TEORIA_DE_TODOS_LOS_MOTORES_ELECTRICOS

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De acuerdo a la fuente de tensión que alimente al motor,
podemos realizar la siguiente clasificación:
Motores de corriente directa (DC)
Motore s de corriente alterna (AC):
- El Motor Asíncrono o de Inducción
- Motor Síncrono: Imanes Permanentes
- Reluctancia variable
Las máquinas eléctricas son convertidores
electromecánicos capaces de transformar energía desde
un sistema eléctrico a un sistema mecánico o viceversa
Flujo de energía como MOTOR
Sistema
Eléctrico
Maquina
Eléctrica
Sistema
Mecánico
Flujo de energía como GENERADOR
MÁQUINAS ELÉCTRICAS
En los motores eléctricos las espiras rotativas del conductor
son guiadas mediante la fuerza magnética ejercida por el campo
magnético y la corriente eléctrica. Se transforma la energía
eléctrica en energía mecánica.
MÁQUINAS ELÉCTRICAS
Se basan en la ley de Faraday que indica que "en cualquier
conductor que se mueve en el seno del campo magnético se
generará una diferencia de potencial entre sus extremos,
proporcional a la velocidad de desplazamiento".
Principio de funcionamiento de un generador
La tensión inducida e en un
conductor que se desplaza a una
velocidad u dentro de un campo
magnético B
MÁQUINAS ELÉCTRICAS
Si en lugar de un conductor rectilíneo se introduce
una espira con los extremos conectados a una
determinada resistencia y se le hace girar en el
interior del campo, de forma que varíe el flujo
magnético abrazado por la misma, se detectará la
aparición de una corriente eléctrica que circula
por la resistencia y que cesará en el momento en
que se detenga el movimiento. El sentido de la
corriente viene determinado por la ley de Lenz.
Principio de funcionamiento de un generador
MÁQUINAS ELÉCTRICAS
En los motores eléctricos las espiras rotativas del conductor son
guiadas mediante la fuerza magnética ejercida por el campo
magnético y la corriente eléctrica. Se transforma la energía
eléctrica en energía mecánica.
Colector de delgas
Colector de anillos
Funcionamiento
del Motor DC
Cuando una corriente eléctrica pasa a
través de un cable conductor inmerso
en un campo magnético, la fuerza
magnética produce un par el cual
provoca el giro del motor
Corriente
en un Motor DC
Cuando una corriente eléctrica pasa a
través de un cable conductor inmerso
en un campo magnético, la fuerza
magnética produce un par el cual
provoca el giro del motor
Campo Magnético
en el Motor DC
Cuando una corriente eléctrica pasa a
través de un cable conductor inmerso
en un campo magnético, la fuerza
magnética produce un par el cual
provoca el giro del motor
Fuerza Magnética
en el Motor DC
Cuando una corriente eléctrica pasa a
través de un cable conductor inmerso
en un campo magnético, la fuerza
magnética produce un par el cual
provoca el giro del motor
Fuerza Magnética
El campo magnético es definido por la ley de Lorentz, y
específicamente por la fuerza magnética de una carga en
movimiento:
Las implicaciones de esta expresión incluyen:
1. La fuerza es perpendicular a la velocidad v de la carga q y al
campo magnético B.
2. La magnitud de la fuerza es F = q∙v∙B∙sinβ donde β es el ángulo
< 180º entre la velocidad y el campo magnético. Esto implica que
la fuerza magnética de una carga estacionaria o de una carga en
movimiento paralelo al campo magnético es nula.
3. La dirección de la fuerza está dada por la regla de la mano
derecha.
Principio de Funcionamiento:
La ley de Faraday que indica que:"en cualquier conductor que se mueve
en el seno del campo magnético de un imán se generará una diferencia
de potencial entre sus extremos, proporcional a la velocidad de
desplazamiento".
Generador
Inductor o
circuito de
excitación
DINAMO
Motor
Inducido es el que
induce una fcem que da
lugar a un par motor
“si se introduce una espira, con los extremos conectados a una
determinada resistencia, en el interior de un campo magnético y se le
aplica una determinada tensión exterior, se producirá la circulación de
una corriente por dicha espira y ésta comenzará a girar “
Par
en el Motor DC
Cuando una corriente eléctrica pasa a
través de un cable conductor inmerso
en un campo magnético, la fuerza
magnética produce un par el cual
provoca el giro del motor
MOTORES ELÉCTRICOS
Principio de Funcionamiento:
N
F
I
Brush
F
V
Rotor
Armature
windings
w
F
S
http://e-www.motorola.com/collateral/MOTORTUT.html
MOTORES ELÉCTRICOS
Clasificación:
MOTORES ELÉCTRICOS
MOTORES DC
Constitución general:
MOTORES DC
El motor de corriente continua está compuesto de 2 piezas
fundamentales :
Rotor
(circuito de armadura o inducido)
Constituye la parte móvil del motor,
proporciona el par para mover a la
carga.
Está formado por
•
•
•
•
Eje
Núcleo y Devanado
Colector
Tapas
Constitución general:
MOTORES DC
Eje : Formado por una barra de acero fresada. Imparte la rotación al
núcleo, devanado y al colector.
Rotor
Núcleo : Se localiza sobre el eje. Fabricado con capas laminadas de acero,
su función es proporcionar un trayecto magnético entre los polos para que
el flujo magnético del devanado circule.
Este núcleo laminado contiene ranuras a lo largo de su superficie para
albergar al devanado de la armadura (bobinado).
Constitución general:
MOTORES DC
Devanado : Consta de bobinas aisladas entre sí y entre el núcleo de la
armadura. Estas bobinas están alojadas en las ranuras, y están conectadas
eléctricamente con el colector, el cual debido a su movimiento rotatorio,
proporciona un camino de conducción conmutado.
Colector : Denominado también conmutador, está constituido de láminas de
material conductor (delgas), separadas entre sí y del centro del eje por un
material aislante, para evitar cortocircuito con dichos elementos. El colector
se encuentra sobre uno de los extremos del eje del rotor, de modo que gira
con éste y está en contacto con las escobillas.
La función del colector es recoger la tensión producida por el devanado
inducido, transmitiéndola al circuito por medio de las escobillas.
MOTORES DC
Constitución general:
Estator
Constituye la parte fija de la máquina. Su
función es suministrar el flujo magnético que
será usado por el bobinado del rotor para
realizar su movimiento giratorio.
Carcasa
Está formado por
• Armazón
• Imán permanente
• Escobillas y portaescobillas
Constitución general:
MOTORES DC
Armazón : Denominado también yugo, tiene dos funciones primordiales :
servir como soporte y proporcionar una trayectoria de retorno al flujo
magnético del rotor y del imán permanente, para completar el circuito
magnético.
Imán permanente : Compuesto de material ferromagnético altamente
remanente, se encuentra fijado al armazón o carcasa del estator. Su
función es proporcionar un campo magnético uniforme al devanado del
rotor o armadura, de modo que interactúe con el campo formado por el
bobinado, y se origine el movimiento del rotor como resultado de la
interacción de estos campos.
Motor de Corriente Directa (DC):
Se utilizan en casos en los que es de importancia el poder regular
continuamente la velocidad del eje y en aquellos casos en los que se necesita
de un par de arranque elevado.
Para funcionar, precisa de dos circuitos eléctricos distintos:
• El circuito de campo magnético
• El circuito de la armadura.
El campo magnético (básicamente un imán o un electroimán) permite la
transformación de energía eléctrica recibida por la armadura en energía
mecánica entregada a través del eje. La energía eléctrica que recibe el campo
se consume totalmente en la resistencia externa con la cual se regula la
corriente del campo magnético. Es decir ninguna parte de la energía eléctrica
recibida por el circuito del campo, es transformada en energía mecánica.
La armadura consiste en un grupo de bobinados alojados en el rotor y en un
ingenioso dispositivo denominado colector mediante el cual se recibe corriente
continua desde una fuente exterior y se convierte la correspondiente energía
eléctrica en energía mecánica que se entrega a través del eje del motor.
Motor de Corriente Directa (DC):
Los distintos modos de conectar los arrollamientos de excitación
de los motores de corriente continua constituyen la base para
poder modificar ampliamente las formas de funcionamiento de
estos motores. Según sea la conexión elegida, los motores reciben
nombres especiales.
A continuación se exponen los sistemas de excitación más
utilizados en la práctica:
- Excitación por Imanes Permanentes.
- Excitación Independiente.
- Auto excitación.
- Excitación Serie.
- Excitación Paralelo.
- Excitación Compuesta.
Motor de Corriente Directa (DC):
Excitación Independiente
Va
Td I a
E
If
W
V ex = R ex × I ex
E = K v × w × I ex
V a = R a × I a + E = R a × I a + K v × w × I ex
M d = K t × I ex × I a = B × w + M L
Zona de Par constante
Zona de Potencia constante
Reg. Por tensión
Regulación por reducción
de campo
Motor de Corriente Directa (DC):
modificar la velocidad actuando sobre la alimentación de los
devanados del motor.
a.1.- Una opción consiste en modificar el flujo de excitación que crea el
inductor, es decir, Vf, así, cambiará la velocidad y el par. Como los
cambios de la velocidad y el par tienen tendencia contraria, la potencia,
puede permanecer constante. (Regulación de campo o de potencia
constante).
a.2.- Otra opción consiste en mantener el flujo de excitación que crea el
inductor y variar la tensión del inducido Va, en este caso se modificara la
velocidad ya que la corriente de armadura Ia permanece prácticamente
constante. El par permanecerá constante al no variar la corriente de
armadura pero la potencia proporcionada variara como consecuencia del
cambio en la velocidad. (Regulación del inducido o de par constante).
Motor de Corriente Directa (DC):
Circuito
►Variadores
monofásicos/
trifásicos CA/CC
Tipo
Frecuencia
Cuadrante de
de rizado
funcionamiento
Media onda
3fs
semiconvertidor
6fs
Convertidor
Totalmente
6fs
controlado
Convertidor
dual
6fs
Motor de Corriente Directa (DC):
►Troceadores o
Choppers CC/CC
Troceador
Tipo A
Tipo B
Configuración
Cuadrante funcionamiento
Motor de Corriente Directa (DC):
►Troceadores o
Choppers CC/CC
Troceador
Tipo C
Tipo D
Tipo E
Configuración
Cuadrante funcionamiento
Motor de Corriente Directa (DC):
Actuadores :
TROCEADORES
RECTIFICADORES CONTROLADOS
CONVERTIDOR:

Debe permitir obtener tensión y corriente directa e inversa para poder trabajar en 4
cuadrantes.

La tensión media de salida debe variar linealmente con la señal de control para
obtener una buena precisión del control de posición.

Debe proporcionar una corriente con un buen factor de forma para minimizar las
fluctuaciones en la velocidad y par del motor.

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