Motor electrico trifasico

Es una máquina eléctrica que transforma
energía eléctrica en energía mecánica
por medio de interacciones electromagnéticas. Algunos de
los motores eléctricos son reversibles, pueden transformar
energía mecánica en energía eléctrica
funcionando como generadores. Los motores eléctricos de
tracción usados en locomotoras realizan a menudo ambas
tareas, si se los equipa con frenos regenerativos.

Son ampliamente utilizados en instalaciones
industriales, comerciales y particulares. Pueden funcionar
conectados a una red de suministro eléctrico o a
baterías. Así, en automóviles se
están empezando a utilizar en vehículos
híbridos para aprovechar las ventajas de ambos.

Introducción

En este trabajo se ha querido llevar a las personas por
las sendas de los conceptos acerca de los diferentes tipos de
motores, sus diferencias y sus usos originales. Nos recuerda las
propiedades de cada uno y precisa la clase de servicio que pueden
ofrecernos. Para finalizar clasificando los tipos de
averías que pueden presentar y la forma como debemos
identificarlas.

En ocasiones, la rutina no aleja del rigor
técnico. Por eso, es necesario volver, de vez en cuando,
al concepto teórico; fuente segura de conocimientos
básicos para la manipulación de los equipos, cuyo
mejor aprovechamiento debemos garantizar.

Hablemos pues de motores trifásicos,
síncronos y asíncronos, principio de
funcionamiento. El motor mismo es el fundamento de toda industria
y sus principios básicos nos acercan al origen de todo
movimiento, fuerza y velocidad.

Si a una red trifásica R-S-T, le conectamos un
bobinado estatórico en triángulo y bobinamos todos
los polos siguientes en el mismo sentido las polaridades
serán distintas en cada par de polos diametralmente
opuestos.

Esto es igualmente válido para una
conexión en estrella. La intensidad del campo de cada una
de las bobinas depende de la corriente que circula por ella y en
consecuencia por la fase que le corresponde. El campo de cada
bobina aumenta o disminuye siguiendo la fluctuación de la
curva (Perfectamente senoidal) de la corriente que circula por su
fase. Como sea que las corrientes de una red trifásica
están desfasadas 120° entre sí, es natural que
las bobinas actúen también con un desfasaje de
120°. La acción simultánea de las corrientes de
cada fase al actuar sobre las bobinas produce un campo
magnético giratorio y allí tenemos el principio de
un motor de C.A.

Motor
eléctrico trifásico

Es una máquina eléctrica rotativa, capaz
de convertir la energía eléctrica
trifásica suministrada, en energía mecánica.
La energía eléctrica trifásica origina
campos magnéticos rotativos en el bobinado del estator (o
parte fija del motor).

MOTOR ELECTRICO
TRIFASICO.-

Los motores eléctricos
trifásicos, se fabrican en las mas diversas potencias,
desde una fracción de caballo hasta varios miles de
caballos de fuerza (HP), se los construye para
prácticamente, todas las tensiones y frecuencias (50
y 60 Hz) normalizadas y muy a menudo, están equipados para
trabajar a dos tensiones nominales distintas. Se emplean para
accionar máquinas-herramienta, bombas, montacargas,
ventiladores, grúas, maquinaria elevada, sopladores,
etc.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

Cuando la corriente atraviesa los arrollamientos de las
tres fases del motor, en el estator se origina un campo
magnético que induce corriente en las barras del
rotor.

Dicha corriente da origen a un flujo que al
reaccionar con el flujo del campo magnético del
estator, originará un para motor que pondrá en
movimiento al rotor. Dicho movimiento es continuo, debido a
las variaciones también continuas, de la corriente
alterna trifásica.

Solo debe hacerse notar que el rotor no puede ir a la
misma velocidad que la del campo magnético giratorio. Esto
se debe a que a cada momento recibe impulsos del campo, pero al
cesar el empuje, el rotor se retrasa. A este fenómeno
se le llama deslizamiento.

Después de ese momento vendrá un nuevo
empuje y un nuevo deslizamiento, y así sucesivamente.
De esta manera se comprende que el rotor nunca logre alcanzar la
misma velocidad del campo
magnético giratorio.

Es por lo cual recibe el nombre de asíncrono o
asincrónico. El deslizamiento puede ser
mayor conforme aumenta la carga del motor y
lógicamente, la velocidad se reduce en una
proporción mayor.

Los motores de corriente alterna y los de corriente
continua se basan en el mismo principio de funcionamiento, el
cual establece que si un conductor por el que circula una
corriente eléctrica se encuentra dentro de la
acción de un campo magnético, éste tiende a
desplazarse perpendicularmente a las líneas de
acción del campo magnético.

El conductor tiende a funcionar como un
electroimán debido a la corriente eléctrica que
circula por el mismo adquiriendo de esta manera propiedades
magnéticas, que provocan, debido a la interacción
con los polos ubicados en el estator, el movimiento circular que
se observa en el rotor del motor.

Partiendo del hecho de que cuando pasa corriente por un
conductor produce un campo magnético, además si lo
ponemos dentro de la acción de un campo magnético
potente, el producto de la interacción de ambos campos
magnéticos hace que el conductor tienda a desplazarse
produciendo así la energía mecánica. Dicha
energía es comunicada al exterior mediante un dispositivo
llamado flecha.

PARTES Y FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR
ELÉCTRICOSTRIFÁSICO.-

Independientemente del tipo de motor trifásico
del que se trate, todos los motores trifásicos convierten
la energía eléctrica en energía
mecánica.

• 1. El estator: está constituido
  por un enchapado de hierro al silicio, introducido
  generalmente a presión, entre una carcasa de hierro
  colado. El enchapado es ranurado, lo cual sirve para insertar
  allí las bobinas, que a su vez se construyen con
  alambre de cobre, de diferentes diámetros.

• 2. El rotor: es la parte móvil
  del motor. Está formado por el eje, el enchapado y
  unas barras de cobre o aluminio unidas en los extremos con
  tornillos. A este tipo de rotor se le llama de jaula de
  ardilla o en cortocircuito porque el anillo y las barras que
  son de aluminio, forman en realidad una jaula.

• 3. Los escudos: están hechos con
  hierro colado (la mayoría de veces). En el centro
  tienen cavidades donde se incrustan cojinetes de bolas sobre
  los cuales descansa el eje del rotor. Los escudos deben estar
  siempre bien ajustados con respecto al estator, porque de
  ello depende que el rotor gire libremente, o que tenga
  "arrastres" o "fricciones".

Tipos y
características del motor eléctrico
trifásico

Si el rotor tiene la misma velocidad de
giro que la del campo magnético rotativo, se dice que el
motor es síncrono. Si por el contrario, el rotor tiene una
velocidad de giro mayor o menor que dicho campo magnético
rotativo, el motor es asíncrono de
inducción.

Los motores eléctricos
trifásicos están conformados por dos grandes
grupos:

• 1. Motores
  Síncronos

• 2. Motores
  Asíncronos

• 1. Motores Síncronos:

Este motor tiene la característica de que su
velocidad de giro es directamente proporcional a la frecuencia de
la red de corriente alterna que lo alimenta. Es utilizado en
aquellos casos en donde se desea una velocidad
constante.

Las máquinas síncronas
funcionan tanto como generadores y como motores. En nuestro
medio sus aplicaciones son mínimas y casi siempre
están relacionadas en la generación de
energía eléctrica. Para el caso referente a la
máquina rotativa síncrona, todas las centrales
Hidroeléctricas y Termoeléctricas funcionan
mediante generadores síncronos trifásicos. Para el
caso del motor se usa principalmente cuando la potencia demandada
es muy elevada, mayor que 1MW (mega vatio).

Los motores síncronos se subdividen
a su vez, de acuerdo al tipo del rotor que utilizan, siendo
estos: rotor de polos lisos (polos no salientes) y de polos
salientes.

Motores de rotor de polos lisos o polos
no salientes: se utilizan en rotores de dos y cuatro polos.
Estos tipos de rotores están construidos al mismo nivel de
la superficie del rotor (Fig.1.5). Los motores de rotor
liso trabajan a elevadas velocidades.

(Fig. 1.5) Rotor de polos no salientes en
un motor síncrono

Motores de polos salientes: Los
motores de polos salientes trabajan a bajas velocidades. Un polo
saliente es un polo magnético que se proyecta hacia fuera
de la superficie del rotor. Los rotores de polos salientes se
utilizan en rotores de cuatro o más polos. Véase en
la (fig. 1.6)

Fig.1.6 Rotor de polos salientes en un
motor síncrono

• 2. Motor asíncrono:

Los motores asíncronos o motores de
inducción, son las máquinas de impulsión
eléctrica más utilizadas, pues son sencillas,
seguras y baratas. Los motores asíncronos se clasifican
según el tipo de rotor, en motores de rotor en jaula
de ardilla (o motores con inducido en cortocircuito) y en motores
de rotor bobinado o de anillos rozantes.

Motores de inducción
asíncronos

En los motores asíncronos
trifásicos, la energía eléctrica se
suministra al bobinado del estator. Como consecuencia de ello,
aparece un par aplicado al rotor, y éste
girará.

Estator de un motor asíncrono
trifásico

Sin lugar a dudas, como toda máquina
puesta o no en servicio, la temperatura excesiva del ambiente o
causada por un problema con el motor mismo, es un elemento clave
a considerar, ya que de ella depende la vida útil de la
máquina.

Ventajas

En diversas circunstancias presenta muchas ventajas
respecto a los motores de combustión:

• A igual potencia, su tamaño y peso son
  más reducidos.

• Se pueden construir de cualquier
  tamaño.

• Tiene un par de giro elevado y, según el tipo
  de motor, prácticamente constante.

• Su rendimiento es muy elevado (típicamente en
  torno al 75%, aumentando el mismo a medida que se incrementa
  la potencia 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 si emiten
  contaminantes.

Motores de corriente
alterna

Los motores de C.A. se clasifican de la siguiente
manera:

Asíncrono o de
inducción

Los motores asíncronos o de inducción son
aquellos motores eléctricos en los que el rotor nunca
llega a girar en la misma frecuencia con la que lo hace el campo
magnético del estator. Cuanto mayor es el par motor mayor
es esta diferencia de frecuencias.

Jaula de ardilla

Un rotor de jaula de ardilla es la parte que rota usada
comúnmente en un motor de inducción de corriente
alterna. Un motor eléctrico con un rotor de jaula de
ardilla también se llama "motor de jaula de ardilla". En
su forma instalada, es un cilindro montado en un eje.
Internamente contiene barras conductoras longitudinales de
aluminio o de cobre con surcos y conectados juntos en ambos
extremos poniendo en cortocircuito los anillos que forman la
jaula. El nombre se deriva de la semejanza entre esta jaula de
anillos y barras y la rueda de un hámster (ruedas
probablemente similares existen para las ardillas
domésticas)

Monofásicos

• Motor de arranque a resistencia. Posee dos bobinas
  una de arranque y una bobina de trabajo.

• Motor de arranque a condensador. Posee un
  condensador electrolítico en serie con la bobina de
  arranque la cual proporciona más fuerza al momento de
  la marcha y se puede colocar otra en paralelo la cual mejora
  la reactancia del motor permitiendo que entregue toda la
  potencia.

• Motor de marcha.

• Motor de doble condensador.

• Motor de polos sombreados o polo sombra.

Trifásicos

• Motor de Inducción.

A tres fases

La mayoría de los motores trifásicos
tienen una carga equilibrada, es decir, consumen lo mismo en las
tres fases, ya estén conectados en estrella o en
triángulo. Las tensiones en cada fase en este caso son
iguales al resultado de dividir la tensión de línea
por raíz de tres. Por ejemplo, si la tensión de
línea es 380 V, entonces la tensión de cada
fase es 220 V.

Rotor Devanado

El rotor devanado o bobinado, como su nombre lo indica,
lleva unas bobinas que se conectan a unos anillos deslizantes
colocados en el eje; por medio de unas escobillas se conecta el
rotor a unas resistencias que se pueden variar hasta poner el
rotor en corto circuito al igual que el eje de jaula de
ardilla.

Monofásicos

• Motor universal

• Motor de Inducción

• Motor de fase partida

• Motor por reluctancia

• Motor de polos sombreados

Trifásico

• Motor de rotor devanado.

• Motor asíncrono

• Motor síncrono

Motor síncrono

Los motores síncronos son un tipo de motor
de corriente alterna. Su velocidad de giro es constante y depende
de la frecuencia de la tensión de la red eléctrica
a la que esté conectada y por el número de pares de
polos del motor, siendo conocida esa velocidad como "velocidad de
sincronismo".

La expresión matemática que relaciona la
velocidad de la máquina con los parámetros
mencionados es:

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)

Por ejemplo, si se tiene una máquina de cuatro
polos (2 pares de polos) conectada a una red de 50 Hz, la
máquina operará a 1.500 revoluciones por
minuto.

Funcionan de forma muy similar a un alternador. Dentro
de la familia de los motores síncronos debemos
distinguir:

• Los motores síncronos.

• Los motores asíncronos
  sincronizados.

• Los motores de imán permanente.

Los motores síncronos son llamados así,
porque la velocidad del rotor y la velocidad del campo
magnético del estator son iguales. Los motores
síncronos se usan en máquinas grandes que tienen
una carga variable y necesitan una velocidad constante

En este tipo de motores y en condiciones normales, el
rotor gira a las mismas revoluciones que lo hace el campo
magnético del estator.

Arranque de un motor trifásico
síncrono

Existen cuatro tipos de arranques diferentes para este
tipo de motor:

• Como un motor asíncrono.

• Como un motor asíncrono, pero
  sincronizado.

• Utilizando un motor secundario o auxiliar para el
  arranque.

• Como un motor asíncrono, usando un tipo de
  arrollamiento diferente: llevará unos anillos rozantes
  que conectarán la rueda polar del motor con el
  arrancador.

Frenado de un motor trifásico
síncrono

Por regla general, la velocidad deseada de este tipo de
motor se ajusta por medio de un reóstato. El motor
síncrono, cuando alcance el par crítico, se
detendrá, no siendo esta la forma más ortodoxa de
hacerlo. El par crítico se alcanza cuando la carga
asignada al motor supera al par del motor. Esto provoca un
sobrecalentamiento que puede dañar el motor. La mejor
forma de hacerlo, es ir variando la carga hasta que la intensidad
absorbida de la red sea la menor posible, y entonces desconectar
el motor.

Otra forma de hacerlo, y la más habitual, es
regulando el reostato, con ello variamos la intensidad y podemos
desconectar el motor sin ningún riesgo.

Usos

Los motores eléctricos se utilizan en la gran
mayoría de las máquinas modernas. Su reducido
tamaño permite introducir motores potentes en
máquinas de pequeño tamaño, por ejemplo
taladros o batidoras.

Cambio de sentido de giro

Para efectuar el cambio de sentido de giro de los
motores eléctricos de corriente alterna se siguen unos
simples pasos tales como:

• Para motores monofásicos únicamente es
  necesario invertir las terminales del devanado de arranque,
  esto se puede realizar manualmente o con unos
  relevadores

• Para motores trifásicos únicamente es
  necesario invertir dos de las conexiones de
  alimentación correspondientes a dos fases de acuerdo a
  la secuencia de trifases.

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

Regulación de velocidad.-

En los motores asíncronos trifásicos
existen dos formas de poder variar la velocidad, una es variando
la frecuencia mediante un equipo electrónico especial y la
otra es variando la polaridad gracias al diseño del motor.
Esto último es posible en los motores de devanado
separado, o los motores de conexión Dahlander.

Motores
trifásicos de inducción

El sistema trifásico

Las redes trifásicas de baja tensión
están formadas por los tres conductores activos R, S y T,
y pueden ejecutarse con o sin conductor neutro. Los conductores
neutros están unidos al centro de la estrella del
generador o del transformador correspondiente al lado de baja
tensión. Dos conductores activos, o uno de ellos y el
neutro, constituyen un sistema de corriente alterna
monofásica.

Tensión de servicio

La tensión existente entre dos conductores
activos (R, S, T) es la tensión de línea
(tensión compuesta o tensión de la red). La
tensión que hay entre un conductor activo y el neutro es
la tensión de la fase (tensión simple).

Las tensiones normalizadas para las redes de corriente
trifásica, en baja tensión, son las
siguientes:

Conexión de
motores trifásicos

Los motores trifásicos se conectan los tres
conductores R,S,T. La tensión nominal del motor en la
conexión de servicio tiene que coincidir con la
tensión de línea de la red (tensión
servicio).

Conexión de servicio de los motores
trifásicos y sus potencias nominales:

Potencia.

Para elegir un motor adecuado, se tedrán en
cuenta los datos siguientes: la carga de trabajo (potencia), la
clase de servicio, el curso de ciclo de trabajo, los procesos de
arranque, frenado e inversión, la regulación de la
velocidad de rotación, las variaciones de la red y la
temperatura del medio refrigerante.

Caja de conexiones.

Los tamaños 71 y superiores, hasta el 220, poseen
la caja de conexiones en la parte superior de la carcasa; en los
demás motores va instalada a la derecha.

Para la conexión a tierra se dispone, en todos
los tipos, de un borne en la caja de conexiones, debidamente
marcado; del tamaño 180 en adelante, adicionalmente se
tienen bornes de puesta a tierra en las patas. Los motores se
suministran con los puentes correspondientes para las diferentes
conexiones de sus bobinas.

Carcasa.

La carcasa de los motores de los tamaños 71 a 160
es de aluminio inyectado. Del tamaño 180 en adelante
tienen la carcasa en hierro fundido.

Platillos.

Los tamaños AH 71, 80 y 90 se fabrican con
platillos de aleación de aluminio; a partir del
tamaño 112 los platillos de los motores son de
fundición de hierro, tanto en el lado de
accionamiento

AS como en el lado de servicio BS.

Pintura.

Los motores llevan dos capas de pintura. Una capa
anticorrosiva, que ofrece protección en caso de humedad o
de instalación a la intemperie o en locales en los que
haya que contar con gases y vapores químicamente agresivos
y otra de acabado color gris.

Ventilador.

Los ventiladores para la refrigeración del motor
son de plástico en todos los tamaños de la serie
1LA3/5/7 y su acción refrigerante es complementada por la
caperuza, fabricada en lámina de acero. Para las series
1LA4 y 1LA6 el ventilador es fundido en aluminio.

Fallas de los motores
eléctricos

-. Servicio de corta
duración

El motor alcanza el calentamiento
límite durante el tiempo de funcionamiento prescrito
(10-30-60 minutos), la pausa tras el tiempo de funcionamiento
debe ser lo suficientemente larga para que el motor pueda
enfriarse.

-. Servicio intermitente

Se caracteriza por periodos alternos de
pausa y trabajo.

-. Protección contra
averías

Si se daña un motor, deben tomarse
en cuentas los siguientes factores:

• Clase de máquina
  accionada.

• Potencia efectiva que debe desarrollar,
  HP.

• Velocidad de la máquina movida,
  RPM.

• Clase de transmisión
  (Acoplamiento elástico o rígido), sobre bancada
  común o separada, correa plana o trapezoidal,
  engranajes, tornillos sin fin, etc.

• Tensión entre fase de la
  red.

• Frecuencia de la red y velocidad del
  motor.

• Rotor anillos rozantes o jaula de
  ardilla.

• Clase de arranques, directo, estrella
  triángulo, resistencias estatóricas,
  resistencias retóricas, auto transformador,
  etc.

• Forma constructiva.

• Protección
  mecánica.

• Regulación de
  velocidad.

• Tiempo de duración a velocidad
  mínima.

• Par resistente de la máquina
  accionada (MKG).

• Sentido de giro de la máquina
  accionada mirando desde el lado de acoplamiento derecha,
  izquierda o reversible.

• Frecuencia de arranque en intervalos
  menores de dos horas.

• Temperatura ambiente si sobrepasa los
  40 °C.

• Indicar si el motor estará
  instalado en áreas peligrosas: Gas, Humedad,
  etc.

-. El motor funciona en forma
irregular

• Avería en los
  rodamientos.

• La caja del motor está sometida
  a tensiones mecánicas.

• Acoplamiento mal
  equilibrado.

-. No arranca

• Tensión muy baja.

• Contacto del arrollamiento con la
  masa.

• Rodamiento totalmente
  dañado.

• Defecto en los dispositivos de
  arranques.

-. Arranca a golpes

• Espiras en contacto.

-. Motor trifásico arranca con
dificultad y disminución de velocidad al ser
cargado

• Tensión demasiado
  baja.

• Caída de tensión en la
  línea de alimentación.

• Estator mal conectado, cuando el
  arranque es estrella triángulo.

• Contacto entre espiras del
  estator.

-. Trifásico produce zumbido
internamente y fluctuaciones de corriente en el
estator

• Interrupción en el
  inducido.

-. Trifásico no arranca o lo hace
con dificultad en la conexión estrella

• Demasiada carga.

• Tensión de la red.

• Dañado el dispositivo de
  arranque estrella.

-. Trifásico se calienta
rápidamente

• Cortocircuito entre fases.

• Contacto entre muchas
  espiras.

• Contacto entre arrollamiento y
  masa.

-. Estator se calienta y aumenta la
corriente

• Estator mal conectado.

• Cortocircuito entre fases.

• Contacto entre arrollamientos y
  masa.

-. Se calienta excesivamente pero en
proceso lento

• Exceso de carga.

• Frecuencia de conexión y
  desconexión muy rápida.

• Tensión demasiado
  elevada.

• Tensión demasiado
  baja.

• Falla una fase.

• Interrupción en el
  devanado.

• Conexión equivocada.

• Contacto entre espiras.

• Cortocircuito entre fases.

• Poca ventilación.

• Inducido roza el estator.

• Cuerpos extraños en el
  entrehierro.

• La marcha no corresponde al
  régimen señalado por la placa.

Conclusión

Los motores eléctricos son de suma importancia en
la actualidad, debido a las diferentes aplicaciones industriales
a los que son sometidos, es por ellos, que se deben tomar en
cuenta todas las fallas que se presentan para el correcto
funcionamiento de los mismos.

Un motor cuando comienza a sobre trabajar, es decir, que
trabaja por encima de sus valores nominales, va disminuyendo su
periodo de vida; esto nos lleva a concluir que si no se realiza
un buen plan de mantenimiento el motor no durará mucho. Un
plan de mantenimiento debe realizarse tomando en cuentas las
fallas que están ocurriendo en los motores.

El resultado de este informe es presentar las
aplicaciones de los motores eléctricos y las fallas que en
ellos existen, pero debemos tener en cuenta que son conceptos que
están íntimamente relacionados; Si no se conocen
las fallas que se presentan en los motores eléctricos no
se puede aplicar ningún plan de mantenimiento, lo que
implica el mal funcionamientos de los mismo y no tendrían
ninguna aplicación útil.

Anexos

Autor:

Marwin Prada

Nelson Chourio

Nectario Villalobos

Wendy Yedra

Carolina Yedra

Edgardo Hinojosa

Roberto Vargas

REPUBLICA BOLIVARIANA DE
VENEZUELA

MINISTERIO DE EDUCACION DEL PODER
POPULAR

INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGIA DE
CABIMAS

CABIMAS EDO-ZULIA