 iquestDibuje el esquema de un motor de arranque con capacitor y coloque sus partes

7 iquestQue funcioacuten realiza el capacitor permanente en un motor monofaacutesico

8 iquestJunto a su instructor desarme un motor de monofaacutesico de capacitor permanente y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

9 iquestCuaacuteles son las partes principales del motor universal

10 iquestMencione las caracteriacutesticas de operacioacuten del motor universal

GLOSARIO

Corto circuito Se produce por el contacto repentino de dos o maacutes conductores de corriente o una liacutenea de corriente y un conductor a tierra

Corriente alterna (ca) En este caso las cargas eleacutectricas circulan siempre en la misma direccioacuten del punto de mayor potencial al de menor potencial

Par de giro Es la fuerza con que gira un eje Se mide en kilogramometro (MKS) o newtonmetro (SI)

Par motor Es la fuerza con que gira un motor El giro de un motor tiene dos caracteriacutesticas el par motor y la velocidad de giro Por combinacioacuten de estas dos se obtiene la potencia

Eficiencia La eficiencia o rendimiento de un motor eleacutectrico es una medida de su habilidad para convertir la potencia eleacutectrica que toma de la liacutenea en potencia mecaacutenica uacutetil Se expresa usualmente en por ciento de la relacioacuten de la potencia mecaacutenica entre la potencia eleacutectrica esto es

BIBLIOGRAFIA

Motores Universales Ministerio De Educacioacuten Superior InstitutoUniversitario De Tecnologiacutea Caripito Venezuela 2004

Quispe O Enrique C Motores Eleacutectricos de Alta Eficiencia UniversidadAutoacutenoma de Occidente Cali Colombiahttpenergiaycomputacionunivalleeducoedicion2121art2pdf

A BC de las maquinas eleacutectricas tomo 1 y2 (Enrrique Harper)

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  • DIRECCION GENERAL DE FORMACION PROFESIONAL
  • INTRODUCCION
  • OBJETIVO GENERAL
  • OBJETIVOS ESPECIFICOS
  • RECOMENDACIONES GENERALES
  • UNIDAD I TRANSFORMADORES MONOFAacuteSICOS
  • 1 Conceptos baacutesicos
  • Magnetismo y Electromagnetismo
  • Electromagnetismo
  • Campo Magneacutetico
  • Ley de polaridad
  • Induccioacuten Magneacutetica
  • Ley de lenz
  • 2-Principios de Funcionamiento de los transformadores
  • Concepto
  • Estructura y funcionamiento
  • Tipos de nuacutecleos
  • 3 Clasificacioacuten de los transformadores monofaacutesicos
  • De intensidad
  • De Tensioacuten
  • Auto Transformador
  • 4 Calculo de transformadores
  • Numero de espiras
  • Relacioacuten de Transformacioacuten
  • Rendimiento del transformador
  • Prueba de corto circuito en el transformador
  • Teacutecnicas de verificacioacuten de transformadores monofaacutesicos
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • 1 Motores monofasicos
  • Introduccioacuten
  • Principio de operacioacuten
  • Partes principales de un motor monofaacutesico
  • 2 Clasificacioacuten de los motores monofaacutesicos
  • 21 Motor monofaacutesico de fase partida
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutestica
  • Conexioacuten del motor de fase partida
  • Averiacuteas
  • 22 MOTORES MONOFASICO CON CAPACITOR DE ARRANQUE
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutesticas
  • Conexion
  • 23 MOTORES MONOFASICOS CON CAPACITOR PERMANENTE
  • CARACTERIacuteSTICAS
  • Conexioacuten
  • 24 Motor monofaacutesico con condensador permanente
  • Operacioacuten
  • Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador
  • 25 Motores Universales
  • Introduccioacuten
  • Motor CD en derivacioacuten operando en CA
  • Motor en CD en serie operado en C A
  • Clasificacioacuten
  • Caracteriacutesticas de operacioacuten
  • Control de velocidad de motores universales
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • GLOSARIO
  • BIBLIOGRAFIA
Page 12: Manual de Maquinas Electricas Universales

Se caracterizan por sufrir vibraciones debido a que la potencia instantaacutenea absorbida por cargas monofaacutesicas es pulsante de frecuencia doble que la de la red de alimentacioacuten

Estos motores han sido perfeccionados a traveacutes de los antildeos a partir del tipo original de repulsioacuten en varios tipos mejorados que en la actualidad se conocen como

Motores de fase partida Motores de arranque con capacitor Motores con capacitor permanente Motores universales

Principio de operacioacuten

Todos los motores monofaacutesicos tienen un problema en comuacuten que es arrancar ya que para producir el par de arranque se requiere de alguacuten medio auxiliar que produzca la reaccioacuten con la onda de CA de la alimentacioacuten para producir el par De aquiacute que en los motores de CA monofaacutesicos se hable de un ldquodevanado de trabajordquo y otro devanado de arranque o alguacuten medio auxiliar como el capacitor

Dentro del titulo de fase partida se agrupan los motores de arranque con capacitor y de arranque con resistencia Algunos de estos son monofaacutesicos de induccioacuten cuyos nombres o tiacutetulos son De arranque con capacitor de fase partida de polos sombreados con capacitor y arranque con capacitor con capacitor permanente etc

Cuando se aplica un voltaje de CA al devanado de trabajo de un motor de induccioacuten la corriente circula a traveacutes del devanado la cual produce un campo magneacutetico que expande contrae y cambia la polaridad en fase con la corriente

Los devanados de trabajo actuacutean como el primario de un transformador Su campo magneacutetico induce una corriente hacia el secundario (rotor o armadura de motor)

La corriente en la armadura crea un campo magneacutetico que se opone al campo magneacutetico del devanado de trabajo esto hace que los polos distintos se atraigan uno a otro y prevengan al rotor de girar Bajo estas condiciones existe solo una fuerza en el plano horizontal sin fuerza en el sentido vertical que cause que el rotor gire

Cuando la polaridad del campo magneacutetico cambia debido a la variacioacuten en la polaridad de la corriente la polaridad del campo del rotor cambia al mismo tiempo Los dos campos se estaacuten constantemente atrayendo uno a otro por lo tanto el rotor es puesto en posicioacuten y no giraraSi se hace girar el rotor manualmente entonces inicia su movimiento en la misma direccioacuten solo que a una velocidad inferior a la de sincronismo Esto significa que para producir el par giratorio en un motor de induccioacuten monofaacutesico se requiere de un impulso adicional pero la forma de hacerlo manualmente no es praacutectica de manera que se tiene que incorporar alguacuten elemento que de disentildeo permita cumplir con el inicio de la rotacioacuten del motor

Partes principales de un motor monofaacutesico

1 La carcasa o caja que envuelve las partes eleacutectricas del motor es la parte externa

2 El inductor llamado estator cuando se trata de motores de corriente alterna consta de un apilado de chapas magneacuteticas y sobre ellas estaacute enrollado el bobinado estatoacuterico que es una parte fija y unida a la carcasa

3 El inducido llamado rotor cuando se trata de motores de corriente alterna consta de un apilado de chapas magneacuteticas y sobre ellas estaacute enrollado el bobinado rotoacuterico que constituye la parte moacutevil del motor y resulta ser la salida o eje del motor

2 Clasificacioacuten de los motores monofaacutesicos

Los motores monofaacutesicos se clasifican en

Motor monofaacutesico de fase partida Motor monofaacutesico con capacitor de arranque Motor monofaacutesico con capacitor permanente Motores monofaacutesicos universales

21 Motor monofaacutesico de fase partida

Introduccioacuten

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El motor de fase partida tiene dos grupos de devanados en el estator El primer grupo se conoce como el devanado principal o devanado de trabajo y el segundo como devanado auxiliar o de arranque (figura 17) Estos dos devanados se conectan en paralelo entre si el voltaje de liacutenea se aplica a ambos al energizar el motorLos dos devanados difieren entre si fiacutesica y eleacutectricamente El devanado de trabajo esta formado de conductor grueso y tiene mas espiras que el devanado de arranque Generalmente el devanado de arranque se aloja en la parte superior de las ranuras del estator en tanto que el de trabajo en la parte inferior El devanado de arranque tiene menos espiras de una seccioacuten delgada o pequentildea de conductor Figura 18 atraccioacuten magneacutetica y desplazamiento de los devanados

Figura 17 de motor monofaacutesico de fase partida

Figura 18 atraccioacuten magneacutetica y desplazamiento de los devanados

CaracteriacutesticaEn general un motor de fase partida consiste de una carcaza un estator formado por laminaciones en cuyas ranura se alojan las bobinas de los devanados principal y auxiliar un rotor o parte giratoria formada por conductores basados de barras de cobre o aluminio embebidos en el rotor y conectados entre si por medio de anillos de cobre en ambos extremos formando lo que se conoce como una jaula de ardilla Se les llama asiacute porque la configuracioacuten de los anillos y las barras conductoras se asemejan realmente a una jaula de ardilla

El devanado de arranque ayuda a arrancar al motor de C A De fase partida y es removido el circuito por un switch centrifugo cuando el motor alcanza del 75 al 80 de su velocidad nominal

Una parte maacutes importantes del motor eleacutectrico es su mecanismo de arranque Para los motores monofaacutesicos se usa un tipo especial a base de un swith centriacutefugo para desconectar el devanado de arranque cuando el motor ha alcanzado de 75 a 80 de su velocidad de operacioacuten de manera que a velocidad nominal el motor funciona solo con su devanado de operacioacuten A esta velocidad un mecanismo a base de resorte abre ya que la fuerza centrifuga del rotor vence la del resorte que hace que el swith permanezca cerradoComo se observa en el circuito (figura 19) de arranque el swith centrifugo esta conectado en serie con el devanado de arranque

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Figura 19

El motor continuacutea operando debido a las corrientes inducidas en el devanado del rotor y a su movimiento Si el swith centrifugo no esta cerrado cuando es energizado el motor este no arrancara y puede producir un fuerte ruido y demandar una corriente excesiva

Debido a que el rotor no gira su impedancia es aproximadamente igual a la resistencia de las barras del rotor y actuacutea como el secundario de un transformador en corto esto hace que el primario (devanado de trabajo) demande mucha corriente y si esta condicioacuten permanece por mucho tiempo entonces el devanado de trabajo sufre un calentamiento excesivo

Conexioacuten del motor de fase partidaLa Nacional Eleacutectrical Manufacturen Association (NEMA) de los Estados Unidos tiene establecida una numeracioacuten normalizada y un coacutedigo de colores que han sido adoptados por varios paiacuteses que facilita la identificacioacuten de las terminales del motor(figura 20) El numero de cada conductor o Terminal se identifica con una letra (T1 T2 etc) y se le asigna un color como se muestra en la figura

Figura 20

AveriacuteasEstas son posibles averillas que puede tener los motores monofasicosFalla en el arranque1) Causa Voltaje bajo o ausencia de voltajeSolucioacuten Revise la fuente de alimentacioacuten

2 ) Causa Conexiones inadecuadas Solucioacuten Revise las conexiones con el diagrama del motor

3) Causa Carga excesiva Solucioacuten si el motor arranca cuando esta desconectado de la carga el motor puede estar sobre cargado bloqueado o trabado de modo que no gira libremente reduzca la carga para que corresponda a la clasificacioacuten del motor aplique un motor que tenga mayor momento de torzoacuten de arranque

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4) Causas Alineacioacuten defectuosaSolucioacuten Alinee el motor apropiadamente con la maquina impulsada

5) Causas Espacio de aire desigual

Solucioacuten Revise para ver si el eje esta doblado o si los cojinetes estaacuten gastados Si es necesario rectifique el diaacutemetro exterior del rotor o el nuacutecleo del estator Al aumentar el espacio de aire puede haber recalentamiento manteacutengalo al mismo

6) Causas Suciedad n el espacio de aire

Solucioacuten Desmonte el motor y use una aspiradora o saque la suciedad por medio de aire comprimido seco

7) Causas Cojines gastados

Solucioacuten Un cojinete seco o ligeramente gastado puede dar como resultado un ruido del tipo zumbidoCojinetes Los cojinetes son partes vitales del motor Son las uacutenicas partes desgastadas con excepcioacuten del interruptor de arranque en la mayoriacutea de los motores de potencia fraccionaria Muchos motores monobaacutesicos para fines generales utilizan cojines de camisa para sostener el motor Se usan motores de cojines de bolsas en los sitios en que se encuentra cargas pesadas de empuje axial y radical

Sustituya siempre los cojines de camisa con otros que sean exactamente iguales Los cojines deben calzar bien en su cubierta Aunque el cojinete posterior (extremo del eje) se gasta maacutes que el cojinete delantero reemplaacutecelos ambos al mismo tiempo

Recalentamiento del cojinete

1) Causa Ausencia d aceite

Solucioacuten Poacutengale al motor un buen grado de aceite lubricantes ligero

2) Causa Aceite sucio

Solucioacuten Lidie l cojinete y la mecha y reemplace el aceite con un buen grado de aceite lubricantes ligero

3) Causa El aceite no llega al eje

Solucioacuten Revise la mancha y los medios que se proporcionan para mantener la mancha contra el eje Si es de contraccioacuten de anillo aseguacuterese de que los anillos giran

4) Causa Demasiada grasa

Solucioacuten Quite el exceso d grasa La grasa excesiva puede que los cojines se recalienten

5) Causa Excesiva tensioacuten de las correas al valor adecuado (Casos que motores accionan con correas o banda)

Solucioacuten Ajuste la cesioacuten de las correas al valor adecuado (12rdquo a frac34 de deflexioacuten)

6) Causa Superficie aacutespera de los cojinetes

Accioacuten Reemplace los cojinetes

7) Accioacuten Empuje Terminal excesivo

Solucioacuten Revise el motor y la aplicacioacuten Puede ser ocasiona por el nuacutecleo del rotor situado incorrectamente sobre l eje o por la maquina accionada produciendo tensioacuten excesiva sobre los cojinetes del motor

8) Causa Transicioacuten lateral excesivo

Solucioacuten Revise la aplicacioacuten del motor a la maquina accionada Aseguacuterese de que la correa tiene la tensioacuten correcta La transicioacuten de la correa no deberaacute ser contra la ventanilla del cojinete

Chisporroteo excesivo de las escobillas

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En cualquier motor de conmutador el chisporroteo excesivo d las escobillas es causado generalmente por cobillas o conmutador defectuosos

La sobrecarga el voltaje d la liacutenea y los cortocircuitos o los circuitos abiertos del arrollamiento son otras causas de produccioacuten de chispas

1) Causa Cortocircuito o circuito abierto en el inducidoSolucioacuten Revise para ver si hay soldadura o metal entre las barras del conmutador y conexiones rotas o sueltas Repare o vuelva a enrollar el inducido

2) Causa Escobillas gastadas o pegadasSolucioacuten Si las escobillas estaacuten bien gastadas sustituacuteyalas por novas de la clasificacioacuten correcta Si las escobillas se pegan liacutempielas y revise la tensioacuten del resorte de la misma

3) Causa Colocacioacuten inadecuada de las escobillas Solucioacuten Revise para determinar si las escobillas estaacuten colocadas a la distancia conveniente de la neutral

4) Causa Conmutador aacutespero Solucioacuten Limpie con lija fina SOLAMENTE Si es mica alta corte la mica Si la mica es alta en un sitio se puede quitar cortando con una hojilla de sierra para cortar metales preparados para esta operacioacuten Si es necesario rectifique el conmutador hacendoacute un ligero corte por medio de un torno

5) Causa Barras del conmutador flojasSolucioacuten Reemplace el conmutador o el inducido Los conmutadores deberiacutean ser lisos redondos y conceacutentricos con el eje de rotacioacuten

6) Causa Polvos peligrososSolucioacuten Averiguumle la causa y corriacutejala El polvo d las construcciones de edificios nuevos s particularmente peligroso para las superficies de los conmutadores

7) Causa SobrecargaSolucioacuten Disminuya la carga C ponga un motor de mayor clasificacioacuten

8) Causa Escobillas desigualesSolucioacuten Vulva a asentar las escobillas Use un pedazo de papel de lija debajo de extremo del conmutador de la escobillas y gire el conmutador para obtener un ajuste parejo de las escobillas al conmutador

Recalentamiento de motor

He aquiacute varias razones por las cuales se recalientan los motores sobrecargas contactos a tierras permanencia del arrollamiento d arranque n el crucito cojinetes gastados o secos y arrollamiento en cortocircuito

Las vueltas en cortocircuito del arrollamiento del motor son una causa comuacuten de calentamiento Las bobinas en cortocircuito se calientan maacutes que el resto del arrollamiento debido a la corriente excesiva que gastan Los cojines gastados o ecos actuacutean como una sobrecarga sobre el motor Tambieacuten la maquina accionada puede tener cojines gastados o secos que hacen que el motor se recalenteacute

Recalentamiento de los motores

1) Causa Obstruccioacuten del sistema d ventilacioacuten Solucioacuten Manteacutengase limpios y secos los motores eleacutectricos estos se hace necesariamente en inspecciones y las piezas perioacutedicasQuite el polvo por medio de una aspiradora Utilizando aire comprimido seco a baja porcioacuten o desmontando y limpiando el motor Las aberturas de ventilacioacuten no estar cubierta por otro aparatos

2) Causa SobrecargaSolucioacuten Aseguacuterese de que la maquina accionada no se traba Revise la aplicacioacuten mediana la potencia y la entrada d corriente bajo condiciones normales d operacioacuten (En los motores de induccioacuten la corriente sola no es una indicacioacuten confiable de carga del motor)

3) Causa El rotor roza el estatorSolucioacuten Revise para ver si los cojinetes estaacuten gastados o el eje esta doblado

Estator o Rotor quemados (Si l rotor es devanado)

1) Causa Humedad

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Solucioacuten Cueza el arrollamiento deacutele tratamiento de barniz El exacto de humedad puede ocasionar deacutebilmente del aislamiento

2) Causa Aacutecidos o basesSolucioacuten Quizaacutes sea necesario un tratamiento espacial de barniz

3) Causa Polvos peligrososSolucioacuten No deje que haya polvo Algunos tipos de polvos son altamente conducen y contribuye a la rotura del aislamiento

Velocidad del motor

Cuando un motor mancha mas lentamente de lo normal esto generalmente se debajo sobrecarga o alta resistencia en el circuito del motor

En todos los motores de CA con excepcioacuten del motor universal las velocidades que rigen por la frecuencia de la liacutenea de suministro generalmente de 60 l se muestra obtener velocidades muy altas mediante l motor universa su velocidad demuestra la carga

Velocidad demasiada lenta

1) Causa El motor circuito abierto o alta resistencia Solucioacuten Repare Esto se aplica a un motor de jaula de ardilla donde la velocidad baja excesivamente cuando se aplica la carga Si el rotor esta soldado d alguna manera lo deberiacutea reparar en un taller

Reemplace el rotor si el rotor fundido a troquel tiene barra abierta o anillo defectuoso

2) Causa SobrecargaSolucioacuten En los motores de repulsioacuten o motores universales reduzca la carga o ponga un motor de mayor clasificacioacuten Esto se aplica tambieacuten a los motores de polo de sombra y a los motores de condensador con divisioacuten excesiva

Velocidad demasiada alta

1) Causa Campo en cortocircuito

Solucioacuten Reemplace la bobina del campo En los motores universales un campo en cortocircuito produciraacute una velocidad excesiva

2) Causa No funciona el dispositivo de cortocircuitoSolucioacuten Limpie el dispositivos de cortocircuito En los motores de induccioacuten que son de arranque por repulsioacuten la velocidad puede llegar a ser demasiado alta si se pega el dispositivo de cortocircuito

3) Causa Carga LivianaSolucioacuten En los motores de repulsioacuten o universales aumente la carga o utilice un motor de clasificacioacuten de HP menor Esto se aplica tambieacuten a las velocidades maacutes lentas de los motores de polo de sombra con velocidades muacuteltiples o los motores con condensador de divisioacuten permanente

22 MOTORES MONOFASICO CON CAPACITOR DE ARRANQUE

Introduccioacuten

Estos motores son monofaacutesicos de CA cuyo rango va desde fracciones de HP hasta 15HP Se usan ampliamente en muchas aplicaciones de tipo monofaacutesico tales como accionamiento de maquinas herramientas (taladros pulidoras compresores de aire refrigeradores etc) Este tipo de motor es similar en su construccioacuten al de fase partida excepto que se conecta un capacitor en serie con el devanado de arranque como se muestra en la (figura 21)

Los motores de arranque con capacitor estaacuten equipados tambieacuten como los de fase partida con devanados de trabajo y de arranque pero el motor tiene un condensador (capacitor) que permite tener una mayor par de arranque Como se muestra en la figura anterior el capacitor se conecta en serie con el devanado de arranque y el swith centrifugo

La corriente en el devanado de arranque que es liberada por el capacitor se adelanta al voltaje en el devanado de trabajo obteniendo de esta manera un desplazamiento angular mayor entre los devanados Lo que proporciona un incremento en el par de arranque del motor Para tener una idea de la magnitud de dicho par un motor de fase partida con capacitor tiene un par dos veces mayor que el motor de fase partida sin capacitor

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Figura 21 motores de arranque con capacitorCaracteriacutesticasLos motores de arranque con capacitor se encuentran disponibles en las versiones de par de arranque normal para accionar cargas como ventiladores sopladores bombas centrifugas y otras aplicaciones Los disentildeos para alto par de arranque se usan en equipos como compresores bombas transportadores con carga etc

Los motores de fase partida de arranque con capacitor son los que requieren el menor mantenimiento de todos los tipos de motores monofaacutesicos pero tienen un par de arranque muy bajo lo que hace que no sean adecuados para algunas aplicaciones

El par de arranque en un motor de arranque con capacitor esta producido por un campo magneacutetico rotatorio que se establece dentro del motor Este campo magneacutetico relocaliza al devanado de arranque a 90 grados eleacutectricos desfasados con respecto al devanado de trabajo lo que hace que la corriente en el devanado de arranque se adelante a la del devanado de trabajo Esta condicioacuten produce un campo magneacutetico giratorio en el estator el cual a su vez induce una corriente en el devanado del rotor efectuando asiacute la rotacioacuten del mismo

Conexion

Figura 22

Figura 23

16

Figura 24 Figura 25

23 MOTORES MONOFASICOS CON CAPACITOR PERMANENTE

CARACTERIacuteSTICAS

Los motores de fase partida con capacitor permanente usan un capacitor conectado en serie con los devanados de arranque y de trabajo El capacitor crea un retraso en el devanado de arranque el cual es necesario para arrancar el motor y para accionar la carga

En caso necesario los devanados de un motor con capacitor permanente se pueden identificar verificando los valores de la resistencia de los devanados de arranque y de trabajo

El devanado de arranque y el devanado de trabajo con su capacitor permanecen en el circuito mientras el motor esta en operacioacuten La principal diferencia entre un motor con capacitor permanente y un motor de arranque con capacitor es que no se requiere swith centriacutefugo para los motores con capacitor permanente Estos motores no pueden arrancar y accionar cargas que requieren un alto par de arranque

Conexioacuten

Figura 26

Motor de ca monofaacutesico con capacitor permanente (figura 26) no requiere de switch centriacutefugo ya que el capacitor nunca se mueve del circuito

Figura 27

Diagrama esquemaacutetico de los devanados del motor monofaacutesico de ca 17

con capacitor permanente

Figura 28

24 Motor monofaacutesico con condensador permanente

Operacioacuten

Estos se diferencian de los motores de divisioacuten de fases en el hecho de que las bobinas de encendido tienen maacutes vueltas (frecuentemente maacutes que el embobinado principal) y se alimenta mediante condensadores en serie El resultado de complicar miacutenimamente el circuito es el de un mejor encendido Los condensadores en serie son la causa de que la corriente que se da en la bobina de arranque esteacute atrasada respecto a la fase de la tensioacuten suministrada escogiendo de forma correcta la bobina y el condensador podemos aproximar en gran manera la diferencia de fase ideal de 90deg

El momento inicial es ahora dos o tres veces mayor que el momento total con una corriente inicial cuyos valores estaacuten comprendidos entre cuatro y seis veces la corriente normal Para conseguir este funcionamiento se necesitan valores altos de la capacidad usualmente unos 50HZ o maacutes por caballo de potencia a 240V 50 HZ y sobre unas cuatro veces superior para 115V 60HZ El uacutenico tipo de condensador que puede proveer esta capacidad dicho tensioacuten con un tamantildeo y coste aceptable es el condensador electroacutenico Esto nos da la gran capacidad necesaria en un volumen muy pequentildeo pero desafortunadamente producen pequentildeas aunque significantes peacuterdidas que incrementan de forma muy espectacular la temperatura interna cuando circulan corrientes alternas muy altas Esto no es de gran importancia cuando se utiliza uacutenicamente como motor de arranque (en la mayor parte de los motores si se les da un mal uso se quemariacutea primero el embobinado de arranque que el condensador) pero no se utilizan en un circuito de uso permanente

La figura 29 Muestra el motor de condensador permanente

El motor de encendido capacitivo monofaacutesico es el maacutes adecuado para utensilios domeacutesticos Tiene un gran momento inicial tolera frecuentes paradas y puestas en marcha y es tan soacutelo un poco maacutes caro que el de motor de divisioacuten de fase Es faacutecil de reconocer debido al pequentildeo saliente situado en la carcasa y que aloja el condensador ciliacutendrico para el arranque

Figura 29Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador

Meacutetodo para el seguimiento de averiacuteas eleacutectricas realizar Cuadro sinoacuteptico de averiacuteas Seguimiento de averiacuteas entre motor principal y si existe un programador Comprobacioacuten de circuitos para el diagnoacutestico de averiacuteas funcionamiento y comprobacioacuten Comprobacioacuten Condensadores a traveacutes de multimetro Comprobaciones de Circuitos y entre motor-placa-programador Instalacioacuten del motor principal en la placa Comprobacioacuten de tensioacuten entre F y N Diagnoacutestico de averiacuteas a traveacutes de las mediciones eleacutectricas efectuadas

25 Motores Universales

Introduccioacuten

Los motores universales son motores en serie de potencia fraccional de corriente alterna disentildeados especialmente para usarse en potencia ya sea de corriente continua o de corriente alterna Recordemos que el motor serie de corriente continua se caracteriza por disponer de un fuerte par de arranque y que la velocidad del rotor variacutea en sentido inverso de la carga pudiendo llegar a embalarse cuando funciona en vaciacuteo Estos motores tienen la misma caracteriacutestica de velocidad y par cuando funcionan en ca o en cc En general

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los motores universales pequentildeos no requieren devanados compensadores debido a que el nuacutemero de espiras de su armadura es reducido y por lo tanto tambieacuten lo seraacute su reactancia de armadura Como resultado los motores inferiores a 38 de caballo de fuerza generalmente se construyen sin compensacioacuten El costo de los motores universales no compensados es relativamente bajo por lo que su aplicacioacuten es muy comuacuten en aparatos domeacutesticos ligeros por ejemplo aspiradoras taladros de mano licuadoras etc El motor universal es sin duda el maacutes utilizado en la industria del electrodomeacutestico Su nombre deriva del hecho de que puede funcionar tanto en corriente alterna como en corriente continua Para que un motor de este tipo pueda funcionar con ca es necesario que el empilado de su inductor (el nuacutecleo de los electroimanes) sea de chapa magneacutetica para evitar las corrientes de Foucault Por otra parte la conmutacioacuten resulta en los motores universales que en los de corriente continua por lo que la vida de las escobillas y el colector es maacutes corta inconveniente que reduce mucho el campo de aplicacioacuten de los motores universales

Partes principales

Cables de alimentacioacuten Porta escobilla Escobilla Devanado del rotor Rotor (o armadura) Bobinas de campo Campo del estator Conmutador Ventilador Chumacera

Figura 30Motor CD en derivacioacuten operando en CA

La mayoriacutea de los motores reduciraacuten su velocidad conforme aumenta su carga Los motores con una regulacioacuten deficiente de la velocidad (motores de DC en serie o motores de AC-DC) cambiando mucho su velocidad cuando la carga cambia Los motores con una buena regulacioacuten de velocidad (la mayoriacutea de los motores de DC en derivacioacuten y de induccioacuten) mantienen una velocidad mas constante conforme a la carga cambia Los motores sincroacutenicos operan a la velocidad sincroacutenica desde la condicioacuten sin carga hasta que llevan una sobre carga considerable sin embargo cuando la torsioacuten de carga se incrementa mas allaacute de un cierto punto su velocidad desciende repentinamenteEn algunos motores la placa de caracteriacutestica indicara la velocidad sin carga aproximada En ocasiones se encontrara el rango de velocidad de operacioacuten aceptable del motor A menudo la velocidad miacutenima mencionada depende de la capacidad de enfriamiento de motor Ninguacuten motor cuyo enfriamiento dependa de un ventilador impulsado por el eje debe ser operado a una velocidad demasiado baja

En derivacioacutenLos devanados inductor e inducido se conectan en paralelo tal como se puede observar en la figura Un caso particular de este tipo de conexioacuten es aqueacutel en que el devanado excitador y el inducido se conectan a redes de corriente continua independientes este tipo de conexioacuten se designa con el nombre de excitacioacuten independiente

En la (figura 31) se representa el esquema de una maacutequina de corriente continua geneacuterica de dos polos que puede actuar como motor y como generador Esta maacutequina estaacute constituida por los siguientes elementos

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Figura 31de un motor CDEl estator que mediante el devanado inductor o de excitacioacuten es el encargado de generar y conducir el campo magneacutetico de excitacioacuten El estator estaacute formado por una corona de material ferromagneacutetico denominada culata en cuyo interior se encuentran dispuestos en nuacutemero par unos salientes provistos de expansiones en los extremos denominados polos En torno a los polos se arrollan los devanados de excitacioacuten que generan un campo magneacutetico cuando circula por ellos una corriente continua El colector de delgas que es un conjunto de laacuteminas de cobre llamadas delgas aisladas entre siacute por una capa de mica y que giran solidariamente con el rotor Las delgas estaacuten conectadas eleacutectricamente a las bobinas del devanado inducido

Motor en CD en serie operado en C A

Los motores de corriente directa son insuperables para aplicaciones en las que debe ajustarse la velocidad asiacute como para aplicaciones en las que requiere un par grande En la actualidad se utilizan millones de motores de CD cuya potencia es de una fraccioacuten de caballo en la industria del transporte como automoacuteviles trenes y aviones donde impulsan ventiladores de diferentes tipos para aparatos de ac calentadores y descongeladores tambieacuten mueven los limpiadores de parabrisas y accioacuten de levantamiento de asiento y ventanas Tambieacuten son muy uacutetiles para arrancar motores de gasolina y diesel en autos camiones autobuses tractores y lanchas

El motor de CD tiene un estator y un rotor (ARMADURA) El estator contiene uno no maacutes devanados por cada polo los cuales estaacuten disentildeados para llevar intensidades de corriente directas que establecen un campo magneacuteticoLa ARMADURA y su devanado estaacuten ubicados en la trayectoria de este campo magneacutetico y cuando el devanado lleva Intensidades de Corriente se desarrolla un par-motor que hace girar el motor Hay un COMUTADOR conectado al devanado de la armadura si no se utilizara un conmutador el Motor solo podriacutea dar una fraccion de vuelta y luego se detendriacutea

Para que un motor de CD pueda funcionar es necesario que pase una Intensidad de Corriente por el devanado de Armadura El estator debe de producir un campo m (flujo) magneacutetico con un devanado de derivacioacuten o serie (o bien una combinacioacuten de ambos)

El par que se produce en un motor de CD es directamente proporcional a la Intensidad de Corriente de la armadura y al campo del estado Por otro lado la velocidad de motor la determinara principalmente la Tensioacuten de la Armadura y el campo del Estator La velocidad del motor tambieacuten aumenta cuando se reduce el campo del estator En realidad la velocidad puede aumentar en forma peligrosa cuando por accidente se anula el campo del estator Como ya sabemos los motores de CD pueden explotar cuando trabajan a velocidades muy altas

Con la fuente de Alimentacioacuten de medicioacuten de CD y del Generador Motor de CD observe que la Armadura esta conectada en serie con el devanado de campo en serie a traveacutes de la Tensioacuten de entrada

Figura 32 de un motor CD serieClasificacioacuten

Excitacioacuten por imanes permanentes Excitacioacuten independiente Excitacioacuten serie Excitacioacuten paralelo Excitacioacuten compuesta

Caracteriacutesticas de operacioacuten

Los motores universales son pequentildeos motores con devanado en serie que operan con voltaje de corriente directa o alterna

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Los motores universales tienen praacutecticamente la misma contraccioacuten que los de corriente directa ya que tienen un devanado de campo y una armadura con sus escobillas y su conmutador

El conmutador mantiene a la armadura girando a traveacutes del campo magneacutetico del devanado de campo

Tambieacuten cambia el flujo de corriente con relacioacuten al devanado de campo y la armadura es decir cumple con una funcioacuten de empujar y jalar

Esta accioacuten de jalar y empujar esta creada por los polos norte y sur de los devanados de campo y armadura

Los motores de induccioacuten y los motores de DC reducen un tanto su velocidad cuando el voltaje fluctuacutea y hay posibilidades de que desciendan la potencia y al torsioacuten maacuteximas disponibles de un motor

Hay mas probabilidades de que los motores de que los motores sincroacutenicos se desincronicen con el voltaje bajo

Hay posibilidades de que los motores de induccioacuten se ahoguen bajo la carga pico o de que no arranquen con el voltaje bajo

Por lo general la eficiencia y el factor de potencia de un motor bajan con el voltaje alto o bajo Algunos motores que impulsan ciertos tipos de cargas consumiraacuten mas corriente cuando el voltaje es demasiado bajo Otros consumiraacuten mas corriente

1048708Control de velocidad de motores universales

El meacutetodo principal de control de velocidad empleado para motores monofaacutesicos universales de potencia fraccionaria (control de la tensioacuten de inducido) es el meacutetodo de control de la tensioacuten de liacutenea primaria (de deslizamiento) Lo cual implica una reduccioacuten de la tension aplicada al devanado estatoacuterico (de motores de induccioacuten) universal En el primer caso produce una reduccioacuten del par y aumento del deslizamiento En el uacuteltimo caso representa simplemente un medio de controlar la velocidad mediante control de la tensioacuten o del flujo inducido

1048708 La velocidad mencionada en la placa de caracteriacutesticas es

1048708 La velocidad aproximada a la cual un motor de induccioacuten produce su potencia nominal

1048708 La velocidad normal de operacioacuten de un motor sincroacutenico

1048708 La velocidad ldquobaserdquo aproximada de un motor de DC los motores de DC operaran a una velocidad superior a la velocidad base al reducir la corriente de campo y a una velocidad inferior al reducir el voltaje de la armadura (inducido)

EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN

Despueacutes del estudio de la unidad II te sugiero que realices los siguientes ejercicios de auto evaluacioacuten lo que permitiraacute fortalecer tus conocimientos

I Responda la siguiente pregunta

1 iquestQueacute importancia tiene el motor monofaacutesico

2 iquestCoacutemo se clasifican los motores monofaacutesicos

3 iquestMencione las partes del motor de fase partida

4 iquestJunto a su instructor desarme un motor de fase partida y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

5 iquestDonde se utilizan los motores monofaacutesicos de arranque con capacitor

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6 iquestDibuje el esquema de un motor de arranque con capacitor y coloque sus partes

7 iquestQue funcioacuten realiza el capacitor permanente en un motor monofaacutesico

8 iquestJunto a su instructor desarme un motor de monofaacutesico de capacitor permanente y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

9 iquestCuaacuteles son las partes principales del motor universal

10 iquestMencione las caracteriacutesticas de operacioacuten del motor universal

GLOSARIO

Corto circuito Se produce por el contacto repentino de dos o maacutes conductores de corriente o una liacutenea de corriente y un conductor a tierra

Corriente alterna (ca) En este caso las cargas eleacutectricas circulan siempre en la misma direccioacuten del punto de mayor potencial al de menor potencial

Par de giro Es la fuerza con que gira un eje Se mide en kilogramometro (MKS) o newtonmetro (SI)

Par motor Es la fuerza con que gira un motor El giro de un motor tiene dos caracteriacutesticas el par motor y la velocidad de giro Por combinacioacuten de estas dos se obtiene la potencia

Eficiencia La eficiencia o rendimiento de un motor eleacutectrico es una medida de su habilidad para convertir la potencia eleacutectrica que toma de la liacutenea en potencia mecaacutenica uacutetil Se expresa usualmente en por ciento de la relacioacuten de la potencia mecaacutenica entre la potencia eleacutectrica esto es

BIBLIOGRAFIA

Motores Universales Ministerio De Educacioacuten Superior InstitutoUniversitario De Tecnologiacutea Caripito Venezuela 2004

Quispe O Enrique C Motores Eleacutectricos de Alta Eficiencia UniversidadAutoacutenoma de Occidente Cali Colombiahttpenergiaycomputacionunivalleeducoedicion2121art2pdf

A BC de las maquinas eleacutectricas tomo 1 y2 (Enrrique Harper)

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  • DIRECCION GENERAL DE FORMACION PROFESIONAL
  • INTRODUCCION
  • OBJETIVO GENERAL
  • OBJETIVOS ESPECIFICOS
  • RECOMENDACIONES GENERALES
  • UNIDAD I TRANSFORMADORES MONOFAacuteSICOS
  • 1 Conceptos baacutesicos
  • Magnetismo y Electromagnetismo
  • Electromagnetismo
  • Campo Magneacutetico
  • Ley de polaridad
  • Induccioacuten Magneacutetica
  • Ley de lenz
  • 2-Principios de Funcionamiento de los transformadores
  • Concepto
  • Estructura y funcionamiento
  • Tipos de nuacutecleos
  • 3 Clasificacioacuten de los transformadores monofaacutesicos
  • De intensidad
  • De Tensioacuten
  • Auto Transformador
  • 4 Calculo de transformadores
  • Numero de espiras
  • Relacioacuten de Transformacioacuten
  • Rendimiento del transformador
  • Prueba de corto circuito en el transformador
  • Teacutecnicas de verificacioacuten de transformadores monofaacutesicos
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • 1 Motores monofasicos
  • Introduccioacuten
  • Principio de operacioacuten
  • Partes principales de un motor monofaacutesico
  • 2 Clasificacioacuten de los motores monofaacutesicos
  • 21 Motor monofaacutesico de fase partida
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutestica
  • Conexioacuten del motor de fase partida
  • Averiacuteas
  • 22 MOTORES MONOFASICO CON CAPACITOR DE ARRANQUE
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutesticas
  • Conexion
  • 23 MOTORES MONOFASICOS CON CAPACITOR PERMANENTE
  • CARACTERIacuteSTICAS
  • Conexioacuten
  • 24 Motor monofaacutesico con condensador permanente
  • Operacioacuten
  • Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador
  • 25 Motores Universales
  • Introduccioacuten
  • Motor CD en derivacioacuten operando en CA
  • Motor en CD en serie operado en C A
  • Clasificacioacuten
  • Caracteriacutesticas de operacioacuten
  • Control de velocidad de motores universales
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • GLOSARIO
  • BIBLIOGRAFIA
Page 13: Manual de Maquinas Electricas Universales

El motor de fase partida tiene dos grupos de devanados en el estator El primer grupo se conoce como el devanado principal o devanado de trabajo y el segundo como devanado auxiliar o de arranque (figura 17) Estos dos devanados se conectan en paralelo entre si el voltaje de liacutenea se aplica a ambos al energizar el motorLos dos devanados difieren entre si fiacutesica y eleacutectricamente El devanado de trabajo esta formado de conductor grueso y tiene mas espiras que el devanado de arranque Generalmente el devanado de arranque se aloja en la parte superior de las ranuras del estator en tanto que el de trabajo en la parte inferior El devanado de arranque tiene menos espiras de una seccioacuten delgada o pequentildea de conductor Figura 18 atraccioacuten magneacutetica y desplazamiento de los devanados

Figura 17 de motor monofaacutesico de fase partida

Figura 18 atraccioacuten magneacutetica y desplazamiento de los devanados

CaracteriacutesticaEn general un motor de fase partida consiste de una carcaza un estator formado por laminaciones en cuyas ranura se alojan las bobinas de los devanados principal y auxiliar un rotor o parte giratoria formada por conductores basados de barras de cobre o aluminio embebidos en el rotor y conectados entre si por medio de anillos de cobre en ambos extremos formando lo que se conoce como una jaula de ardilla Se les llama asiacute porque la configuracioacuten de los anillos y las barras conductoras se asemejan realmente a una jaula de ardilla

El devanado de arranque ayuda a arrancar al motor de C A De fase partida y es removido el circuito por un switch centrifugo cuando el motor alcanza del 75 al 80 de su velocidad nominal

Una parte maacutes importantes del motor eleacutectrico es su mecanismo de arranque Para los motores monofaacutesicos se usa un tipo especial a base de un swith centriacutefugo para desconectar el devanado de arranque cuando el motor ha alcanzado de 75 a 80 de su velocidad de operacioacuten de manera que a velocidad nominal el motor funciona solo con su devanado de operacioacuten A esta velocidad un mecanismo a base de resorte abre ya que la fuerza centrifuga del rotor vence la del resorte que hace que el swith permanezca cerradoComo se observa en el circuito (figura 19) de arranque el swith centrifugo esta conectado en serie con el devanado de arranque

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Figura 19

El motor continuacutea operando debido a las corrientes inducidas en el devanado del rotor y a su movimiento Si el swith centrifugo no esta cerrado cuando es energizado el motor este no arrancara y puede producir un fuerte ruido y demandar una corriente excesiva

Debido a que el rotor no gira su impedancia es aproximadamente igual a la resistencia de las barras del rotor y actuacutea como el secundario de un transformador en corto esto hace que el primario (devanado de trabajo) demande mucha corriente y si esta condicioacuten permanece por mucho tiempo entonces el devanado de trabajo sufre un calentamiento excesivo

Conexioacuten del motor de fase partidaLa Nacional Eleacutectrical Manufacturen Association (NEMA) de los Estados Unidos tiene establecida una numeracioacuten normalizada y un coacutedigo de colores que han sido adoptados por varios paiacuteses que facilita la identificacioacuten de las terminales del motor(figura 20) El numero de cada conductor o Terminal se identifica con una letra (T1 T2 etc) y se le asigna un color como se muestra en la figura

Figura 20

AveriacuteasEstas son posibles averillas que puede tener los motores monofasicosFalla en el arranque1) Causa Voltaje bajo o ausencia de voltajeSolucioacuten Revise la fuente de alimentacioacuten

2 ) Causa Conexiones inadecuadas Solucioacuten Revise las conexiones con el diagrama del motor

3) Causa Carga excesiva Solucioacuten si el motor arranca cuando esta desconectado de la carga el motor puede estar sobre cargado bloqueado o trabado de modo que no gira libremente reduzca la carga para que corresponda a la clasificacioacuten del motor aplique un motor que tenga mayor momento de torzoacuten de arranque

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4) Causas Alineacioacuten defectuosaSolucioacuten Alinee el motor apropiadamente con la maquina impulsada

5) Causas Espacio de aire desigual

Solucioacuten Revise para ver si el eje esta doblado o si los cojinetes estaacuten gastados Si es necesario rectifique el diaacutemetro exterior del rotor o el nuacutecleo del estator Al aumentar el espacio de aire puede haber recalentamiento manteacutengalo al mismo

6) Causas Suciedad n el espacio de aire

Solucioacuten Desmonte el motor y use una aspiradora o saque la suciedad por medio de aire comprimido seco

7) Causas Cojines gastados

Solucioacuten Un cojinete seco o ligeramente gastado puede dar como resultado un ruido del tipo zumbidoCojinetes Los cojinetes son partes vitales del motor Son las uacutenicas partes desgastadas con excepcioacuten del interruptor de arranque en la mayoriacutea de los motores de potencia fraccionaria Muchos motores monobaacutesicos para fines generales utilizan cojines de camisa para sostener el motor Se usan motores de cojines de bolsas en los sitios en que se encuentra cargas pesadas de empuje axial y radical

Sustituya siempre los cojines de camisa con otros que sean exactamente iguales Los cojines deben calzar bien en su cubierta Aunque el cojinete posterior (extremo del eje) se gasta maacutes que el cojinete delantero reemplaacutecelos ambos al mismo tiempo

Recalentamiento del cojinete

1) Causa Ausencia d aceite

Solucioacuten Poacutengale al motor un buen grado de aceite lubricantes ligero

2) Causa Aceite sucio

Solucioacuten Lidie l cojinete y la mecha y reemplace el aceite con un buen grado de aceite lubricantes ligero

3) Causa El aceite no llega al eje

Solucioacuten Revise la mancha y los medios que se proporcionan para mantener la mancha contra el eje Si es de contraccioacuten de anillo aseguacuterese de que los anillos giran

4) Causa Demasiada grasa

Solucioacuten Quite el exceso d grasa La grasa excesiva puede que los cojines se recalienten

5) Causa Excesiva tensioacuten de las correas al valor adecuado (Casos que motores accionan con correas o banda)

Solucioacuten Ajuste la cesioacuten de las correas al valor adecuado (12rdquo a frac34 de deflexioacuten)

6) Causa Superficie aacutespera de los cojinetes

Accioacuten Reemplace los cojinetes

7) Accioacuten Empuje Terminal excesivo

Solucioacuten Revise el motor y la aplicacioacuten Puede ser ocasiona por el nuacutecleo del rotor situado incorrectamente sobre l eje o por la maquina accionada produciendo tensioacuten excesiva sobre los cojinetes del motor

8) Causa Transicioacuten lateral excesivo

Solucioacuten Revise la aplicacioacuten del motor a la maquina accionada Aseguacuterese de que la correa tiene la tensioacuten correcta La transicioacuten de la correa no deberaacute ser contra la ventanilla del cojinete

Chisporroteo excesivo de las escobillas

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En cualquier motor de conmutador el chisporroteo excesivo d las escobillas es causado generalmente por cobillas o conmutador defectuosos

La sobrecarga el voltaje d la liacutenea y los cortocircuitos o los circuitos abiertos del arrollamiento son otras causas de produccioacuten de chispas

1) Causa Cortocircuito o circuito abierto en el inducidoSolucioacuten Revise para ver si hay soldadura o metal entre las barras del conmutador y conexiones rotas o sueltas Repare o vuelva a enrollar el inducido

2) Causa Escobillas gastadas o pegadasSolucioacuten Si las escobillas estaacuten bien gastadas sustituacuteyalas por novas de la clasificacioacuten correcta Si las escobillas se pegan liacutempielas y revise la tensioacuten del resorte de la misma

3) Causa Colocacioacuten inadecuada de las escobillas Solucioacuten Revise para determinar si las escobillas estaacuten colocadas a la distancia conveniente de la neutral

4) Causa Conmutador aacutespero Solucioacuten Limpie con lija fina SOLAMENTE Si es mica alta corte la mica Si la mica es alta en un sitio se puede quitar cortando con una hojilla de sierra para cortar metales preparados para esta operacioacuten Si es necesario rectifique el conmutador hacendoacute un ligero corte por medio de un torno

5) Causa Barras del conmutador flojasSolucioacuten Reemplace el conmutador o el inducido Los conmutadores deberiacutean ser lisos redondos y conceacutentricos con el eje de rotacioacuten

6) Causa Polvos peligrososSolucioacuten Averiguumle la causa y corriacutejala El polvo d las construcciones de edificios nuevos s particularmente peligroso para las superficies de los conmutadores

7) Causa SobrecargaSolucioacuten Disminuya la carga C ponga un motor de mayor clasificacioacuten

8) Causa Escobillas desigualesSolucioacuten Vulva a asentar las escobillas Use un pedazo de papel de lija debajo de extremo del conmutador de la escobillas y gire el conmutador para obtener un ajuste parejo de las escobillas al conmutador

Recalentamiento de motor

He aquiacute varias razones por las cuales se recalientan los motores sobrecargas contactos a tierras permanencia del arrollamiento d arranque n el crucito cojinetes gastados o secos y arrollamiento en cortocircuito

Las vueltas en cortocircuito del arrollamiento del motor son una causa comuacuten de calentamiento Las bobinas en cortocircuito se calientan maacutes que el resto del arrollamiento debido a la corriente excesiva que gastan Los cojines gastados o ecos actuacutean como una sobrecarga sobre el motor Tambieacuten la maquina accionada puede tener cojines gastados o secos que hacen que el motor se recalenteacute

Recalentamiento de los motores

1) Causa Obstruccioacuten del sistema d ventilacioacuten Solucioacuten Manteacutengase limpios y secos los motores eleacutectricos estos se hace necesariamente en inspecciones y las piezas perioacutedicasQuite el polvo por medio de una aspiradora Utilizando aire comprimido seco a baja porcioacuten o desmontando y limpiando el motor Las aberturas de ventilacioacuten no estar cubierta por otro aparatos

2) Causa SobrecargaSolucioacuten Aseguacuterese de que la maquina accionada no se traba Revise la aplicacioacuten mediana la potencia y la entrada d corriente bajo condiciones normales d operacioacuten (En los motores de induccioacuten la corriente sola no es una indicacioacuten confiable de carga del motor)

3) Causa El rotor roza el estatorSolucioacuten Revise para ver si los cojinetes estaacuten gastados o el eje esta doblado

Estator o Rotor quemados (Si l rotor es devanado)

1) Causa Humedad

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Solucioacuten Cueza el arrollamiento deacutele tratamiento de barniz El exacto de humedad puede ocasionar deacutebilmente del aislamiento

2) Causa Aacutecidos o basesSolucioacuten Quizaacutes sea necesario un tratamiento espacial de barniz

3) Causa Polvos peligrososSolucioacuten No deje que haya polvo Algunos tipos de polvos son altamente conducen y contribuye a la rotura del aislamiento

Velocidad del motor

Cuando un motor mancha mas lentamente de lo normal esto generalmente se debajo sobrecarga o alta resistencia en el circuito del motor

En todos los motores de CA con excepcioacuten del motor universal las velocidades que rigen por la frecuencia de la liacutenea de suministro generalmente de 60 l se muestra obtener velocidades muy altas mediante l motor universa su velocidad demuestra la carga

Velocidad demasiada lenta

1) Causa El motor circuito abierto o alta resistencia Solucioacuten Repare Esto se aplica a un motor de jaula de ardilla donde la velocidad baja excesivamente cuando se aplica la carga Si el rotor esta soldado d alguna manera lo deberiacutea reparar en un taller

Reemplace el rotor si el rotor fundido a troquel tiene barra abierta o anillo defectuoso

2) Causa SobrecargaSolucioacuten En los motores de repulsioacuten o motores universales reduzca la carga o ponga un motor de mayor clasificacioacuten Esto se aplica tambieacuten a los motores de polo de sombra y a los motores de condensador con divisioacuten excesiva

Velocidad demasiada alta

1) Causa Campo en cortocircuito

Solucioacuten Reemplace la bobina del campo En los motores universales un campo en cortocircuito produciraacute una velocidad excesiva

2) Causa No funciona el dispositivo de cortocircuitoSolucioacuten Limpie el dispositivos de cortocircuito En los motores de induccioacuten que son de arranque por repulsioacuten la velocidad puede llegar a ser demasiado alta si se pega el dispositivo de cortocircuito

3) Causa Carga LivianaSolucioacuten En los motores de repulsioacuten o universales aumente la carga o utilice un motor de clasificacioacuten de HP menor Esto se aplica tambieacuten a las velocidades maacutes lentas de los motores de polo de sombra con velocidades muacuteltiples o los motores con condensador de divisioacuten permanente

22 MOTORES MONOFASICO CON CAPACITOR DE ARRANQUE

Introduccioacuten

Estos motores son monofaacutesicos de CA cuyo rango va desde fracciones de HP hasta 15HP Se usan ampliamente en muchas aplicaciones de tipo monofaacutesico tales como accionamiento de maquinas herramientas (taladros pulidoras compresores de aire refrigeradores etc) Este tipo de motor es similar en su construccioacuten al de fase partida excepto que se conecta un capacitor en serie con el devanado de arranque como se muestra en la (figura 21)

Los motores de arranque con capacitor estaacuten equipados tambieacuten como los de fase partida con devanados de trabajo y de arranque pero el motor tiene un condensador (capacitor) que permite tener una mayor par de arranque Como se muestra en la figura anterior el capacitor se conecta en serie con el devanado de arranque y el swith centrifugo

La corriente en el devanado de arranque que es liberada por el capacitor se adelanta al voltaje en el devanado de trabajo obteniendo de esta manera un desplazamiento angular mayor entre los devanados Lo que proporciona un incremento en el par de arranque del motor Para tener una idea de la magnitud de dicho par un motor de fase partida con capacitor tiene un par dos veces mayor que el motor de fase partida sin capacitor

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Figura 21 motores de arranque con capacitorCaracteriacutesticasLos motores de arranque con capacitor se encuentran disponibles en las versiones de par de arranque normal para accionar cargas como ventiladores sopladores bombas centrifugas y otras aplicaciones Los disentildeos para alto par de arranque se usan en equipos como compresores bombas transportadores con carga etc

Los motores de fase partida de arranque con capacitor son los que requieren el menor mantenimiento de todos los tipos de motores monofaacutesicos pero tienen un par de arranque muy bajo lo que hace que no sean adecuados para algunas aplicaciones

El par de arranque en un motor de arranque con capacitor esta producido por un campo magneacutetico rotatorio que se establece dentro del motor Este campo magneacutetico relocaliza al devanado de arranque a 90 grados eleacutectricos desfasados con respecto al devanado de trabajo lo que hace que la corriente en el devanado de arranque se adelante a la del devanado de trabajo Esta condicioacuten produce un campo magneacutetico giratorio en el estator el cual a su vez induce una corriente en el devanado del rotor efectuando asiacute la rotacioacuten del mismo

Conexion

Figura 22

Figura 23

16

Figura 24 Figura 25

23 MOTORES MONOFASICOS CON CAPACITOR PERMANENTE

CARACTERIacuteSTICAS

Los motores de fase partida con capacitor permanente usan un capacitor conectado en serie con los devanados de arranque y de trabajo El capacitor crea un retraso en el devanado de arranque el cual es necesario para arrancar el motor y para accionar la carga

En caso necesario los devanados de un motor con capacitor permanente se pueden identificar verificando los valores de la resistencia de los devanados de arranque y de trabajo

El devanado de arranque y el devanado de trabajo con su capacitor permanecen en el circuito mientras el motor esta en operacioacuten La principal diferencia entre un motor con capacitor permanente y un motor de arranque con capacitor es que no se requiere swith centriacutefugo para los motores con capacitor permanente Estos motores no pueden arrancar y accionar cargas que requieren un alto par de arranque

Conexioacuten

Figura 26

Motor de ca monofaacutesico con capacitor permanente (figura 26) no requiere de switch centriacutefugo ya que el capacitor nunca se mueve del circuito

Figura 27

Diagrama esquemaacutetico de los devanados del motor monofaacutesico de ca 17

con capacitor permanente

Figura 28

24 Motor monofaacutesico con condensador permanente

Operacioacuten

Estos se diferencian de los motores de divisioacuten de fases en el hecho de que las bobinas de encendido tienen maacutes vueltas (frecuentemente maacutes que el embobinado principal) y se alimenta mediante condensadores en serie El resultado de complicar miacutenimamente el circuito es el de un mejor encendido Los condensadores en serie son la causa de que la corriente que se da en la bobina de arranque esteacute atrasada respecto a la fase de la tensioacuten suministrada escogiendo de forma correcta la bobina y el condensador podemos aproximar en gran manera la diferencia de fase ideal de 90deg

El momento inicial es ahora dos o tres veces mayor que el momento total con una corriente inicial cuyos valores estaacuten comprendidos entre cuatro y seis veces la corriente normal Para conseguir este funcionamiento se necesitan valores altos de la capacidad usualmente unos 50HZ o maacutes por caballo de potencia a 240V 50 HZ y sobre unas cuatro veces superior para 115V 60HZ El uacutenico tipo de condensador que puede proveer esta capacidad dicho tensioacuten con un tamantildeo y coste aceptable es el condensador electroacutenico Esto nos da la gran capacidad necesaria en un volumen muy pequentildeo pero desafortunadamente producen pequentildeas aunque significantes peacuterdidas que incrementan de forma muy espectacular la temperatura interna cuando circulan corrientes alternas muy altas Esto no es de gran importancia cuando se utiliza uacutenicamente como motor de arranque (en la mayor parte de los motores si se les da un mal uso se quemariacutea primero el embobinado de arranque que el condensador) pero no se utilizan en un circuito de uso permanente

La figura 29 Muestra el motor de condensador permanente

El motor de encendido capacitivo monofaacutesico es el maacutes adecuado para utensilios domeacutesticos Tiene un gran momento inicial tolera frecuentes paradas y puestas en marcha y es tan soacutelo un poco maacutes caro que el de motor de divisioacuten de fase Es faacutecil de reconocer debido al pequentildeo saliente situado en la carcasa y que aloja el condensador ciliacutendrico para el arranque

Figura 29Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador

Meacutetodo para el seguimiento de averiacuteas eleacutectricas realizar Cuadro sinoacuteptico de averiacuteas Seguimiento de averiacuteas entre motor principal y si existe un programador Comprobacioacuten de circuitos para el diagnoacutestico de averiacuteas funcionamiento y comprobacioacuten Comprobacioacuten Condensadores a traveacutes de multimetro Comprobaciones de Circuitos y entre motor-placa-programador Instalacioacuten del motor principal en la placa Comprobacioacuten de tensioacuten entre F y N Diagnoacutestico de averiacuteas a traveacutes de las mediciones eleacutectricas efectuadas

25 Motores Universales

Introduccioacuten

Los motores universales son motores en serie de potencia fraccional de corriente alterna disentildeados especialmente para usarse en potencia ya sea de corriente continua o de corriente alterna Recordemos que el motor serie de corriente continua se caracteriza por disponer de un fuerte par de arranque y que la velocidad del rotor variacutea en sentido inverso de la carga pudiendo llegar a embalarse cuando funciona en vaciacuteo Estos motores tienen la misma caracteriacutestica de velocidad y par cuando funcionan en ca o en cc En general

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los motores universales pequentildeos no requieren devanados compensadores debido a que el nuacutemero de espiras de su armadura es reducido y por lo tanto tambieacuten lo seraacute su reactancia de armadura Como resultado los motores inferiores a 38 de caballo de fuerza generalmente se construyen sin compensacioacuten El costo de los motores universales no compensados es relativamente bajo por lo que su aplicacioacuten es muy comuacuten en aparatos domeacutesticos ligeros por ejemplo aspiradoras taladros de mano licuadoras etc El motor universal es sin duda el maacutes utilizado en la industria del electrodomeacutestico Su nombre deriva del hecho de que puede funcionar tanto en corriente alterna como en corriente continua Para que un motor de este tipo pueda funcionar con ca es necesario que el empilado de su inductor (el nuacutecleo de los electroimanes) sea de chapa magneacutetica para evitar las corrientes de Foucault Por otra parte la conmutacioacuten resulta en los motores universales que en los de corriente continua por lo que la vida de las escobillas y el colector es maacutes corta inconveniente que reduce mucho el campo de aplicacioacuten de los motores universales

Partes principales

Cables de alimentacioacuten Porta escobilla Escobilla Devanado del rotor Rotor (o armadura) Bobinas de campo Campo del estator Conmutador Ventilador Chumacera

Figura 30Motor CD en derivacioacuten operando en CA

La mayoriacutea de los motores reduciraacuten su velocidad conforme aumenta su carga Los motores con una regulacioacuten deficiente de la velocidad (motores de DC en serie o motores de AC-DC) cambiando mucho su velocidad cuando la carga cambia Los motores con una buena regulacioacuten de velocidad (la mayoriacutea de los motores de DC en derivacioacuten y de induccioacuten) mantienen una velocidad mas constante conforme a la carga cambia Los motores sincroacutenicos operan a la velocidad sincroacutenica desde la condicioacuten sin carga hasta que llevan una sobre carga considerable sin embargo cuando la torsioacuten de carga se incrementa mas allaacute de un cierto punto su velocidad desciende repentinamenteEn algunos motores la placa de caracteriacutestica indicara la velocidad sin carga aproximada En ocasiones se encontrara el rango de velocidad de operacioacuten aceptable del motor A menudo la velocidad miacutenima mencionada depende de la capacidad de enfriamiento de motor Ninguacuten motor cuyo enfriamiento dependa de un ventilador impulsado por el eje debe ser operado a una velocidad demasiado baja

En derivacioacutenLos devanados inductor e inducido se conectan en paralelo tal como se puede observar en la figura Un caso particular de este tipo de conexioacuten es aqueacutel en que el devanado excitador y el inducido se conectan a redes de corriente continua independientes este tipo de conexioacuten se designa con el nombre de excitacioacuten independiente

En la (figura 31) se representa el esquema de una maacutequina de corriente continua geneacuterica de dos polos que puede actuar como motor y como generador Esta maacutequina estaacute constituida por los siguientes elementos

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Figura 31de un motor CDEl estator que mediante el devanado inductor o de excitacioacuten es el encargado de generar y conducir el campo magneacutetico de excitacioacuten El estator estaacute formado por una corona de material ferromagneacutetico denominada culata en cuyo interior se encuentran dispuestos en nuacutemero par unos salientes provistos de expansiones en los extremos denominados polos En torno a los polos se arrollan los devanados de excitacioacuten que generan un campo magneacutetico cuando circula por ellos una corriente continua El colector de delgas que es un conjunto de laacuteminas de cobre llamadas delgas aisladas entre siacute por una capa de mica y que giran solidariamente con el rotor Las delgas estaacuten conectadas eleacutectricamente a las bobinas del devanado inducido

Motor en CD en serie operado en C A

Los motores de corriente directa son insuperables para aplicaciones en las que debe ajustarse la velocidad asiacute como para aplicaciones en las que requiere un par grande En la actualidad se utilizan millones de motores de CD cuya potencia es de una fraccioacuten de caballo en la industria del transporte como automoacuteviles trenes y aviones donde impulsan ventiladores de diferentes tipos para aparatos de ac calentadores y descongeladores tambieacuten mueven los limpiadores de parabrisas y accioacuten de levantamiento de asiento y ventanas Tambieacuten son muy uacutetiles para arrancar motores de gasolina y diesel en autos camiones autobuses tractores y lanchas

El motor de CD tiene un estator y un rotor (ARMADURA) El estator contiene uno no maacutes devanados por cada polo los cuales estaacuten disentildeados para llevar intensidades de corriente directas que establecen un campo magneacuteticoLa ARMADURA y su devanado estaacuten ubicados en la trayectoria de este campo magneacutetico y cuando el devanado lleva Intensidades de Corriente se desarrolla un par-motor que hace girar el motor Hay un COMUTADOR conectado al devanado de la armadura si no se utilizara un conmutador el Motor solo podriacutea dar una fraccion de vuelta y luego se detendriacutea

Para que un motor de CD pueda funcionar es necesario que pase una Intensidad de Corriente por el devanado de Armadura El estator debe de producir un campo m (flujo) magneacutetico con un devanado de derivacioacuten o serie (o bien una combinacioacuten de ambos)

El par que se produce en un motor de CD es directamente proporcional a la Intensidad de Corriente de la armadura y al campo del estado Por otro lado la velocidad de motor la determinara principalmente la Tensioacuten de la Armadura y el campo del Estator La velocidad del motor tambieacuten aumenta cuando se reduce el campo del estator En realidad la velocidad puede aumentar en forma peligrosa cuando por accidente se anula el campo del estator Como ya sabemos los motores de CD pueden explotar cuando trabajan a velocidades muy altas

Con la fuente de Alimentacioacuten de medicioacuten de CD y del Generador Motor de CD observe que la Armadura esta conectada en serie con el devanado de campo en serie a traveacutes de la Tensioacuten de entrada

Figura 32 de un motor CD serieClasificacioacuten

Excitacioacuten por imanes permanentes Excitacioacuten independiente Excitacioacuten serie Excitacioacuten paralelo Excitacioacuten compuesta

Caracteriacutesticas de operacioacuten

Los motores universales son pequentildeos motores con devanado en serie que operan con voltaje de corriente directa o alterna

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Los motores universales tienen praacutecticamente la misma contraccioacuten que los de corriente directa ya que tienen un devanado de campo y una armadura con sus escobillas y su conmutador

El conmutador mantiene a la armadura girando a traveacutes del campo magneacutetico del devanado de campo

Tambieacuten cambia el flujo de corriente con relacioacuten al devanado de campo y la armadura es decir cumple con una funcioacuten de empujar y jalar

Esta accioacuten de jalar y empujar esta creada por los polos norte y sur de los devanados de campo y armadura

Los motores de induccioacuten y los motores de DC reducen un tanto su velocidad cuando el voltaje fluctuacutea y hay posibilidades de que desciendan la potencia y al torsioacuten maacuteximas disponibles de un motor

Hay mas probabilidades de que los motores de que los motores sincroacutenicos se desincronicen con el voltaje bajo

Hay posibilidades de que los motores de induccioacuten se ahoguen bajo la carga pico o de que no arranquen con el voltaje bajo

Por lo general la eficiencia y el factor de potencia de un motor bajan con el voltaje alto o bajo Algunos motores que impulsan ciertos tipos de cargas consumiraacuten mas corriente cuando el voltaje es demasiado bajo Otros consumiraacuten mas corriente

1048708Control de velocidad de motores universales

El meacutetodo principal de control de velocidad empleado para motores monofaacutesicos universales de potencia fraccionaria (control de la tensioacuten de inducido) es el meacutetodo de control de la tensioacuten de liacutenea primaria (de deslizamiento) Lo cual implica una reduccioacuten de la tension aplicada al devanado estatoacuterico (de motores de induccioacuten) universal En el primer caso produce una reduccioacuten del par y aumento del deslizamiento En el uacuteltimo caso representa simplemente un medio de controlar la velocidad mediante control de la tensioacuten o del flujo inducido

1048708 La velocidad mencionada en la placa de caracteriacutesticas es

1048708 La velocidad aproximada a la cual un motor de induccioacuten produce su potencia nominal

1048708 La velocidad normal de operacioacuten de un motor sincroacutenico

1048708 La velocidad ldquobaserdquo aproximada de un motor de DC los motores de DC operaran a una velocidad superior a la velocidad base al reducir la corriente de campo y a una velocidad inferior al reducir el voltaje de la armadura (inducido)

EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN

Despueacutes del estudio de la unidad II te sugiero que realices los siguientes ejercicios de auto evaluacioacuten lo que permitiraacute fortalecer tus conocimientos

I Responda la siguiente pregunta

1 iquestQueacute importancia tiene el motor monofaacutesico

2 iquestCoacutemo se clasifican los motores monofaacutesicos

3 iquestMencione las partes del motor de fase partida

4 iquestJunto a su instructor desarme un motor de fase partida y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

5 iquestDonde se utilizan los motores monofaacutesicos de arranque con capacitor

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6 iquestDibuje el esquema de un motor de arranque con capacitor y coloque sus partes

7 iquestQue funcioacuten realiza el capacitor permanente en un motor monofaacutesico

8 iquestJunto a su instructor desarme un motor de monofaacutesico de capacitor permanente y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

9 iquestCuaacuteles son las partes principales del motor universal

10 iquestMencione las caracteriacutesticas de operacioacuten del motor universal

GLOSARIO

Corto circuito Se produce por el contacto repentino de dos o maacutes conductores de corriente o una liacutenea de corriente y un conductor a tierra

Corriente alterna (ca) En este caso las cargas eleacutectricas circulan siempre en la misma direccioacuten del punto de mayor potencial al de menor potencial

Par de giro Es la fuerza con que gira un eje Se mide en kilogramometro (MKS) o newtonmetro (SI)

Par motor Es la fuerza con que gira un motor El giro de un motor tiene dos caracteriacutesticas el par motor y la velocidad de giro Por combinacioacuten de estas dos se obtiene la potencia

Eficiencia La eficiencia o rendimiento de un motor eleacutectrico es una medida de su habilidad para convertir la potencia eleacutectrica que toma de la liacutenea en potencia mecaacutenica uacutetil Se expresa usualmente en por ciento de la relacioacuten de la potencia mecaacutenica entre la potencia eleacutectrica esto es

BIBLIOGRAFIA

Motores Universales Ministerio De Educacioacuten Superior InstitutoUniversitario De Tecnologiacutea Caripito Venezuela 2004

Quispe O Enrique C Motores Eleacutectricos de Alta Eficiencia UniversidadAutoacutenoma de Occidente Cali Colombiahttpenergiaycomputacionunivalleeducoedicion2121art2pdf

A BC de las maquinas eleacutectricas tomo 1 y2 (Enrrique Harper)

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  • DIRECCION GENERAL DE FORMACION PROFESIONAL
  • INTRODUCCION
  • OBJETIVO GENERAL
  • OBJETIVOS ESPECIFICOS
  • RECOMENDACIONES GENERALES
  • UNIDAD I TRANSFORMADORES MONOFAacuteSICOS
  • 1 Conceptos baacutesicos
  • Magnetismo y Electromagnetismo
  • Electromagnetismo
  • Campo Magneacutetico
  • Ley de polaridad
  • Induccioacuten Magneacutetica
  • Ley de lenz
  • 2-Principios de Funcionamiento de los transformadores
  • Concepto
  • Estructura y funcionamiento
  • Tipos de nuacutecleos
  • 3 Clasificacioacuten de los transformadores monofaacutesicos
  • De intensidad
  • De Tensioacuten
  • Auto Transformador
  • 4 Calculo de transformadores
  • Numero de espiras
  • Relacioacuten de Transformacioacuten
  • Rendimiento del transformador
  • Prueba de corto circuito en el transformador
  • Teacutecnicas de verificacioacuten de transformadores monofaacutesicos
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • 1 Motores monofasicos
  • Introduccioacuten
  • Principio de operacioacuten
  • Partes principales de un motor monofaacutesico
  • 2 Clasificacioacuten de los motores monofaacutesicos
  • 21 Motor monofaacutesico de fase partida
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutestica
  • Conexioacuten del motor de fase partida
  • Averiacuteas
  • 22 MOTORES MONOFASICO CON CAPACITOR DE ARRANQUE
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutesticas
  • Conexion
  • 23 MOTORES MONOFASICOS CON CAPACITOR PERMANENTE
  • CARACTERIacuteSTICAS
  • Conexioacuten
  • 24 Motor monofaacutesico con condensador permanente
  • Operacioacuten
  • Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador
  • 25 Motores Universales
  • Introduccioacuten
  • Motor CD en derivacioacuten operando en CA
  • Motor en CD en serie operado en C A
  • Clasificacioacuten
  • Caracteriacutesticas de operacioacuten
  • Control de velocidad de motores universales
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • GLOSARIO
  • BIBLIOGRAFIA
Page 14: Manual de Maquinas Electricas Universales

Figura 19

El motor continuacutea operando debido a las corrientes inducidas en el devanado del rotor y a su movimiento Si el swith centrifugo no esta cerrado cuando es energizado el motor este no arrancara y puede producir un fuerte ruido y demandar una corriente excesiva

Debido a que el rotor no gira su impedancia es aproximadamente igual a la resistencia de las barras del rotor y actuacutea como el secundario de un transformador en corto esto hace que el primario (devanado de trabajo) demande mucha corriente y si esta condicioacuten permanece por mucho tiempo entonces el devanado de trabajo sufre un calentamiento excesivo

Conexioacuten del motor de fase partidaLa Nacional Eleacutectrical Manufacturen Association (NEMA) de los Estados Unidos tiene establecida una numeracioacuten normalizada y un coacutedigo de colores que han sido adoptados por varios paiacuteses que facilita la identificacioacuten de las terminales del motor(figura 20) El numero de cada conductor o Terminal se identifica con una letra (T1 T2 etc) y se le asigna un color como se muestra en la figura

Figura 20

AveriacuteasEstas son posibles averillas que puede tener los motores monofasicosFalla en el arranque1) Causa Voltaje bajo o ausencia de voltajeSolucioacuten Revise la fuente de alimentacioacuten

2 ) Causa Conexiones inadecuadas Solucioacuten Revise las conexiones con el diagrama del motor

3) Causa Carga excesiva Solucioacuten si el motor arranca cuando esta desconectado de la carga el motor puede estar sobre cargado bloqueado o trabado de modo que no gira libremente reduzca la carga para que corresponda a la clasificacioacuten del motor aplique un motor que tenga mayor momento de torzoacuten de arranque

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4) Causas Alineacioacuten defectuosaSolucioacuten Alinee el motor apropiadamente con la maquina impulsada

5) Causas Espacio de aire desigual

Solucioacuten Revise para ver si el eje esta doblado o si los cojinetes estaacuten gastados Si es necesario rectifique el diaacutemetro exterior del rotor o el nuacutecleo del estator Al aumentar el espacio de aire puede haber recalentamiento manteacutengalo al mismo

6) Causas Suciedad n el espacio de aire

Solucioacuten Desmonte el motor y use una aspiradora o saque la suciedad por medio de aire comprimido seco

7) Causas Cojines gastados

Solucioacuten Un cojinete seco o ligeramente gastado puede dar como resultado un ruido del tipo zumbidoCojinetes Los cojinetes son partes vitales del motor Son las uacutenicas partes desgastadas con excepcioacuten del interruptor de arranque en la mayoriacutea de los motores de potencia fraccionaria Muchos motores monobaacutesicos para fines generales utilizan cojines de camisa para sostener el motor Se usan motores de cojines de bolsas en los sitios en que se encuentra cargas pesadas de empuje axial y radical

Sustituya siempre los cojines de camisa con otros que sean exactamente iguales Los cojines deben calzar bien en su cubierta Aunque el cojinete posterior (extremo del eje) se gasta maacutes que el cojinete delantero reemplaacutecelos ambos al mismo tiempo

Recalentamiento del cojinete

1) Causa Ausencia d aceite

Solucioacuten Poacutengale al motor un buen grado de aceite lubricantes ligero

2) Causa Aceite sucio

Solucioacuten Lidie l cojinete y la mecha y reemplace el aceite con un buen grado de aceite lubricantes ligero

3) Causa El aceite no llega al eje

Solucioacuten Revise la mancha y los medios que se proporcionan para mantener la mancha contra el eje Si es de contraccioacuten de anillo aseguacuterese de que los anillos giran

4) Causa Demasiada grasa

Solucioacuten Quite el exceso d grasa La grasa excesiva puede que los cojines se recalienten

5) Causa Excesiva tensioacuten de las correas al valor adecuado (Casos que motores accionan con correas o banda)

Solucioacuten Ajuste la cesioacuten de las correas al valor adecuado (12rdquo a frac34 de deflexioacuten)

6) Causa Superficie aacutespera de los cojinetes

Accioacuten Reemplace los cojinetes

7) Accioacuten Empuje Terminal excesivo

Solucioacuten Revise el motor y la aplicacioacuten Puede ser ocasiona por el nuacutecleo del rotor situado incorrectamente sobre l eje o por la maquina accionada produciendo tensioacuten excesiva sobre los cojinetes del motor

8) Causa Transicioacuten lateral excesivo

Solucioacuten Revise la aplicacioacuten del motor a la maquina accionada Aseguacuterese de que la correa tiene la tensioacuten correcta La transicioacuten de la correa no deberaacute ser contra la ventanilla del cojinete

Chisporroteo excesivo de las escobillas

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En cualquier motor de conmutador el chisporroteo excesivo d las escobillas es causado generalmente por cobillas o conmutador defectuosos

La sobrecarga el voltaje d la liacutenea y los cortocircuitos o los circuitos abiertos del arrollamiento son otras causas de produccioacuten de chispas

1) Causa Cortocircuito o circuito abierto en el inducidoSolucioacuten Revise para ver si hay soldadura o metal entre las barras del conmutador y conexiones rotas o sueltas Repare o vuelva a enrollar el inducido

2) Causa Escobillas gastadas o pegadasSolucioacuten Si las escobillas estaacuten bien gastadas sustituacuteyalas por novas de la clasificacioacuten correcta Si las escobillas se pegan liacutempielas y revise la tensioacuten del resorte de la misma

3) Causa Colocacioacuten inadecuada de las escobillas Solucioacuten Revise para determinar si las escobillas estaacuten colocadas a la distancia conveniente de la neutral

4) Causa Conmutador aacutespero Solucioacuten Limpie con lija fina SOLAMENTE Si es mica alta corte la mica Si la mica es alta en un sitio se puede quitar cortando con una hojilla de sierra para cortar metales preparados para esta operacioacuten Si es necesario rectifique el conmutador hacendoacute un ligero corte por medio de un torno

5) Causa Barras del conmutador flojasSolucioacuten Reemplace el conmutador o el inducido Los conmutadores deberiacutean ser lisos redondos y conceacutentricos con el eje de rotacioacuten

6) Causa Polvos peligrososSolucioacuten Averiguumle la causa y corriacutejala El polvo d las construcciones de edificios nuevos s particularmente peligroso para las superficies de los conmutadores

7) Causa SobrecargaSolucioacuten Disminuya la carga C ponga un motor de mayor clasificacioacuten

8) Causa Escobillas desigualesSolucioacuten Vulva a asentar las escobillas Use un pedazo de papel de lija debajo de extremo del conmutador de la escobillas y gire el conmutador para obtener un ajuste parejo de las escobillas al conmutador

Recalentamiento de motor

He aquiacute varias razones por las cuales se recalientan los motores sobrecargas contactos a tierras permanencia del arrollamiento d arranque n el crucito cojinetes gastados o secos y arrollamiento en cortocircuito

Las vueltas en cortocircuito del arrollamiento del motor son una causa comuacuten de calentamiento Las bobinas en cortocircuito se calientan maacutes que el resto del arrollamiento debido a la corriente excesiva que gastan Los cojines gastados o ecos actuacutean como una sobrecarga sobre el motor Tambieacuten la maquina accionada puede tener cojines gastados o secos que hacen que el motor se recalenteacute

Recalentamiento de los motores

1) Causa Obstruccioacuten del sistema d ventilacioacuten Solucioacuten Manteacutengase limpios y secos los motores eleacutectricos estos se hace necesariamente en inspecciones y las piezas perioacutedicasQuite el polvo por medio de una aspiradora Utilizando aire comprimido seco a baja porcioacuten o desmontando y limpiando el motor Las aberturas de ventilacioacuten no estar cubierta por otro aparatos

2) Causa SobrecargaSolucioacuten Aseguacuterese de que la maquina accionada no se traba Revise la aplicacioacuten mediana la potencia y la entrada d corriente bajo condiciones normales d operacioacuten (En los motores de induccioacuten la corriente sola no es una indicacioacuten confiable de carga del motor)

3) Causa El rotor roza el estatorSolucioacuten Revise para ver si los cojinetes estaacuten gastados o el eje esta doblado

Estator o Rotor quemados (Si l rotor es devanado)

1) Causa Humedad

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Solucioacuten Cueza el arrollamiento deacutele tratamiento de barniz El exacto de humedad puede ocasionar deacutebilmente del aislamiento

2) Causa Aacutecidos o basesSolucioacuten Quizaacutes sea necesario un tratamiento espacial de barniz

3) Causa Polvos peligrososSolucioacuten No deje que haya polvo Algunos tipos de polvos son altamente conducen y contribuye a la rotura del aislamiento

Velocidad del motor

Cuando un motor mancha mas lentamente de lo normal esto generalmente se debajo sobrecarga o alta resistencia en el circuito del motor

En todos los motores de CA con excepcioacuten del motor universal las velocidades que rigen por la frecuencia de la liacutenea de suministro generalmente de 60 l se muestra obtener velocidades muy altas mediante l motor universa su velocidad demuestra la carga

Velocidad demasiada lenta

1) Causa El motor circuito abierto o alta resistencia Solucioacuten Repare Esto se aplica a un motor de jaula de ardilla donde la velocidad baja excesivamente cuando se aplica la carga Si el rotor esta soldado d alguna manera lo deberiacutea reparar en un taller

Reemplace el rotor si el rotor fundido a troquel tiene barra abierta o anillo defectuoso

2) Causa SobrecargaSolucioacuten En los motores de repulsioacuten o motores universales reduzca la carga o ponga un motor de mayor clasificacioacuten Esto se aplica tambieacuten a los motores de polo de sombra y a los motores de condensador con divisioacuten excesiva

Velocidad demasiada alta

1) Causa Campo en cortocircuito

Solucioacuten Reemplace la bobina del campo En los motores universales un campo en cortocircuito produciraacute una velocidad excesiva

2) Causa No funciona el dispositivo de cortocircuitoSolucioacuten Limpie el dispositivos de cortocircuito En los motores de induccioacuten que son de arranque por repulsioacuten la velocidad puede llegar a ser demasiado alta si se pega el dispositivo de cortocircuito

3) Causa Carga LivianaSolucioacuten En los motores de repulsioacuten o universales aumente la carga o utilice un motor de clasificacioacuten de HP menor Esto se aplica tambieacuten a las velocidades maacutes lentas de los motores de polo de sombra con velocidades muacuteltiples o los motores con condensador de divisioacuten permanente

22 MOTORES MONOFASICO CON CAPACITOR DE ARRANQUE

Introduccioacuten

Estos motores son monofaacutesicos de CA cuyo rango va desde fracciones de HP hasta 15HP Se usan ampliamente en muchas aplicaciones de tipo monofaacutesico tales como accionamiento de maquinas herramientas (taladros pulidoras compresores de aire refrigeradores etc) Este tipo de motor es similar en su construccioacuten al de fase partida excepto que se conecta un capacitor en serie con el devanado de arranque como se muestra en la (figura 21)

Los motores de arranque con capacitor estaacuten equipados tambieacuten como los de fase partida con devanados de trabajo y de arranque pero el motor tiene un condensador (capacitor) que permite tener una mayor par de arranque Como se muestra en la figura anterior el capacitor se conecta en serie con el devanado de arranque y el swith centrifugo

La corriente en el devanado de arranque que es liberada por el capacitor se adelanta al voltaje en el devanado de trabajo obteniendo de esta manera un desplazamiento angular mayor entre los devanados Lo que proporciona un incremento en el par de arranque del motor Para tener una idea de la magnitud de dicho par un motor de fase partida con capacitor tiene un par dos veces mayor que el motor de fase partida sin capacitor

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Figura 21 motores de arranque con capacitorCaracteriacutesticasLos motores de arranque con capacitor se encuentran disponibles en las versiones de par de arranque normal para accionar cargas como ventiladores sopladores bombas centrifugas y otras aplicaciones Los disentildeos para alto par de arranque se usan en equipos como compresores bombas transportadores con carga etc

Los motores de fase partida de arranque con capacitor son los que requieren el menor mantenimiento de todos los tipos de motores monofaacutesicos pero tienen un par de arranque muy bajo lo que hace que no sean adecuados para algunas aplicaciones

El par de arranque en un motor de arranque con capacitor esta producido por un campo magneacutetico rotatorio que se establece dentro del motor Este campo magneacutetico relocaliza al devanado de arranque a 90 grados eleacutectricos desfasados con respecto al devanado de trabajo lo que hace que la corriente en el devanado de arranque se adelante a la del devanado de trabajo Esta condicioacuten produce un campo magneacutetico giratorio en el estator el cual a su vez induce una corriente en el devanado del rotor efectuando asiacute la rotacioacuten del mismo

Conexion

Figura 22

Figura 23

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Figura 24 Figura 25

23 MOTORES MONOFASICOS CON CAPACITOR PERMANENTE

CARACTERIacuteSTICAS

Los motores de fase partida con capacitor permanente usan un capacitor conectado en serie con los devanados de arranque y de trabajo El capacitor crea un retraso en el devanado de arranque el cual es necesario para arrancar el motor y para accionar la carga

En caso necesario los devanados de un motor con capacitor permanente se pueden identificar verificando los valores de la resistencia de los devanados de arranque y de trabajo

El devanado de arranque y el devanado de trabajo con su capacitor permanecen en el circuito mientras el motor esta en operacioacuten La principal diferencia entre un motor con capacitor permanente y un motor de arranque con capacitor es que no se requiere swith centriacutefugo para los motores con capacitor permanente Estos motores no pueden arrancar y accionar cargas que requieren un alto par de arranque

Conexioacuten

Figura 26

Motor de ca monofaacutesico con capacitor permanente (figura 26) no requiere de switch centriacutefugo ya que el capacitor nunca se mueve del circuito

Figura 27

Diagrama esquemaacutetico de los devanados del motor monofaacutesico de ca 17

con capacitor permanente

Figura 28

24 Motor monofaacutesico con condensador permanente

Operacioacuten

Estos se diferencian de los motores de divisioacuten de fases en el hecho de que las bobinas de encendido tienen maacutes vueltas (frecuentemente maacutes que el embobinado principal) y se alimenta mediante condensadores en serie El resultado de complicar miacutenimamente el circuito es el de un mejor encendido Los condensadores en serie son la causa de que la corriente que se da en la bobina de arranque esteacute atrasada respecto a la fase de la tensioacuten suministrada escogiendo de forma correcta la bobina y el condensador podemos aproximar en gran manera la diferencia de fase ideal de 90deg

El momento inicial es ahora dos o tres veces mayor que el momento total con una corriente inicial cuyos valores estaacuten comprendidos entre cuatro y seis veces la corriente normal Para conseguir este funcionamiento se necesitan valores altos de la capacidad usualmente unos 50HZ o maacutes por caballo de potencia a 240V 50 HZ y sobre unas cuatro veces superior para 115V 60HZ El uacutenico tipo de condensador que puede proveer esta capacidad dicho tensioacuten con un tamantildeo y coste aceptable es el condensador electroacutenico Esto nos da la gran capacidad necesaria en un volumen muy pequentildeo pero desafortunadamente producen pequentildeas aunque significantes peacuterdidas que incrementan de forma muy espectacular la temperatura interna cuando circulan corrientes alternas muy altas Esto no es de gran importancia cuando se utiliza uacutenicamente como motor de arranque (en la mayor parte de los motores si se les da un mal uso se quemariacutea primero el embobinado de arranque que el condensador) pero no se utilizan en un circuito de uso permanente

La figura 29 Muestra el motor de condensador permanente

El motor de encendido capacitivo monofaacutesico es el maacutes adecuado para utensilios domeacutesticos Tiene un gran momento inicial tolera frecuentes paradas y puestas en marcha y es tan soacutelo un poco maacutes caro que el de motor de divisioacuten de fase Es faacutecil de reconocer debido al pequentildeo saliente situado en la carcasa y que aloja el condensador ciliacutendrico para el arranque

Figura 29Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador

Meacutetodo para el seguimiento de averiacuteas eleacutectricas realizar Cuadro sinoacuteptico de averiacuteas Seguimiento de averiacuteas entre motor principal y si existe un programador Comprobacioacuten de circuitos para el diagnoacutestico de averiacuteas funcionamiento y comprobacioacuten Comprobacioacuten Condensadores a traveacutes de multimetro Comprobaciones de Circuitos y entre motor-placa-programador Instalacioacuten del motor principal en la placa Comprobacioacuten de tensioacuten entre F y N Diagnoacutestico de averiacuteas a traveacutes de las mediciones eleacutectricas efectuadas

25 Motores Universales

Introduccioacuten

Los motores universales son motores en serie de potencia fraccional de corriente alterna disentildeados especialmente para usarse en potencia ya sea de corriente continua o de corriente alterna Recordemos que el motor serie de corriente continua se caracteriza por disponer de un fuerte par de arranque y que la velocidad del rotor variacutea en sentido inverso de la carga pudiendo llegar a embalarse cuando funciona en vaciacuteo Estos motores tienen la misma caracteriacutestica de velocidad y par cuando funcionan en ca o en cc En general

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los motores universales pequentildeos no requieren devanados compensadores debido a que el nuacutemero de espiras de su armadura es reducido y por lo tanto tambieacuten lo seraacute su reactancia de armadura Como resultado los motores inferiores a 38 de caballo de fuerza generalmente se construyen sin compensacioacuten El costo de los motores universales no compensados es relativamente bajo por lo que su aplicacioacuten es muy comuacuten en aparatos domeacutesticos ligeros por ejemplo aspiradoras taladros de mano licuadoras etc El motor universal es sin duda el maacutes utilizado en la industria del electrodomeacutestico Su nombre deriva del hecho de que puede funcionar tanto en corriente alterna como en corriente continua Para que un motor de este tipo pueda funcionar con ca es necesario que el empilado de su inductor (el nuacutecleo de los electroimanes) sea de chapa magneacutetica para evitar las corrientes de Foucault Por otra parte la conmutacioacuten resulta en los motores universales que en los de corriente continua por lo que la vida de las escobillas y el colector es maacutes corta inconveniente que reduce mucho el campo de aplicacioacuten de los motores universales

Partes principales

Cables de alimentacioacuten Porta escobilla Escobilla Devanado del rotor Rotor (o armadura) Bobinas de campo Campo del estator Conmutador Ventilador Chumacera

Figura 30Motor CD en derivacioacuten operando en CA

La mayoriacutea de los motores reduciraacuten su velocidad conforme aumenta su carga Los motores con una regulacioacuten deficiente de la velocidad (motores de DC en serie o motores de AC-DC) cambiando mucho su velocidad cuando la carga cambia Los motores con una buena regulacioacuten de velocidad (la mayoriacutea de los motores de DC en derivacioacuten y de induccioacuten) mantienen una velocidad mas constante conforme a la carga cambia Los motores sincroacutenicos operan a la velocidad sincroacutenica desde la condicioacuten sin carga hasta que llevan una sobre carga considerable sin embargo cuando la torsioacuten de carga se incrementa mas allaacute de un cierto punto su velocidad desciende repentinamenteEn algunos motores la placa de caracteriacutestica indicara la velocidad sin carga aproximada En ocasiones se encontrara el rango de velocidad de operacioacuten aceptable del motor A menudo la velocidad miacutenima mencionada depende de la capacidad de enfriamiento de motor Ninguacuten motor cuyo enfriamiento dependa de un ventilador impulsado por el eje debe ser operado a una velocidad demasiado baja

En derivacioacutenLos devanados inductor e inducido se conectan en paralelo tal como se puede observar en la figura Un caso particular de este tipo de conexioacuten es aqueacutel en que el devanado excitador y el inducido se conectan a redes de corriente continua independientes este tipo de conexioacuten se designa con el nombre de excitacioacuten independiente

En la (figura 31) se representa el esquema de una maacutequina de corriente continua geneacuterica de dos polos que puede actuar como motor y como generador Esta maacutequina estaacute constituida por los siguientes elementos

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Figura 31de un motor CDEl estator que mediante el devanado inductor o de excitacioacuten es el encargado de generar y conducir el campo magneacutetico de excitacioacuten El estator estaacute formado por una corona de material ferromagneacutetico denominada culata en cuyo interior se encuentran dispuestos en nuacutemero par unos salientes provistos de expansiones en los extremos denominados polos En torno a los polos se arrollan los devanados de excitacioacuten que generan un campo magneacutetico cuando circula por ellos una corriente continua El colector de delgas que es un conjunto de laacuteminas de cobre llamadas delgas aisladas entre siacute por una capa de mica y que giran solidariamente con el rotor Las delgas estaacuten conectadas eleacutectricamente a las bobinas del devanado inducido

Motor en CD en serie operado en C A

Los motores de corriente directa son insuperables para aplicaciones en las que debe ajustarse la velocidad asiacute como para aplicaciones en las que requiere un par grande En la actualidad se utilizan millones de motores de CD cuya potencia es de una fraccioacuten de caballo en la industria del transporte como automoacuteviles trenes y aviones donde impulsan ventiladores de diferentes tipos para aparatos de ac calentadores y descongeladores tambieacuten mueven los limpiadores de parabrisas y accioacuten de levantamiento de asiento y ventanas Tambieacuten son muy uacutetiles para arrancar motores de gasolina y diesel en autos camiones autobuses tractores y lanchas

El motor de CD tiene un estator y un rotor (ARMADURA) El estator contiene uno no maacutes devanados por cada polo los cuales estaacuten disentildeados para llevar intensidades de corriente directas que establecen un campo magneacuteticoLa ARMADURA y su devanado estaacuten ubicados en la trayectoria de este campo magneacutetico y cuando el devanado lleva Intensidades de Corriente se desarrolla un par-motor que hace girar el motor Hay un COMUTADOR conectado al devanado de la armadura si no se utilizara un conmutador el Motor solo podriacutea dar una fraccion de vuelta y luego se detendriacutea

Para que un motor de CD pueda funcionar es necesario que pase una Intensidad de Corriente por el devanado de Armadura El estator debe de producir un campo m (flujo) magneacutetico con un devanado de derivacioacuten o serie (o bien una combinacioacuten de ambos)

El par que se produce en un motor de CD es directamente proporcional a la Intensidad de Corriente de la armadura y al campo del estado Por otro lado la velocidad de motor la determinara principalmente la Tensioacuten de la Armadura y el campo del Estator La velocidad del motor tambieacuten aumenta cuando se reduce el campo del estator En realidad la velocidad puede aumentar en forma peligrosa cuando por accidente se anula el campo del estator Como ya sabemos los motores de CD pueden explotar cuando trabajan a velocidades muy altas

Con la fuente de Alimentacioacuten de medicioacuten de CD y del Generador Motor de CD observe que la Armadura esta conectada en serie con el devanado de campo en serie a traveacutes de la Tensioacuten de entrada

Figura 32 de un motor CD serieClasificacioacuten

Excitacioacuten por imanes permanentes Excitacioacuten independiente Excitacioacuten serie Excitacioacuten paralelo Excitacioacuten compuesta

Caracteriacutesticas de operacioacuten

Los motores universales son pequentildeos motores con devanado en serie que operan con voltaje de corriente directa o alterna

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Los motores universales tienen praacutecticamente la misma contraccioacuten que los de corriente directa ya que tienen un devanado de campo y una armadura con sus escobillas y su conmutador

El conmutador mantiene a la armadura girando a traveacutes del campo magneacutetico del devanado de campo

Tambieacuten cambia el flujo de corriente con relacioacuten al devanado de campo y la armadura es decir cumple con una funcioacuten de empujar y jalar

Esta accioacuten de jalar y empujar esta creada por los polos norte y sur de los devanados de campo y armadura

Los motores de induccioacuten y los motores de DC reducen un tanto su velocidad cuando el voltaje fluctuacutea y hay posibilidades de que desciendan la potencia y al torsioacuten maacuteximas disponibles de un motor

Hay mas probabilidades de que los motores de que los motores sincroacutenicos se desincronicen con el voltaje bajo

Hay posibilidades de que los motores de induccioacuten se ahoguen bajo la carga pico o de que no arranquen con el voltaje bajo

Por lo general la eficiencia y el factor de potencia de un motor bajan con el voltaje alto o bajo Algunos motores que impulsan ciertos tipos de cargas consumiraacuten mas corriente cuando el voltaje es demasiado bajo Otros consumiraacuten mas corriente

1048708Control de velocidad de motores universales

El meacutetodo principal de control de velocidad empleado para motores monofaacutesicos universales de potencia fraccionaria (control de la tensioacuten de inducido) es el meacutetodo de control de la tensioacuten de liacutenea primaria (de deslizamiento) Lo cual implica una reduccioacuten de la tension aplicada al devanado estatoacuterico (de motores de induccioacuten) universal En el primer caso produce una reduccioacuten del par y aumento del deslizamiento En el uacuteltimo caso representa simplemente un medio de controlar la velocidad mediante control de la tensioacuten o del flujo inducido

1048708 La velocidad mencionada en la placa de caracteriacutesticas es

1048708 La velocidad aproximada a la cual un motor de induccioacuten produce su potencia nominal

1048708 La velocidad normal de operacioacuten de un motor sincroacutenico

1048708 La velocidad ldquobaserdquo aproximada de un motor de DC los motores de DC operaran a una velocidad superior a la velocidad base al reducir la corriente de campo y a una velocidad inferior al reducir el voltaje de la armadura (inducido)

EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN

Despueacutes del estudio de la unidad II te sugiero que realices los siguientes ejercicios de auto evaluacioacuten lo que permitiraacute fortalecer tus conocimientos

I Responda la siguiente pregunta

1 iquestQueacute importancia tiene el motor monofaacutesico

2 iquestCoacutemo se clasifican los motores monofaacutesicos

3 iquestMencione las partes del motor de fase partida

4 iquestJunto a su instructor desarme un motor de fase partida y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

5 iquestDonde se utilizan los motores monofaacutesicos de arranque con capacitor

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6 iquestDibuje el esquema de un motor de arranque con capacitor y coloque sus partes

7 iquestQue funcioacuten realiza el capacitor permanente en un motor monofaacutesico

8 iquestJunto a su instructor desarme un motor de monofaacutesico de capacitor permanente y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

9 iquestCuaacuteles son las partes principales del motor universal

10 iquestMencione las caracteriacutesticas de operacioacuten del motor universal

GLOSARIO

Corto circuito Se produce por el contacto repentino de dos o maacutes conductores de corriente o una liacutenea de corriente y un conductor a tierra

Corriente alterna (ca) En este caso las cargas eleacutectricas circulan siempre en la misma direccioacuten del punto de mayor potencial al de menor potencial

Par de giro Es la fuerza con que gira un eje Se mide en kilogramometro (MKS) o newtonmetro (SI)

Par motor Es la fuerza con que gira un motor El giro de un motor tiene dos caracteriacutesticas el par motor y la velocidad de giro Por combinacioacuten de estas dos se obtiene la potencia

Eficiencia La eficiencia o rendimiento de un motor eleacutectrico es una medida de su habilidad para convertir la potencia eleacutectrica que toma de la liacutenea en potencia mecaacutenica uacutetil Se expresa usualmente en por ciento de la relacioacuten de la potencia mecaacutenica entre la potencia eleacutectrica esto es

BIBLIOGRAFIA

Motores Universales Ministerio De Educacioacuten Superior InstitutoUniversitario De Tecnologiacutea Caripito Venezuela 2004

Quispe O Enrique C Motores Eleacutectricos de Alta Eficiencia UniversidadAutoacutenoma de Occidente Cali Colombiahttpenergiaycomputacionunivalleeducoedicion2121art2pdf

A BC de las maquinas eleacutectricas tomo 1 y2 (Enrrique Harper)

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  • DIRECCION GENERAL DE FORMACION PROFESIONAL
  • INTRODUCCION
  • OBJETIVO GENERAL
  • OBJETIVOS ESPECIFICOS
  • RECOMENDACIONES GENERALES
  • UNIDAD I TRANSFORMADORES MONOFAacuteSICOS
  • 1 Conceptos baacutesicos
  • Magnetismo y Electromagnetismo
  • Electromagnetismo
  • Campo Magneacutetico
  • Ley de polaridad
  • Induccioacuten Magneacutetica
  • Ley de lenz
  • 2-Principios de Funcionamiento de los transformadores
  • Concepto
  • Estructura y funcionamiento
  • Tipos de nuacutecleos
  • 3 Clasificacioacuten de los transformadores monofaacutesicos
  • De intensidad
  • De Tensioacuten
  • Auto Transformador
  • 4 Calculo de transformadores
  • Numero de espiras
  • Relacioacuten de Transformacioacuten
  • Rendimiento del transformador
  • Prueba de corto circuito en el transformador
  • Teacutecnicas de verificacioacuten de transformadores monofaacutesicos
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • 1 Motores monofasicos
  • Introduccioacuten
  • Principio de operacioacuten
  • Partes principales de un motor monofaacutesico
  • 2 Clasificacioacuten de los motores monofaacutesicos
  • 21 Motor monofaacutesico de fase partida
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutestica
  • Conexioacuten del motor de fase partida
  • Averiacuteas
  • 22 MOTORES MONOFASICO CON CAPACITOR DE ARRANQUE
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutesticas
  • Conexion
  • 23 MOTORES MONOFASICOS CON CAPACITOR PERMANENTE
  • CARACTERIacuteSTICAS
  • Conexioacuten
  • 24 Motor monofaacutesico con condensador permanente
  • Operacioacuten
  • Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador
  • 25 Motores Universales
  • Introduccioacuten
  • Motor CD en derivacioacuten operando en CA
  • Motor en CD en serie operado en C A
  • Clasificacioacuten
  • Caracteriacutesticas de operacioacuten
  • Control de velocidad de motores universales
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • GLOSARIO
  • BIBLIOGRAFIA
Page 15: Manual de Maquinas Electricas Universales

4) Causas Alineacioacuten defectuosaSolucioacuten Alinee el motor apropiadamente con la maquina impulsada

5) Causas Espacio de aire desigual

Solucioacuten Revise para ver si el eje esta doblado o si los cojinetes estaacuten gastados Si es necesario rectifique el diaacutemetro exterior del rotor o el nuacutecleo del estator Al aumentar el espacio de aire puede haber recalentamiento manteacutengalo al mismo

6) Causas Suciedad n el espacio de aire

Solucioacuten Desmonte el motor y use una aspiradora o saque la suciedad por medio de aire comprimido seco

7) Causas Cojines gastados

Solucioacuten Un cojinete seco o ligeramente gastado puede dar como resultado un ruido del tipo zumbidoCojinetes Los cojinetes son partes vitales del motor Son las uacutenicas partes desgastadas con excepcioacuten del interruptor de arranque en la mayoriacutea de los motores de potencia fraccionaria Muchos motores monobaacutesicos para fines generales utilizan cojines de camisa para sostener el motor Se usan motores de cojines de bolsas en los sitios en que se encuentra cargas pesadas de empuje axial y radical

Sustituya siempre los cojines de camisa con otros que sean exactamente iguales Los cojines deben calzar bien en su cubierta Aunque el cojinete posterior (extremo del eje) se gasta maacutes que el cojinete delantero reemplaacutecelos ambos al mismo tiempo

Recalentamiento del cojinete

1) Causa Ausencia d aceite

Solucioacuten Poacutengale al motor un buen grado de aceite lubricantes ligero

2) Causa Aceite sucio

Solucioacuten Lidie l cojinete y la mecha y reemplace el aceite con un buen grado de aceite lubricantes ligero

3) Causa El aceite no llega al eje

Solucioacuten Revise la mancha y los medios que se proporcionan para mantener la mancha contra el eje Si es de contraccioacuten de anillo aseguacuterese de que los anillos giran

4) Causa Demasiada grasa

Solucioacuten Quite el exceso d grasa La grasa excesiva puede que los cojines se recalienten

5) Causa Excesiva tensioacuten de las correas al valor adecuado (Casos que motores accionan con correas o banda)

Solucioacuten Ajuste la cesioacuten de las correas al valor adecuado (12rdquo a frac34 de deflexioacuten)

6) Causa Superficie aacutespera de los cojinetes

Accioacuten Reemplace los cojinetes

7) Accioacuten Empuje Terminal excesivo

Solucioacuten Revise el motor y la aplicacioacuten Puede ser ocasiona por el nuacutecleo del rotor situado incorrectamente sobre l eje o por la maquina accionada produciendo tensioacuten excesiva sobre los cojinetes del motor

8) Causa Transicioacuten lateral excesivo

Solucioacuten Revise la aplicacioacuten del motor a la maquina accionada Aseguacuterese de que la correa tiene la tensioacuten correcta La transicioacuten de la correa no deberaacute ser contra la ventanilla del cojinete

Chisporroteo excesivo de las escobillas

13

En cualquier motor de conmutador el chisporroteo excesivo d las escobillas es causado generalmente por cobillas o conmutador defectuosos

La sobrecarga el voltaje d la liacutenea y los cortocircuitos o los circuitos abiertos del arrollamiento son otras causas de produccioacuten de chispas

1) Causa Cortocircuito o circuito abierto en el inducidoSolucioacuten Revise para ver si hay soldadura o metal entre las barras del conmutador y conexiones rotas o sueltas Repare o vuelva a enrollar el inducido

2) Causa Escobillas gastadas o pegadasSolucioacuten Si las escobillas estaacuten bien gastadas sustituacuteyalas por novas de la clasificacioacuten correcta Si las escobillas se pegan liacutempielas y revise la tensioacuten del resorte de la misma

3) Causa Colocacioacuten inadecuada de las escobillas Solucioacuten Revise para determinar si las escobillas estaacuten colocadas a la distancia conveniente de la neutral

4) Causa Conmutador aacutespero Solucioacuten Limpie con lija fina SOLAMENTE Si es mica alta corte la mica Si la mica es alta en un sitio se puede quitar cortando con una hojilla de sierra para cortar metales preparados para esta operacioacuten Si es necesario rectifique el conmutador hacendoacute un ligero corte por medio de un torno

5) Causa Barras del conmutador flojasSolucioacuten Reemplace el conmutador o el inducido Los conmutadores deberiacutean ser lisos redondos y conceacutentricos con el eje de rotacioacuten

6) Causa Polvos peligrososSolucioacuten Averiguumle la causa y corriacutejala El polvo d las construcciones de edificios nuevos s particularmente peligroso para las superficies de los conmutadores

7) Causa SobrecargaSolucioacuten Disminuya la carga C ponga un motor de mayor clasificacioacuten

8) Causa Escobillas desigualesSolucioacuten Vulva a asentar las escobillas Use un pedazo de papel de lija debajo de extremo del conmutador de la escobillas y gire el conmutador para obtener un ajuste parejo de las escobillas al conmutador

Recalentamiento de motor

He aquiacute varias razones por las cuales se recalientan los motores sobrecargas contactos a tierras permanencia del arrollamiento d arranque n el crucito cojinetes gastados o secos y arrollamiento en cortocircuito

Las vueltas en cortocircuito del arrollamiento del motor son una causa comuacuten de calentamiento Las bobinas en cortocircuito se calientan maacutes que el resto del arrollamiento debido a la corriente excesiva que gastan Los cojines gastados o ecos actuacutean como una sobrecarga sobre el motor Tambieacuten la maquina accionada puede tener cojines gastados o secos que hacen que el motor se recalenteacute

Recalentamiento de los motores

1) Causa Obstruccioacuten del sistema d ventilacioacuten Solucioacuten Manteacutengase limpios y secos los motores eleacutectricos estos se hace necesariamente en inspecciones y las piezas perioacutedicasQuite el polvo por medio de una aspiradora Utilizando aire comprimido seco a baja porcioacuten o desmontando y limpiando el motor Las aberturas de ventilacioacuten no estar cubierta por otro aparatos

2) Causa SobrecargaSolucioacuten Aseguacuterese de que la maquina accionada no se traba Revise la aplicacioacuten mediana la potencia y la entrada d corriente bajo condiciones normales d operacioacuten (En los motores de induccioacuten la corriente sola no es una indicacioacuten confiable de carga del motor)

3) Causa El rotor roza el estatorSolucioacuten Revise para ver si los cojinetes estaacuten gastados o el eje esta doblado

Estator o Rotor quemados (Si l rotor es devanado)

1) Causa Humedad

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Solucioacuten Cueza el arrollamiento deacutele tratamiento de barniz El exacto de humedad puede ocasionar deacutebilmente del aislamiento

2) Causa Aacutecidos o basesSolucioacuten Quizaacutes sea necesario un tratamiento espacial de barniz

3) Causa Polvos peligrososSolucioacuten No deje que haya polvo Algunos tipos de polvos son altamente conducen y contribuye a la rotura del aislamiento

Velocidad del motor

Cuando un motor mancha mas lentamente de lo normal esto generalmente se debajo sobrecarga o alta resistencia en el circuito del motor

En todos los motores de CA con excepcioacuten del motor universal las velocidades que rigen por la frecuencia de la liacutenea de suministro generalmente de 60 l se muestra obtener velocidades muy altas mediante l motor universa su velocidad demuestra la carga

Velocidad demasiada lenta

1) Causa El motor circuito abierto o alta resistencia Solucioacuten Repare Esto se aplica a un motor de jaula de ardilla donde la velocidad baja excesivamente cuando se aplica la carga Si el rotor esta soldado d alguna manera lo deberiacutea reparar en un taller

Reemplace el rotor si el rotor fundido a troquel tiene barra abierta o anillo defectuoso

2) Causa SobrecargaSolucioacuten En los motores de repulsioacuten o motores universales reduzca la carga o ponga un motor de mayor clasificacioacuten Esto se aplica tambieacuten a los motores de polo de sombra y a los motores de condensador con divisioacuten excesiva

Velocidad demasiada alta

1) Causa Campo en cortocircuito

Solucioacuten Reemplace la bobina del campo En los motores universales un campo en cortocircuito produciraacute una velocidad excesiva

2) Causa No funciona el dispositivo de cortocircuitoSolucioacuten Limpie el dispositivos de cortocircuito En los motores de induccioacuten que son de arranque por repulsioacuten la velocidad puede llegar a ser demasiado alta si se pega el dispositivo de cortocircuito

3) Causa Carga LivianaSolucioacuten En los motores de repulsioacuten o universales aumente la carga o utilice un motor de clasificacioacuten de HP menor Esto se aplica tambieacuten a las velocidades maacutes lentas de los motores de polo de sombra con velocidades muacuteltiples o los motores con condensador de divisioacuten permanente

22 MOTORES MONOFASICO CON CAPACITOR DE ARRANQUE

Introduccioacuten

Estos motores son monofaacutesicos de CA cuyo rango va desde fracciones de HP hasta 15HP Se usan ampliamente en muchas aplicaciones de tipo monofaacutesico tales como accionamiento de maquinas herramientas (taladros pulidoras compresores de aire refrigeradores etc) Este tipo de motor es similar en su construccioacuten al de fase partida excepto que se conecta un capacitor en serie con el devanado de arranque como se muestra en la (figura 21)

Los motores de arranque con capacitor estaacuten equipados tambieacuten como los de fase partida con devanados de trabajo y de arranque pero el motor tiene un condensador (capacitor) que permite tener una mayor par de arranque Como se muestra en la figura anterior el capacitor se conecta en serie con el devanado de arranque y el swith centrifugo

La corriente en el devanado de arranque que es liberada por el capacitor se adelanta al voltaje en el devanado de trabajo obteniendo de esta manera un desplazamiento angular mayor entre los devanados Lo que proporciona un incremento en el par de arranque del motor Para tener una idea de la magnitud de dicho par un motor de fase partida con capacitor tiene un par dos veces mayor que el motor de fase partida sin capacitor

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Figura 21 motores de arranque con capacitorCaracteriacutesticasLos motores de arranque con capacitor se encuentran disponibles en las versiones de par de arranque normal para accionar cargas como ventiladores sopladores bombas centrifugas y otras aplicaciones Los disentildeos para alto par de arranque se usan en equipos como compresores bombas transportadores con carga etc

Los motores de fase partida de arranque con capacitor son los que requieren el menor mantenimiento de todos los tipos de motores monofaacutesicos pero tienen un par de arranque muy bajo lo que hace que no sean adecuados para algunas aplicaciones

El par de arranque en un motor de arranque con capacitor esta producido por un campo magneacutetico rotatorio que se establece dentro del motor Este campo magneacutetico relocaliza al devanado de arranque a 90 grados eleacutectricos desfasados con respecto al devanado de trabajo lo que hace que la corriente en el devanado de arranque se adelante a la del devanado de trabajo Esta condicioacuten produce un campo magneacutetico giratorio en el estator el cual a su vez induce una corriente en el devanado del rotor efectuando asiacute la rotacioacuten del mismo

Conexion

Figura 22

Figura 23

16

Figura 24 Figura 25

23 MOTORES MONOFASICOS CON CAPACITOR PERMANENTE

CARACTERIacuteSTICAS

Los motores de fase partida con capacitor permanente usan un capacitor conectado en serie con los devanados de arranque y de trabajo El capacitor crea un retraso en el devanado de arranque el cual es necesario para arrancar el motor y para accionar la carga

En caso necesario los devanados de un motor con capacitor permanente se pueden identificar verificando los valores de la resistencia de los devanados de arranque y de trabajo

El devanado de arranque y el devanado de trabajo con su capacitor permanecen en el circuito mientras el motor esta en operacioacuten La principal diferencia entre un motor con capacitor permanente y un motor de arranque con capacitor es que no se requiere swith centriacutefugo para los motores con capacitor permanente Estos motores no pueden arrancar y accionar cargas que requieren un alto par de arranque

Conexioacuten

Figura 26

Motor de ca monofaacutesico con capacitor permanente (figura 26) no requiere de switch centriacutefugo ya que el capacitor nunca se mueve del circuito

Figura 27

Diagrama esquemaacutetico de los devanados del motor monofaacutesico de ca 17

con capacitor permanente

Figura 28

24 Motor monofaacutesico con condensador permanente

Operacioacuten

Estos se diferencian de los motores de divisioacuten de fases en el hecho de que las bobinas de encendido tienen maacutes vueltas (frecuentemente maacutes que el embobinado principal) y se alimenta mediante condensadores en serie El resultado de complicar miacutenimamente el circuito es el de un mejor encendido Los condensadores en serie son la causa de que la corriente que se da en la bobina de arranque esteacute atrasada respecto a la fase de la tensioacuten suministrada escogiendo de forma correcta la bobina y el condensador podemos aproximar en gran manera la diferencia de fase ideal de 90deg

El momento inicial es ahora dos o tres veces mayor que el momento total con una corriente inicial cuyos valores estaacuten comprendidos entre cuatro y seis veces la corriente normal Para conseguir este funcionamiento se necesitan valores altos de la capacidad usualmente unos 50HZ o maacutes por caballo de potencia a 240V 50 HZ y sobre unas cuatro veces superior para 115V 60HZ El uacutenico tipo de condensador que puede proveer esta capacidad dicho tensioacuten con un tamantildeo y coste aceptable es el condensador electroacutenico Esto nos da la gran capacidad necesaria en un volumen muy pequentildeo pero desafortunadamente producen pequentildeas aunque significantes peacuterdidas que incrementan de forma muy espectacular la temperatura interna cuando circulan corrientes alternas muy altas Esto no es de gran importancia cuando se utiliza uacutenicamente como motor de arranque (en la mayor parte de los motores si se les da un mal uso se quemariacutea primero el embobinado de arranque que el condensador) pero no se utilizan en un circuito de uso permanente

La figura 29 Muestra el motor de condensador permanente

El motor de encendido capacitivo monofaacutesico es el maacutes adecuado para utensilios domeacutesticos Tiene un gran momento inicial tolera frecuentes paradas y puestas en marcha y es tan soacutelo un poco maacutes caro que el de motor de divisioacuten de fase Es faacutecil de reconocer debido al pequentildeo saliente situado en la carcasa y que aloja el condensador ciliacutendrico para el arranque

Figura 29Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador

Meacutetodo para el seguimiento de averiacuteas eleacutectricas realizar Cuadro sinoacuteptico de averiacuteas Seguimiento de averiacuteas entre motor principal y si existe un programador Comprobacioacuten de circuitos para el diagnoacutestico de averiacuteas funcionamiento y comprobacioacuten Comprobacioacuten Condensadores a traveacutes de multimetro Comprobaciones de Circuitos y entre motor-placa-programador Instalacioacuten del motor principal en la placa Comprobacioacuten de tensioacuten entre F y N Diagnoacutestico de averiacuteas a traveacutes de las mediciones eleacutectricas efectuadas

25 Motores Universales

Introduccioacuten

Los motores universales son motores en serie de potencia fraccional de corriente alterna disentildeados especialmente para usarse en potencia ya sea de corriente continua o de corriente alterna Recordemos que el motor serie de corriente continua se caracteriza por disponer de un fuerte par de arranque y que la velocidad del rotor variacutea en sentido inverso de la carga pudiendo llegar a embalarse cuando funciona en vaciacuteo Estos motores tienen la misma caracteriacutestica de velocidad y par cuando funcionan en ca o en cc En general

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los motores universales pequentildeos no requieren devanados compensadores debido a que el nuacutemero de espiras de su armadura es reducido y por lo tanto tambieacuten lo seraacute su reactancia de armadura Como resultado los motores inferiores a 38 de caballo de fuerza generalmente se construyen sin compensacioacuten El costo de los motores universales no compensados es relativamente bajo por lo que su aplicacioacuten es muy comuacuten en aparatos domeacutesticos ligeros por ejemplo aspiradoras taladros de mano licuadoras etc El motor universal es sin duda el maacutes utilizado en la industria del electrodomeacutestico Su nombre deriva del hecho de que puede funcionar tanto en corriente alterna como en corriente continua Para que un motor de este tipo pueda funcionar con ca es necesario que el empilado de su inductor (el nuacutecleo de los electroimanes) sea de chapa magneacutetica para evitar las corrientes de Foucault Por otra parte la conmutacioacuten resulta en los motores universales que en los de corriente continua por lo que la vida de las escobillas y el colector es maacutes corta inconveniente que reduce mucho el campo de aplicacioacuten de los motores universales

Partes principales

Cables de alimentacioacuten Porta escobilla Escobilla Devanado del rotor Rotor (o armadura) Bobinas de campo Campo del estator Conmutador Ventilador Chumacera

Figura 30Motor CD en derivacioacuten operando en CA

La mayoriacutea de los motores reduciraacuten su velocidad conforme aumenta su carga Los motores con una regulacioacuten deficiente de la velocidad (motores de DC en serie o motores de AC-DC) cambiando mucho su velocidad cuando la carga cambia Los motores con una buena regulacioacuten de velocidad (la mayoriacutea de los motores de DC en derivacioacuten y de induccioacuten) mantienen una velocidad mas constante conforme a la carga cambia Los motores sincroacutenicos operan a la velocidad sincroacutenica desde la condicioacuten sin carga hasta que llevan una sobre carga considerable sin embargo cuando la torsioacuten de carga se incrementa mas allaacute de un cierto punto su velocidad desciende repentinamenteEn algunos motores la placa de caracteriacutestica indicara la velocidad sin carga aproximada En ocasiones se encontrara el rango de velocidad de operacioacuten aceptable del motor A menudo la velocidad miacutenima mencionada depende de la capacidad de enfriamiento de motor Ninguacuten motor cuyo enfriamiento dependa de un ventilador impulsado por el eje debe ser operado a una velocidad demasiado baja

En derivacioacutenLos devanados inductor e inducido se conectan en paralelo tal como se puede observar en la figura Un caso particular de este tipo de conexioacuten es aqueacutel en que el devanado excitador y el inducido se conectan a redes de corriente continua independientes este tipo de conexioacuten se designa con el nombre de excitacioacuten independiente

En la (figura 31) se representa el esquema de una maacutequina de corriente continua geneacuterica de dos polos que puede actuar como motor y como generador Esta maacutequina estaacute constituida por los siguientes elementos

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Figura 31de un motor CDEl estator que mediante el devanado inductor o de excitacioacuten es el encargado de generar y conducir el campo magneacutetico de excitacioacuten El estator estaacute formado por una corona de material ferromagneacutetico denominada culata en cuyo interior se encuentran dispuestos en nuacutemero par unos salientes provistos de expansiones en los extremos denominados polos En torno a los polos se arrollan los devanados de excitacioacuten que generan un campo magneacutetico cuando circula por ellos una corriente continua El colector de delgas que es un conjunto de laacuteminas de cobre llamadas delgas aisladas entre siacute por una capa de mica y que giran solidariamente con el rotor Las delgas estaacuten conectadas eleacutectricamente a las bobinas del devanado inducido

Motor en CD en serie operado en C A

Los motores de corriente directa son insuperables para aplicaciones en las que debe ajustarse la velocidad asiacute como para aplicaciones en las que requiere un par grande En la actualidad se utilizan millones de motores de CD cuya potencia es de una fraccioacuten de caballo en la industria del transporte como automoacuteviles trenes y aviones donde impulsan ventiladores de diferentes tipos para aparatos de ac calentadores y descongeladores tambieacuten mueven los limpiadores de parabrisas y accioacuten de levantamiento de asiento y ventanas Tambieacuten son muy uacutetiles para arrancar motores de gasolina y diesel en autos camiones autobuses tractores y lanchas

El motor de CD tiene un estator y un rotor (ARMADURA) El estator contiene uno no maacutes devanados por cada polo los cuales estaacuten disentildeados para llevar intensidades de corriente directas que establecen un campo magneacuteticoLa ARMADURA y su devanado estaacuten ubicados en la trayectoria de este campo magneacutetico y cuando el devanado lleva Intensidades de Corriente se desarrolla un par-motor que hace girar el motor Hay un COMUTADOR conectado al devanado de la armadura si no se utilizara un conmutador el Motor solo podriacutea dar una fraccion de vuelta y luego se detendriacutea

Para que un motor de CD pueda funcionar es necesario que pase una Intensidad de Corriente por el devanado de Armadura El estator debe de producir un campo m (flujo) magneacutetico con un devanado de derivacioacuten o serie (o bien una combinacioacuten de ambos)

El par que se produce en un motor de CD es directamente proporcional a la Intensidad de Corriente de la armadura y al campo del estado Por otro lado la velocidad de motor la determinara principalmente la Tensioacuten de la Armadura y el campo del Estator La velocidad del motor tambieacuten aumenta cuando se reduce el campo del estator En realidad la velocidad puede aumentar en forma peligrosa cuando por accidente se anula el campo del estator Como ya sabemos los motores de CD pueden explotar cuando trabajan a velocidades muy altas

Con la fuente de Alimentacioacuten de medicioacuten de CD y del Generador Motor de CD observe que la Armadura esta conectada en serie con el devanado de campo en serie a traveacutes de la Tensioacuten de entrada

Figura 32 de un motor CD serieClasificacioacuten

Excitacioacuten por imanes permanentes Excitacioacuten independiente Excitacioacuten serie Excitacioacuten paralelo Excitacioacuten compuesta

Caracteriacutesticas de operacioacuten

Los motores universales son pequentildeos motores con devanado en serie que operan con voltaje de corriente directa o alterna

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Los motores universales tienen praacutecticamente la misma contraccioacuten que los de corriente directa ya que tienen un devanado de campo y una armadura con sus escobillas y su conmutador

El conmutador mantiene a la armadura girando a traveacutes del campo magneacutetico del devanado de campo

Tambieacuten cambia el flujo de corriente con relacioacuten al devanado de campo y la armadura es decir cumple con una funcioacuten de empujar y jalar

Esta accioacuten de jalar y empujar esta creada por los polos norte y sur de los devanados de campo y armadura

Los motores de induccioacuten y los motores de DC reducen un tanto su velocidad cuando el voltaje fluctuacutea y hay posibilidades de que desciendan la potencia y al torsioacuten maacuteximas disponibles de un motor

Hay mas probabilidades de que los motores de que los motores sincroacutenicos se desincronicen con el voltaje bajo

Hay posibilidades de que los motores de induccioacuten se ahoguen bajo la carga pico o de que no arranquen con el voltaje bajo

Por lo general la eficiencia y el factor de potencia de un motor bajan con el voltaje alto o bajo Algunos motores que impulsan ciertos tipos de cargas consumiraacuten mas corriente cuando el voltaje es demasiado bajo Otros consumiraacuten mas corriente

1048708Control de velocidad de motores universales

El meacutetodo principal de control de velocidad empleado para motores monofaacutesicos universales de potencia fraccionaria (control de la tensioacuten de inducido) es el meacutetodo de control de la tensioacuten de liacutenea primaria (de deslizamiento) Lo cual implica una reduccioacuten de la tension aplicada al devanado estatoacuterico (de motores de induccioacuten) universal En el primer caso produce una reduccioacuten del par y aumento del deslizamiento En el uacuteltimo caso representa simplemente un medio de controlar la velocidad mediante control de la tensioacuten o del flujo inducido

1048708 La velocidad mencionada en la placa de caracteriacutesticas es

1048708 La velocidad aproximada a la cual un motor de induccioacuten produce su potencia nominal

1048708 La velocidad normal de operacioacuten de un motor sincroacutenico

1048708 La velocidad ldquobaserdquo aproximada de un motor de DC los motores de DC operaran a una velocidad superior a la velocidad base al reducir la corriente de campo y a una velocidad inferior al reducir el voltaje de la armadura (inducido)

EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN

Despueacutes del estudio de la unidad II te sugiero que realices los siguientes ejercicios de auto evaluacioacuten lo que permitiraacute fortalecer tus conocimientos

I Responda la siguiente pregunta

1 iquestQueacute importancia tiene el motor monofaacutesico

2 iquestCoacutemo se clasifican los motores monofaacutesicos

3 iquestMencione las partes del motor de fase partida

4 iquestJunto a su instructor desarme un motor de fase partida y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

5 iquestDonde se utilizan los motores monofaacutesicos de arranque con capacitor

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6 iquestDibuje el esquema de un motor de arranque con capacitor y coloque sus partes

7 iquestQue funcioacuten realiza el capacitor permanente en un motor monofaacutesico

8 iquestJunto a su instructor desarme un motor de monofaacutesico de capacitor permanente y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

9 iquestCuaacuteles son las partes principales del motor universal

10 iquestMencione las caracteriacutesticas de operacioacuten del motor universal

GLOSARIO

Corto circuito Se produce por el contacto repentino de dos o maacutes conductores de corriente o una liacutenea de corriente y un conductor a tierra

Corriente alterna (ca) En este caso las cargas eleacutectricas circulan siempre en la misma direccioacuten del punto de mayor potencial al de menor potencial

Par de giro Es la fuerza con que gira un eje Se mide en kilogramometro (MKS) o newtonmetro (SI)

Par motor Es la fuerza con que gira un motor El giro de un motor tiene dos caracteriacutesticas el par motor y la velocidad de giro Por combinacioacuten de estas dos se obtiene la potencia

Eficiencia La eficiencia o rendimiento de un motor eleacutectrico es una medida de su habilidad para convertir la potencia eleacutectrica que toma de la liacutenea en potencia mecaacutenica uacutetil Se expresa usualmente en por ciento de la relacioacuten de la potencia mecaacutenica entre la potencia eleacutectrica esto es

BIBLIOGRAFIA

Motores Universales Ministerio De Educacioacuten Superior InstitutoUniversitario De Tecnologiacutea Caripito Venezuela 2004

Quispe O Enrique C Motores Eleacutectricos de Alta Eficiencia UniversidadAutoacutenoma de Occidente Cali Colombiahttpenergiaycomputacionunivalleeducoedicion2121art2pdf

A BC de las maquinas eleacutectricas tomo 1 y2 (Enrrique Harper)

22

  • DIRECCION GENERAL DE FORMACION PROFESIONAL
  • INTRODUCCION
  • OBJETIVO GENERAL
  • OBJETIVOS ESPECIFICOS
  • RECOMENDACIONES GENERALES
  • UNIDAD I TRANSFORMADORES MONOFAacuteSICOS
  • 1 Conceptos baacutesicos
  • Magnetismo y Electromagnetismo
  • Electromagnetismo
  • Campo Magneacutetico
  • Ley de polaridad
  • Induccioacuten Magneacutetica
  • Ley de lenz
  • 2-Principios de Funcionamiento de los transformadores
  • Concepto
  • Estructura y funcionamiento
  • Tipos de nuacutecleos
  • 3 Clasificacioacuten de los transformadores monofaacutesicos
  • De intensidad
  • De Tensioacuten
  • Auto Transformador
  • 4 Calculo de transformadores
  • Numero de espiras
  • Relacioacuten de Transformacioacuten
  • Rendimiento del transformador
  • Prueba de corto circuito en el transformador
  • Teacutecnicas de verificacioacuten de transformadores monofaacutesicos
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • 1 Motores monofasicos
  • Introduccioacuten
  • Principio de operacioacuten
  • Partes principales de un motor monofaacutesico
  • 2 Clasificacioacuten de los motores monofaacutesicos
  • 21 Motor monofaacutesico de fase partida
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutestica
  • Conexioacuten del motor de fase partida
  • Averiacuteas
  • 22 MOTORES MONOFASICO CON CAPACITOR DE ARRANQUE
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutesticas
  • Conexion
  • 23 MOTORES MONOFASICOS CON CAPACITOR PERMANENTE
  • CARACTERIacuteSTICAS
  • Conexioacuten
  • 24 Motor monofaacutesico con condensador permanente
  • Operacioacuten
  • Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador
  • 25 Motores Universales
  • Introduccioacuten
  • Motor CD en derivacioacuten operando en CA
  • Motor en CD en serie operado en C A
  • Clasificacioacuten
  • Caracteriacutesticas de operacioacuten
  • Control de velocidad de motores universales
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • GLOSARIO
  • BIBLIOGRAFIA
Page 16: Manual de Maquinas Electricas Universales

En cualquier motor de conmutador el chisporroteo excesivo d las escobillas es causado generalmente por cobillas o conmutador defectuosos

La sobrecarga el voltaje d la liacutenea y los cortocircuitos o los circuitos abiertos del arrollamiento son otras causas de produccioacuten de chispas

1) Causa Cortocircuito o circuito abierto en el inducidoSolucioacuten Revise para ver si hay soldadura o metal entre las barras del conmutador y conexiones rotas o sueltas Repare o vuelva a enrollar el inducido

2) Causa Escobillas gastadas o pegadasSolucioacuten Si las escobillas estaacuten bien gastadas sustituacuteyalas por novas de la clasificacioacuten correcta Si las escobillas se pegan liacutempielas y revise la tensioacuten del resorte de la misma

3) Causa Colocacioacuten inadecuada de las escobillas Solucioacuten Revise para determinar si las escobillas estaacuten colocadas a la distancia conveniente de la neutral

4) Causa Conmutador aacutespero Solucioacuten Limpie con lija fina SOLAMENTE Si es mica alta corte la mica Si la mica es alta en un sitio se puede quitar cortando con una hojilla de sierra para cortar metales preparados para esta operacioacuten Si es necesario rectifique el conmutador hacendoacute un ligero corte por medio de un torno

5) Causa Barras del conmutador flojasSolucioacuten Reemplace el conmutador o el inducido Los conmutadores deberiacutean ser lisos redondos y conceacutentricos con el eje de rotacioacuten

6) Causa Polvos peligrososSolucioacuten Averiguumle la causa y corriacutejala El polvo d las construcciones de edificios nuevos s particularmente peligroso para las superficies de los conmutadores

7) Causa SobrecargaSolucioacuten Disminuya la carga C ponga un motor de mayor clasificacioacuten

8) Causa Escobillas desigualesSolucioacuten Vulva a asentar las escobillas Use un pedazo de papel de lija debajo de extremo del conmutador de la escobillas y gire el conmutador para obtener un ajuste parejo de las escobillas al conmutador

Recalentamiento de motor

He aquiacute varias razones por las cuales se recalientan los motores sobrecargas contactos a tierras permanencia del arrollamiento d arranque n el crucito cojinetes gastados o secos y arrollamiento en cortocircuito

Las vueltas en cortocircuito del arrollamiento del motor son una causa comuacuten de calentamiento Las bobinas en cortocircuito se calientan maacutes que el resto del arrollamiento debido a la corriente excesiva que gastan Los cojines gastados o ecos actuacutean como una sobrecarga sobre el motor Tambieacuten la maquina accionada puede tener cojines gastados o secos que hacen que el motor se recalenteacute

Recalentamiento de los motores

1) Causa Obstruccioacuten del sistema d ventilacioacuten Solucioacuten Manteacutengase limpios y secos los motores eleacutectricos estos se hace necesariamente en inspecciones y las piezas perioacutedicasQuite el polvo por medio de una aspiradora Utilizando aire comprimido seco a baja porcioacuten o desmontando y limpiando el motor Las aberturas de ventilacioacuten no estar cubierta por otro aparatos

2) Causa SobrecargaSolucioacuten Aseguacuterese de que la maquina accionada no se traba Revise la aplicacioacuten mediana la potencia y la entrada d corriente bajo condiciones normales d operacioacuten (En los motores de induccioacuten la corriente sola no es una indicacioacuten confiable de carga del motor)

3) Causa El rotor roza el estatorSolucioacuten Revise para ver si los cojinetes estaacuten gastados o el eje esta doblado

Estator o Rotor quemados (Si l rotor es devanado)

1) Causa Humedad

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Solucioacuten Cueza el arrollamiento deacutele tratamiento de barniz El exacto de humedad puede ocasionar deacutebilmente del aislamiento

2) Causa Aacutecidos o basesSolucioacuten Quizaacutes sea necesario un tratamiento espacial de barniz

3) Causa Polvos peligrososSolucioacuten No deje que haya polvo Algunos tipos de polvos son altamente conducen y contribuye a la rotura del aislamiento

Velocidad del motor

Cuando un motor mancha mas lentamente de lo normal esto generalmente se debajo sobrecarga o alta resistencia en el circuito del motor

En todos los motores de CA con excepcioacuten del motor universal las velocidades que rigen por la frecuencia de la liacutenea de suministro generalmente de 60 l se muestra obtener velocidades muy altas mediante l motor universa su velocidad demuestra la carga

Velocidad demasiada lenta

1) Causa El motor circuito abierto o alta resistencia Solucioacuten Repare Esto se aplica a un motor de jaula de ardilla donde la velocidad baja excesivamente cuando se aplica la carga Si el rotor esta soldado d alguna manera lo deberiacutea reparar en un taller

Reemplace el rotor si el rotor fundido a troquel tiene barra abierta o anillo defectuoso

2) Causa SobrecargaSolucioacuten En los motores de repulsioacuten o motores universales reduzca la carga o ponga un motor de mayor clasificacioacuten Esto se aplica tambieacuten a los motores de polo de sombra y a los motores de condensador con divisioacuten excesiva

Velocidad demasiada alta

1) Causa Campo en cortocircuito

Solucioacuten Reemplace la bobina del campo En los motores universales un campo en cortocircuito produciraacute una velocidad excesiva

2) Causa No funciona el dispositivo de cortocircuitoSolucioacuten Limpie el dispositivos de cortocircuito En los motores de induccioacuten que son de arranque por repulsioacuten la velocidad puede llegar a ser demasiado alta si se pega el dispositivo de cortocircuito

3) Causa Carga LivianaSolucioacuten En los motores de repulsioacuten o universales aumente la carga o utilice un motor de clasificacioacuten de HP menor Esto se aplica tambieacuten a las velocidades maacutes lentas de los motores de polo de sombra con velocidades muacuteltiples o los motores con condensador de divisioacuten permanente

22 MOTORES MONOFASICO CON CAPACITOR DE ARRANQUE

Introduccioacuten

Estos motores son monofaacutesicos de CA cuyo rango va desde fracciones de HP hasta 15HP Se usan ampliamente en muchas aplicaciones de tipo monofaacutesico tales como accionamiento de maquinas herramientas (taladros pulidoras compresores de aire refrigeradores etc) Este tipo de motor es similar en su construccioacuten al de fase partida excepto que se conecta un capacitor en serie con el devanado de arranque como se muestra en la (figura 21)

Los motores de arranque con capacitor estaacuten equipados tambieacuten como los de fase partida con devanados de trabajo y de arranque pero el motor tiene un condensador (capacitor) que permite tener una mayor par de arranque Como se muestra en la figura anterior el capacitor se conecta en serie con el devanado de arranque y el swith centrifugo

La corriente en el devanado de arranque que es liberada por el capacitor se adelanta al voltaje en el devanado de trabajo obteniendo de esta manera un desplazamiento angular mayor entre los devanados Lo que proporciona un incremento en el par de arranque del motor Para tener una idea de la magnitud de dicho par un motor de fase partida con capacitor tiene un par dos veces mayor que el motor de fase partida sin capacitor

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Figura 21 motores de arranque con capacitorCaracteriacutesticasLos motores de arranque con capacitor se encuentran disponibles en las versiones de par de arranque normal para accionar cargas como ventiladores sopladores bombas centrifugas y otras aplicaciones Los disentildeos para alto par de arranque se usan en equipos como compresores bombas transportadores con carga etc

Los motores de fase partida de arranque con capacitor son los que requieren el menor mantenimiento de todos los tipos de motores monofaacutesicos pero tienen un par de arranque muy bajo lo que hace que no sean adecuados para algunas aplicaciones

El par de arranque en un motor de arranque con capacitor esta producido por un campo magneacutetico rotatorio que se establece dentro del motor Este campo magneacutetico relocaliza al devanado de arranque a 90 grados eleacutectricos desfasados con respecto al devanado de trabajo lo que hace que la corriente en el devanado de arranque se adelante a la del devanado de trabajo Esta condicioacuten produce un campo magneacutetico giratorio en el estator el cual a su vez induce una corriente en el devanado del rotor efectuando asiacute la rotacioacuten del mismo

Conexion

Figura 22

Figura 23

16

Figura 24 Figura 25

23 MOTORES MONOFASICOS CON CAPACITOR PERMANENTE

CARACTERIacuteSTICAS

Los motores de fase partida con capacitor permanente usan un capacitor conectado en serie con los devanados de arranque y de trabajo El capacitor crea un retraso en el devanado de arranque el cual es necesario para arrancar el motor y para accionar la carga

En caso necesario los devanados de un motor con capacitor permanente se pueden identificar verificando los valores de la resistencia de los devanados de arranque y de trabajo

El devanado de arranque y el devanado de trabajo con su capacitor permanecen en el circuito mientras el motor esta en operacioacuten La principal diferencia entre un motor con capacitor permanente y un motor de arranque con capacitor es que no se requiere swith centriacutefugo para los motores con capacitor permanente Estos motores no pueden arrancar y accionar cargas que requieren un alto par de arranque

Conexioacuten

Figura 26

Motor de ca monofaacutesico con capacitor permanente (figura 26) no requiere de switch centriacutefugo ya que el capacitor nunca se mueve del circuito

Figura 27

Diagrama esquemaacutetico de los devanados del motor monofaacutesico de ca 17

con capacitor permanente

Figura 28

24 Motor monofaacutesico con condensador permanente

Operacioacuten

Estos se diferencian de los motores de divisioacuten de fases en el hecho de que las bobinas de encendido tienen maacutes vueltas (frecuentemente maacutes que el embobinado principal) y se alimenta mediante condensadores en serie El resultado de complicar miacutenimamente el circuito es el de un mejor encendido Los condensadores en serie son la causa de que la corriente que se da en la bobina de arranque esteacute atrasada respecto a la fase de la tensioacuten suministrada escogiendo de forma correcta la bobina y el condensador podemos aproximar en gran manera la diferencia de fase ideal de 90deg

El momento inicial es ahora dos o tres veces mayor que el momento total con una corriente inicial cuyos valores estaacuten comprendidos entre cuatro y seis veces la corriente normal Para conseguir este funcionamiento se necesitan valores altos de la capacidad usualmente unos 50HZ o maacutes por caballo de potencia a 240V 50 HZ y sobre unas cuatro veces superior para 115V 60HZ El uacutenico tipo de condensador que puede proveer esta capacidad dicho tensioacuten con un tamantildeo y coste aceptable es el condensador electroacutenico Esto nos da la gran capacidad necesaria en un volumen muy pequentildeo pero desafortunadamente producen pequentildeas aunque significantes peacuterdidas que incrementan de forma muy espectacular la temperatura interna cuando circulan corrientes alternas muy altas Esto no es de gran importancia cuando se utiliza uacutenicamente como motor de arranque (en la mayor parte de los motores si se les da un mal uso se quemariacutea primero el embobinado de arranque que el condensador) pero no se utilizan en un circuito de uso permanente

La figura 29 Muestra el motor de condensador permanente

El motor de encendido capacitivo monofaacutesico es el maacutes adecuado para utensilios domeacutesticos Tiene un gran momento inicial tolera frecuentes paradas y puestas en marcha y es tan soacutelo un poco maacutes caro que el de motor de divisioacuten de fase Es faacutecil de reconocer debido al pequentildeo saliente situado en la carcasa y que aloja el condensador ciliacutendrico para el arranque

Figura 29Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador

Meacutetodo para el seguimiento de averiacuteas eleacutectricas realizar Cuadro sinoacuteptico de averiacuteas Seguimiento de averiacuteas entre motor principal y si existe un programador Comprobacioacuten de circuitos para el diagnoacutestico de averiacuteas funcionamiento y comprobacioacuten Comprobacioacuten Condensadores a traveacutes de multimetro Comprobaciones de Circuitos y entre motor-placa-programador Instalacioacuten del motor principal en la placa Comprobacioacuten de tensioacuten entre F y N Diagnoacutestico de averiacuteas a traveacutes de las mediciones eleacutectricas efectuadas

25 Motores Universales

Introduccioacuten

Los motores universales son motores en serie de potencia fraccional de corriente alterna disentildeados especialmente para usarse en potencia ya sea de corriente continua o de corriente alterna Recordemos que el motor serie de corriente continua se caracteriza por disponer de un fuerte par de arranque y que la velocidad del rotor variacutea en sentido inverso de la carga pudiendo llegar a embalarse cuando funciona en vaciacuteo Estos motores tienen la misma caracteriacutestica de velocidad y par cuando funcionan en ca o en cc En general

18

los motores universales pequentildeos no requieren devanados compensadores debido a que el nuacutemero de espiras de su armadura es reducido y por lo tanto tambieacuten lo seraacute su reactancia de armadura Como resultado los motores inferiores a 38 de caballo de fuerza generalmente se construyen sin compensacioacuten El costo de los motores universales no compensados es relativamente bajo por lo que su aplicacioacuten es muy comuacuten en aparatos domeacutesticos ligeros por ejemplo aspiradoras taladros de mano licuadoras etc El motor universal es sin duda el maacutes utilizado en la industria del electrodomeacutestico Su nombre deriva del hecho de que puede funcionar tanto en corriente alterna como en corriente continua Para que un motor de este tipo pueda funcionar con ca es necesario que el empilado de su inductor (el nuacutecleo de los electroimanes) sea de chapa magneacutetica para evitar las corrientes de Foucault Por otra parte la conmutacioacuten resulta en los motores universales que en los de corriente continua por lo que la vida de las escobillas y el colector es maacutes corta inconveniente que reduce mucho el campo de aplicacioacuten de los motores universales

Partes principales

Cables de alimentacioacuten Porta escobilla Escobilla Devanado del rotor Rotor (o armadura) Bobinas de campo Campo del estator Conmutador Ventilador Chumacera

Figura 30Motor CD en derivacioacuten operando en CA

La mayoriacutea de los motores reduciraacuten su velocidad conforme aumenta su carga Los motores con una regulacioacuten deficiente de la velocidad (motores de DC en serie o motores de AC-DC) cambiando mucho su velocidad cuando la carga cambia Los motores con una buena regulacioacuten de velocidad (la mayoriacutea de los motores de DC en derivacioacuten y de induccioacuten) mantienen una velocidad mas constante conforme a la carga cambia Los motores sincroacutenicos operan a la velocidad sincroacutenica desde la condicioacuten sin carga hasta que llevan una sobre carga considerable sin embargo cuando la torsioacuten de carga se incrementa mas allaacute de un cierto punto su velocidad desciende repentinamenteEn algunos motores la placa de caracteriacutestica indicara la velocidad sin carga aproximada En ocasiones se encontrara el rango de velocidad de operacioacuten aceptable del motor A menudo la velocidad miacutenima mencionada depende de la capacidad de enfriamiento de motor Ninguacuten motor cuyo enfriamiento dependa de un ventilador impulsado por el eje debe ser operado a una velocidad demasiado baja

En derivacioacutenLos devanados inductor e inducido se conectan en paralelo tal como se puede observar en la figura Un caso particular de este tipo de conexioacuten es aqueacutel en que el devanado excitador y el inducido se conectan a redes de corriente continua independientes este tipo de conexioacuten se designa con el nombre de excitacioacuten independiente

En la (figura 31) se representa el esquema de una maacutequina de corriente continua geneacuterica de dos polos que puede actuar como motor y como generador Esta maacutequina estaacute constituida por los siguientes elementos

19

Figura 31de un motor CDEl estator que mediante el devanado inductor o de excitacioacuten es el encargado de generar y conducir el campo magneacutetico de excitacioacuten El estator estaacute formado por una corona de material ferromagneacutetico denominada culata en cuyo interior se encuentran dispuestos en nuacutemero par unos salientes provistos de expansiones en los extremos denominados polos En torno a los polos se arrollan los devanados de excitacioacuten que generan un campo magneacutetico cuando circula por ellos una corriente continua El colector de delgas que es un conjunto de laacuteminas de cobre llamadas delgas aisladas entre siacute por una capa de mica y que giran solidariamente con el rotor Las delgas estaacuten conectadas eleacutectricamente a las bobinas del devanado inducido

Motor en CD en serie operado en C A

Los motores de corriente directa son insuperables para aplicaciones en las que debe ajustarse la velocidad asiacute como para aplicaciones en las que requiere un par grande En la actualidad se utilizan millones de motores de CD cuya potencia es de una fraccioacuten de caballo en la industria del transporte como automoacuteviles trenes y aviones donde impulsan ventiladores de diferentes tipos para aparatos de ac calentadores y descongeladores tambieacuten mueven los limpiadores de parabrisas y accioacuten de levantamiento de asiento y ventanas Tambieacuten son muy uacutetiles para arrancar motores de gasolina y diesel en autos camiones autobuses tractores y lanchas

El motor de CD tiene un estator y un rotor (ARMADURA) El estator contiene uno no maacutes devanados por cada polo los cuales estaacuten disentildeados para llevar intensidades de corriente directas que establecen un campo magneacuteticoLa ARMADURA y su devanado estaacuten ubicados en la trayectoria de este campo magneacutetico y cuando el devanado lleva Intensidades de Corriente se desarrolla un par-motor que hace girar el motor Hay un COMUTADOR conectado al devanado de la armadura si no se utilizara un conmutador el Motor solo podriacutea dar una fraccion de vuelta y luego se detendriacutea

Para que un motor de CD pueda funcionar es necesario que pase una Intensidad de Corriente por el devanado de Armadura El estator debe de producir un campo m (flujo) magneacutetico con un devanado de derivacioacuten o serie (o bien una combinacioacuten de ambos)

El par que se produce en un motor de CD es directamente proporcional a la Intensidad de Corriente de la armadura y al campo del estado Por otro lado la velocidad de motor la determinara principalmente la Tensioacuten de la Armadura y el campo del Estator La velocidad del motor tambieacuten aumenta cuando se reduce el campo del estator En realidad la velocidad puede aumentar en forma peligrosa cuando por accidente se anula el campo del estator Como ya sabemos los motores de CD pueden explotar cuando trabajan a velocidades muy altas

Con la fuente de Alimentacioacuten de medicioacuten de CD y del Generador Motor de CD observe que la Armadura esta conectada en serie con el devanado de campo en serie a traveacutes de la Tensioacuten de entrada

Figura 32 de un motor CD serieClasificacioacuten

Excitacioacuten por imanes permanentes Excitacioacuten independiente Excitacioacuten serie Excitacioacuten paralelo Excitacioacuten compuesta

Caracteriacutesticas de operacioacuten

Los motores universales son pequentildeos motores con devanado en serie que operan con voltaje de corriente directa o alterna

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Los motores universales tienen praacutecticamente la misma contraccioacuten que los de corriente directa ya que tienen un devanado de campo y una armadura con sus escobillas y su conmutador

El conmutador mantiene a la armadura girando a traveacutes del campo magneacutetico del devanado de campo

Tambieacuten cambia el flujo de corriente con relacioacuten al devanado de campo y la armadura es decir cumple con una funcioacuten de empujar y jalar

Esta accioacuten de jalar y empujar esta creada por los polos norte y sur de los devanados de campo y armadura

Los motores de induccioacuten y los motores de DC reducen un tanto su velocidad cuando el voltaje fluctuacutea y hay posibilidades de que desciendan la potencia y al torsioacuten maacuteximas disponibles de un motor

Hay mas probabilidades de que los motores de que los motores sincroacutenicos se desincronicen con el voltaje bajo

Hay posibilidades de que los motores de induccioacuten se ahoguen bajo la carga pico o de que no arranquen con el voltaje bajo

Por lo general la eficiencia y el factor de potencia de un motor bajan con el voltaje alto o bajo Algunos motores que impulsan ciertos tipos de cargas consumiraacuten mas corriente cuando el voltaje es demasiado bajo Otros consumiraacuten mas corriente

1048708Control de velocidad de motores universales

El meacutetodo principal de control de velocidad empleado para motores monofaacutesicos universales de potencia fraccionaria (control de la tensioacuten de inducido) es el meacutetodo de control de la tensioacuten de liacutenea primaria (de deslizamiento) Lo cual implica una reduccioacuten de la tension aplicada al devanado estatoacuterico (de motores de induccioacuten) universal En el primer caso produce una reduccioacuten del par y aumento del deslizamiento En el uacuteltimo caso representa simplemente un medio de controlar la velocidad mediante control de la tensioacuten o del flujo inducido

1048708 La velocidad mencionada en la placa de caracteriacutesticas es

1048708 La velocidad aproximada a la cual un motor de induccioacuten produce su potencia nominal

1048708 La velocidad normal de operacioacuten de un motor sincroacutenico

1048708 La velocidad ldquobaserdquo aproximada de un motor de DC los motores de DC operaran a una velocidad superior a la velocidad base al reducir la corriente de campo y a una velocidad inferior al reducir el voltaje de la armadura (inducido)

EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN

Despueacutes del estudio de la unidad II te sugiero que realices los siguientes ejercicios de auto evaluacioacuten lo que permitiraacute fortalecer tus conocimientos

I Responda la siguiente pregunta

1 iquestQueacute importancia tiene el motor monofaacutesico

2 iquestCoacutemo se clasifican los motores monofaacutesicos

3 iquestMencione las partes del motor de fase partida

4 iquestJunto a su instructor desarme un motor de fase partida y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

5 iquestDonde se utilizan los motores monofaacutesicos de arranque con capacitor

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6 iquestDibuje el esquema de un motor de arranque con capacitor y coloque sus partes

7 iquestQue funcioacuten realiza el capacitor permanente en un motor monofaacutesico

8 iquestJunto a su instructor desarme un motor de monofaacutesico de capacitor permanente y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

9 iquestCuaacuteles son las partes principales del motor universal

10 iquestMencione las caracteriacutesticas de operacioacuten del motor universal

GLOSARIO

Corto circuito Se produce por el contacto repentino de dos o maacutes conductores de corriente o una liacutenea de corriente y un conductor a tierra

Corriente alterna (ca) En este caso las cargas eleacutectricas circulan siempre en la misma direccioacuten del punto de mayor potencial al de menor potencial

Par de giro Es la fuerza con que gira un eje Se mide en kilogramometro (MKS) o newtonmetro (SI)

Par motor Es la fuerza con que gira un motor El giro de un motor tiene dos caracteriacutesticas el par motor y la velocidad de giro Por combinacioacuten de estas dos se obtiene la potencia

Eficiencia La eficiencia o rendimiento de un motor eleacutectrico es una medida de su habilidad para convertir la potencia eleacutectrica que toma de la liacutenea en potencia mecaacutenica uacutetil Se expresa usualmente en por ciento de la relacioacuten de la potencia mecaacutenica entre la potencia eleacutectrica esto es

BIBLIOGRAFIA

Motores Universales Ministerio De Educacioacuten Superior InstitutoUniversitario De Tecnologiacutea Caripito Venezuela 2004

Quispe O Enrique C Motores Eleacutectricos de Alta Eficiencia UniversidadAutoacutenoma de Occidente Cali Colombiahttpenergiaycomputacionunivalleeducoedicion2121art2pdf

A BC de las maquinas eleacutectricas tomo 1 y2 (Enrrique Harper)

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  • DIRECCION GENERAL DE FORMACION PROFESIONAL
  • INTRODUCCION
  • OBJETIVO GENERAL
  • OBJETIVOS ESPECIFICOS
  • RECOMENDACIONES GENERALES
  • UNIDAD I TRANSFORMADORES MONOFAacuteSICOS
  • 1 Conceptos baacutesicos
  • Magnetismo y Electromagnetismo
  • Electromagnetismo
  • Campo Magneacutetico
  • Ley de polaridad
  • Induccioacuten Magneacutetica
  • Ley de lenz
  • 2-Principios de Funcionamiento de los transformadores
  • Concepto
  • Estructura y funcionamiento
  • Tipos de nuacutecleos
  • 3 Clasificacioacuten de los transformadores monofaacutesicos
  • De intensidad
  • De Tensioacuten
  • Auto Transformador
  • 4 Calculo de transformadores
  • Numero de espiras
  • Relacioacuten de Transformacioacuten
  • Rendimiento del transformador
  • Prueba de corto circuito en el transformador
  • Teacutecnicas de verificacioacuten de transformadores monofaacutesicos
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • 1 Motores monofasicos
  • Introduccioacuten
  • Principio de operacioacuten
  • Partes principales de un motor monofaacutesico
  • 2 Clasificacioacuten de los motores monofaacutesicos
  • 21 Motor monofaacutesico de fase partida
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutestica
  • Conexioacuten del motor de fase partida
  • Averiacuteas
  • 22 MOTORES MONOFASICO CON CAPACITOR DE ARRANQUE
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutesticas
  • Conexion
  • 23 MOTORES MONOFASICOS CON CAPACITOR PERMANENTE
  • CARACTERIacuteSTICAS
  • Conexioacuten
  • 24 Motor monofaacutesico con condensador permanente
  • Operacioacuten
  • Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador
  • 25 Motores Universales
  • Introduccioacuten
  • Motor CD en derivacioacuten operando en CA
  • Motor en CD en serie operado en C A
  • Clasificacioacuten
  • Caracteriacutesticas de operacioacuten
  • Control de velocidad de motores universales
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • GLOSARIO
  • BIBLIOGRAFIA
Page 17: Manual de Maquinas Electricas Universales

Solucioacuten Cueza el arrollamiento deacutele tratamiento de barniz El exacto de humedad puede ocasionar deacutebilmente del aislamiento

2) Causa Aacutecidos o basesSolucioacuten Quizaacutes sea necesario un tratamiento espacial de barniz

3) Causa Polvos peligrososSolucioacuten No deje que haya polvo Algunos tipos de polvos son altamente conducen y contribuye a la rotura del aislamiento

Velocidad del motor

Cuando un motor mancha mas lentamente de lo normal esto generalmente se debajo sobrecarga o alta resistencia en el circuito del motor

En todos los motores de CA con excepcioacuten del motor universal las velocidades que rigen por la frecuencia de la liacutenea de suministro generalmente de 60 l se muestra obtener velocidades muy altas mediante l motor universa su velocidad demuestra la carga

Velocidad demasiada lenta

1) Causa El motor circuito abierto o alta resistencia Solucioacuten Repare Esto se aplica a un motor de jaula de ardilla donde la velocidad baja excesivamente cuando se aplica la carga Si el rotor esta soldado d alguna manera lo deberiacutea reparar en un taller

Reemplace el rotor si el rotor fundido a troquel tiene barra abierta o anillo defectuoso

2) Causa SobrecargaSolucioacuten En los motores de repulsioacuten o motores universales reduzca la carga o ponga un motor de mayor clasificacioacuten Esto se aplica tambieacuten a los motores de polo de sombra y a los motores de condensador con divisioacuten excesiva

Velocidad demasiada alta

1) Causa Campo en cortocircuito

Solucioacuten Reemplace la bobina del campo En los motores universales un campo en cortocircuito produciraacute una velocidad excesiva

2) Causa No funciona el dispositivo de cortocircuitoSolucioacuten Limpie el dispositivos de cortocircuito En los motores de induccioacuten que son de arranque por repulsioacuten la velocidad puede llegar a ser demasiado alta si se pega el dispositivo de cortocircuito

3) Causa Carga LivianaSolucioacuten En los motores de repulsioacuten o universales aumente la carga o utilice un motor de clasificacioacuten de HP menor Esto se aplica tambieacuten a las velocidades maacutes lentas de los motores de polo de sombra con velocidades muacuteltiples o los motores con condensador de divisioacuten permanente

22 MOTORES MONOFASICO CON CAPACITOR DE ARRANQUE

Introduccioacuten

Estos motores son monofaacutesicos de CA cuyo rango va desde fracciones de HP hasta 15HP Se usan ampliamente en muchas aplicaciones de tipo monofaacutesico tales como accionamiento de maquinas herramientas (taladros pulidoras compresores de aire refrigeradores etc) Este tipo de motor es similar en su construccioacuten al de fase partida excepto que se conecta un capacitor en serie con el devanado de arranque como se muestra en la (figura 21)

Los motores de arranque con capacitor estaacuten equipados tambieacuten como los de fase partida con devanados de trabajo y de arranque pero el motor tiene un condensador (capacitor) que permite tener una mayor par de arranque Como se muestra en la figura anterior el capacitor se conecta en serie con el devanado de arranque y el swith centrifugo

La corriente en el devanado de arranque que es liberada por el capacitor se adelanta al voltaje en el devanado de trabajo obteniendo de esta manera un desplazamiento angular mayor entre los devanados Lo que proporciona un incremento en el par de arranque del motor Para tener una idea de la magnitud de dicho par un motor de fase partida con capacitor tiene un par dos veces mayor que el motor de fase partida sin capacitor

15

Figura 21 motores de arranque con capacitorCaracteriacutesticasLos motores de arranque con capacitor se encuentran disponibles en las versiones de par de arranque normal para accionar cargas como ventiladores sopladores bombas centrifugas y otras aplicaciones Los disentildeos para alto par de arranque se usan en equipos como compresores bombas transportadores con carga etc

Los motores de fase partida de arranque con capacitor son los que requieren el menor mantenimiento de todos los tipos de motores monofaacutesicos pero tienen un par de arranque muy bajo lo que hace que no sean adecuados para algunas aplicaciones

El par de arranque en un motor de arranque con capacitor esta producido por un campo magneacutetico rotatorio que se establece dentro del motor Este campo magneacutetico relocaliza al devanado de arranque a 90 grados eleacutectricos desfasados con respecto al devanado de trabajo lo que hace que la corriente en el devanado de arranque se adelante a la del devanado de trabajo Esta condicioacuten produce un campo magneacutetico giratorio en el estator el cual a su vez induce una corriente en el devanado del rotor efectuando asiacute la rotacioacuten del mismo

Conexion

Figura 22

Figura 23

16

Figura 24 Figura 25

23 MOTORES MONOFASICOS CON CAPACITOR PERMANENTE

CARACTERIacuteSTICAS

Los motores de fase partida con capacitor permanente usan un capacitor conectado en serie con los devanados de arranque y de trabajo El capacitor crea un retraso en el devanado de arranque el cual es necesario para arrancar el motor y para accionar la carga

En caso necesario los devanados de un motor con capacitor permanente se pueden identificar verificando los valores de la resistencia de los devanados de arranque y de trabajo

El devanado de arranque y el devanado de trabajo con su capacitor permanecen en el circuito mientras el motor esta en operacioacuten La principal diferencia entre un motor con capacitor permanente y un motor de arranque con capacitor es que no se requiere swith centriacutefugo para los motores con capacitor permanente Estos motores no pueden arrancar y accionar cargas que requieren un alto par de arranque

Conexioacuten

Figura 26

Motor de ca monofaacutesico con capacitor permanente (figura 26) no requiere de switch centriacutefugo ya que el capacitor nunca se mueve del circuito

Figura 27

Diagrama esquemaacutetico de los devanados del motor monofaacutesico de ca 17

con capacitor permanente

Figura 28

24 Motor monofaacutesico con condensador permanente

Operacioacuten

Estos se diferencian de los motores de divisioacuten de fases en el hecho de que las bobinas de encendido tienen maacutes vueltas (frecuentemente maacutes que el embobinado principal) y se alimenta mediante condensadores en serie El resultado de complicar miacutenimamente el circuito es el de un mejor encendido Los condensadores en serie son la causa de que la corriente que se da en la bobina de arranque esteacute atrasada respecto a la fase de la tensioacuten suministrada escogiendo de forma correcta la bobina y el condensador podemos aproximar en gran manera la diferencia de fase ideal de 90deg

El momento inicial es ahora dos o tres veces mayor que el momento total con una corriente inicial cuyos valores estaacuten comprendidos entre cuatro y seis veces la corriente normal Para conseguir este funcionamiento se necesitan valores altos de la capacidad usualmente unos 50HZ o maacutes por caballo de potencia a 240V 50 HZ y sobre unas cuatro veces superior para 115V 60HZ El uacutenico tipo de condensador que puede proveer esta capacidad dicho tensioacuten con un tamantildeo y coste aceptable es el condensador electroacutenico Esto nos da la gran capacidad necesaria en un volumen muy pequentildeo pero desafortunadamente producen pequentildeas aunque significantes peacuterdidas que incrementan de forma muy espectacular la temperatura interna cuando circulan corrientes alternas muy altas Esto no es de gran importancia cuando se utiliza uacutenicamente como motor de arranque (en la mayor parte de los motores si se les da un mal uso se quemariacutea primero el embobinado de arranque que el condensador) pero no se utilizan en un circuito de uso permanente

La figura 29 Muestra el motor de condensador permanente

El motor de encendido capacitivo monofaacutesico es el maacutes adecuado para utensilios domeacutesticos Tiene un gran momento inicial tolera frecuentes paradas y puestas en marcha y es tan soacutelo un poco maacutes caro que el de motor de divisioacuten de fase Es faacutecil de reconocer debido al pequentildeo saliente situado en la carcasa y que aloja el condensador ciliacutendrico para el arranque

Figura 29Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador

Meacutetodo para el seguimiento de averiacuteas eleacutectricas realizar Cuadro sinoacuteptico de averiacuteas Seguimiento de averiacuteas entre motor principal y si existe un programador Comprobacioacuten de circuitos para el diagnoacutestico de averiacuteas funcionamiento y comprobacioacuten Comprobacioacuten Condensadores a traveacutes de multimetro Comprobaciones de Circuitos y entre motor-placa-programador Instalacioacuten del motor principal en la placa Comprobacioacuten de tensioacuten entre F y N Diagnoacutestico de averiacuteas a traveacutes de las mediciones eleacutectricas efectuadas

25 Motores Universales

Introduccioacuten

Los motores universales son motores en serie de potencia fraccional de corriente alterna disentildeados especialmente para usarse en potencia ya sea de corriente continua o de corriente alterna Recordemos que el motor serie de corriente continua se caracteriza por disponer de un fuerte par de arranque y que la velocidad del rotor variacutea en sentido inverso de la carga pudiendo llegar a embalarse cuando funciona en vaciacuteo Estos motores tienen la misma caracteriacutestica de velocidad y par cuando funcionan en ca o en cc En general

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los motores universales pequentildeos no requieren devanados compensadores debido a que el nuacutemero de espiras de su armadura es reducido y por lo tanto tambieacuten lo seraacute su reactancia de armadura Como resultado los motores inferiores a 38 de caballo de fuerza generalmente se construyen sin compensacioacuten El costo de los motores universales no compensados es relativamente bajo por lo que su aplicacioacuten es muy comuacuten en aparatos domeacutesticos ligeros por ejemplo aspiradoras taladros de mano licuadoras etc El motor universal es sin duda el maacutes utilizado en la industria del electrodomeacutestico Su nombre deriva del hecho de que puede funcionar tanto en corriente alterna como en corriente continua Para que un motor de este tipo pueda funcionar con ca es necesario que el empilado de su inductor (el nuacutecleo de los electroimanes) sea de chapa magneacutetica para evitar las corrientes de Foucault Por otra parte la conmutacioacuten resulta en los motores universales que en los de corriente continua por lo que la vida de las escobillas y el colector es maacutes corta inconveniente que reduce mucho el campo de aplicacioacuten de los motores universales

Partes principales

Cables de alimentacioacuten Porta escobilla Escobilla Devanado del rotor Rotor (o armadura) Bobinas de campo Campo del estator Conmutador Ventilador Chumacera

Figura 30Motor CD en derivacioacuten operando en CA

La mayoriacutea de los motores reduciraacuten su velocidad conforme aumenta su carga Los motores con una regulacioacuten deficiente de la velocidad (motores de DC en serie o motores de AC-DC) cambiando mucho su velocidad cuando la carga cambia Los motores con una buena regulacioacuten de velocidad (la mayoriacutea de los motores de DC en derivacioacuten y de induccioacuten) mantienen una velocidad mas constante conforme a la carga cambia Los motores sincroacutenicos operan a la velocidad sincroacutenica desde la condicioacuten sin carga hasta que llevan una sobre carga considerable sin embargo cuando la torsioacuten de carga se incrementa mas allaacute de un cierto punto su velocidad desciende repentinamenteEn algunos motores la placa de caracteriacutestica indicara la velocidad sin carga aproximada En ocasiones se encontrara el rango de velocidad de operacioacuten aceptable del motor A menudo la velocidad miacutenima mencionada depende de la capacidad de enfriamiento de motor Ninguacuten motor cuyo enfriamiento dependa de un ventilador impulsado por el eje debe ser operado a una velocidad demasiado baja

En derivacioacutenLos devanados inductor e inducido se conectan en paralelo tal como se puede observar en la figura Un caso particular de este tipo de conexioacuten es aqueacutel en que el devanado excitador y el inducido se conectan a redes de corriente continua independientes este tipo de conexioacuten se designa con el nombre de excitacioacuten independiente

En la (figura 31) se representa el esquema de una maacutequina de corriente continua geneacuterica de dos polos que puede actuar como motor y como generador Esta maacutequina estaacute constituida por los siguientes elementos

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Figura 31de un motor CDEl estator que mediante el devanado inductor o de excitacioacuten es el encargado de generar y conducir el campo magneacutetico de excitacioacuten El estator estaacute formado por una corona de material ferromagneacutetico denominada culata en cuyo interior se encuentran dispuestos en nuacutemero par unos salientes provistos de expansiones en los extremos denominados polos En torno a los polos se arrollan los devanados de excitacioacuten que generan un campo magneacutetico cuando circula por ellos una corriente continua El colector de delgas que es un conjunto de laacuteminas de cobre llamadas delgas aisladas entre siacute por una capa de mica y que giran solidariamente con el rotor Las delgas estaacuten conectadas eleacutectricamente a las bobinas del devanado inducido

Motor en CD en serie operado en C A

Los motores de corriente directa son insuperables para aplicaciones en las que debe ajustarse la velocidad asiacute como para aplicaciones en las que requiere un par grande En la actualidad se utilizan millones de motores de CD cuya potencia es de una fraccioacuten de caballo en la industria del transporte como automoacuteviles trenes y aviones donde impulsan ventiladores de diferentes tipos para aparatos de ac calentadores y descongeladores tambieacuten mueven los limpiadores de parabrisas y accioacuten de levantamiento de asiento y ventanas Tambieacuten son muy uacutetiles para arrancar motores de gasolina y diesel en autos camiones autobuses tractores y lanchas

El motor de CD tiene un estator y un rotor (ARMADURA) El estator contiene uno no maacutes devanados por cada polo los cuales estaacuten disentildeados para llevar intensidades de corriente directas que establecen un campo magneacuteticoLa ARMADURA y su devanado estaacuten ubicados en la trayectoria de este campo magneacutetico y cuando el devanado lleva Intensidades de Corriente se desarrolla un par-motor que hace girar el motor Hay un COMUTADOR conectado al devanado de la armadura si no se utilizara un conmutador el Motor solo podriacutea dar una fraccion de vuelta y luego se detendriacutea

Para que un motor de CD pueda funcionar es necesario que pase una Intensidad de Corriente por el devanado de Armadura El estator debe de producir un campo m (flujo) magneacutetico con un devanado de derivacioacuten o serie (o bien una combinacioacuten de ambos)

El par que se produce en un motor de CD es directamente proporcional a la Intensidad de Corriente de la armadura y al campo del estado Por otro lado la velocidad de motor la determinara principalmente la Tensioacuten de la Armadura y el campo del Estator La velocidad del motor tambieacuten aumenta cuando se reduce el campo del estator En realidad la velocidad puede aumentar en forma peligrosa cuando por accidente se anula el campo del estator Como ya sabemos los motores de CD pueden explotar cuando trabajan a velocidades muy altas

Con la fuente de Alimentacioacuten de medicioacuten de CD y del Generador Motor de CD observe que la Armadura esta conectada en serie con el devanado de campo en serie a traveacutes de la Tensioacuten de entrada

Figura 32 de un motor CD serieClasificacioacuten

Excitacioacuten por imanes permanentes Excitacioacuten independiente Excitacioacuten serie Excitacioacuten paralelo Excitacioacuten compuesta

Caracteriacutesticas de operacioacuten

Los motores universales son pequentildeos motores con devanado en serie que operan con voltaje de corriente directa o alterna

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Los motores universales tienen praacutecticamente la misma contraccioacuten que los de corriente directa ya que tienen un devanado de campo y una armadura con sus escobillas y su conmutador

El conmutador mantiene a la armadura girando a traveacutes del campo magneacutetico del devanado de campo

Tambieacuten cambia el flujo de corriente con relacioacuten al devanado de campo y la armadura es decir cumple con una funcioacuten de empujar y jalar

Esta accioacuten de jalar y empujar esta creada por los polos norte y sur de los devanados de campo y armadura

Los motores de induccioacuten y los motores de DC reducen un tanto su velocidad cuando el voltaje fluctuacutea y hay posibilidades de que desciendan la potencia y al torsioacuten maacuteximas disponibles de un motor

Hay mas probabilidades de que los motores de que los motores sincroacutenicos se desincronicen con el voltaje bajo

Hay posibilidades de que los motores de induccioacuten se ahoguen bajo la carga pico o de que no arranquen con el voltaje bajo

Por lo general la eficiencia y el factor de potencia de un motor bajan con el voltaje alto o bajo Algunos motores que impulsan ciertos tipos de cargas consumiraacuten mas corriente cuando el voltaje es demasiado bajo Otros consumiraacuten mas corriente

1048708Control de velocidad de motores universales

El meacutetodo principal de control de velocidad empleado para motores monofaacutesicos universales de potencia fraccionaria (control de la tensioacuten de inducido) es el meacutetodo de control de la tensioacuten de liacutenea primaria (de deslizamiento) Lo cual implica una reduccioacuten de la tension aplicada al devanado estatoacuterico (de motores de induccioacuten) universal En el primer caso produce una reduccioacuten del par y aumento del deslizamiento En el uacuteltimo caso representa simplemente un medio de controlar la velocidad mediante control de la tensioacuten o del flujo inducido

1048708 La velocidad mencionada en la placa de caracteriacutesticas es

1048708 La velocidad aproximada a la cual un motor de induccioacuten produce su potencia nominal

1048708 La velocidad normal de operacioacuten de un motor sincroacutenico

1048708 La velocidad ldquobaserdquo aproximada de un motor de DC los motores de DC operaran a una velocidad superior a la velocidad base al reducir la corriente de campo y a una velocidad inferior al reducir el voltaje de la armadura (inducido)

EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN

Despueacutes del estudio de la unidad II te sugiero que realices los siguientes ejercicios de auto evaluacioacuten lo que permitiraacute fortalecer tus conocimientos

I Responda la siguiente pregunta

1 iquestQueacute importancia tiene el motor monofaacutesico

2 iquestCoacutemo se clasifican los motores monofaacutesicos

3 iquestMencione las partes del motor de fase partida

4 iquestJunto a su instructor desarme un motor de fase partida y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

5 iquestDonde se utilizan los motores monofaacutesicos de arranque con capacitor

21

6 iquestDibuje el esquema de un motor de arranque con capacitor y coloque sus partes

7 iquestQue funcioacuten realiza el capacitor permanente en un motor monofaacutesico

8 iquestJunto a su instructor desarme un motor de monofaacutesico de capacitor permanente y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

9 iquestCuaacuteles son las partes principales del motor universal

10 iquestMencione las caracteriacutesticas de operacioacuten del motor universal

GLOSARIO

Corto circuito Se produce por el contacto repentino de dos o maacutes conductores de corriente o una liacutenea de corriente y un conductor a tierra

Corriente alterna (ca) En este caso las cargas eleacutectricas circulan siempre en la misma direccioacuten del punto de mayor potencial al de menor potencial

Par de giro Es la fuerza con que gira un eje Se mide en kilogramometro (MKS) o newtonmetro (SI)

Par motor Es la fuerza con que gira un motor El giro de un motor tiene dos caracteriacutesticas el par motor y la velocidad de giro Por combinacioacuten de estas dos se obtiene la potencia

Eficiencia La eficiencia o rendimiento de un motor eleacutectrico es una medida de su habilidad para convertir la potencia eleacutectrica que toma de la liacutenea en potencia mecaacutenica uacutetil Se expresa usualmente en por ciento de la relacioacuten de la potencia mecaacutenica entre la potencia eleacutectrica esto es

BIBLIOGRAFIA

Motores Universales Ministerio De Educacioacuten Superior InstitutoUniversitario De Tecnologiacutea Caripito Venezuela 2004

Quispe O Enrique C Motores Eleacutectricos de Alta Eficiencia UniversidadAutoacutenoma de Occidente Cali Colombiahttpenergiaycomputacionunivalleeducoedicion2121art2pdf

A BC de las maquinas eleacutectricas tomo 1 y2 (Enrrique Harper)

22

  • DIRECCION GENERAL DE FORMACION PROFESIONAL
  • INTRODUCCION
  • OBJETIVO GENERAL
  • OBJETIVOS ESPECIFICOS
  • RECOMENDACIONES GENERALES
  • UNIDAD I TRANSFORMADORES MONOFAacuteSICOS
  • 1 Conceptos baacutesicos
  • Magnetismo y Electromagnetismo
  • Electromagnetismo
  • Campo Magneacutetico
  • Ley de polaridad
  • Induccioacuten Magneacutetica
  • Ley de lenz
  • 2-Principios de Funcionamiento de los transformadores
  • Concepto
  • Estructura y funcionamiento
  • Tipos de nuacutecleos
  • 3 Clasificacioacuten de los transformadores monofaacutesicos
  • De intensidad
  • De Tensioacuten
  • Auto Transformador
  • 4 Calculo de transformadores
  • Numero de espiras
  • Relacioacuten de Transformacioacuten
  • Rendimiento del transformador
  • Prueba de corto circuito en el transformador
  • Teacutecnicas de verificacioacuten de transformadores monofaacutesicos
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • 1 Motores monofasicos
  • Introduccioacuten
  • Principio de operacioacuten
  • Partes principales de un motor monofaacutesico
  • 2 Clasificacioacuten de los motores monofaacutesicos
  • 21 Motor monofaacutesico de fase partida
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutestica
  • Conexioacuten del motor de fase partida
  • Averiacuteas
  • 22 MOTORES MONOFASICO CON CAPACITOR DE ARRANQUE
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutesticas
  • Conexion
  • 23 MOTORES MONOFASICOS CON CAPACITOR PERMANENTE
  • CARACTERIacuteSTICAS
  • Conexioacuten
  • 24 Motor monofaacutesico con condensador permanente
  • Operacioacuten
  • Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador
  • 25 Motores Universales
  • Introduccioacuten
  • Motor CD en derivacioacuten operando en CA
  • Motor en CD en serie operado en C A
  • Clasificacioacuten
  • Caracteriacutesticas de operacioacuten
  • Control de velocidad de motores universales
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • GLOSARIO
  • BIBLIOGRAFIA
Page 18: Manual de Maquinas Electricas Universales

Figura 21 motores de arranque con capacitorCaracteriacutesticasLos motores de arranque con capacitor se encuentran disponibles en las versiones de par de arranque normal para accionar cargas como ventiladores sopladores bombas centrifugas y otras aplicaciones Los disentildeos para alto par de arranque se usan en equipos como compresores bombas transportadores con carga etc

Los motores de fase partida de arranque con capacitor son los que requieren el menor mantenimiento de todos los tipos de motores monofaacutesicos pero tienen un par de arranque muy bajo lo que hace que no sean adecuados para algunas aplicaciones

El par de arranque en un motor de arranque con capacitor esta producido por un campo magneacutetico rotatorio que se establece dentro del motor Este campo magneacutetico relocaliza al devanado de arranque a 90 grados eleacutectricos desfasados con respecto al devanado de trabajo lo que hace que la corriente en el devanado de arranque se adelante a la del devanado de trabajo Esta condicioacuten produce un campo magneacutetico giratorio en el estator el cual a su vez induce una corriente en el devanado del rotor efectuando asiacute la rotacioacuten del mismo

Conexion

Figura 22

Figura 23

16

Figura 24 Figura 25

23 MOTORES MONOFASICOS CON CAPACITOR PERMANENTE

CARACTERIacuteSTICAS

Los motores de fase partida con capacitor permanente usan un capacitor conectado en serie con los devanados de arranque y de trabajo El capacitor crea un retraso en el devanado de arranque el cual es necesario para arrancar el motor y para accionar la carga

En caso necesario los devanados de un motor con capacitor permanente se pueden identificar verificando los valores de la resistencia de los devanados de arranque y de trabajo

El devanado de arranque y el devanado de trabajo con su capacitor permanecen en el circuito mientras el motor esta en operacioacuten La principal diferencia entre un motor con capacitor permanente y un motor de arranque con capacitor es que no se requiere swith centriacutefugo para los motores con capacitor permanente Estos motores no pueden arrancar y accionar cargas que requieren un alto par de arranque

Conexioacuten

Figura 26

Motor de ca monofaacutesico con capacitor permanente (figura 26) no requiere de switch centriacutefugo ya que el capacitor nunca se mueve del circuito

Figura 27

Diagrama esquemaacutetico de los devanados del motor monofaacutesico de ca 17

con capacitor permanente

Figura 28

24 Motor monofaacutesico con condensador permanente

Operacioacuten

Estos se diferencian de los motores de divisioacuten de fases en el hecho de que las bobinas de encendido tienen maacutes vueltas (frecuentemente maacutes que el embobinado principal) y se alimenta mediante condensadores en serie El resultado de complicar miacutenimamente el circuito es el de un mejor encendido Los condensadores en serie son la causa de que la corriente que se da en la bobina de arranque esteacute atrasada respecto a la fase de la tensioacuten suministrada escogiendo de forma correcta la bobina y el condensador podemos aproximar en gran manera la diferencia de fase ideal de 90deg

El momento inicial es ahora dos o tres veces mayor que el momento total con una corriente inicial cuyos valores estaacuten comprendidos entre cuatro y seis veces la corriente normal Para conseguir este funcionamiento se necesitan valores altos de la capacidad usualmente unos 50HZ o maacutes por caballo de potencia a 240V 50 HZ y sobre unas cuatro veces superior para 115V 60HZ El uacutenico tipo de condensador que puede proveer esta capacidad dicho tensioacuten con un tamantildeo y coste aceptable es el condensador electroacutenico Esto nos da la gran capacidad necesaria en un volumen muy pequentildeo pero desafortunadamente producen pequentildeas aunque significantes peacuterdidas que incrementan de forma muy espectacular la temperatura interna cuando circulan corrientes alternas muy altas Esto no es de gran importancia cuando se utiliza uacutenicamente como motor de arranque (en la mayor parte de los motores si se les da un mal uso se quemariacutea primero el embobinado de arranque que el condensador) pero no se utilizan en un circuito de uso permanente

La figura 29 Muestra el motor de condensador permanente

El motor de encendido capacitivo monofaacutesico es el maacutes adecuado para utensilios domeacutesticos Tiene un gran momento inicial tolera frecuentes paradas y puestas en marcha y es tan soacutelo un poco maacutes caro que el de motor de divisioacuten de fase Es faacutecil de reconocer debido al pequentildeo saliente situado en la carcasa y que aloja el condensador ciliacutendrico para el arranque

Figura 29Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador

Meacutetodo para el seguimiento de averiacuteas eleacutectricas realizar Cuadro sinoacuteptico de averiacuteas Seguimiento de averiacuteas entre motor principal y si existe un programador Comprobacioacuten de circuitos para el diagnoacutestico de averiacuteas funcionamiento y comprobacioacuten Comprobacioacuten Condensadores a traveacutes de multimetro Comprobaciones de Circuitos y entre motor-placa-programador Instalacioacuten del motor principal en la placa Comprobacioacuten de tensioacuten entre F y N Diagnoacutestico de averiacuteas a traveacutes de las mediciones eleacutectricas efectuadas

25 Motores Universales

Introduccioacuten

Los motores universales son motores en serie de potencia fraccional de corriente alterna disentildeados especialmente para usarse en potencia ya sea de corriente continua o de corriente alterna Recordemos que el motor serie de corriente continua se caracteriza por disponer de un fuerte par de arranque y que la velocidad del rotor variacutea en sentido inverso de la carga pudiendo llegar a embalarse cuando funciona en vaciacuteo Estos motores tienen la misma caracteriacutestica de velocidad y par cuando funcionan en ca o en cc En general

18

los motores universales pequentildeos no requieren devanados compensadores debido a que el nuacutemero de espiras de su armadura es reducido y por lo tanto tambieacuten lo seraacute su reactancia de armadura Como resultado los motores inferiores a 38 de caballo de fuerza generalmente se construyen sin compensacioacuten El costo de los motores universales no compensados es relativamente bajo por lo que su aplicacioacuten es muy comuacuten en aparatos domeacutesticos ligeros por ejemplo aspiradoras taladros de mano licuadoras etc El motor universal es sin duda el maacutes utilizado en la industria del electrodomeacutestico Su nombre deriva del hecho de que puede funcionar tanto en corriente alterna como en corriente continua Para que un motor de este tipo pueda funcionar con ca es necesario que el empilado de su inductor (el nuacutecleo de los electroimanes) sea de chapa magneacutetica para evitar las corrientes de Foucault Por otra parte la conmutacioacuten resulta en los motores universales que en los de corriente continua por lo que la vida de las escobillas y el colector es maacutes corta inconveniente que reduce mucho el campo de aplicacioacuten de los motores universales

Partes principales

Cables de alimentacioacuten Porta escobilla Escobilla Devanado del rotor Rotor (o armadura) Bobinas de campo Campo del estator Conmutador Ventilador Chumacera

Figura 30Motor CD en derivacioacuten operando en CA

La mayoriacutea de los motores reduciraacuten su velocidad conforme aumenta su carga Los motores con una regulacioacuten deficiente de la velocidad (motores de DC en serie o motores de AC-DC) cambiando mucho su velocidad cuando la carga cambia Los motores con una buena regulacioacuten de velocidad (la mayoriacutea de los motores de DC en derivacioacuten y de induccioacuten) mantienen una velocidad mas constante conforme a la carga cambia Los motores sincroacutenicos operan a la velocidad sincroacutenica desde la condicioacuten sin carga hasta que llevan una sobre carga considerable sin embargo cuando la torsioacuten de carga se incrementa mas allaacute de un cierto punto su velocidad desciende repentinamenteEn algunos motores la placa de caracteriacutestica indicara la velocidad sin carga aproximada En ocasiones se encontrara el rango de velocidad de operacioacuten aceptable del motor A menudo la velocidad miacutenima mencionada depende de la capacidad de enfriamiento de motor Ninguacuten motor cuyo enfriamiento dependa de un ventilador impulsado por el eje debe ser operado a una velocidad demasiado baja

En derivacioacutenLos devanados inductor e inducido se conectan en paralelo tal como se puede observar en la figura Un caso particular de este tipo de conexioacuten es aqueacutel en que el devanado excitador y el inducido se conectan a redes de corriente continua independientes este tipo de conexioacuten se designa con el nombre de excitacioacuten independiente

En la (figura 31) se representa el esquema de una maacutequina de corriente continua geneacuterica de dos polos que puede actuar como motor y como generador Esta maacutequina estaacute constituida por los siguientes elementos

19

Figura 31de un motor CDEl estator que mediante el devanado inductor o de excitacioacuten es el encargado de generar y conducir el campo magneacutetico de excitacioacuten El estator estaacute formado por una corona de material ferromagneacutetico denominada culata en cuyo interior se encuentran dispuestos en nuacutemero par unos salientes provistos de expansiones en los extremos denominados polos En torno a los polos se arrollan los devanados de excitacioacuten que generan un campo magneacutetico cuando circula por ellos una corriente continua El colector de delgas que es un conjunto de laacuteminas de cobre llamadas delgas aisladas entre siacute por una capa de mica y que giran solidariamente con el rotor Las delgas estaacuten conectadas eleacutectricamente a las bobinas del devanado inducido

Motor en CD en serie operado en C A

Los motores de corriente directa son insuperables para aplicaciones en las que debe ajustarse la velocidad asiacute como para aplicaciones en las que requiere un par grande En la actualidad se utilizan millones de motores de CD cuya potencia es de una fraccioacuten de caballo en la industria del transporte como automoacuteviles trenes y aviones donde impulsan ventiladores de diferentes tipos para aparatos de ac calentadores y descongeladores tambieacuten mueven los limpiadores de parabrisas y accioacuten de levantamiento de asiento y ventanas Tambieacuten son muy uacutetiles para arrancar motores de gasolina y diesel en autos camiones autobuses tractores y lanchas

El motor de CD tiene un estator y un rotor (ARMADURA) El estator contiene uno no maacutes devanados por cada polo los cuales estaacuten disentildeados para llevar intensidades de corriente directas que establecen un campo magneacuteticoLa ARMADURA y su devanado estaacuten ubicados en la trayectoria de este campo magneacutetico y cuando el devanado lleva Intensidades de Corriente se desarrolla un par-motor que hace girar el motor Hay un COMUTADOR conectado al devanado de la armadura si no se utilizara un conmutador el Motor solo podriacutea dar una fraccion de vuelta y luego se detendriacutea

Para que un motor de CD pueda funcionar es necesario que pase una Intensidad de Corriente por el devanado de Armadura El estator debe de producir un campo m (flujo) magneacutetico con un devanado de derivacioacuten o serie (o bien una combinacioacuten de ambos)

El par que se produce en un motor de CD es directamente proporcional a la Intensidad de Corriente de la armadura y al campo del estado Por otro lado la velocidad de motor la determinara principalmente la Tensioacuten de la Armadura y el campo del Estator La velocidad del motor tambieacuten aumenta cuando se reduce el campo del estator En realidad la velocidad puede aumentar en forma peligrosa cuando por accidente se anula el campo del estator Como ya sabemos los motores de CD pueden explotar cuando trabajan a velocidades muy altas

Con la fuente de Alimentacioacuten de medicioacuten de CD y del Generador Motor de CD observe que la Armadura esta conectada en serie con el devanado de campo en serie a traveacutes de la Tensioacuten de entrada

Figura 32 de un motor CD serieClasificacioacuten

Excitacioacuten por imanes permanentes Excitacioacuten independiente Excitacioacuten serie Excitacioacuten paralelo Excitacioacuten compuesta

Caracteriacutesticas de operacioacuten

Los motores universales son pequentildeos motores con devanado en serie que operan con voltaje de corriente directa o alterna

20

Los motores universales tienen praacutecticamente la misma contraccioacuten que los de corriente directa ya que tienen un devanado de campo y una armadura con sus escobillas y su conmutador

El conmutador mantiene a la armadura girando a traveacutes del campo magneacutetico del devanado de campo

Tambieacuten cambia el flujo de corriente con relacioacuten al devanado de campo y la armadura es decir cumple con una funcioacuten de empujar y jalar

Esta accioacuten de jalar y empujar esta creada por los polos norte y sur de los devanados de campo y armadura

Los motores de induccioacuten y los motores de DC reducen un tanto su velocidad cuando el voltaje fluctuacutea y hay posibilidades de que desciendan la potencia y al torsioacuten maacuteximas disponibles de un motor

Hay mas probabilidades de que los motores de que los motores sincroacutenicos se desincronicen con el voltaje bajo

Hay posibilidades de que los motores de induccioacuten se ahoguen bajo la carga pico o de que no arranquen con el voltaje bajo

Por lo general la eficiencia y el factor de potencia de un motor bajan con el voltaje alto o bajo Algunos motores que impulsan ciertos tipos de cargas consumiraacuten mas corriente cuando el voltaje es demasiado bajo Otros consumiraacuten mas corriente

1048708Control de velocidad de motores universales

El meacutetodo principal de control de velocidad empleado para motores monofaacutesicos universales de potencia fraccionaria (control de la tensioacuten de inducido) es el meacutetodo de control de la tensioacuten de liacutenea primaria (de deslizamiento) Lo cual implica una reduccioacuten de la tension aplicada al devanado estatoacuterico (de motores de induccioacuten) universal En el primer caso produce una reduccioacuten del par y aumento del deslizamiento En el uacuteltimo caso representa simplemente un medio de controlar la velocidad mediante control de la tensioacuten o del flujo inducido

1048708 La velocidad mencionada en la placa de caracteriacutesticas es

1048708 La velocidad aproximada a la cual un motor de induccioacuten produce su potencia nominal

1048708 La velocidad normal de operacioacuten de un motor sincroacutenico

1048708 La velocidad ldquobaserdquo aproximada de un motor de DC los motores de DC operaran a una velocidad superior a la velocidad base al reducir la corriente de campo y a una velocidad inferior al reducir el voltaje de la armadura (inducido)

EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN

Despueacutes del estudio de la unidad II te sugiero que realices los siguientes ejercicios de auto evaluacioacuten lo que permitiraacute fortalecer tus conocimientos

I Responda la siguiente pregunta

1 iquestQueacute importancia tiene el motor monofaacutesico

2 iquestCoacutemo se clasifican los motores monofaacutesicos

3 iquestMencione las partes del motor de fase partida

4 iquestJunto a su instructor desarme un motor de fase partida y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

5 iquestDonde se utilizan los motores monofaacutesicos de arranque con capacitor

21

6 iquestDibuje el esquema de un motor de arranque con capacitor y coloque sus partes

7 iquestQue funcioacuten realiza el capacitor permanente en un motor monofaacutesico

8 iquestJunto a su instructor desarme un motor de monofaacutesico de capacitor permanente y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

9 iquestCuaacuteles son las partes principales del motor universal

10 iquestMencione las caracteriacutesticas de operacioacuten del motor universal

GLOSARIO

Corto circuito Se produce por el contacto repentino de dos o maacutes conductores de corriente o una liacutenea de corriente y un conductor a tierra

Corriente alterna (ca) En este caso las cargas eleacutectricas circulan siempre en la misma direccioacuten del punto de mayor potencial al de menor potencial

Par de giro Es la fuerza con que gira un eje Se mide en kilogramometro (MKS) o newtonmetro (SI)

Par motor Es la fuerza con que gira un motor El giro de un motor tiene dos caracteriacutesticas el par motor y la velocidad de giro Por combinacioacuten de estas dos se obtiene la potencia

Eficiencia La eficiencia o rendimiento de un motor eleacutectrico es una medida de su habilidad para convertir la potencia eleacutectrica que toma de la liacutenea en potencia mecaacutenica uacutetil Se expresa usualmente en por ciento de la relacioacuten de la potencia mecaacutenica entre la potencia eleacutectrica esto es

BIBLIOGRAFIA

Motores Universales Ministerio De Educacioacuten Superior InstitutoUniversitario De Tecnologiacutea Caripito Venezuela 2004

Quispe O Enrique C Motores Eleacutectricos de Alta Eficiencia UniversidadAutoacutenoma de Occidente Cali Colombiahttpenergiaycomputacionunivalleeducoedicion2121art2pdf

A BC de las maquinas eleacutectricas tomo 1 y2 (Enrrique Harper)

22

  • DIRECCION GENERAL DE FORMACION PROFESIONAL
  • INTRODUCCION
  • OBJETIVO GENERAL
  • OBJETIVOS ESPECIFICOS
  • RECOMENDACIONES GENERALES
  • UNIDAD I TRANSFORMADORES MONOFAacuteSICOS
  • 1 Conceptos baacutesicos
  • Magnetismo y Electromagnetismo
  • Electromagnetismo
  • Campo Magneacutetico
  • Ley de polaridad
  • Induccioacuten Magneacutetica
  • Ley de lenz
  • 2-Principios de Funcionamiento de los transformadores
  • Concepto
  • Estructura y funcionamiento
  • Tipos de nuacutecleos
  • 3 Clasificacioacuten de los transformadores monofaacutesicos
  • De intensidad
  • De Tensioacuten
  • Auto Transformador
  • 4 Calculo de transformadores
  • Numero de espiras
  • Relacioacuten de Transformacioacuten
  • Rendimiento del transformador
  • Prueba de corto circuito en el transformador
  • Teacutecnicas de verificacioacuten de transformadores monofaacutesicos
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • 1 Motores monofasicos
  • Introduccioacuten
  • Principio de operacioacuten
  • Partes principales de un motor monofaacutesico
  • 2 Clasificacioacuten de los motores monofaacutesicos
  • 21 Motor monofaacutesico de fase partida
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutestica
  • Conexioacuten del motor de fase partida
  • Averiacuteas
  • 22 MOTORES MONOFASICO CON CAPACITOR DE ARRANQUE
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutesticas
  • Conexion
  • 23 MOTORES MONOFASICOS CON CAPACITOR PERMANENTE
  • CARACTERIacuteSTICAS
  • Conexioacuten
  • 24 Motor monofaacutesico con condensador permanente
  • Operacioacuten
  • Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador
  • 25 Motores Universales
  • Introduccioacuten
  • Motor CD en derivacioacuten operando en CA
  • Motor en CD en serie operado en C A
  • Clasificacioacuten
  • Caracteriacutesticas de operacioacuten
  • Control de velocidad de motores universales
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • GLOSARIO
  • BIBLIOGRAFIA
Page 19: Manual de Maquinas Electricas Universales

Figura 24 Figura 25

23 MOTORES MONOFASICOS CON CAPACITOR PERMANENTE

CARACTERIacuteSTICAS

Los motores de fase partida con capacitor permanente usan un capacitor conectado en serie con los devanados de arranque y de trabajo El capacitor crea un retraso en el devanado de arranque el cual es necesario para arrancar el motor y para accionar la carga

En caso necesario los devanados de un motor con capacitor permanente se pueden identificar verificando los valores de la resistencia de los devanados de arranque y de trabajo

El devanado de arranque y el devanado de trabajo con su capacitor permanecen en el circuito mientras el motor esta en operacioacuten La principal diferencia entre un motor con capacitor permanente y un motor de arranque con capacitor es que no se requiere swith centriacutefugo para los motores con capacitor permanente Estos motores no pueden arrancar y accionar cargas que requieren un alto par de arranque

Conexioacuten

Figura 26

Motor de ca monofaacutesico con capacitor permanente (figura 26) no requiere de switch centriacutefugo ya que el capacitor nunca se mueve del circuito

Figura 27

Diagrama esquemaacutetico de los devanados del motor monofaacutesico de ca 17

con capacitor permanente

Figura 28

24 Motor monofaacutesico con condensador permanente

Operacioacuten

Estos se diferencian de los motores de divisioacuten de fases en el hecho de que las bobinas de encendido tienen maacutes vueltas (frecuentemente maacutes que el embobinado principal) y se alimenta mediante condensadores en serie El resultado de complicar miacutenimamente el circuito es el de un mejor encendido Los condensadores en serie son la causa de que la corriente que se da en la bobina de arranque esteacute atrasada respecto a la fase de la tensioacuten suministrada escogiendo de forma correcta la bobina y el condensador podemos aproximar en gran manera la diferencia de fase ideal de 90deg

El momento inicial es ahora dos o tres veces mayor que el momento total con una corriente inicial cuyos valores estaacuten comprendidos entre cuatro y seis veces la corriente normal Para conseguir este funcionamiento se necesitan valores altos de la capacidad usualmente unos 50HZ o maacutes por caballo de potencia a 240V 50 HZ y sobre unas cuatro veces superior para 115V 60HZ El uacutenico tipo de condensador que puede proveer esta capacidad dicho tensioacuten con un tamantildeo y coste aceptable es el condensador electroacutenico Esto nos da la gran capacidad necesaria en un volumen muy pequentildeo pero desafortunadamente producen pequentildeas aunque significantes peacuterdidas que incrementan de forma muy espectacular la temperatura interna cuando circulan corrientes alternas muy altas Esto no es de gran importancia cuando se utiliza uacutenicamente como motor de arranque (en la mayor parte de los motores si se les da un mal uso se quemariacutea primero el embobinado de arranque que el condensador) pero no se utilizan en un circuito de uso permanente

La figura 29 Muestra el motor de condensador permanente

El motor de encendido capacitivo monofaacutesico es el maacutes adecuado para utensilios domeacutesticos Tiene un gran momento inicial tolera frecuentes paradas y puestas en marcha y es tan soacutelo un poco maacutes caro que el de motor de divisioacuten de fase Es faacutecil de reconocer debido al pequentildeo saliente situado en la carcasa y que aloja el condensador ciliacutendrico para el arranque

Figura 29Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador

Meacutetodo para el seguimiento de averiacuteas eleacutectricas realizar Cuadro sinoacuteptico de averiacuteas Seguimiento de averiacuteas entre motor principal y si existe un programador Comprobacioacuten de circuitos para el diagnoacutestico de averiacuteas funcionamiento y comprobacioacuten Comprobacioacuten Condensadores a traveacutes de multimetro Comprobaciones de Circuitos y entre motor-placa-programador Instalacioacuten del motor principal en la placa Comprobacioacuten de tensioacuten entre F y N Diagnoacutestico de averiacuteas a traveacutes de las mediciones eleacutectricas efectuadas

25 Motores Universales

Introduccioacuten

Los motores universales son motores en serie de potencia fraccional de corriente alterna disentildeados especialmente para usarse en potencia ya sea de corriente continua o de corriente alterna Recordemos que el motor serie de corriente continua se caracteriza por disponer de un fuerte par de arranque y que la velocidad del rotor variacutea en sentido inverso de la carga pudiendo llegar a embalarse cuando funciona en vaciacuteo Estos motores tienen la misma caracteriacutestica de velocidad y par cuando funcionan en ca o en cc En general

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los motores universales pequentildeos no requieren devanados compensadores debido a que el nuacutemero de espiras de su armadura es reducido y por lo tanto tambieacuten lo seraacute su reactancia de armadura Como resultado los motores inferiores a 38 de caballo de fuerza generalmente se construyen sin compensacioacuten El costo de los motores universales no compensados es relativamente bajo por lo que su aplicacioacuten es muy comuacuten en aparatos domeacutesticos ligeros por ejemplo aspiradoras taladros de mano licuadoras etc El motor universal es sin duda el maacutes utilizado en la industria del electrodomeacutestico Su nombre deriva del hecho de que puede funcionar tanto en corriente alterna como en corriente continua Para que un motor de este tipo pueda funcionar con ca es necesario que el empilado de su inductor (el nuacutecleo de los electroimanes) sea de chapa magneacutetica para evitar las corrientes de Foucault Por otra parte la conmutacioacuten resulta en los motores universales que en los de corriente continua por lo que la vida de las escobillas y el colector es maacutes corta inconveniente que reduce mucho el campo de aplicacioacuten de los motores universales

Partes principales

Cables de alimentacioacuten Porta escobilla Escobilla Devanado del rotor Rotor (o armadura) Bobinas de campo Campo del estator Conmutador Ventilador Chumacera

Figura 30Motor CD en derivacioacuten operando en CA

La mayoriacutea de los motores reduciraacuten su velocidad conforme aumenta su carga Los motores con una regulacioacuten deficiente de la velocidad (motores de DC en serie o motores de AC-DC) cambiando mucho su velocidad cuando la carga cambia Los motores con una buena regulacioacuten de velocidad (la mayoriacutea de los motores de DC en derivacioacuten y de induccioacuten) mantienen una velocidad mas constante conforme a la carga cambia Los motores sincroacutenicos operan a la velocidad sincroacutenica desde la condicioacuten sin carga hasta que llevan una sobre carga considerable sin embargo cuando la torsioacuten de carga se incrementa mas allaacute de un cierto punto su velocidad desciende repentinamenteEn algunos motores la placa de caracteriacutestica indicara la velocidad sin carga aproximada En ocasiones se encontrara el rango de velocidad de operacioacuten aceptable del motor A menudo la velocidad miacutenima mencionada depende de la capacidad de enfriamiento de motor Ninguacuten motor cuyo enfriamiento dependa de un ventilador impulsado por el eje debe ser operado a una velocidad demasiado baja

En derivacioacutenLos devanados inductor e inducido se conectan en paralelo tal como se puede observar en la figura Un caso particular de este tipo de conexioacuten es aqueacutel en que el devanado excitador y el inducido se conectan a redes de corriente continua independientes este tipo de conexioacuten se designa con el nombre de excitacioacuten independiente

En la (figura 31) se representa el esquema de una maacutequina de corriente continua geneacuterica de dos polos que puede actuar como motor y como generador Esta maacutequina estaacute constituida por los siguientes elementos

19

Figura 31de un motor CDEl estator que mediante el devanado inductor o de excitacioacuten es el encargado de generar y conducir el campo magneacutetico de excitacioacuten El estator estaacute formado por una corona de material ferromagneacutetico denominada culata en cuyo interior se encuentran dispuestos en nuacutemero par unos salientes provistos de expansiones en los extremos denominados polos En torno a los polos se arrollan los devanados de excitacioacuten que generan un campo magneacutetico cuando circula por ellos una corriente continua El colector de delgas que es un conjunto de laacuteminas de cobre llamadas delgas aisladas entre siacute por una capa de mica y que giran solidariamente con el rotor Las delgas estaacuten conectadas eleacutectricamente a las bobinas del devanado inducido

Motor en CD en serie operado en C A

Los motores de corriente directa son insuperables para aplicaciones en las que debe ajustarse la velocidad asiacute como para aplicaciones en las que requiere un par grande En la actualidad se utilizan millones de motores de CD cuya potencia es de una fraccioacuten de caballo en la industria del transporte como automoacuteviles trenes y aviones donde impulsan ventiladores de diferentes tipos para aparatos de ac calentadores y descongeladores tambieacuten mueven los limpiadores de parabrisas y accioacuten de levantamiento de asiento y ventanas Tambieacuten son muy uacutetiles para arrancar motores de gasolina y diesel en autos camiones autobuses tractores y lanchas

El motor de CD tiene un estator y un rotor (ARMADURA) El estator contiene uno no maacutes devanados por cada polo los cuales estaacuten disentildeados para llevar intensidades de corriente directas que establecen un campo magneacuteticoLa ARMADURA y su devanado estaacuten ubicados en la trayectoria de este campo magneacutetico y cuando el devanado lleva Intensidades de Corriente se desarrolla un par-motor que hace girar el motor Hay un COMUTADOR conectado al devanado de la armadura si no se utilizara un conmutador el Motor solo podriacutea dar una fraccion de vuelta y luego se detendriacutea

Para que un motor de CD pueda funcionar es necesario que pase una Intensidad de Corriente por el devanado de Armadura El estator debe de producir un campo m (flujo) magneacutetico con un devanado de derivacioacuten o serie (o bien una combinacioacuten de ambos)

El par que se produce en un motor de CD es directamente proporcional a la Intensidad de Corriente de la armadura y al campo del estado Por otro lado la velocidad de motor la determinara principalmente la Tensioacuten de la Armadura y el campo del Estator La velocidad del motor tambieacuten aumenta cuando se reduce el campo del estator En realidad la velocidad puede aumentar en forma peligrosa cuando por accidente se anula el campo del estator Como ya sabemos los motores de CD pueden explotar cuando trabajan a velocidades muy altas

Con la fuente de Alimentacioacuten de medicioacuten de CD y del Generador Motor de CD observe que la Armadura esta conectada en serie con el devanado de campo en serie a traveacutes de la Tensioacuten de entrada

Figura 32 de un motor CD serieClasificacioacuten

Excitacioacuten por imanes permanentes Excitacioacuten independiente Excitacioacuten serie Excitacioacuten paralelo Excitacioacuten compuesta

Caracteriacutesticas de operacioacuten

Los motores universales son pequentildeos motores con devanado en serie que operan con voltaje de corriente directa o alterna

20

Los motores universales tienen praacutecticamente la misma contraccioacuten que los de corriente directa ya que tienen un devanado de campo y una armadura con sus escobillas y su conmutador

El conmutador mantiene a la armadura girando a traveacutes del campo magneacutetico del devanado de campo

Tambieacuten cambia el flujo de corriente con relacioacuten al devanado de campo y la armadura es decir cumple con una funcioacuten de empujar y jalar

Esta accioacuten de jalar y empujar esta creada por los polos norte y sur de los devanados de campo y armadura

Los motores de induccioacuten y los motores de DC reducen un tanto su velocidad cuando el voltaje fluctuacutea y hay posibilidades de que desciendan la potencia y al torsioacuten maacuteximas disponibles de un motor

Hay mas probabilidades de que los motores de que los motores sincroacutenicos se desincronicen con el voltaje bajo

Hay posibilidades de que los motores de induccioacuten se ahoguen bajo la carga pico o de que no arranquen con el voltaje bajo

Por lo general la eficiencia y el factor de potencia de un motor bajan con el voltaje alto o bajo Algunos motores que impulsan ciertos tipos de cargas consumiraacuten mas corriente cuando el voltaje es demasiado bajo Otros consumiraacuten mas corriente

1048708Control de velocidad de motores universales

El meacutetodo principal de control de velocidad empleado para motores monofaacutesicos universales de potencia fraccionaria (control de la tensioacuten de inducido) es el meacutetodo de control de la tensioacuten de liacutenea primaria (de deslizamiento) Lo cual implica una reduccioacuten de la tension aplicada al devanado estatoacuterico (de motores de induccioacuten) universal En el primer caso produce una reduccioacuten del par y aumento del deslizamiento En el uacuteltimo caso representa simplemente un medio de controlar la velocidad mediante control de la tensioacuten o del flujo inducido

1048708 La velocidad mencionada en la placa de caracteriacutesticas es

1048708 La velocidad aproximada a la cual un motor de induccioacuten produce su potencia nominal

1048708 La velocidad normal de operacioacuten de un motor sincroacutenico

1048708 La velocidad ldquobaserdquo aproximada de un motor de DC los motores de DC operaran a una velocidad superior a la velocidad base al reducir la corriente de campo y a una velocidad inferior al reducir el voltaje de la armadura (inducido)

EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN

Despueacutes del estudio de la unidad II te sugiero que realices los siguientes ejercicios de auto evaluacioacuten lo que permitiraacute fortalecer tus conocimientos

I Responda la siguiente pregunta

1 iquestQueacute importancia tiene el motor monofaacutesico

2 iquestCoacutemo se clasifican los motores monofaacutesicos

3 iquestMencione las partes del motor de fase partida

4 iquestJunto a su instructor desarme un motor de fase partida y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

5 iquestDonde se utilizan los motores monofaacutesicos de arranque con capacitor

21

6 iquestDibuje el esquema de un motor de arranque con capacitor y coloque sus partes

7 iquestQue funcioacuten realiza el capacitor permanente en un motor monofaacutesico

8 iquestJunto a su instructor desarme un motor de monofaacutesico de capacitor permanente y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

9 iquestCuaacuteles son las partes principales del motor universal

10 iquestMencione las caracteriacutesticas de operacioacuten del motor universal

GLOSARIO

Corto circuito Se produce por el contacto repentino de dos o maacutes conductores de corriente o una liacutenea de corriente y un conductor a tierra

Corriente alterna (ca) En este caso las cargas eleacutectricas circulan siempre en la misma direccioacuten del punto de mayor potencial al de menor potencial

Par de giro Es la fuerza con que gira un eje Se mide en kilogramometro (MKS) o newtonmetro (SI)

Par motor Es la fuerza con que gira un motor El giro de un motor tiene dos caracteriacutesticas el par motor y la velocidad de giro Por combinacioacuten de estas dos se obtiene la potencia

Eficiencia La eficiencia o rendimiento de un motor eleacutectrico es una medida de su habilidad para convertir la potencia eleacutectrica que toma de la liacutenea en potencia mecaacutenica uacutetil Se expresa usualmente en por ciento de la relacioacuten de la potencia mecaacutenica entre la potencia eleacutectrica esto es

BIBLIOGRAFIA

Motores Universales Ministerio De Educacioacuten Superior InstitutoUniversitario De Tecnologiacutea Caripito Venezuela 2004

Quispe O Enrique C Motores Eleacutectricos de Alta Eficiencia UniversidadAutoacutenoma de Occidente Cali Colombiahttpenergiaycomputacionunivalleeducoedicion2121art2pdf

A BC de las maquinas eleacutectricas tomo 1 y2 (Enrrique Harper)

22

  • DIRECCION GENERAL DE FORMACION PROFESIONAL
  • INTRODUCCION
  • OBJETIVO GENERAL
  • OBJETIVOS ESPECIFICOS
  • RECOMENDACIONES GENERALES
  • UNIDAD I TRANSFORMADORES MONOFAacuteSICOS
  • 1 Conceptos baacutesicos
  • Magnetismo y Electromagnetismo
  • Electromagnetismo
  • Campo Magneacutetico
  • Ley de polaridad
  • Induccioacuten Magneacutetica
  • Ley de lenz
  • 2-Principios de Funcionamiento de los transformadores
  • Concepto
  • Estructura y funcionamiento
  • Tipos de nuacutecleos
  • 3 Clasificacioacuten de los transformadores monofaacutesicos
  • De intensidad
  • De Tensioacuten
  • Auto Transformador
  • 4 Calculo de transformadores
  • Numero de espiras
  • Relacioacuten de Transformacioacuten
  • Rendimiento del transformador
  • Prueba de corto circuito en el transformador
  • Teacutecnicas de verificacioacuten de transformadores monofaacutesicos
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • 1 Motores monofasicos
  • Introduccioacuten
  • Principio de operacioacuten
  • Partes principales de un motor monofaacutesico
  • 2 Clasificacioacuten de los motores monofaacutesicos
  • 21 Motor monofaacutesico de fase partida
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutestica
  • Conexioacuten del motor de fase partida
  • Averiacuteas
  • 22 MOTORES MONOFASICO CON CAPACITOR DE ARRANQUE
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutesticas
  • Conexion
  • 23 MOTORES MONOFASICOS CON CAPACITOR PERMANENTE
  • CARACTERIacuteSTICAS
  • Conexioacuten
  • 24 Motor monofaacutesico con condensador permanente
  • Operacioacuten
  • Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador
  • 25 Motores Universales
  • Introduccioacuten
  • Motor CD en derivacioacuten operando en CA
  • Motor en CD en serie operado en C A
  • Clasificacioacuten
  • Caracteriacutesticas de operacioacuten
  • Control de velocidad de motores universales
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • GLOSARIO
  • BIBLIOGRAFIA
Page 20: Manual de Maquinas Electricas Universales

con capacitor permanente

Figura 28

24 Motor monofaacutesico con condensador permanente

Operacioacuten

Estos se diferencian de los motores de divisioacuten de fases en el hecho de que las bobinas de encendido tienen maacutes vueltas (frecuentemente maacutes que el embobinado principal) y se alimenta mediante condensadores en serie El resultado de complicar miacutenimamente el circuito es el de un mejor encendido Los condensadores en serie son la causa de que la corriente que se da en la bobina de arranque esteacute atrasada respecto a la fase de la tensioacuten suministrada escogiendo de forma correcta la bobina y el condensador podemos aproximar en gran manera la diferencia de fase ideal de 90deg

El momento inicial es ahora dos o tres veces mayor que el momento total con una corriente inicial cuyos valores estaacuten comprendidos entre cuatro y seis veces la corriente normal Para conseguir este funcionamiento se necesitan valores altos de la capacidad usualmente unos 50HZ o maacutes por caballo de potencia a 240V 50 HZ y sobre unas cuatro veces superior para 115V 60HZ El uacutenico tipo de condensador que puede proveer esta capacidad dicho tensioacuten con un tamantildeo y coste aceptable es el condensador electroacutenico Esto nos da la gran capacidad necesaria en un volumen muy pequentildeo pero desafortunadamente producen pequentildeas aunque significantes peacuterdidas que incrementan de forma muy espectacular la temperatura interna cuando circulan corrientes alternas muy altas Esto no es de gran importancia cuando se utiliza uacutenicamente como motor de arranque (en la mayor parte de los motores si se les da un mal uso se quemariacutea primero el embobinado de arranque que el condensador) pero no se utilizan en un circuito de uso permanente

La figura 29 Muestra el motor de condensador permanente

El motor de encendido capacitivo monofaacutesico es el maacutes adecuado para utensilios domeacutesticos Tiene un gran momento inicial tolera frecuentes paradas y puestas en marcha y es tan soacutelo un poco maacutes caro que el de motor de divisioacuten de fase Es faacutecil de reconocer debido al pequentildeo saliente situado en la carcasa y que aloja el condensador ciliacutendrico para el arranque

Figura 29Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador

Meacutetodo para el seguimiento de averiacuteas eleacutectricas realizar Cuadro sinoacuteptico de averiacuteas Seguimiento de averiacuteas entre motor principal y si existe un programador Comprobacioacuten de circuitos para el diagnoacutestico de averiacuteas funcionamiento y comprobacioacuten Comprobacioacuten Condensadores a traveacutes de multimetro Comprobaciones de Circuitos y entre motor-placa-programador Instalacioacuten del motor principal en la placa Comprobacioacuten de tensioacuten entre F y N Diagnoacutestico de averiacuteas a traveacutes de las mediciones eleacutectricas efectuadas

25 Motores Universales

Introduccioacuten

Los motores universales son motores en serie de potencia fraccional de corriente alterna disentildeados especialmente para usarse en potencia ya sea de corriente continua o de corriente alterna Recordemos que el motor serie de corriente continua se caracteriza por disponer de un fuerte par de arranque y que la velocidad del rotor variacutea en sentido inverso de la carga pudiendo llegar a embalarse cuando funciona en vaciacuteo Estos motores tienen la misma caracteriacutestica de velocidad y par cuando funcionan en ca o en cc En general

18

los motores universales pequentildeos no requieren devanados compensadores debido a que el nuacutemero de espiras de su armadura es reducido y por lo tanto tambieacuten lo seraacute su reactancia de armadura Como resultado los motores inferiores a 38 de caballo de fuerza generalmente se construyen sin compensacioacuten El costo de los motores universales no compensados es relativamente bajo por lo que su aplicacioacuten es muy comuacuten en aparatos domeacutesticos ligeros por ejemplo aspiradoras taladros de mano licuadoras etc El motor universal es sin duda el maacutes utilizado en la industria del electrodomeacutestico Su nombre deriva del hecho de que puede funcionar tanto en corriente alterna como en corriente continua Para que un motor de este tipo pueda funcionar con ca es necesario que el empilado de su inductor (el nuacutecleo de los electroimanes) sea de chapa magneacutetica para evitar las corrientes de Foucault Por otra parte la conmutacioacuten resulta en los motores universales que en los de corriente continua por lo que la vida de las escobillas y el colector es maacutes corta inconveniente que reduce mucho el campo de aplicacioacuten de los motores universales

Partes principales

Cables de alimentacioacuten Porta escobilla Escobilla Devanado del rotor Rotor (o armadura) Bobinas de campo Campo del estator Conmutador Ventilador Chumacera

Figura 30Motor CD en derivacioacuten operando en CA

La mayoriacutea de los motores reduciraacuten su velocidad conforme aumenta su carga Los motores con una regulacioacuten deficiente de la velocidad (motores de DC en serie o motores de AC-DC) cambiando mucho su velocidad cuando la carga cambia Los motores con una buena regulacioacuten de velocidad (la mayoriacutea de los motores de DC en derivacioacuten y de induccioacuten) mantienen una velocidad mas constante conforme a la carga cambia Los motores sincroacutenicos operan a la velocidad sincroacutenica desde la condicioacuten sin carga hasta que llevan una sobre carga considerable sin embargo cuando la torsioacuten de carga se incrementa mas allaacute de un cierto punto su velocidad desciende repentinamenteEn algunos motores la placa de caracteriacutestica indicara la velocidad sin carga aproximada En ocasiones se encontrara el rango de velocidad de operacioacuten aceptable del motor A menudo la velocidad miacutenima mencionada depende de la capacidad de enfriamiento de motor Ninguacuten motor cuyo enfriamiento dependa de un ventilador impulsado por el eje debe ser operado a una velocidad demasiado baja

En derivacioacutenLos devanados inductor e inducido se conectan en paralelo tal como se puede observar en la figura Un caso particular de este tipo de conexioacuten es aqueacutel en que el devanado excitador y el inducido se conectan a redes de corriente continua independientes este tipo de conexioacuten se designa con el nombre de excitacioacuten independiente

En la (figura 31) se representa el esquema de una maacutequina de corriente continua geneacuterica de dos polos que puede actuar como motor y como generador Esta maacutequina estaacute constituida por los siguientes elementos

19

Figura 31de un motor CDEl estator que mediante el devanado inductor o de excitacioacuten es el encargado de generar y conducir el campo magneacutetico de excitacioacuten El estator estaacute formado por una corona de material ferromagneacutetico denominada culata en cuyo interior se encuentran dispuestos en nuacutemero par unos salientes provistos de expansiones en los extremos denominados polos En torno a los polos se arrollan los devanados de excitacioacuten que generan un campo magneacutetico cuando circula por ellos una corriente continua El colector de delgas que es un conjunto de laacuteminas de cobre llamadas delgas aisladas entre siacute por una capa de mica y que giran solidariamente con el rotor Las delgas estaacuten conectadas eleacutectricamente a las bobinas del devanado inducido

Motor en CD en serie operado en C A

Los motores de corriente directa son insuperables para aplicaciones en las que debe ajustarse la velocidad asiacute como para aplicaciones en las que requiere un par grande En la actualidad se utilizan millones de motores de CD cuya potencia es de una fraccioacuten de caballo en la industria del transporte como automoacuteviles trenes y aviones donde impulsan ventiladores de diferentes tipos para aparatos de ac calentadores y descongeladores tambieacuten mueven los limpiadores de parabrisas y accioacuten de levantamiento de asiento y ventanas Tambieacuten son muy uacutetiles para arrancar motores de gasolina y diesel en autos camiones autobuses tractores y lanchas

El motor de CD tiene un estator y un rotor (ARMADURA) El estator contiene uno no maacutes devanados por cada polo los cuales estaacuten disentildeados para llevar intensidades de corriente directas que establecen un campo magneacuteticoLa ARMADURA y su devanado estaacuten ubicados en la trayectoria de este campo magneacutetico y cuando el devanado lleva Intensidades de Corriente se desarrolla un par-motor que hace girar el motor Hay un COMUTADOR conectado al devanado de la armadura si no se utilizara un conmutador el Motor solo podriacutea dar una fraccion de vuelta y luego se detendriacutea

Para que un motor de CD pueda funcionar es necesario que pase una Intensidad de Corriente por el devanado de Armadura El estator debe de producir un campo m (flujo) magneacutetico con un devanado de derivacioacuten o serie (o bien una combinacioacuten de ambos)

El par que se produce en un motor de CD es directamente proporcional a la Intensidad de Corriente de la armadura y al campo del estado Por otro lado la velocidad de motor la determinara principalmente la Tensioacuten de la Armadura y el campo del Estator La velocidad del motor tambieacuten aumenta cuando se reduce el campo del estator En realidad la velocidad puede aumentar en forma peligrosa cuando por accidente se anula el campo del estator Como ya sabemos los motores de CD pueden explotar cuando trabajan a velocidades muy altas

Con la fuente de Alimentacioacuten de medicioacuten de CD y del Generador Motor de CD observe que la Armadura esta conectada en serie con el devanado de campo en serie a traveacutes de la Tensioacuten de entrada

Figura 32 de un motor CD serieClasificacioacuten

Excitacioacuten por imanes permanentes Excitacioacuten independiente Excitacioacuten serie Excitacioacuten paralelo Excitacioacuten compuesta

Caracteriacutesticas de operacioacuten

Los motores universales son pequentildeos motores con devanado en serie que operan con voltaje de corriente directa o alterna

20

Los motores universales tienen praacutecticamente la misma contraccioacuten que los de corriente directa ya que tienen un devanado de campo y una armadura con sus escobillas y su conmutador

El conmutador mantiene a la armadura girando a traveacutes del campo magneacutetico del devanado de campo

Tambieacuten cambia el flujo de corriente con relacioacuten al devanado de campo y la armadura es decir cumple con una funcioacuten de empujar y jalar

Esta accioacuten de jalar y empujar esta creada por los polos norte y sur de los devanados de campo y armadura

Los motores de induccioacuten y los motores de DC reducen un tanto su velocidad cuando el voltaje fluctuacutea y hay posibilidades de que desciendan la potencia y al torsioacuten maacuteximas disponibles de un motor

Hay mas probabilidades de que los motores de que los motores sincroacutenicos se desincronicen con el voltaje bajo

Hay posibilidades de que los motores de induccioacuten se ahoguen bajo la carga pico o de que no arranquen con el voltaje bajo

Por lo general la eficiencia y el factor de potencia de un motor bajan con el voltaje alto o bajo Algunos motores que impulsan ciertos tipos de cargas consumiraacuten mas corriente cuando el voltaje es demasiado bajo Otros consumiraacuten mas corriente

1048708Control de velocidad de motores universales

El meacutetodo principal de control de velocidad empleado para motores monofaacutesicos universales de potencia fraccionaria (control de la tensioacuten de inducido) es el meacutetodo de control de la tensioacuten de liacutenea primaria (de deslizamiento) Lo cual implica una reduccioacuten de la tension aplicada al devanado estatoacuterico (de motores de induccioacuten) universal En el primer caso produce una reduccioacuten del par y aumento del deslizamiento En el uacuteltimo caso representa simplemente un medio de controlar la velocidad mediante control de la tensioacuten o del flujo inducido

1048708 La velocidad mencionada en la placa de caracteriacutesticas es

1048708 La velocidad aproximada a la cual un motor de induccioacuten produce su potencia nominal

1048708 La velocidad normal de operacioacuten de un motor sincroacutenico

1048708 La velocidad ldquobaserdquo aproximada de un motor de DC los motores de DC operaran a una velocidad superior a la velocidad base al reducir la corriente de campo y a una velocidad inferior al reducir el voltaje de la armadura (inducido)

EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN

Despueacutes del estudio de la unidad II te sugiero que realices los siguientes ejercicios de auto evaluacioacuten lo que permitiraacute fortalecer tus conocimientos

I Responda la siguiente pregunta

1 iquestQueacute importancia tiene el motor monofaacutesico

2 iquestCoacutemo se clasifican los motores monofaacutesicos

3 iquestMencione las partes del motor de fase partida

4 iquestJunto a su instructor desarme un motor de fase partida y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

5 iquestDonde se utilizan los motores monofaacutesicos de arranque con capacitor

21

6 iquestDibuje el esquema de un motor de arranque con capacitor y coloque sus partes

7 iquestQue funcioacuten realiza el capacitor permanente en un motor monofaacutesico

8 iquestJunto a su instructor desarme un motor de monofaacutesico de capacitor permanente y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

9 iquestCuaacuteles son las partes principales del motor universal

10 iquestMencione las caracteriacutesticas de operacioacuten del motor universal

GLOSARIO

Corto circuito Se produce por el contacto repentino de dos o maacutes conductores de corriente o una liacutenea de corriente y un conductor a tierra

Corriente alterna (ca) En este caso las cargas eleacutectricas circulan siempre en la misma direccioacuten del punto de mayor potencial al de menor potencial

Par de giro Es la fuerza con que gira un eje Se mide en kilogramometro (MKS) o newtonmetro (SI)

Par motor Es la fuerza con que gira un motor El giro de un motor tiene dos caracteriacutesticas el par motor y la velocidad de giro Por combinacioacuten de estas dos se obtiene la potencia

Eficiencia La eficiencia o rendimiento de un motor eleacutectrico es una medida de su habilidad para convertir la potencia eleacutectrica que toma de la liacutenea en potencia mecaacutenica uacutetil Se expresa usualmente en por ciento de la relacioacuten de la potencia mecaacutenica entre la potencia eleacutectrica esto es

BIBLIOGRAFIA

Motores Universales Ministerio De Educacioacuten Superior InstitutoUniversitario De Tecnologiacutea Caripito Venezuela 2004

Quispe O Enrique C Motores Eleacutectricos de Alta Eficiencia UniversidadAutoacutenoma de Occidente Cali Colombiahttpenergiaycomputacionunivalleeducoedicion2121art2pdf

A BC de las maquinas eleacutectricas tomo 1 y2 (Enrrique Harper)

22

  • DIRECCION GENERAL DE FORMACION PROFESIONAL
  • INTRODUCCION
  • OBJETIVO GENERAL
  • OBJETIVOS ESPECIFICOS
  • RECOMENDACIONES GENERALES
  • UNIDAD I TRANSFORMADORES MONOFAacuteSICOS
  • 1 Conceptos baacutesicos
  • Magnetismo y Electromagnetismo
  • Electromagnetismo
  • Campo Magneacutetico
  • Ley de polaridad
  • Induccioacuten Magneacutetica
  • Ley de lenz
  • 2-Principios de Funcionamiento de los transformadores
  • Concepto
  • Estructura y funcionamiento
  • Tipos de nuacutecleos
  • 3 Clasificacioacuten de los transformadores monofaacutesicos
  • De intensidad
  • De Tensioacuten
  • Auto Transformador
  • 4 Calculo de transformadores
  • Numero de espiras
  • Relacioacuten de Transformacioacuten
  • Rendimiento del transformador
  • Prueba de corto circuito en el transformador
  • Teacutecnicas de verificacioacuten de transformadores monofaacutesicos
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • 1 Motores monofasicos
  • Introduccioacuten
  • Principio de operacioacuten
  • Partes principales de un motor monofaacutesico
  • 2 Clasificacioacuten de los motores monofaacutesicos
  • 21 Motor monofaacutesico de fase partida
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutestica
  • Conexioacuten del motor de fase partida
  • Averiacuteas
  • 22 MOTORES MONOFASICO CON CAPACITOR DE ARRANQUE
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutesticas
  • Conexion
  • 23 MOTORES MONOFASICOS CON CAPACITOR PERMANENTE
  • CARACTERIacuteSTICAS
  • Conexioacuten
  • 24 Motor monofaacutesico con condensador permanente
  • Operacioacuten
  • Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador
  • 25 Motores Universales
  • Introduccioacuten
  • Motor CD en derivacioacuten operando en CA
  • Motor en CD en serie operado en C A
  • Clasificacioacuten
  • Caracteriacutesticas de operacioacuten
  • Control de velocidad de motores universales
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • GLOSARIO
  • BIBLIOGRAFIA
Page 21: Manual de Maquinas Electricas Universales

los motores universales pequentildeos no requieren devanados compensadores debido a que el nuacutemero de espiras de su armadura es reducido y por lo tanto tambieacuten lo seraacute su reactancia de armadura Como resultado los motores inferiores a 38 de caballo de fuerza generalmente se construyen sin compensacioacuten El costo de los motores universales no compensados es relativamente bajo por lo que su aplicacioacuten es muy comuacuten en aparatos domeacutesticos ligeros por ejemplo aspiradoras taladros de mano licuadoras etc El motor universal es sin duda el maacutes utilizado en la industria del electrodomeacutestico Su nombre deriva del hecho de que puede funcionar tanto en corriente alterna como en corriente continua Para que un motor de este tipo pueda funcionar con ca es necesario que el empilado de su inductor (el nuacutecleo de los electroimanes) sea de chapa magneacutetica para evitar las corrientes de Foucault Por otra parte la conmutacioacuten resulta en los motores universales que en los de corriente continua por lo que la vida de las escobillas y el colector es maacutes corta inconveniente que reduce mucho el campo de aplicacioacuten de los motores universales

Partes principales

Cables de alimentacioacuten Porta escobilla Escobilla Devanado del rotor Rotor (o armadura) Bobinas de campo Campo del estator Conmutador Ventilador Chumacera

Figura 30Motor CD en derivacioacuten operando en CA

La mayoriacutea de los motores reduciraacuten su velocidad conforme aumenta su carga Los motores con una regulacioacuten deficiente de la velocidad (motores de DC en serie o motores de AC-DC) cambiando mucho su velocidad cuando la carga cambia Los motores con una buena regulacioacuten de velocidad (la mayoriacutea de los motores de DC en derivacioacuten y de induccioacuten) mantienen una velocidad mas constante conforme a la carga cambia Los motores sincroacutenicos operan a la velocidad sincroacutenica desde la condicioacuten sin carga hasta que llevan una sobre carga considerable sin embargo cuando la torsioacuten de carga se incrementa mas allaacute de un cierto punto su velocidad desciende repentinamenteEn algunos motores la placa de caracteriacutestica indicara la velocidad sin carga aproximada En ocasiones se encontrara el rango de velocidad de operacioacuten aceptable del motor A menudo la velocidad miacutenima mencionada depende de la capacidad de enfriamiento de motor Ninguacuten motor cuyo enfriamiento dependa de un ventilador impulsado por el eje debe ser operado a una velocidad demasiado baja

En derivacioacutenLos devanados inductor e inducido se conectan en paralelo tal como se puede observar en la figura Un caso particular de este tipo de conexioacuten es aqueacutel en que el devanado excitador y el inducido se conectan a redes de corriente continua independientes este tipo de conexioacuten se designa con el nombre de excitacioacuten independiente

En la (figura 31) se representa el esquema de una maacutequina de corriente continua geneacuterica de dos polos que puede actuar como motor y como generador Esta maacutequina estaacute constituida por los siguientes elementos

19

Figura 31de un motor CDEl estator que mediante el devanado inductor o de excitacioacuten es el encargado de generar y conducir el campo magneacutetico de excitacioacuten El estator estaacute formado por una corona de material ferromagneacutetico denominada culata en cuyo interior se encuentran dispuestos en nuacutemero par unos salientes provistos de expansiones en los extremos denominados polos En torno a los polos se arrollan los devanados de excitacioacuten que generan un campo magneacutetico cuando circula por ellos una corriente continua El colector de delgas que es un conjunto de laacuteminas de cobre llamadas delgas aisladas entre siacute por una capa de mica y que giran solidariamente con el rotor Las delgas estaacuten conectadas eleacutectricamente a las bobinas del devanado inducido

Motor en CD en serie operado en C A

Los motores de corriente directa son insuperables para aplicaciones en las que debe ajustarse la velocidad asiacute como para aplicaciones en las que requiere un par grande En la actualidad se utilizan millones de motores de CD cuya potencia es de una fraccioacuten de caballo en la industria del transporte como automoacuteviles trenes y aviones donde impulsan ventiladores de diferentes tipos para aparatos de ac calentadores y descongeladores tambieacuten mueven los limpiadores de parabrisas y accioacuten de levantamiento de asiento y ventanas Tambieacuten son muy uacutetiles para arrancar motores de gasolina y diesel en autos camiones autobuses tractores y lanchas

El motor de CD tiene un estator y un rotor (ARMADURA) El estator contiene uno no maacutes devanados por cada polo los cuales estaacuten disentildeados para llevar intensidades de corriente directas que establecen un campo magneacuteticoLa ARMADURA y su devanado estaacuten ubicados en la trayectoria de este campo magneacutetico y cuando el devanado lleva Intensidades de Corriente se desarrolla un par-motor que hace girar el motor Hay un COMUTADOR conectado al devanado de la armadura si no se utilizara un conmutador el Motor solo podriacutea dar una fraccion de vuelta y luego se detendriacutea

Para que un motor de CD pueda funcionar es necesario que pase una Intensidad de Corriente por el devanado de Armadura El estator debe de producir un campo m (flujo) magneacutetico con un devanado de derivacioacuten o serie (o bien una combinacioacuten de ambos)

El par que se produce en un motor de CD es directamente proporcional a la Intensidad de Corriente de la armadura y al campo del estado Por otro lado la velocidad de motor la determinara principalmente la Tensioacuten de la Armadura y el campo del Estator La velocidad del motor tambieacuten aumenta cuando se reduce el campo del estator En realidad la velocidad puede aumentar en forma peligrosa cuando por accidente se anula el campo del estator Como ya sabemos los motores de CD pueden explotar cuando trabajan a velocidades muy altas

Con la fuente de Alimentacioacuten de medicioacuten de CD y del Generador Motor de CD observe que la Armadura esta conectada en serie con el devanado de campo en serie a traveacutes de la Tensioacuten de entrada

Figura 32 de un motor CD serieClasificacioacuten

Excitacioacuten por imanes permanentes Excitacioacuten independiente Excitacioacuten serie Excitacioacuten paralelo Excitacioacuten compuesta

Caracteriacutesticas de operacioacuten

Los motores universales son pequentildeos motores con devanado en serie que operan con voltaje de corriente directa o alterna

20

Los motores universales tienen praacutecticamente la misma contraccioacuten que los de corriente directa ya que tienen un devanado de campo y una armadura con sus escobillas y su conmutador

El conmutador mantiene a la armadura girando a traveacutes del campo magneacutetico del devanado de campo

Tambieacuten cambia el flujo de corriente con relacioacuten al devanado de campo y la armadura es decir cumple con una funcioacuten de empujar y jalar

Esta accioacuten de jalar y empujar esta creada por los polos norte y sur de los devanados de campo y armadura

Los motores de induccioacuten y los motores de DC reducen un tanto su velocidad cuando el voltaje fluctuacutea y hay posibilidades de que desciendan la potencia y al torsioacuten maacuteximas disponibles de un motor

Hay mas probabilidades de que los motores de que los motores sincroacutenicos se desincronicen con el voltaje bajo

Hay posibilidades de que los motores de induccioacuten se ahoguen bajo la carga pico o de que no arranquen con el voltaje bajo

Por lo general la eficiencia y el factor de potencia de un motor bajan con el voltaje alto o bajo Algunos motores que impulsan ciertos tipos de cargas consumiraacuten mas corriente cuando el voltaje es demasiado bajo Otros consumiraacuten mas corriente

1048708Control de velocidad de motores universales

El meacutetodo principal de control de velocidad empleado para motores monofaacutesicos universales de potencia fraccionaria (control de la tensioacuten de inducido) es el meacutetodo de control de la tensioacuten de liacutenea primaria (de deslizamiento) Lo cual implica una reduccioacuten de la tension aplicada al devanado estatoacuterico (de motores de induccioacuten) universal En el primer caso produce una reduccioacuten del par y aumento del deslizamiento En el uacuteltimo caso representa simplemente un medio de controlar la velocidad mediante control de la tensioacuten o del flujo inducido

1048708 La velocidad mencionada en la placa de caracteriacutesticas es

1048708 La velocidad aproximada a la cual un motor de induccioacuten produce su potencia nominal

1048708 La velocidad normal de operacioacuten de un motor sincroacutenico

1048708 La velocidad ldquobaserdquo aproximada de un motor de DC los motores de DC operaran a una velocidad superior a la velocidad base al reducir la corriente de campo y a una velocidad inferior al reducir el voltaje de la armadura (inducido)

EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN

Despueacutes del estudio de la unidad II te sugiero que realices los siguientes ejercicios de auto evaluacioacuten lo que permitiraacute fortalecer tus conocimientos

I Responda la siguiente pregunta

1 iquestQueacute importancia tiene el motor monofaacutesico

2 iquestCoacutemo se clasifican los motores monofaacutesicos

3 iquestMencione las partes del motor de fase partida

4 iquestJunto a su instructor desarme un motor de fase partida y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

5 iquestDonde se utilizan los motores monofaacutesicos de arranque con capacitor

21

6 iquestDibuje el esquema de un motor de arranque con capacitor y coloque sus partes

7 iquestQue funcioacuten realiza el capacitor permanente en un motor monofaacutesico

8 iquestJunto a su instructor desarme un motor de monofaacutesico de capacitor permanente y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

9 iquestCuaacuteles son las partes principales del motor universal

10 iquestMencione las caracteriacutesticas de operacioacuten del motor universal

GLOSARIO

Corto circuito Se produce por el contacto repentino de dos o maacutes conductores de corriente o una liacutenea de corriente y un conductor a tierra

Corriente alterna (ca) En este caso las cargas eleacutectricas circulan siempre en la misma direccioacuten del punto de mayor potencial al de menor potencial

Par de giro Es la fuerza con que gira un eje Se mide en kilogramometro (MKS) o newtonmetro (SI)

Par motor Es la fuerza con que gira un motor El giro de un motor tiene dos caracteriacutesticas el par motor y la velocidad de giro Por combinacioacuten de estas dos se obtiene la potencia

Eficiencia La eficiencia o rendimiento de un motor eleacutectrico es una medida de su habilidad para convertir la potencia eleacutectrica que toma de la liacutenea en potencia mecaacutenica uacutetil Se expresa usualmente en por ciento de la relacioacuten de la potencia mecaacutenica entre la potencia eleacutectrica esto es

BIBLIOGRAFIA

Motores Universales Ministerio De Educacioacuten Superior InstitutoUniversitario De Tecnologiacutea Caripito Venezuela 2004

Quispe O Enrique C Motores Eleacutectricos de Alta Eficiencia UniversidadAutoacutenoma de Occidente Cali Colombiahttpenergiaycomputacionunivalleeducoedicion2121art2pdf

A BC de las maquinas eleacutectricas tomo 1 y2 (Enrrique Harper)

22

  • DIRECCION GENERAL DE FORMACION PROFESIONAL
  • INTRODUCCION
  • OBJETIVO GENERAL
  • OBJETIVOS ESPECIFICOS
  • RECOMENDACIONES GENERALES
  • UNIDAD I TRANSFORMADORES MONOFAacuteSICOS
  • 1 Conceptos baacutesicos
  • Magnetismo y Electromagnetismo
  • Electromagnetismo
  • Campo Magneacutetico
  • Ley de polaridad
  • Induccioacuten Magneacutetica
  • Ley de lenz
  • 2-Principios de Funcionamiento de los transformadores
  • Concepto
  • Estructura y funcionamiento
  • Tipos de nuacutecleos
  • 3 Clasificacioacuten de los transformadores monofaacutesicos
  • De intensidad
  • De Tensioacuten
  • Auto Transformador
  • 4 Calculo de transformadores
  • Numero de espiras
  • Relacioacuten de Transformacioacuten
  • Rendimiento del transformador
  • Prueba de corto circuito en el transformador
  • Teacutecnicas de verificacioacuten de transformadores monofaacutesicos
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • 1 Motores monofasicos
  • Introduccioacuten
  • Principio de operacioacuten
  • Partes principales de un motor monofaacutesico
  • 2 Clasificacioacuten de los motores monofaacutesicos
  • 21 Motor monofaacutesico de fase partida
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutestica
  • Conexioacuten del motor de fase partida
  • Averiacuteas
  • 22 MOTORES MONOFASICO CON CAPACITOR DE ARRANQUE
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutesticas
  • Conexion
  • 23 MOTORES MONOFASICOS CON CAPACITOR PERMANENTE
  • CARACTERIacuteSTICAS
  • Conexioacuten
  • 24 Motor monofaacutesico con condensador permanente
  • Operacioacuten
  • Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador
  • 25 Motores Universales
  • Introduccioacuten
  • Motor CD en derivacioacuten operando en CA
  • Motor en CD en serie operado en C A
  • Clasificacioacuten
  • Caracteriacutesticas de operacioacuten
  • Control de velocidad de motores universales
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • GLOSARIO
  • BIBLIOGRAFIA
Page 22: Manual de Maquinas Electricas Universales

Figura 31de un motor CDEl estator que mediante el devanado inductor o de excitacioacuten es el encargado de generar y conducir el campo magneacutetico de excitacioacuten El estator estaacute formado por una corona de material ferromagneacutetico denominada culata en cuyo interior se encuentran dispuestos en nuacutemero par unos salientes provistos de expansiones en los extremos denominados polos En torno a los polos se arrollan los devanados de excitacioacuten que generan un campo magneacutetico cuando circula por ellos una corriente continua El colector de delgas que es un conjunto de laacuteminas de cobre llamadas delgas aisladas entre siacute por una capa de mica y que giran solidariamente con el rotor Las delgas estaacuten conectadas eleacutectricamente a las bobinas del devanado inducido

Motor en CD en serie operado en C A

Los motores de corriente directa son insuperables para aplicaciones en las que debe ajustarse la velocidad asiacute como para aplicaciones en las que requiere un par grande En la actualidad se utilizan millones de motores de CD cuya potencia es de una fraccioacuten de caballo en la industria del transporte como automoacuteviles trenes y aviones donde impulsan ventiladores de diferentes tipos para aparatos de ac calentadores y descongeladores tambieacuten mueven los limpiadores de parabrisas y accioacuten de levantamiento de asiento y ventanas Tambieacuten son muy uacutetiles para arrancar motores de gasolina y diesel en autos camiones autobuses tractores y lanchas

El motor de CD tiene un estator y un rotor (ARMADURA) El estator contiene uno no maacutes devanados por cada polo los cuales estaacuten disentildeados para llevar intensidades de corriente directas que establecen un campo magneacuteticoLa ARMADURA y su devanado estaacuten ubicados en la trayectoria de este campo magneacutetico y cuando el devanado lleva Intensidades de Corriente se desarrolla un par-motor que hace girar el motor Hay un COMUTADOR conectado al devanado de la armadura si no se utilizara un conmutador el Motor solo podriacutea dar una fraccion de vuelta y luego se detendriacutea

Para que un motor de CD pueda funcionar es necesario que pase una Intensidad de Corriente por el devanado de Armadura El estator debe de producir un campo m (flujo) magneacutetico con un devanado de derivacioacuten o serie (o bien una combinacioacuten de ambos)

El par que se produce en un motor de CD es directamente proporcional a la Intensidad de Corriente de la armadura y al campo del estado Por otro lado la velocidad de motor la determinara principalmente la Tensioacuten de la Armadura y el campo del Estator La velocidad del motor tambieacuten aumenta cuando se reduce el campo del estator En realidad la velocidad puede aumentar en forma peligrosa cuando por accidente se anula el campo del estator Como ya sabemos los motores de CD pueden explotar cuando trabajan a velocidades muy altas

Con la fuente de Alimentacioacuten de medicioacuten de CD y del Generador Motor de CD observe que la Armadura esta conectada en serie con el devanado de campo en serie a traveacutes de la Tensioacuten de entrada

Figura 32 de un motor CD serieClasificacioacuten

Excitacioacuten por imanes permanentes Excitacioacuten independiente Excitacioacuten serie Excitacioacuten paralelo Excitacioacuten compuesta

Caracteriacutesticas de operacioacuten

Los motores universales son pequentildeos motores con devanado en serie que operan con voltaje de corriente directa o alterna

20

Los motores universales tienen praacutecticamente la misma contraccioacuten que los de corriente directa ya que tienen un devanado de campo y una armadura con sus escobillas y su conmutador

El conmutador mantiene a la armadura girando a traveacutes del campo magneacutetico del devanado de campo

Tambieacuten cambia el flujo de corriente con relacioacuten al devanado de campo y la armadura es decir cumple con una funcioacuten de empujar y jalar

Esta accioacuten de jalar y empujar esta creada por los polos norte y sur de los devanados de campo y armadura

Los motores de induccioacuten y los motores de DC reducen un tanto su velocidad cuando el voltaje fluctuacutea y hay posibilidades de que desciendan la potencia y al torsioacuten maacuteximas disponibles de un motor

Hay mas probabilidades de que los motores de que los motores sincroacutenicos se desincronicen con el voltaje bajo

Hay posibilidades de que los motores de induccioacuten se ahoguen bajo la carga pico o de que no arranquen con el voltaje bajo

Por lo general la eficiencia y el factor de potencia de un motor bajan con el voltaje alto o bajo Algunos motores que impulsan ciertos tipos de cargas consumiraacuten mas corriente cuando el voltaje es demasiado bajo Otros consumiraacuten mas corriente

1048708Control de velocidad de motores universales

El meacutetodo principal de control de velocidad empleado para motores monofaacutesicos universales de potencia fraccionaria (control de la tensioacuten de inducido) es el meacutetodo de control de la tensioacuten de liacutenea primaria (de deslizamiento) Lo cual implica una reduccioacuten de la tension aplicada al devanado estatoacuterico (de motores de induccioacuten) universal En el primer caso produce una reduccioacuten del par y aumento del deslizamiento En el uacuteltimo caso representa simplemente un medio de controlar la velocidad mediante control de la tensioacuten o del flujo inducido

1048708 La velocidad mencionada en la placa de caracteriacutesticas es

1048708 La velocidad aproximada a la cual un motor de induccioacuten produce su potencia nominal

1048708 La velocidad normal de operacioacuten de un motor sincroacutenico

1048708 La velocidad ldquobaserdquo aproximada de un motor de DC los motores de DC operaran a una velocidad superior a la velocidad base al reducir la corriente de campo y a una velocidad inferior al reducir el voltaje de la armadura (inducido)

EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN

Despueacutes del estudio de la unidad II te sugiero que realices los siguientes ejercicios de auto evaluacioacuten lo que permitiraacute fortalecer tus conocimientos

I Responda la siguiente pregunta

1 iquestQueacute importancia tiene el motor monofaacutesico

2 iquestCoacutemo se clasifican los motores monofaacutesicos

3 iquestMencione las partes del motor de fase partida

4 iquestJunto a su instructor desarme un motor de fase partida y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

5 iquestDonde se utilizan los motores monofaacutesicos de arranque con capacitor

21

6 iquestDibuje el esquema de un motor de arranque con capacitor y coloque sus partes

7 iquestQue funcioacuten realiza el capacitor permanente en un motor monofaacutesico

8 iquestJunto a su instructor desarme un motor de monofaacutesico de capacitor permanente y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

9 iquestCuaacuteles son las partes principales del motor universal

10 iquestMencione las caracteriacutesticas de operacioacuten del motor universal

GLOSARIO

Corto circuito Se produce por el contacto repentino de dos o maacutes conductores de corriente o una liacutenea de corriente y un conductor a tierra

Corriente alterna (ca) En este caso las cargas eleacutectricas circulan siempre en la misma direccioacuten del punto de mayor potencial al de menor potencial

Par de giro Es la fuerza con que gira un eje Se mide en kilogramometro (MKS) o newtonmetro (SI)

Par motor Es la fuerza con que gira un motor El giro de un motor tiene dos caracteriacutesticas el par motor y la velocidad de giro Por combinacioacuten de estas dos se obtiene la potencia

Eficiencia La eficiencia o rendimiento de un motor eleacutectrico es una medida de su habilidad para convertir la potencia eleacutectrica que toma de la liacutenea en potencia mecaacutenica uacutetil Se expresa usualmente en por ciento de la relacioacuten de la potencia mecaacutenica entre la potencia eleacutectrica esto es

BIBLIOGRAFIA

Motores Universales Ministerio De Educacioacuten Superior InstitutoUniversitario De Tecnologiacutea Caripito Venezuela 2004

Quispe O Enrique C Motores Eleacutectricos de Alta Eficiencia UniversidadAutoacutenoma de Occidente Cali Colombiahttpenergiaycomputacionunivalleeducoedicion2121art2pdf

A BC de las maquinas eleacutectricas tomo 1 y2 (Enrrique Harper)

22

  • DIRECCION GENERAL DE FORMACION PROFESIONAL
  • INTRODUCCION
  • OBJETIVO GENERAL
  • OBJETIVOS ESPECIFICOS
  • RECOMENDACIONES GENERALES
  • UNIDAD I TRANSFORMADORES MONOFAacuteSICOS
  • 1 Conceptos baacutesicos
  • Magnetismo y Electromagnetismo
  • Electromagnetismo
  • Campo Magneacutetico
  • Ley de polaridad
  • Induccioacuten Magneacutetica
  • Ley de lenz
  • 2-Principios de Funcionamiento de los transformadores
  • Concepto
  • Estructura y funcionamiento
  • Tipos de nuacutecleos
  • 3 Clasificacioacuten de los transformadores monofaacutesicos
  • De intensidad
  • De Tensioacuten
  • Auto Transformador
  • 4 Calculo de transformadores
  • Numero de espiras
  • Relacioacuten de Transformacioacuten
  • Rendimiento del transformador
  • Prueba de corto circuito en el transformador
  • Teacutecnicas de verificacioacuten de transformadores monofaacutesicos
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • 1 Motores monofasicos
  • Introduccioacuten
  • Principio de operacioacuten
  • Partes principales de un motor monofaacutesico
  • 2 Clasificacioacuten de los motores monofaacutesicos
  • 21 Motor monofaacutesico de fase partida
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutestica
  • Conexioacuten del motor de fase partida
  • Averiacuteas
  • 22 MOTORES MONOFASICO CON CAPACITOR DE ARRANQUE
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutesticas
  • Conexion
  • 23 MOTORES MONOFASICOS CON CAPACITOR PERMANENTE
  • CARACTERIacuteSTICAS
  • Conexioacuten
  • 24 Motor monofaacutesico con condensador permanente
  • Operacioacuten
  • Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador
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  • Introduccioacuten
  • Motor CD en derivacioacuten operando en CA
  • Motor en CD en serie operado en C A
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  • Caracteriacutesticas de operacioacuten
  • Control de velocidad de motores universales
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • GLOSARIO
  • BIBLIOGRAFIA
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Los motores universales tienen praacutecticamente la misma contraccioacuten que los de corriente directa ya que tienen un devanado de campo y una armadura con sus escobillas y su conmutador

El conmutador mantiene a la armadura girando a traveacutes del campo magneacutetico del devanado de campo

Tambieacuten cambia el flujo de corriente con relacioacuten al devanado de campo y la armadura es decir cumple con una funcioacuten de empujar y jalar

Esta accioacuten de jalar y empujar esta creada por los polos norte y sur de los devanados de campo y armadura

Los motores de induccioacuten y los motores de DC reducen un tanto su velocidad cuando el voltaje fluctuacutea y hay posibilidades de que desciendan la potencia y al torsioacuten maacuteximas disponibles de un motor

Hay mas probabilidades de que los motores de que los motores sincroacutenicos se desincronicen con el voltaje bajo

Hay posibilidades de que los motores de induccioacuten se ahoguen bajo la carga pico o de que no arranquen con el voltaje bajo

Por lo general la eficiencia y el factor de potencia de un motor bajan con el voltaje alto o bajo Algunos motores que impulsan ciertos tipos de cargas consumiraacuten mas corriente cuando el voltaje es demasiado bajo Otros consumiraacuten mas corriente

1048708Control de velocidad de motores universales

El meacutetodo principal de control de velocidad empleado para motores monofaacutesicos universales de potencia fraccionaria (control de la tensioacuten de inducido) es el meacutetodo de control de la tensioacuten de liacutenea primaria (de deslizamiento) Lo cual implica una reduccioacuten de la tension aplicada al devanado estatoacuterico (de motores de induccioacuten) universal En el primer caso produce una reduccioacuten del par y aumento del deslizamiento En el uacuteltimo caso representa simplemente un medio de controlar la velocidad mediante control de la tensioacuten o del flujo inducido

1048708 La velocidad mencionada en la placa de caracteriacutesticas es

1048708 La velocidad aproximada a la cual un motor de induccioacuten produce su potencia nominal

1048708 La velocidad normal de operacioacuten de un motor sincroacutenico

1048708 La velocidad ldquobaserdquo aproximada de un motor de DC los motores de DC operaran a una velocidad superior a la velocidad base al reducir la corriente de campo y a una velocidad inferior al reducir el voltaje de la armadura (inducido)

EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN

Despueacutes del estudio de la unidad II te sugiero que realices los siguientes ejercicios de auto evaluacioacuten lo que permitiraacute fortalecer tus conocimientos

I Responda la siguiente pregunta

1 iquestQueacute importancia tiene el motor monofaacutesico

2 iquestCoacutemo se clasifican los motores monofaacutesicos

3 iquestMencione las partes del motor de fase partida

4 iquestJunto a su instructor desarme un motor de fase partida y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

5 iquestDonde se utilizan los motores monofaacutesicos de arranque con capacitor

21

6 iquestDibuje el esquema de un motor de arranque con capacitor y coloque sus partes

7 iquestQue funcioacuten realiza el capacitor permanente en un motor monofaacutesico

8 iquestJunto a su instructor desarme un motor de monofaacutesico de capacitor permanente y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

9 iquestCuaacuteles son las partes principales del motor universal

10 iquestMencione las caracteriacutesticas de operacioacuten del motor universal

GLOSARIO

Corto circuito Se produce por el contacto repentino de dos o maacutes conductores de corriente o una liacutenea de corriente y un conductor a tierra

Corriente alterna (ca) En este caso las cargas eleacutectricas circulan siempre en la misma direccioacuten del punto de mayor potencial al de menor potencial

Par de giro Es la fuerza con que gira un eje Se mide en kilogramometro (MKS) o newtonmetro (SI)

Par motor Es la fuerza con que gira un motor El giro de un motor tiene dos caracteriacutesticas el par motor y la velocidad de giro Por combinacioacuten de estas dos se obtiene la potencia

Eficiencia La eficiencia o rendimiento de un motor eleacutectrico es una medida de su habilidad para convertir la potencia eleacutectrica que toma de la liacutenea en potencia mecaacutenica uacutetil Se expresa usualmente en por ciento de la relacioacuten de la potencia mecaacutenica entre la potencia eleacutectrica esto es

BIBLIOGRAFIA

Motores Universales Ministerio De Educacioacuten Superior InstitutoUniversitario De Tecnologiacutea Caripito Venezuela 2004

Quispe O Enrique C Motores Eleacutectricos de Alta Eficiencia UniversidadAutoacutenoma de Occidente Cali Colombiahttpenergiaycomputacionunivalleeducoedicion2121art2pdf

A BC de las maquinas eleacutectricas tomo 1 y2 (Enrrique Harper)

22

  • DIRECCION GENERAL DE FORMACION PROFESIONAL
  • INTRODUCCION
  • OBJETIVO GENERAL
  • OBJETIVOS ESPECIFICOS
  • RECOMENDACIONES GENERALES
  • UNIDAD I TRANSFORMADORES MONOFAacuteSICOS
  • 1 Conceptos baacutesicos
  • Magnetismo y Electromagnetismo
  • Electromagnetismo
  • Campo Magneacutetico
  • Ley de polaridad
  • Induccioacuten Magneacutetica
  • Ley de lenz
  • 2-Principios de Funcionamiento de los transformadores
  • Concepto
  • Estructura y funcionamiento
  • Tipos de nuacutecleos
  • 3 Clasificacioacuten de los transformadores monofaacutesicos
  • De intensidad
  • De Tensioacuten
  • Auto Transformador
  • 4 Calculo de transformadores
  • Numero de espiras
  • Relacioacuten de Transformacioacuten
  • Rendimiento del transformador
  • Prueba de corto circuito en el transformador
  • Teacutecnicas de verificacioacuten de transformadores monofaacutesicos
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • 1 Motores monofasicos
  • Introduccioacuten
  • Principio de operacioacuten
  • Partes principales de un motor monofaacutesico
  • 2 Clasificacioacuten de los motores monofaacutesicos
  • 21 Motor monofaacutesico de fase partida
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutestica
  • Conexioacuten del motor de fase partida
  • Averiacuteas
  • 22 MOTORES MONOFASICO CON CAPACITOR DE ARRANQUE
  • Introduccioacuten
  • Caracteriacutesticas
  • Conexion
  • 23 MOTORES MONOFASICOS CON CAPACITOR PERMANENTE
  • CARACTERIacuteSTICAS
  • Conexioacuten
  • 24 Motor monofaacutesico con condensador permanente
  • Operacioacuten
  • Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador
  • 25 Motores Universales
  • Introduccioacuten
  • Motor CD en derivacioacuten operando en CA
  • Motor en CD en serie operado en C A
  • Clasificacioacuten
  • Caracteriacutesticas de operacioacuten
  • Control de velocidad de motores universales
  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • GLOSARIO
  • BIBLIOGRAFIA
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6 iquestDibuje el esquema de un motor de arranque con capacitor y coloque sus partes

7 iquestQue funcioacuten realiza el capacitor permanente en un motor monofaacutesico

8 iquestJunto a su instructor desarme un motor de monofaacutesico de capacitor permanente y luegoa Identifique las partes del motor de fase partidab Mida la resistencia eleacutectrica de los devanadosc Arme el motord Conecte el motor de fase partida y compruebe su funcionamiento

9 iquestCuaacuteles son las partes principales del motor universal

10 iquestMencione las caracteriacutesticas de operacioacuten del motor universal

GLOSARIO

Corto circuito Se produce por el contacto repentino de dos o maacutes conductores de corriente o una liacutenea de corriente y un conductor a tierra

Corriente alterna (ca) En este caso las cargas eleacutectricas circulan siempre en la misma direccioacuten del punto de mayor potencial al de menor potencial

Par de giro Es la fuerza con que gira un eje Se mide en kilogramometro (MKS) o newtonmetro (SI)

Par motor Es la fuerza con que gira un motor El giro de un motor tiene dos caracteriacutesticas el par motor y la velocidad de giro Por combinacioacuten de estas dos se obtiene la potencia

Eficiencia La eficiencia o rendimiento de un motor eleacutectrico es una medida de su habilidad para convertir la potencia eleacutectrica que toma de la liacutenea en potencia mecaacutenica uacutetil Se expresa usualmente en por ciento de la relacioacuten de la potencia mecaacutenica entre la potencia eleacutectrica esto es

BIBLIOGRAFIA

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Quispe O Enrique C Motores Eleacutectricos de Alta Eficiencia UniversidadAutoacutenoma de Occidente Cali Colombiahttpenergiaycomputacionunivalleeducoedicion2121art2pdf

A BC de las maquinas eleacutectricas tomo 1 y2 (Enrrique Harper)

22

  • DIRECCION GENERAL DE FORMACION PROFESIONAL
  • INTRODUCCION
  • OBJETIVO GENERAL
  • OBJETIVOS ESPECIFICOS
  • RECOMENDACIONES GENERALES
  • UNIDAD I TRANSFORMADORES MONOFAacuteSICOS
  • 1 Conceptos baacutesicos
  • Magnetismo y Electromagnetismo
  • Electromagnetismo
  • Campo Magneacutetico
  • Ley de polaridad
  • Induccioacuten Magneacutetica
  • Ley de lenz
  • 2-Principios de Funcionamiento de los transformadores
  • Concepto
  • Estructura y funcionamiento
  • Tipos de nuacutecleos
  • 3 Clasificacioacuten de los transformadores monofaacutesicos
  • De intensidad
  • De Tensioacuten
  • Auto Transformador
  • 4 Calculo de transformadores
  • Numero de espiras
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  • Rendimiento del transformador
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  • EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIOacuteN
  • 1 Motores monofasicos
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  • Partes principales de un motor monofaacutesico
  • 2 Clasificacioacuten de los motores monofaacutesicos
  • 21 Motor monofaacutesico de fase partida
  • Introduccioacuten
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  • 22 MOTORES MONOFASICO CON CAPACITOR DE ARRANQUE
  • Introduccioacuten
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  • 23 MOTORES MONOFASICOS CON CAPACITOR PERMANENTE
  • CARACTERIacuteSTICAS
  • Conexioacuten
  • 24 Motor monofaacutesico con condensador permanente
  • Operacioacuten
  • Comprobacioacuten de averiacutea en los motores con condensador
  • 25 Motores Universales
  • Introduccioacuten
  • Motor CD en derivacioacuten operando en CA
  • Motor en CD en serie operado en C A
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  • Control de velocidad de motores universales
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