ContenidosArtículos

Máquina síncrona 1Colector (motor eléctrico) 2Deslizamiento (máquinas eléctricas) 4Escobilla (electricidad) 5Estátor 7Inducido 8Inversor (electrónica) 9Jaula de ardilla 11Motor lineal 12Motor asíncrono 16Motor compound 19Motor de arranque 20Motor de corriente alterna 21Motor de corriente continua 24Motor de cubo de rueda 28Motor de imanes permanentes 29Motor de magnetización permanente 31Motor de reluctancia variable 32Motor de tracción 33Motor eléctrico 34Motor eléctrico sin escobillas 37Motor monofásico de fase partida 38Motor paso a paso 39Motor paso a paso híbrido 41Motor piezoeléctrico 42Motor serie 43Motor sin núcleo 43Motor ultrasónico 44Par de arranque 45Pátina (motores) 45Retropropulsión espacial eléctrica 48Rotor (máquina eléctrica) 49Servomotor 50Servomotor de modelismo 51

Sincro 55

ReferenciasFuentes y contribuyentes del artículo 56Fuentes de imagen, Licencias y contribuyentes 58

Licencias de artículosLicencia 60

Máquina síncrona 1

Máquina síncronaUna máquina síncrona es una máquina eléctrica rotativa de corriente alterna que convierte energía eléctrica enenergía mecánica, siendo en este caso utilizada como motor síncrono, o bien convierte energía mecánica en energíaeléctrica, siendo en este caso utilizada como [[generador síncrono], o sin carga como compensador sincrono.Las máquinas síncronas se utilizan en mayor medida como generadores de corriente alterna que como motores decorriente alterna, ya que no presentan par de arranque y hay que emplear diferentes métodos de arranque yaceleración hasta la velocidad de sincronismo. También se utilizan para controlar la potencia reactiva de la red por sucapacidad para, manteniendo la potencia activa desarrollada constante, variar la potencia reactiva que absorbe o cedea la red.

Aspectos constructivos

El campo magnético rotatorio en el estátor estáformado por la suma vectorial del campomagnético producido por tres devanados.

Estátor:

El estátor, o parte estática, de una máquina síncrona es similar al deuna máquina asíncrona. Contiene un devanado trifásico de corrientealterna denominado devanado inducido y un circuito magnéticoformado por apilamiento de chapas magnéticas.

El campo magnético presente en el estátor de una máquina sincrónicagira con una velocidad constante. La velocidad de giro en régimenpermanente está ligada con la frecuencia de la tensión en bornes y elnúmero de pares de polos.

donde:• f: Frecuencia de la red a la que está conectada la máquina (Hz)•• P: Número de pares de polos que tiene la máquina

•• p: Número de polos que tiene la máquina• n: Velocidad de sincronismo de la máquina (revoluciones por minuto)Rotor:

El rotor, o parte rotativa, de una máquina síncrona es bastante diferente al de una máquina asíncrona. Contiene undevanado de corriente continua denominado devanado de campo y un devanado en cortocircuito, que impide elfuncionamiento de la máquina a una velocidad distinta a la de sincronismo, denominado devanado amortiguador.Además, contiene un circuito magnético formado por apilamiento de chapas magnéticas de menor espesor que lasdel estátor.El resto de las características del rotor están relacionadas con el objetivo de obtener un campo entre el rotor y elestátor de carácter senoidal y dependen del tipo de máquina síncrona:• Máquina de polos salientes: El rotor presenta expansiones polares que dan lugar a un entrehierro variable.• Máquina de rotor liso: El devanado de campo está distribuido en varias bobinas situadas en diferentes ángulos.

Máquina síncrona 2

Principio de funcionamientoComo generador:

Una turbina acciona el rotor de la máquina sincrónica a la vez que se alimenta el devanado rotórico (devanado decampo) con corriente continua. El entrehierro variable (máquinas de polos salientes) o la distribución del devanadode campo (máquinas de rotor liso) contribuyen a crear un campo más o menos senoidal en el entrehierro, que haceaparecer en los bornes del devanado estatórico (devanado inducido) una tensión senoidal. Al conectar al devanadoinducido una carga trifásica equilibrada aparece un sistema trifásico de corrientes y una fuerza magnetomotrizsenoidal.Como motor:

En este caso se lleva la máquina síncrona a la velocidad de sincronismo, pues la máquina síncrona no tiene par dearranque, y se alimentan el devanado rotórico (devanado de campo) con corriente continua y el devanado estatórico(devanado inducido) con corriente alterna. La interacción entre los campos creados por ambas corrientes mantiene elgiro del rotor a la velocidad de sincronismo.

Referencias

Colector (motor eléctrico)

Patente de Tesla (U.S. Patent 381968) de unmotor bifásico con un colector de cuatro anillos.

En ingeniería eléctrica, un colector es un método de hacer una conexióneléctrica a través de un ensamblaje rotativo. Los colectores también sonllamados anillos rotatorios, anillos deslizantes (del inglés slip ring),interfaces eléctricas rotativas, conectores eléctricos rotativos o juntaeléctrica rotativa, son comúnmente hallados en maquinas eléctricas decorriente alterna como generadores, alternadores, turbinas de viento, enlas cuales conecta las corriente de campo o excitación con el bobinadodel rotor. En el caso especial de las maquinas eléctricas de corrientecontinua (motores y generadores) se usa un conmutador. Como reglageneral, se tienen tantos colectores como bobinas se tengan en el campo,por consiguiente, como fases tenga el sistema.

Un colector es usado para transmitir continuamente energía eléctrica,señal o datos desde una fuente estacionaria a un destino rotativo, oviceversa. Hay disponible una amplia variedad de configuraciones, tiposde terminales y materiales para ajustarse a cada aplicación.

Colector (motor eléctrico) 3

Colector de anillo

Un motor eléctrico con sus colectores.

Un colector consiste en una corona circular conductivamontada en un eje y aislada de él. Las conexioneseléctricas desde la parte rotativa del sistema, como elrotor de un generador, son hechas hasta el anillo. Lasconexiones fijas o escobillas están en contacto con elanillo, transfiriendo la energía eléctrica del exterior, ala parte rotativa del sistema.

Este sistema es similar a el de escobillas yconmutadores, encontrado en diversos tipos de motoresde corriente continua. Mientras que los colectores soncontinuos, los conmutadores son segmentados ya que adiferencia de los primeros los cuales se usan en AC,estos se usan en DC donde la corriente no cambia desentido con respecto al tiempo, así, se deben usar solo mitades de anillos para invertir la corriente. Por lo anterior, lostérminos no deben ser usados intercambiablemente. Los colectores también son usados en aplicaciones dondeenergía eléctrica o señales deben ser transmitidas a un dispositivo rotativo, tal como un faro de aeródromo, tanquerotativo, retroexcavadora o radiotelescopio. A menudo transformadores rotativos en vez de colectores en situacionesde alta velocidad o baja fricción.

Colector de baño de mercurioLos colectores con baño de mercurio, conocidos por su baja resistencia y su conexión estable, usan un principiodiferente que reemplaza el contacto deslizante de la escobilla por una cama de metal líquido molecularmenteadheridos a los contactos. Durante la rotación, el metal líquido mantiene la conexión eléctrica entre los contactosrotativos y estacionarios. Sin embargo, el uso de mercurio plantea problemas de seguridad, debido a que es unasustancia tóxica. Si una aplicación de colector involucra la fabricación o procesamiento de alimentos, equiposfarmacéuticos o cualquier otro uso donde la contaminación podría ser un grave peligro, debería elegirse contactos demetales preciosos. La filtración del mercurio y la contaminación resultante podría ser extremadamente peligrosa.

Referencias

Enlaces externos• ス リ ッ プ リ ン グ シ ス テ ム と は? (http:/ / www. kyoeidenki. jp/ slipring/ index. html) (en japonés)• Contactless magnetic slip ring (http:/ / web. archive. org/ web/ http:/ / www. zyn. com/ flcfw/ fwtproj/ Contactl.

html)

Deslizamiento (máquinas eléctricas) 4

Deslizamiento (máquinas eléctricas)El deslizamiento en una máquina eléctrica es la diferencia relativa entre la velocidad del campo magnético(velocidad de sincronismo) y la velocidad del rotor.Las siguientes expresiones son equivalentes para hallar el deslizamiento:

Donde:s: Velocidad de deslizamiento (expresada con base por unidad o en porcentaje).

: Velocidad angular de sincronismo en radianes por segundo.: Velocidad angular del rotor en radianes por segundo.

: Velocidad angular sincronismo en revoluciones por minuto.: Velocidad angular del rotor en revoluciones por minuto.

El deslizamiento es especialmente útil cuando analizamos el funcionamiento del Motor asíncrono ya que estasvelocidades son distintas. El voltaje inducido en el bobinado rotórico de un motor de inducción depende de lavelocidad relativa del rotor con relación a los campos magnéticos.Es posible expresar la velocidad mecánica del eje del rotor, en términos de la velocidad de sincronismo (velocidaddel campo magnético) y de deslizamiento.

Consideraciones• En el Motor asíncrono (Depende la aplicación, alrededor de 5%)[2]

• En el Motor síncrono

Referencias• Máquinas Eléctricas Rotativas, José Manuel Aller (Cap. 6) [1]• Clasificación de motores [2]

Referencias[1] http:/ / prof. usb. ve/ jaller/ docencia. html[2] http:/ / www. monografias. com/ trabajos10/ motore/ motore. shtml

Escobilla (electricidad) 5

Escobilla (electricidad)

Escobillas.

En electricidad, frecuentemente es necesario estableceruna conexión eléctrica entre una parte fija y una parterotatoria en un dispositivo. Este es el caso de losmotores o generadores eléctricos, donde se debeestablecer una conexión de la parte fija de la máquinacon las bobinas del rotor.

Para realizar esta conexión, se fijan dos anillos en el ejede giro, generalmente de cobre, aislados eléctricamentedel eje y conectados a los terminales de la bobinarotatoria. Enfrente de los anillos se disponen unosbloques de carbón que, mediante unos resortes, hacenpresión sobre ellos estableciendo el contacto eléctriconecesario. Estos bloques de carbón se denominanescobillas y los anillos rotatorios reciben el nombre de colector.

En determinado tipo de máquinas electromagnéticas, como los motores o generadores de corriente continua, losanillos del colector están divididos en dos o más partes aisladas unas de otras y conectadas a una o más bobinas. Eneste caso, cada una de las partes en que está dividido el colector se denomina delga.Debido a que, por el roce, al girar el dispositivo se produce un desgaste por abrasión, las escobillas deben sersustituidas periódicamente. Por este motivo se han inventado los motores eléctricos sin escobillas.

Historia

Conmutador con escobillas.

Resulta curioso el hecho de que un elemento con estructurapoliédrica se denomine escobilla, cuando para nosotros el términoescobilla siempre está asociado hacia algo filamentoso. Enrealidad, la escobilla, como tal, surgió como resultado a unproblema que se presentó cuando las primeras máquinas eléctricasfueron desarrolladas. El problema que debían resolver era llevaruna corriente eléctrica desde una masa giratoria a una masaestacionaria (lo que se conoce hoy en día como rotor y estátor).

El primer elemento que se utilizó para llevar corriente eléctrica deuna masa giratoria a una masa estacionaria fue, precisamente, unaescoba, una brocha. El inventor, tomó un cable con una serie defilamentos metálicos, como virutas de fundición, los agrupó conun anillo metálico, como una brocha de afeitar, y las dispuso encontacto con una superficie energizada, el anillo rozante de ungenerador de corriente alterna rudimentaria. De ahí, que su nombreoriginal en el idioma inglés fuera brush, nombre que respondía exactamente al elemento que se estaba inventando.Esta solución resultó ser relativamente práctica para máquinas pequeñas y máquinas lentas. Pero en la medida en quelas potencias de los generadores se fueron haciendo más grandes, la brocha de pelos metálicos ya era desechada,porque éstos se recalentaban, se fundían rápidamente y se quebraban.

Así, se vio la necesidad de pasar a un material más resistente. Se llega entonces a lo que es una escobilla paramáquinas eléctricas, que se define en primera instancia como un frotador-conductor de corriente. Es pues, un

Escobilla (electricidad) 6

elemento mecánico y eléctrico cuya misión es transferir corriente de intensidad muy variable entre la masa giratoriay su circuito exterior de alimentación o utilización.La primera equivocación que se cometió fue pensar en utilizar un material conductor. De tal manera, se pensó enescobillas de cobre, hierro y bronce, las cuales realizaron muy bien su trabajo como conductores, sin embargo noresultaron ser buenos materiales en relación de roce, ya que debido al alto coeficiente de rozamiento que hay entredos superficies metálicas, ambas se deterioraban rápidamente.Así, como desgastaban rápidamente los anillos, las simplemente llamadas "escobillas metálicas" fueron apartadas.Entonces, el análisis se hizo a la inversa; fue preciso buscar primero un buen frotador que tuviera unas condicionesaceptables como conductor. Después de muchas evaluaciones se llegó a un material sólido, que es precisamente elcarbón. En ese momento era un carbón amorfo, de características muy diferentes a las que se conocen hoy en día. Sinembargo, la idea persiste hasta nuestros días, debido a que la estructura molecular del carbón es excelente para lafricción. Lo cierto es que éste se gasta con el tiempo y desgasta también al mismo colector, aunque debe pasar unperiodo de tiempo muy prolongado para que esto suceda.La composición molecular del carbón en forma de grafito es como un libro. Son moléculas hexagonales dispuestasen forma de láminas, es muy fácil retirar sus capas externas. Se puede comprobar si sujetamos una escobilla y lepasamos el dedo ;advertiremos que la capa es muy fácil de desprender. Esa característica es lo que convierte a estematerial en un candidato excelente para la fricción.El carbón es un material denominado auto-lubricado, que no ataca la superficie sobre la que está frotando y no sedesgasta aceleradamente. El grafito o carbón no es un excelente conductor de la electricidad; sin embargo, se puedeintervenir eléctrica y químicamente sobre él para convertirlo en un "regular" o "buen" conductor de la electricidad,condición que resulta de un valor incalculable cuando más adelante se llega a lo que es la máquina de corrientecontinua.El desarrollo de las máquinas eléctricas impuso rápidamente que se desarrollaran también los diversos materialespara la fabricación de escobillas. Es decir, si la primera máquina fue el generador de corriente alterna, más adelanteaparecería el propio motor de corriente alterna; luego sobrevino la aparición de la corriente continua con sugenerador, su motor y una serie de desarrollos como la Máquina Fraccionaria Universal y los motores de corrientealterna con velocidad variable; el mismo motor de inducción con rotor bobinado presenta una serie de retos para lasescobillas, y obligó a los fabricantes a desarrollar grados especiales e innovar cada día sobre este tema.Los ferrocarriles, en la mayoría de los países, han adoptado motores de corriente continua con unidadesconvertidoras, bien sea en subestaciones o en el mismo tren. Las máquinas laminadoras y las de tracción eléctricautilizadas en las minas de carbón requieren frecuentemente la alimentación en corriente continua, que también ofreceventajas en la propulsión marina y plantas auxiliares. En síntesis, el desarrollo en el diseño y el control de lasmáquinas de corriente continua las hace sumamente útiles para trabajos de toda naturaleza.El funcionamiento satisfactorio de las máquinas de corriente continua se ha debido en gran parte al uso de escobillasde carbón especiales, con grados de escobillas correctos, y de los polos de conmutación. El estudio de las escobillasde carbón y su aplicación correcta en las máquinas modernas es de gran importancia para todos los usuarios demaquinaria eléctrica.La correcta aplicación y selección de las escobillas, conjuntamente con el adecuado mantenimiento, se traduce en lamejora del rendimiento de la máquina y unos menores costes de parada.

Escobilla (electricidad) 7

Enlaces externos• La Escobilla de Carbón [1]

Referencias[1] http:/ / www. coxtreme. com

Estátor

Estátor de un motor de corriente alterna.

El estátor es la parte fija de una máquina rotativa y uno de los doselementos fundamentales para la transmisión de potencia (siendoel otro su contraparte móvil, el rotor). El término aplicaprincipalmente a la construcción de máquinas eléctricas ydependiendo de la configuración de la máquina, el estátor puedeser:

• El alojamiento del circuito magnético del campo en lasmáquinas de corriente continua. En este caso, el estátorinteractúa con la armadura móvil para producir par motor en eleje de la máquina. Su construcción puede ser de imánpermanente o de electroimán, en cuyo caso la bobina que loenergiza se denomina devanado de campo.

• El alojamiento del circuito de armadura en las máquinas de corriente alterna. En este caso, el estátor interactúacon el campo rotante para producir el par motor y su construcción consiste en una estructura hueca con simetríacilíndrica, hecha de láminas de acero magnético apiladas, para así reducir las pérdidas debidas a la histéresis y lascorrientes de Foucault.

Las partes principales son: carcasa, escudos, rodamientos (balineras, cojinetes), eje, bornera, entre otros.

Pruebas de estátorValor del Megado: Esta prueba se realiza con ayuda del megger, conociendo así la resistencia de aislamiento; la cualdebe ser mayor o igual a la tensión nominal en voltios dividida entre la potencia nominal en kilovatios (Kw),sumándole a este último mil.Fórmula: Resistencia Aislamiento = (Tensión nominal en voltios) / (Potencia Nominal en Kw + 1.000)Esta equivalencia es para una máquina a plena marcha o funcionamiento (en caliente); ya que en frío debe ser mayorde al menos un 20%.

Inducido 8

Inducido

Motor eléctrico, 1) Carcasas de cierre 2) Engrane bendix 3) Inducido 4) Estátor 5)Contactos del inducido (escobillas) 6) Electroimán solenoide.

En el contexto de las máquinaseléctricas, el inducido es la parte de lamáquina rotativa donde se produce latransformación de energía mecánica eneléctrica mediante inducciónelectromágnética.

En las máquinas de corriente continuael inducido es la parte giratoria, y estáformado por un tambor construido dechapas apiladas de hierro al silicio de0,5 mm de espesor con una serie de ranuras longitudinales en su periferia, en cuyo interior se alojan las bobinasdonde se induce la fuerza electromotriz cuando este gira dentro del campo magnético creado por el inductor.

Los extremos de las bobinas están conectadas a unas láminas de cobre, llamadas delgas, dispuestas en la periferia deun cilindro aislante, llamado colector, que se encarga de conectar las bobinas con el circuito exterior de la máquinamediante unas escobillas de carbón estáticas que rozan sobre las delgas.En los alternadores, el inducido es la parte fija de la máquina, y está formado por un cilindro hueco de chapasapiladas de acero al silicio con las ranuras en la parte interior, donde se alojan las bobinas. En estas se induce lafuerza electromotriz cuando el inductor gira en el interior del inducido. Las bobinas del inducido se conectan a unasbornas que están en el exterior de la carcasa de la máquina con el fin de conectarlas al circuito exterior al queentregan la corriente inducida.

Inversor (electrónica) 9

Inversor (electrónica)

Un inversor solar instalado en una planta deconexión a red en Speyer, Alemania.

Vista general de un inversor

Vista general de un inversor

La función de un inversor es cambiar un voltaje de entrada de corrientecontinua a un voltaje simétrico de salida de corriente alterna, con lamagnitud y frecuencia deseada por el usuario o el diseñador. Losinversores se utilizan en una gran variedad de aplicaciones, desdepequeñas fuentes de alimentación para computadoras, hastaaplicaciones industriales para controlar alta potencia. Los inversorestambién se utilizan para convertir la corriente continua generada porlos paneles solares fotovoltaicos, acumuladores o baterías, etc, encorriente alterna y de esta manera poder ser inyectados en la redeléctrica o usados en instalaciones eléctricas aisladas.

Un inversor simple consta de un oscilador que controla a un transistor,el cual se utiliza para interrumpir la corriente entrante y generar unaonda rectangular.Esta onda rectangular alimenta a un transformador que suaviza suforma, haciéndola parecer un poco más una onda senoidal yproduciendo el voltaje de salida necesario. Las formas de onda desalida del voltaje de un inversor ideal debería ser sinusoidal. Unabuena técnica para lograr esto es utilizar la técnica de PWM lograndoque la componente principal senoidal sea mucho más grande que lasarmónicas superiores.

Los inversores más modernos han comenzado a utilizar formas másavanzadas de transistores o dispositivos similares, como los tiristores,los triac o los IGBT.

Los inversores más eficientes utilizan varios artificios electrónicos paratratar de llegar a una onda que simule razonablemente a una ondasenoidal en la entrada del transformador, en vez de depender de éstepara suavizar la onda.Se pueden clasificar en general en dos tipos: 1) inversores monofásicosy 2) inversores trifásicos.Se pueden utilizar condensadores e inductores para suavizar el flujo decorriente desde y hacia el transformador.

Además, es posible producir una llamada "onda senoidal modificada",la cual se genera a partir de tres puntos: uno positivo, uno negativo y uno de tierra. Una circuitería lógica se encargade activar los transistores de manera que se alternen adecuadamente. Los inversores de onda senoidal modificadapueden causar que ciertas cargas, como motores, por ejemplo; operen de manera menos eficiente.

Los inversores más avanzados utilizan la modulación por ancho de pulsos con una frecuencia portadora mucho másalta para aproximarse más a la onda seno o modulaciones por vectores de espacio mejorando la distorsión armónicade salida. También se puede predistorsionar la onda para mejorar el factor de potencia (cos Φ).Los inversores de alta potencia, en lugar de transistores utilizan un dispositivo de conmutación llamado IGBT(Insulated Gate Bipolar transistor ó Transistor Bipolar de Puerta Aislada).

Inversor (electrónica) 10

Tablero Inversor de cargas

Parámetros de rendimiento

• Factor armónico de la n-ésima armónica (HFn) El HFn, que esuna medida de la contribución individual de esa armónica se defineasí:

para donde es el valor eficaz (rms) de la

componente fundamental, y es el valor eficaz de la n-ésimacomponente armónica.• Distorsión armónica total (THD-Total Harmonic Distortion). La

distorsión armónica total, es una medida de la coincidencia deformas entre una onda y su componente fundamental, se define como

• Factor de distorsión (DF-Distortion Factor) Se diferencia de la anterior en que detalla a cualquiera de lasarmónicas que constituye la señal, por el principio de Fourier. El DF indica la cantidad de distorsión armónica quequeda en determinada forma de onda después de someter a las armónicas de esa onda a una atenuación o filtradode segundo orden, es decir, dividirlas entre . Se vuelve entonces una medida de la eficacia de la reducción dearmónicos no deseados, y se define así:

El DF de un componente armónico individual (o el n-esimo) se define como:

para

• Armónica de orden más bajo (LOH-Lowest Order Harmonic) es aquel componente armónico cuya frecuenciase acerca más a la de la fundamental, y su amplitud es mayor o igual al 3% de la componente fundamental.

Jaula de ardilla 11

Jaula de ardilla

Un rotor de jaula de ardilla de una bomba centrifugapara agua para domicilio civil.

Un rotor de jaula de ardilla es la parte que rota usadacomúnmente en un motor de inducción de corriente alterna. Unmotor eléctrico con un rotor de jaula de ardilla también se llama"motor de jaula de ardilla". En su forma instalada, es un cilindromontado en un eje. Internamente contiene barras conductoraslongitudinales de aluminio o de cobre con surcos y conectadosjuntos en ambos extremos poniendo en cortocircuito los anillosque forman la jaula. El nombre se deriva de la semejanza entreesta jaula de anillos y barras y la rueda de un hámster (ruedasprobablemente similares existen para las ardillas domésticas).

La base del rotor se construye con láminas de hierro apiladas. Eldibujo muestra solamente tres capas de apilado pero se pueden utilizar muchas más.

Los devanados inductores en el estátor de un motor de inducción instan al campo magnético a rotar alrededor delrotor. El movimiento relativo entre este campo y la rotación del rotor induce corriente eléctrica, un flujo en las barrasconductoras. Alternadamente estas corrientes que fluyen longitudinalmente en los conductores reaccionan con elcampo magnético del motor produciendo una fuerza que actúa tangente al rotor, dando por resultado un esfuerzo detorsión para dar vuelta al eje. En efecto, el rotor se lleva alrededor el campo magnético, pero en un índice levementemás lento de la rotación. La diferencia en velocidad se llama "deslizamiento" y aumenta con la carga.

Esquema del rotor de jaula de ardilla.

A menudo, los conductores se inclinan levemente a lo largo de lalongitud del rotor para reducir ruido y para reducir lasfluctuaciones del esfuerzo de torsión que pudieron resultar, aalgunas velocidades, y debido a las interacciones con las barras delestátor. El número de barras en la jaula de la ardilla se determinasegún las corrientes inducidas en las bobinas del estátor y por lotanto según la corriente a través de ellas. Las construcciones queofrecen menos problemas de regeneración emplean númerosprimos de barras.

El núcleo de hierro sirve para llevar el campo magnético a travésdel motor. En estructura y material se diseña para reducir almínimo las pérdidas. Las laminas finas, separadas por el aislamiento de barniz, reducen las corrientes parásitas quecirculan resultantes de las corrientes de Foucault (en inglés, 'eddy current').

El material, un acero bajo en carbono pero alto en silicio (llamado por ello acero al silicio), con varias veces laresistencia del hierro puro, en la reductora adicional. El contenido bajo de carbono le hace un material magnéticosuave con pérdida bajas por histéresis.El mismo diseño básico se utiliza para los motores monofásicos y trifásicos sobre una amplia gama de tamaños. Losrotores para trifásica tienen variaciones en la profundidad y la forma de las barras para satisfacer los requerimientosdel diseño. Este motor es de gran utilidad en variadores de velocidad.

Jaula de ardilla 12

Enlaces externos• motor de jaula de ardilla. [1]

Referencias[1] http:/ / www. irvinsystems. com/ ?p=3201

Motor lineal

Diagrama de cuerpo libre de un motor linealsincrónico de canal en U. La vista es perpendicular al

eje del canal. Los dos bobinados en el centro seencuentran conectados mecánicamente, y se energizanen "cuadratura" (con una diferencia de fase de 90° (π/2

radianes)). Si el bobinado inferior (tal como semuestra) se encuentra con la fase adelantada, entonces

el motor se moverá hacia abajo (en el diagrama), yvice versa.

Un motor lineal es un motor eléctrico que posee su estator y surotor "distribuidos" de forma tal que en vez de producir un torque(rotación) produce una fuerza lineal en el sentido de su longitud. Elmodo más común de funcionamiento es como un actuador tipoLorentz, en el cual la fuerza aplicada es linealmente proporcional ala corriente eléctrica y al campo magnético .

Se han desarrollado varios diseños de motores lineales, los cualesse enmarcan en dos categorías principales, motores lineales de bajaaceleración y de alta aceleración. Los motores lineales de bajaaceleración son apropiados para el tren Maglev y otros usos en elcampo del transporte de superficie. Los motores lineales de altaaceleración por lo general son relativamente cortos y se diseñanpara acelerar un objeto a muy alta velocidad, por ejemplo véase elrailgun.

Por lo general son utilizados para realizar estudios de colisionescon hipervelocidad, como armas, o como impulsores de masa desistemas de propulsión de naves espaciales. Los motores de altaaceleración por lo general poseen diseños tipo motor de inducciónlineal AC con un bobinado trifásico activo de un lado del entrehierro de aire y una placa conductora pasiva del otro lado. El motorlineal de corriente directa homopolar tipo railgun es otro diseño deun motor lineal de alta aceleración. Los motores de bajaaceleración, alta velocidad y alta potencia por lo general son deltipo motores lineales sincrónicos (LSM), con un bobinado activode un lado del entre hierro de aire y un conjunto de imanes con suspolos alternados del otro lado. Estos imanes pueden ser imanespermanentes o electroimanes. El motor del Shanghai Transrapid esun LSM.

Motor lineal 13

Tipos

Prototipo de un motor lineal con bobinadosseparados visibles.

Motor de inducción

En este diseño, la fuerza es producida desplazando un campomagnético linear que actúa sobre conductores en el campo. Encualquier conductor, sea un bobinado, espira o simplemente un trozode metal, que se coloca en este campo se inducirán corrientes deFoucault creando un campo magnético opuesto, según determina la leyde Lenz. Los dos campos magnéticos opuestos se repelerán, creando elmovimiento en la medida que el campo magnético barre el metal.

Motor sincrónicoEn este diseño, por lo general se controla la velocidad de desplazamiento del campo magnético mediante dispositivoselectrónicos, para regular el movimiento del rotor. Debido a razones de costo los motores sincrónicos linealesraramente utilizan conmutadores, por lo que el rotor a menudo contiene imanes permanentes, o hierro dulce.Ejemplos de este tipo de motores son los coilguns y los motores utilizados en los sistemas maglev.

Un motor lineal de tren, en uso en la linea Toei Oedo.

Homopolar

En este diseño se pasa una corriente elevada a través de un sabotmetálico por contactos deslizantes que son alimentados desde dosrieles. El campo magnético que esta acción produce hace que elmetal se proyecte por las vias.

Piezo eléctrico

Un sistema piezo eléctrico a menudo es utilizado para impulsarmotores lineales pequeños.

Motor lineal 14

Historia

Los trenes ART se impulsan utilizando una cinta de inducciónde aluminio ubicada entre los rieles.

Baja aceleración

La historia de los motores lineales eléctricos se remonta a1840, con los trabajos de Charles Wheatstone en el King'sCollege en Londres, pero el modelo de Wheatstone era muyineficiente lo cual lo hacia impráctico. Un motor deinducción lineal posible es descrito en la patentenorteamericana US 782312 ( 1905 - inventor Alfred Zehdende Frankfurt-am-Main ), para desplazar trenes o elevadores.El ingeniero alemán Hermann Kemper construyó un modelofuncional en 1935.[1] A finales de la década de 1940 elprofesor Eric Laithwaite del Imperial College en Londresdesarrolló el primer modelo funcional a escala real. En una

versión de un solo lado las fuerzas de repulsión magnéticas empujan a que el conductor se aleje del estator,haciéndolo levitar, y desplazándolo en la dirección del campo magnético desplazable. A estas versiones posterioreslas denomino "río magnético".

A causa de estas propiedades, los motores lineales han sido utilizados a menudo para propulsión maglev, como porejemplo en el tren de levitación magnética Linimo japonés cerca de Nagoya. Sin embargo, los motores lineales hansido utilizados independientemente de la levitación magnética, como en los sistemas Advanced Rapid Transit deBombardier y en varios subterráneos modernos japoneses incluida la linea Toei Oedo en Tokio.Una tecnología similar aunque con algunas modificaciones se utiliza en algunas montañas rusas pero en la actualidadtodavía es poco práctico su uso en tranvías urbanos, aunque en teoría ello seria posible de hacer si se lo ubicara en unconducto escondido en una ranura en el pavimento.Además del transporte publico, se ha propuesto el uso de motores lineales verticales para dispositivos de ascenso enminas profundas, y el uso de motores lineales se encuentra en crecimiento para dispositivos de control demovimiento. A menudo son utilizados en puertas corredizas, tales como las que poseen los tranvías de piso bajocomo el Citadis y el Eurotram. También existen los motores lineales de doble eje. Estos dispositivos especializadoshan sido utilizados para permitir un desplazamiento directo X-Y para corte de tela y placas de metal mediante láseresde precisión, dibujo automatizado, y armado de cables. Los motores lineales más utilizados son el LIM (motor deinducción lineal) y el LSM (motor sincrónico lineal). Los motores lineales DC no son utilizados ya que su costo esmayor y los SRM lineales poseen una potencia baja.

Detalle de una superficie de conductor planopasivo de un motor lineal de control de

movimiento.

Alta aceleración

Se ha propuesto el uso de motores lineales de alta aceleración paravarias aplicaciones. Se los ha evaluado para utilizarlos como armas,dado que las municiones perforadoras de blindaje actuales consisten depequeños proyectiles con una muy alta energía cinética, para lo cualestos motores son adecuados. Muchas montañas rusas de parques dediversiones utilizan en la actualidad motores de inducción lineales paraimpulsar el tren a alta velocidad, como un sistema alternativo a laalternativa de la elevación por medios mecánicos al comienzo delrecorrido. La marina de Estados Unidos también utiliza los motores

Motor lineal 15

lineales de inducción en el Electromagnetic Aircraft Launch System que reemplazará las tradicionales catapultas devapor en los portaaviones. También se ha propuesto su uso para propulsión de naves espaciales. En este contexto sondenominados impulsores de masa. La forma más simple de utilizar impulsores de masa para propulsión de navesespaciales es construir un gran impulsor de masa capaz de acelerar carga hasta la velocidad de escape, aunquetambién se ha considerado el lanzamiento de un RLV como el StarTram a órbita terrestre baja.Los motores lineales de alta aceleración son difíciles de diseñar por una variedad de razones. Estos motoresrequieren liberar grandes cantidades de energía durante períodos de tiempo muy breves. El diseño de un lanzador decohetes requiere de 300 GJ en cada lanzamiento al espacio en un periodo de tiempo menor a 1 segundo. Losgeneradores eléctricos normales no se encuentran diseñados para este tipo de demanda, pero es posible utilizarmétodos de almacenamiento de energia eléctrica de liberación rápida. Los capacitores son voluminosos y caros peropueden suministrar grandes cantidades de energía de manera rápida. Los generadores homopolares pueden serutilizados para convertir rápidamente la energia cinética de un volante de inercia en energia eléctrica. Los motoreslineales de alta aceleración también demandan muy elevados campos magnéticos; los campos magnéticos son amenudo demasiado intensos como para que sea posible utilizar superconductores. Sin embargo, mediante un diseñoadecuado, esto puede ser resuelto.Existen dos diseños básicos para motores lineales de alta aceleración: railguns y coilguns.Ejemplo : Maglev

Referencias[1] http:/ / web. archive. org/ web/ http:/ / cem. colorado. edu/ archives/ fl1997/ thor. html

Enlaces externos• Ecuaciones de diseño, hoja de cálculo y dibujos (http:/ / www. instructables. com/ id/ Electromagnetic-Actuator/

?ALLSTEPS)• Cálculo del torque del motor (http:/ / www. ms-motor. com/ technical-support/ motor-torque-calculation)• Electromagnetic Guns (http:/ / www. coilgun. info/ theory/ electroguns. htm) - Investigaciones en el MIT con

pistolas electromagnéticas.

Motor asíncrono 16

Motor asíncrono

Patente estadounidense n.° 381.968,correspondiente al motor asíncrono ideado por

Tesla.

Los motores asíncronos o de inducción son un tipo de motor decorriente alterna. El primer prototipo de motor eléctrico capaz defuncionar con corriente alterna fue desarrollado y construido por elingeniero Nikola Tesla y presentado en el American Institute ofElectrical Engineers (en español, Instituto Americano de IngenierosEléctricos, actualmente IEEE) en 1888.

El motor asíncrono trifásico está formado por un rotor, que puede ser dedos tipos: a) de jaula de ardilla; b) bobinado, y un estátor, en el que seencuentran las bobinas inductoras. Estas bobinas son trifásicas y estándesfasadas entre sí 120º en el espacio. Según el Teorema de Ferraris,cuando por estas bobinas circula un sistema de corrientes trifásicasequilibradas, cuyo desfase en el tiempo es también de 120º, se induce uncampo magnético giratorio que envuelve al rotor. Este campo magnéticovariable va a inducir una tensión en el rotor según la Ley de inducciónde Faraday: La diferencia entre el motor a inducción y el motoruniversal es que en el motor a inducción el devanado del rotor no estáconectado al circuito de excitación del motor sino que estáeléctricamente aislado. Tiene barras de conducción en todo su largo,incrustadas en ranuras a distancias uniformes alrededor de la periferia.Las barras están conectadas con anillos(en cortocircuito como dicen loselectricistas) a cada extremidad del rotor. Están soldadas a lasextremidades de las barras. Este ensamblado se parece a las pequeñasjaulas rotativas para ejercitar a mascotas como hamsters y por eso aveces se llama "jaula de ardillas", y los motores de inducción se llamanmotores de jaula de ardilla.

Entonces se da el efecto Laplace (ó efecto motor): todo conductor por el que circula una corriente eléctrica, inmersoen un campo magnético experimenta una fuerza que lo tiende a poner en movimiento. Simultáneamente se da elefecto Faraday (ó efecto generador): en todo conductor que se mueva en el seno de un campo magnético se induceuna tensión.

El campo magnético giratorio, a velocidad de sincronismo, creado por el bobinado del estátor, corta los conductoresdel rotor, por lo que se genera una fuerza electromotriz de inducción.La acción mutua del campo giratorio y las corrientes existentes en los conductores del rotor, originan una fuerzaelectrodinámica sobre dichos conductores del rotor, las cuales hacen girar el rotor del motor.La diferencia entre las velocidades del rotor y el campo magnético se denomina deslizamiento o resbalamiento.

Motor asíncrono 17

Constitución del motor asíncronoLa parte fija del circuito magnético (estátor) es un anillo cilíndrico de chapa magnética ajustado a la carcasa que loenvuelve. La carcasa tiene una función puramente protectora. En la parte interior del estátor van dispuestos unasranuras donde se coloca el bobinado(correspondiente).En el interior del estátor va colocado el rotor, que es un cilindro de chapa magnética fijado al eje. En su periferia vandispuestas unas ranuras en las que se coloca el bobinado correspondiente.El entrehierro de estos motores es constante en toda su circunferencia y su valor debe ser el mínimo posibleCircuitos eléctricos

Los dos circuitos eléctricos van situados uno en las ranuras del estátor (primario) y otro en las del rotor (secundario),que está cortocircuitado. El rotor en cortocircuito puede estar formado por bobinas que se cortocircuitan en elexterior de la maquina directamente o mediante reóstatos; o bien, puede estar formado por barras de cobre colocadasen las ranuras, que han de ser cuidadosamente soldadas a dos anillos del mismo material, llamados anillos decortocircuito. Este conjunto de barras y anillos forma el motor jaula de ardilla.También existen motores asíncronos monofásicos, en los cuales el estátor tiene un devanado monofásico y el rotor esde jaula de ardilla. Son motores de pequeña potencia y en ellos, en virtud del Teorema de Leblanc, el campomagnético es igual a la suma de dos campos giratorios iguales que rotan en sentidos opuestos. Estos motoresmonofásicos no arrancan por si solos, por lo cual se debe disponer algún medio auxiliar para el arranque (fase partida:resistencia o condensador, polo blindado).

Conceptos básicos de los motores de inducciónLa velocidad de rotación del campo magnético o velocidad de sincronismo está dada por:

donde es la frecuencia del sistema, en Hz, y es el número de par de polos en la máquina. Estando así lavelocidad dada en revoluciones por minuto (rpm).El voltaje induca ruu

donde: velocidad de la barra en relación con el campo magnético

: vector de densidad de flujo magnético: longitud del conductor en el campo magnético

: representa la operación "producto vectorial"Lo que produce el voltaje inducido en la barra del rotor es el movimiento relativo del rotor en comparación con elcampo magnético del estátor.

Tipos ConstructivosEl motor de jaula de ardilla consta de un rotor constituido por una serie de conductores metálicos (normalmente dealuminio) dispuestos paralelamente unos a otros, y cortocircuitados en sus extremos por unos anillos metálicos, estoes lo que forma la llamada jaula de ardilla por su similitud gráfica con una jaula de ardilla. Esta 'jaula' se rellena dematerial, normalmente chapa apilada. De esta manera, se consigue un sistema n-fásico de conductores (siendo n elnúmero de conductores) situado en el interior del campo magnético giratorio creado por el estátor, con lo cual setiene un sistema físico muy eficaz, simple, y muy robusto (básicamente, no requiere mantenimiento).

Motor asíncrono 18

El motor de rotor bobinado tiene un rotor constituido, en vez de por una jaula, por una serie de conductoresbobinados sobre él en una serie de ranuras situadas sobre su superficie. De esta forma se tiene un bobinado en elinterior del campo magnético del estátor, del mismo número de polos (ha de ser construido con mucho cuidado), y enmovimiento. Este rotor es mucho más complicado de fabricar y mantener que el de jaula de ardilla, pero permite elacceso al mismo desde el exterior a través de unos anillos que son los que cortocircuitan los bobinados. Esto tieneventajas, normalmente es como la posibilidad de utilizar un reostato de arranque que permite modificar la velocidady el par de arranque, así como el reducir la corriente de arranque.En cualquiera de los dos casos, el campo magnético giratorio producido por las bobinas inductoras del estátor generaunas corrientes inducidas en el rotor, que son las que producen el movimiento.

Cómo funcionaEl motor asincrónico funciona según el principio de inducción mútua de Faraday. Al aplicar corriente alternatrifásica a las bobinas inductoras, se produce un campo magnético giratorio, conocido como campo rotante, cuyafrecuencia será igual a la de la corriente alterna con la que se alimenta al motor. Este campo al girar alrededor delrotor en estado de reposo, inducirá corrientes en el mismo, que producirán a su vez un campo magnético que seguiráel movimiento del campo estátórico, produciendo una cupla o par motor que hace que el rotor gire (principio deinducción mútua). No obstante, como la inducción en el rotor sólo se produce si hay una diferencia en lasvelocidades relativas del campo estatórico y el rotórico, la velocidad del rotor nunca alcanza a la del campo rotante.De lo contrario, si ambas velocidades fuesen iguales, no habría inducción y el rotor no produciría cupla. A estadiferencia de velocidad se la denomina "deslizamiento" y se mide en términos porcentuales, por lo que ésta es larazón por la cual a los motores de inducción se los denomina asincrónicos, ya que la velocidad rotórica difierelévemente de la del campo rotante. El deslizamiento difiere con la carga mecánica aplicada al rotor, siendo máximocon la máxima carga aplicada al mismo. Sin embargo, a pesar de esto, el motor varía poco su velocidad, pero el parmotor o cupla aumenta (y con ello la intensidad de corriente consumida) por lo que se puede deducir que sonmotores de velocidad constante.Eléctricamente hablando, se puede definir al motor asincrónico como un Transformador eléctrico cuyos bobinadosdel estator representan el primario, y los devanados del rotor equivalen al secundario de un transformador encortocircuito.En el momento del arranque, producto del estado de reposo del rotor, la velocidad relativa entre campo estatórico yrotórico es muy elevada. Por lo tanto, la corriente inducida en el rotor es muy alta y el flujo de rotor (que se oponesiempre al del estator) es máximo. Como consecuencia, la impedancia del estator es muy baja y la corrienteabsorbida de la red es muy alta, pudiendo llegar a valores de hasta 7 veces la intensidad nominal. Este valor no haceningún daño al motor ya que es transitorio, y el fuerte par de arranque hace que el rotor gire enseguida, pero causabajones de tensión abruptos y momentáneos que se manifiestan sobre todo como parpadeo en las lámparas lo cual esmolesto, y puede producir daños en equipos electrónicos sensibles. Los motores de inducción están todos preparadospara soportar esta corriente de arranque, pero repetidos y muy frecuentes arranques sin períodos de descanso puedenelevar progresivamente la temperatura del estator y comprometer la vida útil de los devanados del mismo hastaoriginar fallas por derretimiento de la aislación. Por eso se utilizan en potencias medianas y grandes, dispositivoselectrónicos de "arranque suave", que minimizan la corriente de arranque del motor.Al ganar velocidad el rotor, la corriente del mismo disminuye, el flujo rotórico también, y con ello la impedancia delos devanados del estator, recordemos que es un fenómeno de inducción mútua. La situación es la misma que la deconectar un transformador con el secundario en corto a la red de CA y luego con una resistencia variable intercaladair aumentando progresivamente la resistencia de carga hasta llegar a la intensidad nominal del secundario. Por ende,lo que sucede en el circuito estatórico es un reflejo de lo que sucede en el circuito rotórico.

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Enlaces relacionados•• Motor síncrono•• Máquina síncrona

Enlaces externos• Resumen de la teoría de las máquinas asíncronas de la Universidad de Cantabria (España) [1]

• Catarina.udlap.mx [2]

Referencias[1] http:/ / personales. unican. es/ rodrigma/ PDFs/ asincronas%20caminos. pdf[2] http:/ / catarina. udlap. mx/ u_dl_a/ tales/ documentos/ lep/ salvatori_a_m/ capitulo3. pdf

Motor compound

Motor eléctrico compound.

Un motor compound (o motor de excitación compuesta) es un Motoreléctrico de corriente continua cuya excitación es originada por dosbobinados inductores independientes; uno dispuesto en serie con elbobinado inducido y otro conectado en derivación con el circuito formadopor los bobinados: inducido, inductor serie e inductor auxiliar.

Los motores compuestos tienen un campo serie sobre el tope del bobinadodel campo shunt. Este campo serie, el cual consiste de pocas vueltas de unalambre grueso, es conectado en serie con la armadura y lleva la corrientede armadura.El flujo del campo serie varia directamente a medida que la corriente dearmadura varía, y es directamente proporcional a la carga. El campo seriese conecta de manera tal que su flujo se añade al flujo del campo principalshunt. Los motores compound se conectan normalmente de esta manera yse denominan como compound acumulativo.Esto provee una característica de velocidad que no es tan “dura” o plana como la del motor shunt, ni tan “suave”como la de un motor serie. Un motor compound tiene un limitado rango de debilitamiento de campo; la debilitacióndel campo puede resultar en exceder la máxima velocidad segura del motor sin carga. Los motores de corrientecontinua compound son algunas veces utilizados donde se requiera una respuesta estable de par constante para unrango de velocidades amplio.El motor compound es un motor de excitación o campo independiente con propiedades de motor serie. El motor daun par constante por medio del campo independiente al que se suma el campo serie con un valor de carga igual queel del inducido. Cuantos más amperios pasan por el inducido mas campo serie se origina, claro está, siempre sinpasar del consumo nominal.

Motor de arranque 20

Motor de arranque

Motor de arranque.

Volante de inercia con corona de arranqueinsertada en el mismo.

Despiece del motor de arranque:1 Tapas delantera y trasero de apoyodel inducido y de sujeción al bloque motor- 2 :Sistema de piñón de

engrane deslizante con rueda libre y palanca de acople- 3 inducido orotor - 4 devanados inductores de excitación para las masas polares -

5 placa portaescobillas - 6 relé de doble función, conexionado decorriente y desplazamiento del piñón de engrane

Un motor de arranque o motor de partida es un motoreléctrico alimentado con corriente continua con imanesde tamaño reducido y que se emplea para facilitar elencendido de los motores de combustión interna, paravencer la resistencia inicial de los componentescinemáticos del motor al arrancar. Pueden ser paramotores de dos o cuatro tiempos.

Funcionamiento

El sistema de arranque está constituido por el motor dearranque, el interruptor, la batería y el cableado. Elmotor de arranque es activado con la electricidad de labatería cuando se gira la llave de puesta en marcha,cerrando el circuito y haciendo que el motor gire. Elmotor de arranque conecta con el cigüeñal del motor decombustión por un piñón conocido como piñón bendixde pocos dientes con una corona dentada reductora quelleva incorporada el volante de inercia del motortérmico. Cuando el volante gira más rápidamente que elpiñón, el bendix se desacopla del motor de arranquemediante rueda libre que lo desengrana, evitando dañospor exceso de revoluciones.

En el caso de los automóviles, el motor de arranque sedesacopla mediante una palanca activada por unsolenoide (un electroimán) que está sujeto al cuerpo delmotor de arranque. En otros casos (motocicletas yaviación ligera) el relé va montado separado y sóloalimenta la corriente; el acople/desacople del piñónbendix se realiza por inercia y rueda libre, con unestriado en espiral. Cuando arranca el motor térmico ladiferencia de velocidades expulsa al piñón hacia atrás.

En los motores grandes (vehículos industriales, etc) elpiñón se desplaza junto con el inducido o rotor, pormedios electromagnéticos. En un inicio engranamediante una alimentación en paralelo de las bobinasinductoras. Cuando se acopla la fuerza se incrementaporque se alimenta con una bobina inductora en serie. El proceso termina cuando se corta la alimentación al relé, quetambién está integrado con el motor de arranque.

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Referencias• El motor de arranque [1] arpem.com [8-6-2008].

Referencias bibliográficasManual de la técnica del automóvil BOSCH ISBN 3 -934584 - 82 - 9

Enlaces externos• Motor de arranque [2] Automecánico.com• Reparar MOTOR DE ARRANQUE [3] Instrucciones, planos, imagenes y videos.

Referencias[1] http:/ / www. arpem. com/ tecnica/ arranque/ arranque_p. html[2] http:/ / www. automecanico. com/ auto2002/ Arrancador. html[3] http:/ / www. comohacer. info/ reparar-motor-de-arranque/

Motor de corriente alternaSe denomina motor de corriente alterna a aquellos motores eléctricos que funcionan con corriente alterna. Unmotor es una máquina motriz, esto es, un aparato que convierte una forma determinada de energía en energíamecánica de rotación o par. Un motor eléctrico convierte la energía eléctrica en fuerzas de giro por medio de laacción mutua de los campos magnéticos.Un generador eléctrico, por otra parte, transforma energía mecánica de rotación en energía eléctrica y se le puedellamar una máquina generatriz de fem. Las dos formas básicas son el generador de corriente continua y el generadorde corriente alterna, este último más correctamente llamado alternador.Todos los generadores necesitan una máquina motriz (motor) de algún tipo para producir la fuerza de rotación, pormedio de la cual un conductor puede cortar las líneas de fuerza magnéticas y producir una fem. La máquina mássimple de los motores y generadores es el alternador.

Motores de corriente alternaEn algunos casos, tales como barcos, donde la fuente principal de energía es de corriente continua, o donde se deseaun gran margen, pueden emplearse motores de c-c. Sin embargo, la mayoría de los motores modernos trabajan confuentes de corriente alterna. Existe una gran variedad de motores de c-a, entre ellos tres tipos básicos: el universal, elsíncrono y el de jaula de ardilla.

Motores universalesLos motores universales trabajan con voltajes de corriente continua o corriente alterna. Tal motor, llamado universal,se utiliza en sierra eléctrica, taladro, utensilios de cocina, ventiladores, sopladores, batidoras y otras aplicacionesdonde se requiere gran velocidad con cargas débiles o pequeñas fuerzas. Estos motores para corriente alterna ydirecta, incluyendo los universales se distinguen por su conmutador devanado y las escobillas. Los componentes deeste motor son: Los campos (estator), la masa (rotor), las escobillas (los excitadores) y las tapas (las cubiertaslaterales del motor). El circuito eléctrico es muy simple, tiene solamente una vía para el paso de la corriente, porqueel circuito está conectado en serie. Su potencial es mayor por tener mayor flexibilidad en vencer la inercia cuandoestá en reposo, o sea, tiene un par de arranque excelente, pero tiene una dificultad, y es que no está construido parauso continuo o permanente.

Motor de corriente alterna 22

Otra dificultad de los motores universales son las emisiones electromagnéticas. Las chispas del colector(chisporroteos) junto con su propio campo magnético generan interferencias o ruido en el espacio radioeléctrico.Esto se puede reducir por medio de los condensadores de paso, de 0,001 μF a 0,01 μF, conectados de las escobillas ala carcasa del motor y conectando ésta a masa.Estos motores tienen la ventaja de que alcanzan grandes velocidadespero con poca fuerza. Existen también motores de corriente alterna trifásica que funcionan a 380 V y a otrastensiones.

Motores asíncronosEl motor asíncrono trifásico está formado por un rotor, que puede ser de dos tipos: a) de jaula de ardilla; b) bobinado,y un estátor, en el que se encuentran las bobinas inductoras. Estas bobinas son trifásicas y están desfasadas entre sí120º en el espacio. Según el Teorema de Ferraris, cuando por estas bobinas circula un sistema de corrientes trifásicasequilibradas, cuyo desfase en el tiempo es también de 120º, se induce un campo magnético giratorio que envuelve alrotor. Este campo magnético variable va a inducir una tensión en el rotor según la Ley de inducción de Faraday:

Entonces se da el efecto Laplace (ó efecto motor): todo conductor por el que circula una corriente eléctrica, inmersoen un campo magnético experimenta una fuerza que lo tiende a poner en movimiento. Simultáneamente se da elefecto Faraday (ó efecto generador): en todo conductor que se mueva en el seno de un campo magnético se induceuna tensión. El campo magnético giratorio, a velocidad de sincronismo, creado por el bobinado del estátor, corta losconductores del rotor, por lo que se genera una fuerza electromotriz de inducción. La acción mutua del campogiratorio y las corrientes existentes en los conductores del rotor, originan una fuerza electrodinámica sobre dichosconductores del rotor, las cuales hacen girar el rotor del motor. La diferencia entre las velocidades del rotor y elcampo magnético se denomina deslizamiento.

Motores síncronosImplicando, se puede utilizar un alternador como motor en determinadas circunstancias. Si se excita el campo conc-c y se alimenta por los anillos colectores a la bobina del rotor con c-a, la máquina no arrancará. El campo alrededorde la bobina del rotor es alterno en polaridad magnética pero durante un semiperiodo del ciclo completo, intentarámoverse en una dirección y durante el siguiente semiperiodo en la dirección opuesta. El resultado es que la máquinapermanece parada. La máquina solamente se calentará y posiblemente se quemará.Para generar el campo magnético del rotor, se suministra una CC al devanado del campo; esto se realizafrecuentemente por medio de una excitatriz, la cual consta de un pequeño generador de CC impulsado por el motor,conectado mecánicamente a él. Se mencionó anteriormente que para obtener un par constante en un motor eléctrico,es necesario mantener los campos magnéticos del rotor y del estator constantes el uno con relación al otro. Estosignifica que el campo que rota electromagnéticamente en el estator y el campo que rota mecánicamente en el rotorse deben alinear todo el tiempo.La única condición para que esto ocurra consiste en que ambos campos roten a la velocidad sincrónica:

Es decir, son motores de velocidad constante.Para una máquina sincrónica de polos no salientes (rotor cilíndrico), el par se puede escribir en términos de lacorriente alterna del estator, , y de la corriente continua del rotor, :

donde es el ángulo entre los campos del estator y del rotor

Motor de corriente alterna 23

El rotor de un alternador de dos polos debe hacer una vuelta completa para producir un ciclo de c-a. Debe girar 60veces por segundo (si la frecuencia fuera de 60 Hz), o 3.600 revoluciones por minuto (rpm), para producir una c-a de60 Hz. Si se puede girar a 3.600 rpm tal alternador por medio de algún aparato mecánico, como por ejemplo, unmotor de c-c, y luego se excita el inducido con una c-a de 60 Hz, continuará girando como un motor síncrono.Su velocidad de sincronismo es 3.600 rpm. Si funciona con una c-a de 50 Hz, su velocidad de sincronismo será de3.000 rpm. Mientras la carga no sea demasiado pesada, un motor síncrono gira a su velocidad de sincronismo y soloa esta velocidad. Si la carga llega a ser demasiado grande, el motor va disminuyendo velocidad, pierde susincronismo y se para. Los motores síncronos de este tipo requieren todos una excitación de c-c para el campo (orotor), así como una excitación de c-a para el estator.Se puede fabricar un motor síncrono construyendo el rotor cilíndrico normal de un motor tipo jaula de ardilla con doslados planos. Un ejemplo de motor síncrono es el reloj eléctrico, que debe arrancarse a mano cuando se para. Encuanto se mantiene la c-a en su frecuencia correcta, el reloj marca el tiempo exacto. No es importante la precisión enla amplitud de la tensión.

Motores de jaula de ardillaLa mayor parte de los motores que funcionan con c-a de una sola fase tienen el rotor de tipo jaula de ardilla. Losrotores de jaula de ardilla reales son mucho más compactos y tienen un núcleo de hierro laminado.Los conductores longitudinales de la jaula de ardilla son de cobre y van soldados a las piezas terminales de metal.Cada conductor forma una espira con el conductor opuesto conectado por las dos piezas circulares de los extremos.Cuando este rotor está entre dos polos de campos electromagnéticos que han sido magnetizados por una corrientealterna, se induce una fem en las espiras de la jaula de ardilla, una corriente muy grande las recorre y se produce unfuerte campo que contrarresta al que ha producido la corriente (ley de Lenz). Aunque el rotor pueda contrarrestar elcampo de los polos estacionarios, no hay razón para que se mueva en una dirección u otra y así permanece parado.Es similar al motor síncrono el cual tampoco se arranca solo. Lo que se necesita es un campo rotatorio en lugar de uncampo alterno.Cuando el campo se produce para que tenga un efecto rotatorio, el motor se llama de tipo de jaula de ardilla. Unmotor de fase partida utiliza polos de campo adicionales que están alimentados por corrientes en distinta fase, lo quepermite a los dos juegos de polos tener máximos de corriente y de campos magnéticos con muy poca diferencia detiempo. Los arrollamientos de los polos de campo de fases distintas, se deberían alimentar por c-a bifásicas yproducir un campo magnético rotatorio, pero cuando se trabaja con una sola fase, la segunda se consiguenormalmente conectando un condensador (o resistencia) en serie con los arrollamientos de fases distintas.Con ello se puede desplazar la fase en más de 20° y producir un campo magnético máximo en el devanado desfasadoque se adelanta sobre el campo magnético del devanado principal.Desplazamiento real del máximo de intensidad del campo magnético desde un polo al siguiente, atrae al rotor dejaula de ardilla con sus corrientes y campos inducidos, haciéndole girar. Esto hace que el motor se arranque por símismo.El devanado de fase partida puede quedar en el circuito o puede ser desconectado por medio de un conmutadorcentrífugo que le desconecta cuando el motor alcanza una velocidad predeterminada. Una vez que el motor arranca,funciona mejor sin el devanado de fase partida. De hecho, el rotor de un motor de inducción de fase partida siemprese desliza produciendo un pequeño porcentaje de reducción de la que sería la velocidad de sincronismo.Si la velocidad de sincronismo fuera 1.800 rpm, el rotor de jaula de ardilla, con una cierta carga, podría girar a 1.750rpm. Cuanto más grande sea la carga en el motor, más se desliza el rotor. En condiciones óptimas de funcionamientoun motor de fase partida con los polos en fase desconectados, puede funcionar con un rendimiento aproximado del75%.

Motor de corriente alterna 24

Otro modo de producir un campo rotatorio en un motor, consiste en sombrear el campo magnético de los polos decampo. Esto se consigue haciendo una ranura en los polos de campo y colocando un anillo de cobre alrededor de unade las partes del polo.Mientras la corriente en la bobina de campo está en la parte creciente de la alternancia, el campo magnético aumentae induce una fem y una corriente en el anillo de cobre. Esto produce un campo magnético alrededor del anillo quecontrarresta el magnetismo en la parte del polo donde se halla él.En este momento se tiene un campo magnético máximo en la parte de polo no sombreada y un mínimo en la partesombreada. En cuanto la corriente de campo alcanza un máximo, el campo magnético ya no varía y no se inducecorriente en el anillo de cobre. Entonces se desarrolla un campo magnético máximo en todo el polo. Mientras lacorriente está decreciendo en amplitud el campo disminuye y produce un campo máximo en la parte sombreada delpolo.De esta forma el campo magnético máximo se desplaza de la parte no sombreada a la sombreada de los polos decampo mientras avanza el ciclo de corriente. Este movimiento del máximo de campo produce en el motor el camporotatorio necesario para que el rotor de jaula de ardilla se arranque solo. El rendimiento de los motores de polos deinducción sombreados no es alto, varía del 30 al 50 por 100. Una de las principales ventajas de todos los motores dejaula de ardilla, particularmente en aplicaciones de radio, es la falta de colector o de anillos colectores y escobillas.Esto asegura el funcionamiento libre de interferencias cuando se utilizan tales motores. Estos motores también sonutilizados en la industria. El mantenimiento que se hace a estos motores es fácil.

Motor de corriente continuaEl motor de corriente continua (denominado también motor de corriente directa, motor CC o motor CD) es unamáquina que convierte la energía eléctrica en mecánica, provocando un movimiento rotatorio, gracias a la acción delcampo magnético.Una máquina de corriente continua (generador o motor) se compone principalmente de dos partes. El estator dasoporte mecánico al aparato y contiene los devanados principales de la máquina, conocidos también con el nombrede polos, que pueden ser de imanes permanentes o devanados con hilo de cobre sobre núcleo de hierro. El rotor esgeneralmente de forma cilíndrica, también devanado y con núcleo, alimentado con corriente directa medianteescobillas fijas (conocidas también como carbones).El principal inconveniente de estas máquinas es el mantenimiento, muy caro y laborioso, debido principalmente aldesgaste que sufren las escobillas al entrar en contacto con las delgas.Algunas aplicaciones especiales de estos motores son los motores lineales, cuando ejercen tracción sobre un riel, obien los motores de imanes permanentes. Los motores de corriente continua (CC) también se utilizan en laconstrucción de servomotores y motores paso a paso. Además existen motores de CD sin escobillas.Es posible controlar la velocidad y el par de estos motores utilizando técnicas de control de motores CD.

Motor de corriente continua 25

Principio de funcionamiento

Un motor de corriente directa produce torque gracias a laconmutación mecánica de la corriente. En esta imagen, existe un

campo magnético permanente producido por imanes en el estator. Elflujo de corriente en el devanado del rotor produce una fuerza deLorentz sobre el devanado, representada por las flechas verdes.

Debido a que en este caso el motor tiene dos polos, la conmutación sehace por medio de un anillo partido a la mitad, donde el flujo de

corriente se invierte cada media vuelta (180 grados).

Según la ley de Fuerza simplificada, cuando unconductor por el que pasa una corriente eléctrica sesumerge en un campo magnético, el conductor sufreuna fuerza perpendicular al plano formado por elcampo magnético y la corriente, siguiendo la regla dela mano derecha.

• F: Fuerza en newtons• I: Intensidad que recorre el conductor en amperios• l: Longitud del conductor en metros• B: Densidad de campo magnético o densidad de

flujo teslas

El rotor tiene varios repartidos por la periferia. Amedida que gira, la corriente se activa en el conductorapropiado.Normalmente se aplica una corriente con sentidocontrario en el extremo opuesto del rotor, paracompensar la fuerza neta y aumentar el momento.

Motor de corriente continua 26

Esquema del funcionamiento de un motor de c.c.elemental de dos polos con una sola bobina y dos

delgas en el rotor. Se muestra el motor en tresposiciones del rotor desfasadas 90º entre sí.

1, 2: Escobillas;A, B: Delgas;

a, b: Lados de la bobina conectadosrespectivamente a las delgas A y B.

Fuerza contraelectromotriz inducida en un motor

Es la tensión que se crea en los conductores de un motor comoconsecuencia del corte de las líneas de fuerza, es el efecto generadorde pines.La polaridad de la tensión en los generadores es inversa a la aplicadaen bornes del motor.

Las fuertes puntas de corriente de un motor en el arranque sondebidas a que con la máquina parada no hay fuerzacontraelectromotriz y el bobinado se comporta como una resistenciapura del circuito.

La fuerza contraeloectromotriz en el motor depende directamente dela velocidad de giro del motor y del flujo magnetico del sistemainductor.

Número de escobillas

Las escobillas deben pon en cortocircuito todas las bobinas situadasen la zona neutra. Si la máquina tiene dos polos, tenemos también doszonas neutras. En consecuencia, el número total de escobillas ha deser igual al número de polos de la máquina. En cuanto a su posición,será coincidente con las líneas neutras de los polos.

Sentido de giro

El sentido de giro de un motor de corriente continua depende delsentido relativo de las corrientes circulantes por los devanadosinductor e inducido.La inversión del sentido de giro del motor de corriente continua seconsigue invirtiendo el sentido del campo magnético o de la corrientedel inducido. Si se permuta la polaridad en ambos bobinados, el eje del motor gira en el mismo sentido. Los cambiosde polaridad de los bobinados, tanto en el inductor como en el inducido se realizarán en la caja de bornes de lamáquina, y además el ciclo combinado producido por el rotor produce la fuerza magnetomotriz.

El sentido de giro lo podemos determinar con la regla de la mano derecha, la cual nos va a mostrar el sentido de lafuerza. La regla de la mano derecha es de la siguiente manera: el pulgar nos muestra hacia donde va la corriente, eldedo índice apunta en la dirección en la cual se dirige el flujo del campo magnético, y el dedo medio hacia donde vadirigida la fuerza resultante y por lo tanto el sentido de giros.

Motor de corriente continua 27

ReversibilidadLos motores y los generadores de corriente continua están constituidos esencialmente por los mismos elementos,diferenciándose únicamente en la forma de utilización.Por reversibilidad entre el motor y el generador se entiende que si se hace girar al rotor, se produce en el devanadoinducido una fuerza electromotriz capaz de transformarse en energía en el circuito de carga.En cambio, si se aplica una tensión continua al devanado inducido del generador a través del colector de delgas, elcomportamiento de la máquina ahora es de motor, capaz de transformar la fuerza contraelectromotriz en energíamecánica.En ambos casos el inducido está sometido a la acción del campo inductor principal.

Variaciones en el diseño del motorLos motores de corriente continua se construyen con rotores bobinados, y con estatores bobinados o de imanespermanentes. Además existen muchos tipos de motores especiales, como por ejemplo los motores sin escobillas, losservomotores y los motores paso a paso, que se fabrican utilizando un motor de corriente continua como base.

Motores con estator bobinadoSi el estator es bobinado, existen distintas configuraciones posibles para conectar los dos bobinados de la máquina:• Motor de CD en serie: el devanado de estator y el devanado de rotor se conectan en serie.• Motor de CD en paralelo: el devanado de estator y de rotor se conectan en paralelo.• Motor de CD compuesto: se utiliza una combinación de ambas configuraciones.

Rotor de una pequeña máquina de corrientedirecta de 12 V, con imanes permanentes, de dos

polos, cinco devanados, cinco delgas y dosescobillas.

Motores de imán permanente

Los motores de imán permanente tienen algunas ventajas derendimiento frente a los motores síncronos de corriente continua detipo excitado y han llegado a ser el predominante en las aplicaciones depotencia fraccionaria. Son más pequeños, más ligeros, más eficaces yfiables que otras máquinas eléctricas alimentadas individualmente.[1][2]

Motores sin escobillas

Los motores de corriente directa sin escobillas están diseñados paraconmutar la tensión en sus devanados, sin sufrir desgaste mecánico.Para este efecto utilizan controladores digitales y sensores de posición.Estos motores son frecuentemente utilizados en aplicaciones de bajapotencia, por ejemplo en los ventiladores de computadoras.

Motor de corriente continua 28

Enlaces externos• Control de motores de CC, Puente H [3]

• Control de motores de CC, Control por Ancho de Pulso (PWM) [4]

• Control de motores de CC, Circuitos con realimentación [5]

• Como funciona un motor [6] (en inglés)

Referencias[1][1] Singly fed electric machine[2] Gottlieb, I.M. (1994). Electric Motors & Control Techniques (2nd ed.). TAB Books.[3] http:/ / robots-argentina. com. ar/ MotorCC_PuenteH. htm[4] http:/ / robots-argentina. com. ar/ MotorCC_ControlAncho. htm[5] http:/ / robots-argentina. com. ar/ MotorCC_circuitosrealimentados. htm[6] http:/ / www. stefanv. com/ rcstuff/ qf200212. html

Motor de cubo de ruedaEl motor de cubo de rueda (también llamado motor de rueda, propulsión en el cubo de la rueda, motor de cubo omotor en rueda) es un motor eléctrico que se incorpora en el eje de una rueda y lo propulsa directamente.

Usos de los vehículos actuales y futuros• Los motores de ruedas se encuentran comúnmente en bicicletas y scooters.[1] y comienzan a incorporarse al resto

de vehículos, incluidos los autobuses..•• Los motores de las ruedas se aplican en la industria, por ejemplo, las ruedas que forman parte de las líneas de

montaje de conducción.

Coches de concepto

PML Mini QED electric vehicle

Varios coches de concepto se han desarrollado utilizando motores enruedas:

• General Motors Sequel 2005• Protean Electric 's Mini QED en 2006, y otros coches con su Hi-Pa

Drive.• Mitsubishi MIEV, modelo de concepto en 2005• Rimac Concept One en 2009• Citroën C-Métisse con ruedas en los motores eléctricos

desarrollados por TM4.• Siemens VDO (comprado por Continental) eCorner concept en

2006• Heuliez utilizará las Michelin Active Wheel (que incorpora

suspensión activa motorizada también) en 2008• El ZAP-X 2007 "en 2007 "usaría motores de cubo eléctricos de alta

tecnología en las cuatro ruedas, entregando 644 caballos de fuerzaal suelo, desde un paquete de baterías de litio-ion. Los motores decubo eliminarían la necesidad de transmisión, ejes y frenosconvencionales, abriendo espacio debajo del suelo del coche parauna batería gigante."

Motor de cubo de rueda 29

• El Peugeot BB1 2009 El Peugeot BB1 en 2009 incorpora trasera motores en rueda diseñados con Michelin.• The Protean Ford F-150 Camioneta Todo-Eléctrica de Protean Electric utiliza cuatro motores en rueda.• The Hiriko prototipo de coche eléctrico urbano plegable tiene los motores de accionamiento situados dentro de

cada una de las cuatro ruedas y una velocidad máxima controlada electrónicamente del 50 km/h . Cada ruedaintegra un motor, actuadores de dirección, suspensión y frenos directamente dentro de la rueda, controlado por unsistema de accionamiento por cable.

Enlaces externos• Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre Motor de cubo de ruedaCommons.•• [ Coche experimental Mitsubishi ' , presentado en mayo de 2005, está equipado con motores de las ruedas]• Autobús eléctrico de carga rápida y motores en las ruedas [2] - Iveco revela Ellisup Busworld.

Referencias[1] http:/ / www. electricrider. com/ crystalyte/[2] http:/ / www. avem. fr/ actualite-bus-electrique-a-charge-rapide-iveco-revele-ellisup-a-busworld-4508. html

Motor de imanes permanentes

Rotor de una pequeña máquina de corrientedirecta de 12 V, con imanes permanentes, de dos

polos, cinco devanados, cinco delgas y dosescobillas.

Los motores de imanes permanentes son motores eléctricos cuyofuncionamiento se basa en imanes permanentes (motores de IP).Existen diversos tipos, siendo los más conocidos:

•• Motores de corriente continua de IP•• Motores de corriente alterna de IP•• Motores paso a paso de IPUno de los de mayor aplicación es el motor sincrónico de imánpermanente (en inglés Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM).

Motor Sincrónico de Imán Permanente

Las máquinas de imán permanente son extensivamente usadas enservomotores, accionamientos eléctricos para posicionamiento, robótica, máquinas herramienta, ascensores, etc. Sehan llegado a construir máquinas de una potencia por encima de 1 MW por ejemplo para el accionamiento desubmarinos. También es posible su aplicación en generación y bombeo a partir de energía solar fotovoltaica oenergía eólica.

La construcción de los rotores de los servomotores sincrónicos de imán permanente pueden adoptar una formacilíndrica con un bajo diámetro y gran longitud (cilinder rotor) llamados de flujo radial, o pueden tener un rotor enforma de disco más liviano rotor de disco (disk rotor), también llamadas máquinas de flujo axial, resultando así enambos casos un bajo momento de inercia y una constante de tiempo mecánica baja. Por otra parte, para aplicacionesindustriales con arranque de línea o mediante arrancadores de voltaje reducido, los motores poseen un damper queprotege los imanes de la des-magnetización durante los transitorios asociados en el arranque, y además amortigua lasoscilaciones pendulares.En aplicaciones en que el motor es operado electrónicamente desde un inverter, no es necesario el devanadoamortiguador para el arranque pues este lo realiza el control electrónico, y además el devanado amortiguador

Motor de imanes permanentes 30

(damper) produce pérdidas de energía adicionales debido a las forma de onda no senoidales.Se analizará el caso de estátor trifásico, el cual es similar a uno de una máquina sincrónica trifásica clásica, debiendodestacarse dos tipos de PMSM según el tipo de rotor:•• Imanes montados en la superficie del rotor (Surface-mounted magnets)•• Imanes insertos en el rotor (Buried Magnets)

PMSM con imanes montados en la superficie del rotorEn el caso que los imanes van montados (pegados o zunchados) en la superficie del rotor, estos por el espacio queocupan obligan a tener un entrehierro relativamente grande, además los imanes cerámicos tienen efectos de salienciadespreciables. En estos casos no existe devanado amortiguador. El gran entrehierro hace que el flujo de la reacciónde armadura (RA) tenga efectos atenuados sobre el rotor, es decir la inductancia sincrónica Ld es pequeña pues tieneuna componente de reacción de armadura Lad pequeña y por consiguiente los efectos de la RA son muy atenuados.Por otra parte se deduce que el gran entrehierro resulta en una constante de tiempo eléctrica del estator T = L/Rpequeña.

PMSM con imanes insertos en el rotorSi los imanes están insertos en el rotor, quedan físicamente contenidos y protegidos, pero el espacio de hierro delrotor eliminado para insertar los imanes hace que no puede considerarse que en este caso se tenga un entrehierrouniforme, se tiene un efecto de saliencia, y aparece una componente de reluctancia del par.El criterio de diseño en el caso de servomotores deben encuadrar los siguientes requerimientos:•• Velocidad de operación y par controlado a todas las velocidades•• Alta relación [Potencia / peso] y [Par / inercia]•• Par electromagnético suave: sin pares pulsantes debido a las armónicas, ni efectos de posicionamiento

preferencial (cogging) debido a las ranuras•• Alta densidad de flujo en el entrehierro•• Diseño compacto con alto rendimiento y factor de potencia

Motor de magnetización permanente 31

Motor de magnetización permanenteUn motor de magnetización permanente es un tipo de motor eléctrico del tipo paso a paso. Se lo conoce tambiéncomo PMSM (permanent magnet synchronous motor).Son extensivamente usados en servomotores, accionamientos eléctricos para posicionamiento, robótica, máquinasherramienta, ascensores, etc.

EstructuraLa construcción de los rotores de los servomotores sincrónicos de imán permanente pueden adoptar una formacilíndrica con un bajo diámetro y gran longitud (cilinder rotor) llamados de flujo radial, o pueden tener un rotor enforma de disco más liviano rotor de disco (disk rotor), también llamadas máquinas de flujo axial, resultando así enambos casos un bajo momento de inercia y una constante de tiempo mecánica baja. Por otra para aplicacionesindustriales con arranque de línea o mediante arrancadores de voltaje reducido, los motores poseen un damper queprotege los imanes de la des-magnetización durante los transitorios asociados en el arranque, y además amortigua lasoscilaciones pendulares.

UsosSe han llegado a construir máquinas de una potencia por encima de 1 MW, por ejemplo para el accionamiento desubmarinos. También es posible su aplicación en generación y bombeo a partir de energía solar o energía eólica.En aplicaciones en que el motor es operado electrónicamente desde un inverter, no es necesario el devanadoamortiguador para el arranque pues este lo realiza el control electrónico, y además el devanado amortiguador(damper) produce pérdidas de energía adicionales debido a las forma de onda no senoidales.

TiposExisten dos tipos de motores, que se clasifican según donde estén montados los imanes:• PMSM con imanes montados en la superficie del rotor (Surface-mounted magnets): En el caso que los imanes van

montados (pegados o zunchados) en la superficie del rotor, estos por el espacio que ocupan obligan a tener unentrehierro relativamente grande, además los imanes cerámicos tienen efectos de saliencia despreciables. En estoscasos no existe devanado amortiguador. El gran entrehierro hace que el flujo de la reacción de armadura (RA)tenga efectos atenuados sobre el rotor, es decir la inductancia sincrónica Ld es pequeña pues tiene unacomponente de reacción de armadura Lad pequeña y por consiguiente los efectos de la RA son muy atenuados.Por otra parte se deduce que el gran entrehierro resulta en una constante de tiempo eléctrica del estator T = L/Rpequeña.

• PMSM con imanes insertos en el rotor (Buried Magnets): Si los imanes están insertos en el rotor, quedanfísicamente contenidos y protegidos, pero el espacio de hierro del rotor eliminado para insertar los imanes haceque no puede considerarse que en este caso se tenga un entrehierro uniforme, se tiene un efecto de saliencia, yaparece una componente de reluctancia del par.

Motor de magnetización permanente 32

DiseñoEl criterio de diseño en el caso de servomotores deben encuadrar los siguientes requerimientos:•• Velocidad de operación y par controlado a todas las velocidades•• Alta relación [Potencia / peso] y [Par / inercia]•• Par electromagnético suave: sin pares pulsantes debido a las armónicas, ni efectos de posicionamiento

preferencial (cogging)debido a las ranuras•• Alta densidad de flujo en el entrehierro•• Diseño compacto con alto rendimiento y factor de potencia

Motor de reluctancia variableLa expresión motor de reluctancia variable hacereferencia a un motor eléctrico del tipo paso a paso,cuyo funcionamiento se basa en la reluctancia variablemediante un rotor dentado en hierro dulce que tiende aalinearse con los polos bobinados del estátor. Sepueden conseguir pasos muy pequeños.

El rotor es de material magnético, pero no es un imánpermanente, y presenta una forma dentada, consalientes. El estátor consiste en una serie de piezaspolares conectadas a 3 fases.

En todo momento, el rotor "buscará" alinearse de formatal que minimize la reluctancia rotor-estátor,circunstancia que se da cuando el espacio entre polosdel estátor queda lo más ocupado posible por materialdel rotor, es decir, orientando los salientes o dienteshacia los polos energizados del estátor.

Este tipo de motor puede diseñarse para funcionar conpasos más pequeños que los pasos de un motor paso apaso de imán permanente. Por otra parte, su rotor es debaja inercia, con lo que se mejora su respuestadinámica, aunque tiene la desventaja de tener menorpar motor que un motor eléctrico de imán permanentede similar tamaño.

• Wikimedia Commons alberga contenidomultimedia sobre Motor de reluctancia variable.Commons

Motor de tracción 33

Motor de tracción

Locomotora eléctrica PRR DD1, sin la carrocería, mostrando susmotores de tracción.

Un motor de tracción es un motor eléctrico que proveeel par motor de giro principal de una máquina,usualmente convertido en movimiento lineal (tracción).

Los motores de tracción son usados en vehículosferroviarios de tracción eléctrica como locomotoraseléctricas y tren de unidades múltiples, otros vehículoseléctricos como coches eléctricos, ascensores y cintastransportadoras, así como también vehículos consistema de transmisión eléctrica como las locomotorasdiésel-eléctricas, vehículos híbridos eléctricos yvehículos eléctricos de batería. Adicionalmente, losmotores eléctricos en otros productos (como el motor principal en una lavadora) son denominados como motores detracción.

Aplicaciones en el transporte

FerrocarrilTradicionalmente, son motores de corriente continua con bobinado en serie, funcionando con aproximadamente 600voltios. La disponibilidad de semiconductores de alta potencia (como los tiristores y los IGBT) ha hecho posible lautilización de los motores de corriente alterna, más simples y altamente confiables, conocidos como motores detracción asíncronos. Motores CA síncronos son usados ocasionalmente, como en el TGV francés.Hasta mediados del siglo XX, a menudo se utilizaba un sólo motor grande para mover varios ejes de tracción,acoplados mediante bielas, muy similares a las usadas en las locomotoras de vapor. La Pennsylvania Railroad DD1,la PRR L5 y varias Cocodrilos Suizas son ejemplos de este sistema. La práctica estándar hoy día es utilizar un motorde tracción por cada eje motriz, acoplado con una caja reductora.Usualmente, los motores de tracción está suspendido por tres puntos, entre el marco del boje y el eje motriz; se lodenomina como "motor de tracción suspendido por la nariz". El problema de esta disposición es que una parte delmotor no tiene apoyo, incrementando las fuerzas sobre el boje. En el caso de las famosas GG1 del PennsylvaniaRailroad, cada eje era manejado por dos motores montados en el boje. Las locomotoras eléctricas "Bi-Polares"construidas por General Electric para el Milwaukee Road no tenían caja reductora. El eje del motor era también eleje de las ruedas. En el caso de la TGV francés, cada eje motrtiz es impulsado por un motor montado en el chasis dela unidad motriz. Montando los motores de tracción, relativamente pesados, en el cuerpo de la unidad en lugar delboje, se obtiene una mayor dinámica permitiendo operar a altas velocidades.El motor de CC fue el pilar de la tracción en las locomotoras eléctricas y diésel-eléctricas y en los autos de calle y tranvías por muchos años. Éstos consisten en dos partes, un bobinado que gira montado en un eje (el rotor), rodeado de un bobinado fijo, este último conocido como estator, o simplemente los "campos". Los campos fijos consisten de bobinas de alambre montadas en el interior de la carcasa del motor. El rotor es otro juego de bobinas montadas en un eje central y conectadas al estator por medio de "escobillas", las que mediante la presión de unos resortes, hacen contacto con la extensión del rotor conocido como "colector". Al colector están conectadas las terminales de las todas las bobinas del rotor, distribuidas en un patrón circular para permitir que la electricidad fluya en aquellas en la secuencia correcta. Cuando el rotor y los campos están conectados en serie, el motor completo se lo conoce como "bobinado en serie", teniendo un circuito de baja resistencia. Debido a esto, cuando se le aplica voltaje al motor, la corriente es alta (Ley de Ohm: corriente = voltaje/resistencia). La ventaja de la corriente alta es que los campos

Motor de tracción 34

magnéticos dentro del motor son fuertes, produciendo un elevado par de giro, siendo ideal para arrancar un tren. Ladesventaja es que el flujo de corriente dentro del motor debe limitarse de alguna manera, ya que podría sobrecargarsey producir daños al motor y su cableado. En el mejor de los casos, el torque puede exceder la adhesión de las ruedasal riel, y hacerlas patinar. Tradicionalmente, se usan resistencias para limitar la corriente.

Referencias

Enlaces externos• Esta obra deriva de la traducción de Traction motor, publicada bajo la Licencia de documentación libre de GNU y

la Licencia Creative Commons Atribución-CompartirIgual 3.0 Unported por editores de la Wikipedia en inglés.

Motor eléctrico

Campo magnético que rota como suma devectores magnéticos a partir de 3 bobinas de la

fase.

Rotor, estátor y ventilador de un motor eléctrico.

El motor eléctrico es aquel motor que transforma la energía eléctricaen energía mecánica, por medio de la repulsión que presenta un objetometálico cargado eléctricamente ante un imán permanente. Sonmáquinas eléctricas rotatorias.

Algunos de los motores eléctricos son reversibles, ya que puedentransformar energía mecánica en energía eléctrica funcionando comogeneradores. Los motores eléctricos de tracción usados en locomotoraso en automóviles híbridos realizan a menudo ambas tareas, si se losequipa con frenos regenerativos.

Son muy utilizados en instalaciones industriales, comerciales yparticulares como ventiladores, teléfonos y bombas, máquinasherramientas, aparatos electrodomésticos, herramientas eléctricas yunidades de disco, los motores eléctricos pueden ser impulsados porfuentes de la corriente continua (DC), tal como de baterías,automóviles o rectificadores, o por fuentes de la corriente alterna (AC),tal como de la rejilla de poder, inversores o generadores. Los pequeñosmotores se pueden encontrar en relojes eléctricos. Los motores de usogeneral con dimensiones muy estandarizadas y característicasproporcionan el poder mecánico conveniente al uso industrial. Los másgrandes de motores eléctricos se usan para propulsión del barco,compresión de la tubería y aplicaciones de almacenaje bombeado conposiciones que alcanzan 100 megavatios. Los motores eléctricospueden ser clasificados por tipo de la fuente de la energía eléctrica,construcción interna, aplicación, tipo de la salida de movimiento,etcétera. Los dispositivos como solenoides magnéticos y altavoces queconvierten la electricidad en el movimiento, pero no generan el podermecánico utilizable respectivamente se les refiere como accionadores y transductores. Los motores eléctricos sonusados para producir la fuerza lineal o la torsión (rotonda).

Motor eléctrico 35

Principio de funcionamientoLos motores eléctricos son dispositivos que transforman energía eléctrica en energía mecánica. El medio de estatransformación de energía en los motores electricos es el campo magnético. Existen diferentes tipos de motoreselécticos y cada tipo tiene distintos componentes cuya estructura determina la interacción de los flujos eléctricos ymagnéticos que originan la fuerza o torque del motor.El principio fundamental que describe cómo es que se origina una fuerza por la interacción de en una carga elétricapuntual q en campos eléctricos y magnéticos es la Ley de Lorentz:[1]

donde:q-carga eléctrica puntual

-Campo eléctrico-velocidad de la partícula-densidad de campo magnético

En el caso de un campo puramente eléctrico la expresión de la ecuación se reduce a:

La fuerza en este caso está determinada solamente por la carga q y por el campo elétrico . Es la fuerza deCoulomb que actúa a lo largo del conductor originando el flujo eléctrico, por ejemplo en las bobinas del estator delas maquinas de inducción o en el rotor de los motores de corriente continua.En el caso de un campo puramente magnético:

La fuerza esta determinada por la carga, la densidad del campo magnético y la velocidad de la carga . Estafuerza es perpendicular al campo magnético y a la dirección de la velocidad de la carga. Normalmente haymuchisimas cargas en movimiento por lo que conviene reescribir la expresión en términos de densidad de carga yse obtiene entonces densidad de fuerza (fuerza por unidada de volúmen)

Al producto se le conoce como densidad de corriente (amperes por metro cuadrado)

Entonces la expresión resultante describe la fueza producida por la interacción de corriente con campo magnético.

Este es un principio básico que explica cómo se origina las fuezas en sistemas electromecánicos como los motoreselécticos. Sin embargo, la completa descripción para cada tipo de motor elétrico depende de sus componentes y suconstrucción.

Ventajas• A igual potencia, su tamaño y peso son más reducidos.• Se pueden construir de cualquier tamaño y forma, siempre que el voltaje lo permita.• Tiene un par de giro elevado y, según el tipo de motor, prácticamente constante.• Su rendimiento es muy elevado (típicamente en torno al 75%, aumentando a medida que se incrementa la

potencia de la máquina).• Este tipo de motores no emite contaminantes, aunque en la generación de energía eléctrica de la mayoría de las

redes de suministro sí emiten contaminantes.•• No necesita de refrigeración ni ventilación forzada, están autoventilados.

Motor eléctrico 36

• No necesita de transmisión/marchas.

Motores de corriente continua

Diversos motores eléctricos.

Los motores de corriente continua se clasifican según la forma comoestén conectados, en:

•• Motor serie•• Motor compound•• Motor shunt•• Motor eléctrico sin escobillasAdemás de los anteriores, existen otros tipos que son utilizados enelectrónica:•• Motor paso a paso•• Servomotor•• Motor sin núcleo

Motores de corriente alternaExisten 4 tipos, siendo el primero y el último los más utilizados:• Motor universal, puede trabajar tanto en CA como en CC.•• Motor asíncrono•• Motor síncrono

Usos

Oceanvolt, motor eléctrico marino

Los motores eléctricos se utilizan en la gran mayoría de las máquinasmodernas. Su reducido tamaño permite introducir motores potentes enmáquinas de pequeño tamaño, por ejemplo taladros o batidoras. Suelevado par motor y alta eficiencia lo convierte en el motor ideal parala tracción de transportes pesados como trenes; así como la propulsiónde barcos, submarinos y dúmperes de minería, a través del sistemaDiésel-eléctrico.

Cambio de sentido de giro

Para efectuar el cambio de sentido de giro de los motores eléctricos decorriente alterna se siguen unos simples pasos tales como:•• Para motores monofásicos únicamente es necesario invertir las

terminales del devanado de arranque, esto se puede realizarmanualmente o con relés conmutadores

•• Para motores trifásicos únicamente es necesario invertir dos de lasconexiones de alimentación correspondientes a dos fases de acuerdoa la secuencia de trifases.

•• Para motores de a.c. es necesario invertir los contactos del par de arranque.

Motor eléctrico 37

Regulación de velocidadsíncronos trifásicos existen dos formas de poder variar la velocidad, una es variando la frecuencia mediante unequipo electrónico especial y la otra es variando la polaridad gracias al diseño del motor. Esto último es posible enlos motores de devanado separado, o los motores de conexión Dahlander pero solo es posible tener un cambio depolaridad limitado ejem: 2 polos y 4.

Enlaces externos• Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre motores eléctricos. Commons• Motor eléctrico de Beakman [2]

• Control de motores de CC, Puente H [3]

• Control de motores de CC, Control por Ancho de Pulso (PWM) [4]

• Control de motores de CC, Circuitos con realimentación [4]

• Simbología de motores eléctricos [3]

• Modulador de tensión y frecuencia para motor eléctrico [4]

Referencias[1][1] Fitzgerald,A.E., Kinglsley,C., Umans,S.,Electric Machinery, sexta Edición, Mc.Graw Hill, International Edition 2003, ISBN 0-07-112193-5[2] http:/ / fly. hiwaay. net/ ~palmer/ motor_sp. html[3] http:/ / www. simbologia-electronica. com/ simbolos_electronicos/ simbolos_motores_electricos. htm[4] http:/ / bibliotecadigital. univalle. edu. co/ bitstream/ 10893/ 1316/ 6/

Modulador%20PWM%20de%20Tension%20y%20Frecuencia%20para%20Vehiculo. pdf

Motor eléctrico sin escobillas

Ventiladores de ordenador desmontados. Se muestra elcircuito impreso que controla el motor.

Un motor eléctrico sin escobillas o motor brushless es un motoreléctrico que no emplea escobillas para realizar el cambio depolaridad en el rotor.

Los motores eléctricos solían tener un colector de delgas o un parde anillos rozantes. Estos sistemas, que producen rozamiento,disminuyen el rendimiento, desprenden calor y ruido, requierenmucho mantenimiento y pueden producir partículas de carbón quemanchan el motor de un polvo que, además, puede ser conductor.Los primeros motores sin escobillas fueron los motores decorriente alterna asíncronos. Hoy en día, gracias a la electrónica,se muestran muy ventajosos, ya que son más baratos de fabricar,pesan menos y requieren menos mantenimiento, pero su controlera mucho más complejo. Esta complejidad prácticamente se ha eliminado con los controles electrónicos.

El inversor debe convertir la corriente alterna en corriente continua, y otra vez en alterna de otra frecuencia. Otrasveces se puede alimentar directamente con corriente continua, eliminado el primer paso. Por este motivo, estosmotores de corriente alterna se pueden usar en aplicaciones de corriente continua, con un rendimiento mucho mayorque un motor de corriente continua con escobillas. Algunas aplicaciones serían los coches y aviones conradiocontrol, que funcionan con pilas.

Otros motores sin escobillas, que sólo funcionan con corriente continua son los que se usan en pequeños aparatoseléctricos de baja potencia, como lectores de CD-ROM, ventiladores de ordenador, casetes, etc. Su mecanismo se

Motor eléctrico sin escobillas 38

basa en sustituir la conmutación (cambio de polaridad) mecánica por otra electrónica sin contacto. En este caso, laespira sólo es impulsada cuando el polo es el correcto, y cuando no lo es, el sistema electrónico corta el suministrode corriente. Para detectar la posición de la espira del rotor se utiliza la detección de un campo magnético. Estesistema electrónico, además, puede informar de la velocidad de giro, o si está parado, e incluso cortar la corriente sise detiene para que no se queme. Tienen la desventaja de que no giran al revés al cambiarles la polaridad (+ y -).Para hacer el cambio se deberían cruzar dos conductores del sistema electrónico.Un sistema algo parecido, para evitar este rozamiento en los anillos, se usa en los alternadores. En este caso no seevita el uso de anillos rozantes, sino que se evita usar uno más robusto y que frenaría mucho el motor. Actualmente,los alternadores tienen el campo magnético inductor en el rotor, que induce el campo magnético al estátor, que a lavez es inducido. Como el campo magnético del inductor necesita mucha menos corriente que la que se va generar enel inducido, se necesitan unos anillos con un rozamiento menor. Esta configuración la usan desde pequeñosalternadores de coche hasta los generadores de centrales con potencias del orden del megavatio.

Enlaces externos• Cómo invertir el sentido de un ventilador sin escobillas [1]

• Construcción de un motor brushles casero [2]

• E-Radiocontrol - Motores Brushless [3]

Referencias[1] http:/ / www. rastersoft. com/ cacharreo/ ventilador. html[2] http:/ / www. e-aeromodelismo. com. ar/ Notas/ brushless/ brushless_1. htm[3] http:/ / www. e-radiocontrol. com. ar/ ?Motores_Brushless

Motor monofásico de fase partida

Esquema de un motor monofásico de fasepartida.

Un motor monofásico de fase partida es un motor de inducción con dosbobinados en el estator, uno principal y otro auxiliar o de arranque.

El motor de fase partida es uno de los distintos sistemas ideados para elarranque de los motores asíncronos monofásicos. Se basa en cambiar, almenos durante el arranque, el motor monofásico por un bifásico (que puedearrancar sólo). El motor dispone de dos devanados, el principal y elauxiliar; además, lleva incorporado un interruptor centrífugo cuya funciónes la de desconectar el devanado auxiliar después del arranque del motor.

Además del motor de fase partida existen otros sistemas para arrancarmotores monofásicos como es el caso de motores de arranque porcondensador.

Motor paso a paso 39

Motor paso a paso

Motor paso a paso (PaP)

El motor paso a paso es un dispositivo electromecánico que convierteuna serie de impulsos eléctricos en desplazamientos angularesdiscretos, lo que significa es que es capaz de avanzar una serie degrados (paso) dependiendo de sus entradas de control. El motor paso apaso se comporta de la misma manera que un conversordigital-analógico (D/A) y puede ser gobernado por impulsosprocedentes de sistemas lógicos.

Este motor presenta las ventajas de tener alta precisión y repetitividaden cuanto al posicionamiento. Entre sus principales aplicacionesdestacan como motor de frecuencia variable, motor de corrientecontinua sin escobillas, servomotores y motores controlados digitalmente.

Existen 3 tipos fundamentales de motores paso a paso: el motor de reluctancia variable, el motor de magnetizaciónpermanente, y el motor paso a paso híbrido.

Secuencia de funcionamientoObservese como la variación de la dirección del campo magnético creado en el estátor producirá movimiento deseguimiento por parte del rotor de imán permanente, el cual intentará alinearse con el campo magnético inducido porlas bobinas que excitan los electroimanes (en este caso A y B). Vcc es la alimentación de corriente continua (porejemplo 5V, 12V, 24V...)

Tabla de orden de fases. En este caso concreto el motor tendrá un paso angular de 90º y unsemipaso de 45º (al excitarse más de una bobina)

Paso Terminal1

Bobina A

Terminal2

Bobina A

Terminal1

Bobina B

Terminal2

Bobina B

Imagen

Paso 1 +Vcc -Vcc -Vcc

(Semi-)Paso 2 +Vcc -Vcc +Vcc -Vcc

Paso 3 +Vcc -Vcc

(Semi-)Paso 4 -Vcc +Vcc +Vcc -Vcc

Paso 5 -Vcc +Vcc

(Semi-)Paso 6 -Vcc +Vcc -Vcc +Vcc

Motor paso a paso 40

Paso 7 -Vcc +Vcc

(Semi-)Paso 8 +Vcc -Vcc -Vcc +Vcc

Control de las bobinasPara el control del motor paso a paso de este tipo (bipolar), se establece el principio de "Puente H", si se activan T1 yT4, permiten la alimentación en un sentido; si cambiamos el sentido de la alimentación activando T2 y T3,cambiaremos el sentido de alimentación y el sentido de la corriente.

Topología de "puente en H" para las bobinas A y B

variación de la alimentación de corriente de la bobinaA según los transistores T1, T2, T3, T4

Velocidad de rotación

La velocidad de rotación viene definida por la ecuación:

Donde:•• f: frecuencia del tren de impulsos• n: nº de polos que forman el motorSi bien hay que decir que para estos motores, la máximafrecuencia admisible suele estar alrededor de los 625 Hz, en casode que la frecuencia de pulsos sea demasiado elevada, el motorpuede reaccionar en alguna de las siguientes maneras:•• No realizar ningún movimiento en absoluto.•• Comenzar a vibrar pero sin llegar a girar.•• Girar erráticamente.

•• Girar en sentido opuesto.•• Perder potenciaComo ayuda es recomnedable que también se coloque a disposición un simulador o circuito para probar estosmotores paso a paso para descartar fallas en ello.

Tipos de motores paso a pasoEl motor de paso de rotor de imán permanente: Permite mantener un par diferente de cero cuando el motor noestá energizado. Dependiendo de la construcción del motor, es típicamente posible obtener pasos angulares de 7.5,11.25, 15, 18, 45 o 90°. El ángulo de rotación se determina por el número de polos en el estatorEl motor de paso de reluctancia variable (VR): Tiene un rotor multipolar de hierro y un estator devanadolaminado, y rota cuando los dientes del rotor son atraídos a los dientes del estator electromagnéticamenteenergizados. La inercia del rotor de un motor de paso de reluctancia variable es pequeña y la respuesta es muyrápida, pero la inercia permitida de la carga es pequeña. Cuando los devanados no están energizados, el par estáticode este tipo de motor es cero. Generalmente, el paso angular de este motor de paso de reluctancia variable es de 15°El motor híbrido de paso: Se caracteriza por tener varios dientes en el estator y en el rotor, el rotor con un imán concéntrico magnetizado axialmente alrededor de su eje. Se puede ver que esta configuración es una mezcla de los tipos de reluctancia variable e imán permanente. Este tipo de motor tiene una alta precisión y alto par y se puede

Motor paso a paso 41

configurar para suministrar un paso angular tan pequeño como 1.8°.Motores paso a paso Bipolares: Estos tienen generalmente 4 cables de salida. Necesitan ciertos trucos para sercontrolados debido a que requieren del cambio de dirección de flujo de corriente a través de las bobinas en lasecuencia apropiada para realizar un movimiento.Motores paso a paso unipolares: estos motores suelen tener 5 ó 6 cables de salida dependiendo de su conexionadointerno. Este tipo se caracteriza por ser más simple de controlar, estos utilizan un cable común a la fuente dealimentación y posteriormente se van colocando las otras lineas a tierra en un orden específico para generar cadapaso, si tienen 6 cables es porque cada par de bobinas tiene un común separado, si tiene 5 cables es porque las cuatrobobinas tiene un solo común; un motor unipolar de 6 cables puede ser usado como un motor bipolar si se deja laslineas del común al aire.

Enlaces externos• «Tutorial sobre el control de motores paso a paso [1]» (en inglés). Consultado el 08/06/09.• Guía de Selección de motor paso a paso [2]

• «Motores paso a paso, características básicas [3]» (en español). Consultado el 08/06/09.

Referencias[1] http:/ / www. cs. uiowa. edu/ ~jones/ step[2] http:/ / www. ms-motor. com/ technical-support/ stepper-motor-selection-guide[3] http:/ / robots-argentina. com. ar/ MotorPP_basico. htm

Motor paso a paso híbridoLa expresión Motor paso a paso híbrido se refiere a un motor eléctrico del tipo paso a paso, cuyo funcionamientose basa en la combinación de los otros dos tipos de motores paso a paso, el Motor de reluctancia variable y el motorde magnetización permanente.

EstructuraEl rotor suele estar constituido por anillos de acero dulce dentado en un número ligeramente distinto al del estator ydichos anillos montados sobre un imán permanente dispuesto axialmente. El tipo Híbrido es probablemente el másusado de todos los motores por pasos. Originalmente desarrollado como un motor de magnetización permanentesincrónico de baja velocidad, su construcción es una combinación de los diseños del último y de reluctancia variable.El motor Híbrido consiste en un estator dentado y un rotor de tres partes (apilado simple). El rotor de apilado simplecontiene dos piezas de polos separados por un magneto permanente magnetizado, con los dientes opuestosdesplazados en una mitad de un salto de diente para permitir una alta resolución de pasos.

Motor piezoeléctrico 42

Motor piezoeléctricoUn motor piezoeléctrico es un tipo frecuente de motor que utiliza la electricidad para producir vibraciones de formaque produzca un movimiento lineal o rotatorio.Un Móvil recrea un efecto parecido cuando se desplaza debido a las vibraciones cuando recibe una llamada.Los motores piezoeléctricos tiene mucha fuerza en movimientos lentos, pero pueden ser también muy rápidos,tienen muy pocas piezas, no necesitan lubricacion y son muy eficientes energéticamente. Tiene como desventaja queno pueden girar libremente cuando están detenidos.Actualmente se usan en los objetivos automáticos de varias cámaras digitales:• Canon EOS – USM, UltraSonic Motor• Minolta, Konica, Sony – SSM, SuperSonic Motor• Nikon – SWM, Silent Wave Motor• Olympus – SWD, Supersonic Wave Drive• Panasonic – XSM, Extra Silent Motor• Pentax – SDM, Supersonic Drive Motor• Sigma – HSM, Hyper Sonic Motor• Tamron - USD, Ultrasonic Silent Drive

Enlaces externos• Comparación entre sistemas electrocerámicos de desplazamiento mecánico. Motores y actuadores piezoeléctricos

[1]

Referencias[1] http:/ / digital. csic. es/ bitstream/ 10261/ 4417/ 1/ motores. pdf

Motor serie 43

Motor serie

Motor eléctrico serie.

El motor serie o motor de excitación en serie, es un tipo de motor eléctricode corriente continua en el cual el inducido y el devanado inductor o deexcitación van conectados en serie, El voltaje aplicado es constante, mientrasque el campo de excitación aumenta con la carga, puesto que la corriente es lamisma corriente de excitación. El flujo aumenta en proporción a la corrienteen la armadura, como el flujo crece con la carga, la velocidad cae a medidaque aumenta esa carga.

Las principales características de este motor son:- Se embala cuando funciona en vacío, debido a que la velocidad de un motorde corriente continua aumenta al disminuir el flujo inductor y, en el motorserie, este disminuye al aumentar la velocidad, puesto que la intensidad en el inductor es la misma que en elinducido.- La potencia es casi constante a cualquier velocidad.- Le afectan poco la variaciones bruscas de la tensión de alimentación, ya que un aumento de esta provoca unaumento de la intensidad y, por lo tanto, del flujo y de la fuerza contraelectromotriz, estabilizándose la intensidadabsorbida.

Motor sin núcleo

Un pequeño motor de corriente directa sin núcleo.

Cuando se necesita un motor eléctrico de baja inercia (arranque yparada muy cortos), se elimina el núcleo de hierro del rotor, lo quealigera su masa y permite fuertes aceleraciones, se suele usar enmotores de posicionamiento (p.e. en máquinas y automática).

Para optimizar el campo magnético que baña el rotor, para motoresque requieren cierta potencia, se puede construir el rotor plano enforma de disco, similar a un circuito impreso en el que las escobillasrozan ortogonalmente sobre un bobinado imbricado que gira entreimanes permanentes colocados a ambos lados del disco.

Motor ultrasónico 44

Motor ultrasónicoUn motor ultrasónico es un tipo de motor eléctrico alimentado por la vibración ultrasónica de un componente, elestator, colocado contra el otro componente, el rotor o corredera, dependiendo del esquema de operación (rotación otransición lineal).Uno de los usos más comunes de los motores ultrasónicos es la aplicación en lentes de las cámaras fotográficas, y seutiliza para mover elementos de lentes como parte del sistema de enfoque automático. Los motores ultrasónicosreemplazan al micromotor que suele ser más ruidoso y lento que este.

AplicacionesCanon es uno de los pioneros en motores ultrasónicos y crearon el famoso "USM" a finales de 1980 incorporándoloen el mecanismo de auto foco para los lentes de montura Canon EF. Numerosas patentes de motores ultrasónicosfueron creadas por Canon, su rival Nikon y otras empresas similares. Canon no sólo incluyó su motor ultrasónico(USM) en sus Cámaras DSLR, sino que también lo agregó a la cámara bridge Canon PowerShot SX1 IS. El motorultrasónico es actualmente usado por muchos electrónicos de consumo y de oficina que requieren precisión derotación sobre largos periodos de tiempo.La tecnología es aplicada a los lentes fotográficos por una variedad de compañías bajo diferentes nombres:• Canon – USM, UltraSonic Motor• Minolta, Konica Minolta, Sony – SSM, SuperSonic Motor• Nikon – SWM, Silent Wave Motor• Olympus – SWD, Supersonic Wave Drive• Panasonic – XSM, Extra Silent Motor• Pentax – SDM, Supersonic Dynamic Motor• Sigma – HSM, Hyper Sonic Motor• Tamron - USD, Ultrasonic Silent Drive•• Actuated Medical, Inc. - Direct Drive, MRI Compatible Ultrasonic Motor

Lente Canon EF 28-105mm f/3.5-4.5 USM II

Motor ultrasónico de Canon (USM)

El motor ultrasónico o USM (del inglés Ultrasonic motor) apareció con la introduccióndel objetivo EF 300 mm f/2.8L USM en 1987. Canon fue el primer fabricante decámaras en comercializar exitosamente la tecnología USM. Los objetivos EF equipadoscon unidad de motor ultrasónico son más rápidos, silenciosos y precisos en operacionesde autofoco, y consumen menos energía que los motores convencionales.Existen dos tipos de motores ultrasónicos: los de tipo anillo y los de micromotor:•• Los de tipo anillo son más valorados debido a su rendimiento y a una mayor

eficiencia, y porque permiten el enfoque manual continuo sin salir del modo deautofoco.

•• Los de micromotor se utilizan en objetivos económicos para mantener su bajo costo. Es posible implementar elenfoque manual continuo en objetivos con micromotor USM, aunque se requieren componentes mecánicosadicionales, por lo que se realiza en raras ocasiones.

La mayoría de los objetivos con USM se identifican con un anillo dorado y la etiqueta "Ultrasonic" del mismo colorimpresa en el cañón. No obstante, los objetivos de la serie L que incluyen USM no poseen dicho anillo, ya que

Motor ultrasónico 45

incluyen el anillo rojo que los identifica. En cambio, poseen la etiqueta "Ultrasonic" impresa en rojo en el cañón delobjetivo.

Par de arranquePor lo general, las normas de diseño y fabricación de motores eléctricos, establecen que un motor trifásico deinducción, que se alimenta al voltaje y la frecuencia nominal debe soportar durante 15 segundos, sin frenarse yacelerarse bruscamente, un par de arranque igual a 1,6 veces el valor nominal.Otros datos muy importantes para los motores de inducción, son el par y la corriente que el motor demanda en elmomento de arranque (par y corriente de arranque). Es conveniente aclarar la diferencia entre par máximo y par dearranque. Para aplicaciones especiales (aparatos de tracción, elevadores, máquinas con momento de inerciaparticular, etc), este dato se considera como parte de la especificación. La ejecución de la prueba se hace siempre porla vía directa con el freno.

Pátina (motores)La pátina es el elemento que regula y responde por la conservación del conmutador en las máquinas eléctricas. Lapátina del conmutador o del anillo rozante es perfectamente análoga a lo que es nuestra piel.La pátina debe formarse de manera uniforme, es lo que se le exige básicamente. Una pátina dispareja es indicio dealguna dificultad y en general, una ausencia de pátina les habla de un frotamiento mucho mayor, que va a terminarpor arruinar la superficie del conmutador.

De qué está compuestaLa pátina consiste principalmente en una mezcla de óxidos de cobre y grafito, que al mismo tiempo se adhieren a lasuperficie e impurezas provenientes del material de la escobilla y de la atmósfera. Los factores más importantes queafectan a su espesor son la temperatura del colector o conmutador, que influye en la rapidez de oxidación y ladensidad de corriente en la escobilla, que afecta a la rapidez con que el óxido se reduce a metal por reacción químicacon el carbón al pasar bajo la superficie de la escobilla.La pátina en un colector o en un anillo rozante, la cual desempeña un papel importante en el comportamiento de laescobilla, no debe considerarse como estable sino que cambia constantemente bajo los efectos opuestos de losfactores que la forman y los que la destruyenEncontramos que la pátina tiene tres o cuatro capas distintas - óxido de cobre, pátina de grafito partículas sueltas degrafito y un componente de vapor de agua. La pátina se forma por la acción de frotamiento de la escobilla contra elcolector y por el flujo normal de corriente entre ambos. Puede tomar desde varias horas hasta varios días paracompletar la pátina satisfactoria. La superficie del colector nunca es absolutamente uniforme a pasar de que asíparezca al tacto y a la vista, sus regularidades imposibilitan la adherencia de la pátina.

Pátina (motores) 46

Análisis de sus componentes

¿De dónde provienen exactamente los componentes de la pátina?El origen de dos de ellos es más o menos obvio. La propia escobilla suministra el material para la pátina de grafito ypara la de grafito suelto. Las partículas microscópicas provenientes de las escobillas y producidas cuando el colectorgira, forman dos capas y algún desplazamiento electrolítico del grafito de las escobillas hacia el colector se agrega ala pátina formada. El cobre de la superficie del colector más el oxígeno diatómico del aire forman la capa del óxidode cobre.La otra capa, la capa del vapor de agua, proviene de la atmósfera circundante y la cantidad presente en cadamomento depende de a humedad relativa y de la temperatura. Esta capa de vapor de agua, aunque extremadamentefina es de vital importancia. Funciona como una superficie de deslizamiento muy semejante a la de la fina pátina deagua que se forma bajo el peso de sus patines permitiéndole deslizarse sin esfuerzo a través de la laguna helada. Sino hay capa de vapor de agua para la lubricación, habrá una tendencia inmediata al engarrotamiento entre lasescobillas y el colector y sus escobillas se desgastarán muy rápidamente. Este caso es particularmente predominanteen áreas de gran altitud y baja humedad., en el cual las escobillas deben ser tratadas químicamente para asegurar quedepositen sobre el colector una pátina durable en compensación de la deficiente cantidad de vapor de agua y deoxígeno en la atmósfera.La superficie de cobre desnudo, una de esas pátinas necesarias, no ayuda por sí misma a un buen rendimiento de lamáquina. Normalmente, en un colector nuevo o reacondicionado, las escobillas comienzan rápidamente a establecersu pátina característica. Algunas escobillas entregan una pátina más pesadas que otras, dependiendo del grado de lasescobillas. Y algunas escobillas requieren una mayor densidad de corriente que otras para establecer y mantener unapátina satisfactoria.Así tenemos que la pátina se compone de 3 elementos básicos que no deben faltar en el ambiente o en el entorno desu máquina. Estos elementos son: El agua, el óxido de cobre y el grafito. Ninguno de los tres debe faltar porque esoocasionaría una mala formación de pátina.El agua es la humedad natural del ambiente. Hay ambientes demasiado secos, que originan pátinas muy delgadas yhay ambientes demasiado húmedos que originan pátinas demasiado gruesas.Es bien cierto que a veces la pátina define los rasgos de operación de la máquina de corriente continua. Las pátinasgruesas son buenas porque bajan la fricción. El conmutador está mejor protegido con una pátina gruesa, pero estátiene el inconveniente de tender a calentarse con facilidad y puede ser susceptible a favorecer el chisporroteo.Cuando haya una pátina muy gruesa, lo mejor es dejarla, y ver que comportamiento sigue. Si la pátina tiende a seguirengrosando, ella misma le va a indicar que pasó del punto máximo de espesor, ya que comenzarán a chisporrotear lasescobillas. En ese punto de chisporroteo, se debe pasar un abrasivo flexible, suave, y retirar el exceso de pátina paraaliviar el problema.Por el contrario una pátina delgada, es una pátina que favorece la conmutación y que no se calienta demasiado. Essimple, cuando tengan una máquina de conmutación difícil, la pátina debe mantenerse delgada.Cuando no hay formación de pátina, hay que buscar alguna de las razones que se mencionan para ver que puede estarocurriendo. Hay mecanismos ajenos al conjunto colector-escobilla que pueden ayudar en la formación de la pátina.A veces se pueden aplicar ceras sobre el conmutador para ayudar a formar la pátina, incluso la madera de pino verdetiene una excelente composición para mejorar la formación de la pátina, ya que la temperatura de la máquina fundela resina de la madera. Esta al depositarse sobre el colector acelera la formación de la pátina en casos difíciles. Estodebe ser considerado sólo como un paliativo al problema, el cual debe ser estudiado en profundidad para encontrar elproblema y darle la solución adecuada.El agua puede desaparecer del entorno de su máquina bien sea por ambientes secos o presencia de vapores químicos.

Pátina (motores) 47

El óxido de cobre sólo se va a formar con la presencia de oxígeno y el cobre de las delgas. El oxígeno también puededesaparecer del ambiente por razones químicas, contaminación por nitrógeno por ejemplo, ácido nítrico, ácidosulfúrico, amoníaco y otros elementos que son causa de una mala formación de pátina.El caso más simple de la falta de oxígeno en las pátinas, tiene que ver con los motores de los aviones. Los grandeaviones trasatlánticos se pasan de 10 a 12 horas a más de 10000 m de altura, a una temperatura de -60°C y con muypoca cantidad de oxígeno. En estas condiciones se hace indispensable un tratamiento especial en las escobillas paraque formen pátina y su vida sea más elevada.El tratamiento consiste en agregar a la escobilla un químico como el bisulfuro de molibdeno que reduce la fricción yacelera la formación de la pátina. Es importante mencionar, hablando de los menos 60°C, que para que una pátina seforme correctamente la temperatura de fricción o ambiental debe alcanzar más de 50°C. A 30-35°C de temperaturadel colector no hay formación de pátina. El conmutador se raya y se presenta un fenómeno que se denomina arrastrede cobre. La delga comienza a extruírse poco a poco y si llega a hacer contacto con la delga siguiente, tendrán Uds.un problema bastante serio con la máquina.El grafito está en la escobilla, pero el grafito llega a la pátina, no por fricción ni por rozamiento, sino eléctricamente.Se necesita de los electrones para que el grafito llegue a la pátina.Esta deposición no ocurre de manera fácil, o por lo menos no tan sencilla como podamos imaginarla. Primero hacefalta que circule por la escobilla una adecuada cantidad de corriente (Densidad Nominal) Este paso de corrienteocasiona un flujo potente de electrones dentro de la escobilla que por efecto de repulsión hacen que esta, a muypequeña escala, se separe del colector. Este fenómeno del paso de corriente les explica claramente el por qué laspátinas se forman mucho mejor con un adecuado (nominal) paso de corriente, ya que la fuerza de repulsión de laescobilla sobre el colector, tiende no solo a mejorar el aporte de grafito sino que, al separar la escobilla del colector,se disminuye la fricción por roce mecánico.

Enlaces externos• La Escobilla de Carbón [1]

Referencias[1] http:/ / coxtreme. com/ la_patina. html

Retropropulsión espacial eléctrica 48

Retropropulsión espacial eléctricaUn sistema eléctrico de retropropulsión espacial usa energía eléctrica para cambiar la velocidad de una naveespacial. La mayoría de estos sistemas de retropropulsión espacial utilizan campos electromagnéticos para expulsarpropelente (masa de reacción) a alta rapidez. Las cuerdas electrodinámicas,[1] otro ejemplo de propulsión eléctrica,interactúan con el campo magnético de un planeta. Típicamente, los propulsores eléctricos ofrecen una mayorduración de empuje por unidad de masa de propelente que los cohetes químicos. Cuando se comparan con cohetesquímicos, los sistemas de retropropulsión espacial eléctrica tienen un empuje menor debido a limitaciones en cuantoa la cantidad de energía eléctrica de la que disponen; pero, la propulsión eléctrica puede proveer con un pequeñoempuje por un mayor período de tiempo. Satélites rusos han usado retropropulsión eléctrica por varias décadas.[2] Eluso de este tipo de sistema de propulsión en satélites occidentales (los cuales lo usan para mantener sus posicionesorbitales norte-sur o para levantar sus orbitas) es más reciente.

Referencias[1] Michel Van Pelt Space Tethers and Space Elevators Springer, 2009 ISBN 0387765565, page 24[2] http:/ / fluid. ippt. gov. pl/ sbarral/ hall. html

• Aerospace America, AIAA publication, December 2005, Propulsion and Energy section, pp. 54–55, written byMitchell Walker.

Enlaces externos• NASA Jet Propulsion Laboratory (http:/ / ep. jpl. nasa. gov/ )• http:/ / alfven. princeton. edu/• Distributed Power Architecture for Electric Propulsion (http:/ / www. pwrengineering. com/ dataresources/

Lazarovici_paper. pdf)• «In the world of science» № 5 2009 pp. 34-42. Edgar Chueyri. A new dawn of electric rocket (http:/ / go2starss.

narod. ru/ pub/ E025_ID. html)• Colorado State University Electric Propulsion and Plasma Engineering (CEPPE) Laboratory (http:/ / www. engr.

colostate. edu/ ionstand/ )• http:/ / www. daviddarling. info/ encyclopedia/ E/ electricprop. html• http:/ / www. nasa. gov/ offices/ oce/ llis/ 0736. html

Rotor (máquina eléctrica) 49

Rotor (máquina eléctrica)

El rotor de un motor de corriente alterna, denominadotambién como "jaula de ardilla".

El rotor es el componente que gira (rota) en una máquinaeléctrica, sea ésta un motor o un generador eléctrico. Junto con sucontraparte fija, el estátor, forma el conjunto fundamental para latransmisión de potencia en motores y máquinas eléctricas engeneral.

El rotor está formado por un eje que soporta un juego de bobinasarrolladas sobre un núcleo magnético que gira dentro de un campomagnético creado bien por un imán o por el paso por otro juego debobinas, arrolladas sobre unas piezas polares, que permanecenestáticas y que constituyen lo que se denomina estátor de unacorriente continua o alterna, dependiendo del tipo de máquina deque se trate.

En máquinas de corriente alterna de mediana y gran potencia, es común la fabricación de rotores con láminas deacero eléctrico para disminuir las pérdidas asociadas a los campos magnéticos variables, como las corrientes deFoucault y las producidas por el fenómeno llamado histéresis.

Si deseas ver un rotor de motor eléctrico en funcionamiento: Rotor Motor Eléctrico - Electric Rotor Motor [1]

Referencias[1] http:/ / www. youtube. com/ watch?v=ewet11v-lIc

Servomotor 50

Servomotor

Un servomotor industrial.

Un servomotor (también llamado servo) es un dispositivo similar a un motor decorriente continua que tiene la capacidad de ubicarse en cualquier posicióndentro de su rango de operación, y mantenerse estable en dicha posición.

Un servomotor es un motor eléctrico que puede ser controlado tanto en velocidadcomo en posición.Es posible modificar un servomotor para obtener un motor de corriente continuaque, si bien ya no tiene la capacidad de control del servo, conserva la fuerza,velocidad y baja inercia que caracteriza a estos dispositivos.

Características

Está conformado por un motor, una caja reductora y un circuito de control.También potencia proporcional para cargas mecánicas. Un servo, porconsiguiente, tiene un consumo de energía reducido.

La corriente que requiere depende del tamaño del servo. Normalmente elfabricante indica cuál es la corriente que consume. La corriente dependeprincipalmente del par, y puede exceder un amperio si el servo está enclavado,pero no es muy alta si el servo está libre moviéndose todo camaro

En otras palabras, un servomotor es un motor especial al que se ha añadido unsistema de control (tarjeta electrónica), un potenciómetro y un conjunto deengranajes. Con anterioridad los servomotores no permitían que el motor girara360 grados, solo aproximadamente 180; sin embargo, hoy en día existenservomotores en los que puede ser controlada su posición y velocidad en los 360grados. Los servomotores son comúnmente usados en modelismo como aviones,barcos, helicópteros y trenes para controlar de manera eficaz los sistemas motores y los de dirección.

ControlLos servomotores hacen uso de la modulación por ancho de pulsos (PWM) para controlar la dirección o posición delos motores de corriente continua. La mayoría trabaja en la frecuencia de los cincuenta hercios, así las señales PWMtendrán un periodo de veinte milisegundos. La electrónica dentro del servomotor responderá al ancho de la señalmodulada. Si los circuitos dentro del servomotor reciben una señal de entre 0,5 a 1,4 milisegundos, éste se moverá ensentido horario; entre 1,6 a 2 milisegundos moverá el servomotor en sentido antihorario; 1,5 milisegundos representaun estado neutro para los servomotores estándares. A continuación se exponen ejemplos de cada caso:Señal de ancho de pulso modulado:

_ __ ____ ____ _

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_________| |____| |___| |________| |_| |__________

Motor en sentido horario (ejemplo 0,7 ms):

_ _ _ _ _ _

| | | | | | | | | | | |

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Servomotor 51

_________| |____| |___| |________| |__| |__| |___________

Motor neutral (1,5ms):

___ ___ ___ ___ ___ ___

| | | | | | | | | | | |

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_________| |____| |___| |___| |__| |__| |_____

Motor en sentido antihorario (ejemplo 1,8ms):

______ ______ ______ ______ ______

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_________| |____| |___| |___| |__| |____

Este tipo de motor no es muy usado en las industrias ni en los trabajos mecánicos por tener baja potencia de trabajo yno arrancar con carga.

Referencias

Servomotor de modelismo

Servomotor.

Un servomotor de modelismo —conocido generalmente como servoo servo de modelismo— es un dispositivo actuador que tiene lacapacidad de ubicarse en cualquier posición dentro de su rango deoperación, y de mantenerse estable en dicha posición. Está formadopor un motor de corriente continua, una caja reductora y un circuito decontrol, y su margen de funcionamiento generalmente es de menos deuna vuelta completa.

Los servos de modelismo se utilizan frecuentemente en sistemas deradiocontrol y en robótica, pero su uso no está limitado a estos.

Servomotor de modelismo 52

Estructura interna y funcionamientoEl componente principal de un servo es un motor de corriente continua, que realiza la función de actuador en eldispositivo: al aplicarse un voltaje entre sus dos terminales, el motor gira en un sentido a alta velocidad, peroproduciendo un bajo par. Para aumentar el par del dispositivo, se utiliza una caja reductora, que transforma granparte de la velocidad de giro en torsión.

Control de posición

Diagrama del circuito de control implementado en un servo. La línea punteadaindica un acople mecánico, mientras que las líneas continuas indican conexión

eléctrica.

El dispositivo utiliza un circuito de controlpara realizar la ubicación del motor en unpunto, consistente en un controladorproporcional.

El punto de referencia o setpoint —que es elvalor de posición deseada para el motor—se indica mediante una señal de controlcuadrada. El ancho de pulso de la señalindica el ángulo de posición: una señal conpulsos más anchos (es decir, de mayorduración) ubicará al motor en un ángulomayor, y viceversa.

Inicialmente, un amplificador de errorcalcula el valor del error de posición, que esla diferencia entre la referencia y la posición en que se encuentra el motor. Un error de posición mayor significa quehay una diferencia mayor entre el valor deseado y el existente, de modo que el motor deberá rotar más rápido paraalcanzarlo; uno menor, significa que la posición del motor está cerca de la deseada por el usuario, así que el motortendrá que rotar más lentamente. Si el servo se encuentra en la posición deseada, el error será cero, y no habrámovimiento.

Para que el amplificador de error pueda calcular el error de posición, debe restar dos valores de voltaje analógicos.La señal de control PWM se convierte entonces en un valor analógico de voltaje, mediante un convertidor de anchode pulso a voltaje. El valor de la posición del motor se obtiene usando un potenciómetro de realimentación acopladomecánicamente a la caja reductora del eje del motor: cuando el motor rote, el potenciómetro también lo hará,variando el voltaje que se introduce al amplificador de error.Una vez que se ha obtenido el error de posición, éste se amplifica con una ganancia, y posteriormente se aplica a losterminales del motor.

Servomotor de modelismo 53

Utilización

Ejemplos de señales de control utilizadas, y sus respectivos resultados de posición delservo (no están a escala). La posición del servo tiene una proporción lineal con el ancho

del pulso utilizado.

Dependiendo del modelo del servo, latensión de alimentación puede estarcomprendida entre los 4 y 8 voltios. Elcontrol de un servo se reduce a indicarsu posición mediante una señalcuadrada de voltaje: el ángulo deubicación del motor depende de laduración del nivel alto de la señal.

Cada servo, dependiendo de la marca ymodelo utilizado, tiene sus propiosmárgenes de operación. Por ejemplo,para algunos servos los valores detiempo de la señal en alto están entre 1y 2 ms, que posicionan al motor enambos extremos de giro (0° y 180°,respectivamente). Los valores detiempo de alto para ubicar el motor enotras posiciones se hallan mediante unarelación completamente lineal: el valor 1,5 ms indica la posición central, y otros valores de duración del pulsodejarían al motor en la posición proporcional a dicha duración.

Es sencillo notar que, para el caso del motor anteriormente mencionado, la duración del pulso alto para conseguir unángulo de posición θ estará dado por la fórmula

donde está dado en milisegundos y en grados. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que ningún valor —deángulo o de duración de pulso— puede estar fuera del rango de operación del dispositivo: en efecto, el servo tiene unlímite de giro —de modo que no puede girar más de cierto ángulo en un mismo sentido— debido a la limitaciónfísica que impone el potenciómetro del control de posición.Para bloquear el servomotor en una posición, es necesario enviarle continuamente la señal con la posición deseada.De esta forma, el sistema de control seguirá operando, y el servo conservará su posición y se resistirá a fuerzasexternas que intenten cambiarlo de posición. Si los pulsos no se envían, el servomotor quedará liberado, y cualquierfuerza externa puede cambiarlo de posición fácilmente.

TerminalesLos servomotores tienen tres terminales de conexión: dos para la alimentación eléctrica del circuito y uno para laentrada de la señal de control. El voltaje de alimentación generalmente es de alrededor de 6 voltios, pues aunque elmotor soporta mayores voltajes de trabajo, el circuito de control no lo hace.El color del cable de cada terminal varía con cada fabricante, aunque el cable del terminal positivo de alimentaciónsiempre es rojo. El cable del terminal de alimentación negativo puede ser marrón o negro, y el del terminal deentrada de señal suele ser de color blanco, naranja o amarillo.

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Fabricante Voltaje positivo Tierra Señal de control

Futaba Rojo Negro Blanco

Dong Yang Rojo Marrón Naranja

Hobico Rojo Negro Amarillo

Hitec Rojo Negro Amarillo

JR Rojo Marrón Naranja

Airtronics Rojo Negro Naranja

Fleet Rojo Negro Blanco

Krafr Rojo Negro Naranja

E-Sky Rojo Negro Blanco

Hobbyking Rojo Marron Naranja

Colores de los terminales para algunas marcas comerciales

Modificaciones a los servosEl potenciómetro del sistema de control del servo es un potenciómetro de menos de una vuelta, de modo que nopuede dar giros completos en un mismo sentido. Para evitar que el motor pudiera dañar el potenciómetro, elfabricante del servo añade una pequeña pestaña en la caja reductora del motor, que impide que éste gire más de lodebido. Es por ello que los servos tienen una cantidad limitada de giro, y no pueden girar continuamente en unmismo sentido. Es posible, sin embargo, realizar modificaciones al servo de modo que esta limitación se elimine, acosta de perder el control de posición.Hay dos tipos de modificación realizables. El primero es la completa eliminación del sistema de control del circuito,para conservar únicamente el motor de corriente continua y el sistema de engranajes reductores. Con esto se obtienesimplemente un motor de corriente continua con caja reductora en un mismo empaquetado, útil para aplicacionesdonde no se necesite del control de posición incorporado del servo. La segunda modificación realizable consiste enun cambio en el sistema de control, de modo que se obtenga un sistema de control de velocidad. Para ello, sedesacopla el potenciómetro de realimentación del eje del motor, y se hace que permanezca estático en una mismaposición. Así, la señal de error del sistema de control dependerá directamente del valor deseado que se ajuste (queseguirá indicándose mediante pulsos de duración variable). Ambos tipos de modificación requieren que se eliminefísicamente la pestaña limitadora de la caja reductora.

Servos digitalesLos servos digitales son similares a los servos convencionales (analógicos), pero cuentan con ciertas ventajas comolo son un mayor par, una mayor precisión, un tiempo de respuesta menor, y la posibilidad de modificar parámetrosbásicos de funcionamiento —ángulos máximo y mínimo de trabajo, velocidad de respuesta, sentido de giro yposición central, entre otros—. Además de un mayor costo, tienen la desventaja de que requieren más energía para sufuncionamiento, lo cual es crítico cuando se utilizan en aplicaciones que requieren el máximo ahorro de energíaposible, tales como robots robustos o aviones radiocontrolados.

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Referencias

Enlaces externos• Whats a servo: A quick tutorial (http:/ / www. seattlerobotics. org/ guide/ servos. html), en SeattleRobotics.org.• El Servomotor (http:/ / www. info-ab. uclm. es/ labelec/ Solar/ electronica/ elementos/ servomotor. htm), en la

web del Departamento de Sistemas Informáticos.• Guía de Selección de motor paso a paso (http:/ / www. ms-motor. com/ technical-support/

stepper-motor-selection-guide)• Servos (http:/ / www. roboticapy. com/ servo. asp), en la web de Robótica PY.• « ¿Cómo trucar un servomotor? (http:/ / www. ucontrol. com. ar/ wiki/ index. php?title=Como_trucar_un_servo)»

(en español). Consultado el 06/10/08.

SincroSe llama sincro a un motor -sincromotor- cuyo rotor es capaz de adoptar de forma precisa cierto ángulo quecoincide con el ángulo que se gira el eje del controlador, llamado sincrogenerador.

FuncionamientoEl sincrogenerador y el sincromotor son similares. Constan de un estátor de n polos, normalmente tres, y un rotor deigual número de polos, de modo que se tienen tres terminales del estator y otros tres del rotor. Ahora se alimentan losestatores con corriente alterna, trifásica en nuestro caso, y los terminanes de un rotor se conectan al terminalcorrespondiente del otro. [1] Las fases que se tienen en los terminales del sincrogenerador dependen de la posicióndel eje del rotor y obligan a que en el sincromotor su rotor adopte la misma posición. Se puede calibrar paracompensar los cambios de fase que se puedan producir por autoinducción de las líneas y otros efectos parásitos.El par que proporciona el sincromotor es el que se aplica al sincrogenerador, pero se puede intercalar unamplificador de tres canales para aumentarlo.

AplicacionesSu aplicación consiste en la transmisión de movimiento entre el generador y el motor. Tradicionalmente, en losradares se han venido utilizando sincros para mover la antena simultáneamente con la pantalla (PTI). También seusan para controlar posicionadores y sistemas de apuntamiento.Modernamente, compiten con los motores paso a paso, si bien los sincros son más precisos, frente a cargasconstantes. Existen controladores integrados que manejan el sincromotor generando corrientes equivalentes a las delsincrogenerador. Son los llamados convertidores D/S (Digital/Sincro), en analogía a los D/A. Del mismo modo seencuentran conversores sincro/digital (S/D) que porporcionan el ángulo codificado digitalmente.

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