MOTORES HIDRÁULICOS Y MOTORES ELÉCTRICOS EN SISTEMAS HIDRÁULICOS

Presentan:Ronald CastellónAtilio ContrerasMauricio RiveraCarlos A. RodasJulio C. TobarRicardo A. Zamora

INTRODUCCIÓN

En los diferentes procesos en los cuales se implementansistemas hidráulicos, se pueden observar dos tipos demotores, motores eléctricos, que son, por lo general, los quetransmiten potencia a las bombas, o bien son los que seutilizan en los actuadores y servo válvulas. Los motoreseléctricos que se utilizan pueden tener diferentesclasificaciones; DC, AC, o de paso a paso, también puedenclasificarse según su velocidad, torque, voltaje de servicio,numero de fases utilizadas, etc.También se utilizan motores hidráulicos, que después de loscilindros, son elemento s de trabajo que se emplean con masfrecuencia en los procesos hidráulicos, gracias a losadelantos tecnológicos se puede encontrar una extensa gama deestos, los cuales pueden ser seleccionados para unaaplicación especifica en la industria. Los motoreshidráulicos son maquinas que transforman energía oleohidráulica en energía mecánica de rotación, una forma deexplicar su funcionamiento es haciendo referencia a la formaen que trabajan las bombas, estos lo hacen de forma inversa;existen algunos casos en que el componente puede funcionar delas dos formas simplemente modificando la función de losconductos de aceite, para el caso de los motores sonconductos de presión.A continuación se explicara con mas detalle ambos tipos demotores y su implementación en los sistemas hidráulicos.

LOS ELEMENTOS DEL SISTEMA HIDRÁULICO CONVENCIONAL.

Los sistemas hidráulicos a base de aceite fuerondesarrollados en la década de los años veinte y, desdeaquellos lejanos tiempos, han ido perfeccionándose eincorporando nuevas tecnologías de control.

esquema básico de uncircuito convencional

Esencialmente un sistema hidráulico comprende la producción,transmisión y control de energía hidráulica, utilizandoaceite como fluido. Se suministra energía al aceite, por logeneral en forma de presión, mediante bombas, y se conduce através de tuberías hasta motores o cilindros hidráulicos quese encargan de transformar la energía en trabajo. Laspresiones utilizadas son relativamente elevadas, desdealgunas decenas a varios cientos de kg/CM2.

Las modernas unidades están concebidaspara poderlas ampliar según lasnecesidades.

Así pues, las bombas aspiran el aceite de un depósito,previamente hay que introducir un filtro que elimina posiblesimpurezas. Las bombas son generalmente de tipo rotativo, abase de engranajes, pero también pueden ser de pistón o

incluso superiores a los 75 kg/CM2. Las bombas son accionadasdirectamente por motores eléctricos o bien van acopladas almotor principal. En el circuito se incorporan válvulas deseguridad, de dirección y de control de caudal, tuberías yfinalmente el motor o cilindro hidráulico.

El grupo hidráulico es la base de toda instalación.

Los cilindros hidráulicos constituyen el sistema deaccionamiento más sencillo, pero cualquier bomba de lasanteriormente descritas puede transformarse en motor con sólosuministrarles fluido a alta presión. La diferencia entreunos y otros es que los cilindros efectúan un desplazamientolineal y los motores o bombas convertidas generan unmovimiento rotativo.

Unidad de potencia a base de cilindrolineal.

Los controles utilizados para el funcionamiento del sistemapueden ser de tipo manual (discontinuo o variable) y de tipoautomático (de bucle abierto, cerrado o retroalimentación).

De este sistema basico convencional nos dispondremos aanalizar los motores hidraulicos y los motores eléctricos.

MOTORES HIDRAULICOS

El nombre que se da generalmente a actuador hidráulicogiratorio es motor hidráulico. La construcción de los motoresse parece mucho a la de las bombas. En vez de suministrarfluido como lo hace una bomba, son impulsados por ésta ydesarrollan un par y un movimiento continúo de rotación, esdecir, convierten la energía hidráulica en torque y comoresultado Fuerza. Como los dos orificios del motor, deentrada y de salida, pueden ser ambos presurizados (motoresbidireccionales). Muchos de los motores hidráulicos llevandrenaje externo.Todos los motores hidráulicos poseen varias característicasen común que pueden ser: 

1. Cada tipo debe tener una superficie sometida a presióndiferencial . En los motores de paleta, engranajes yorbitales esta superficie es rectangular. En los motoresde pistones axiales y radiales la superficie esCircular.

2. En cada diseño la presión aplicada a área (A)(superficie), debe estar conectada mecánicamente a uneje de salida que aplica la energía mecánica al equipoaccionado por el motor.

3. La aplicación del fluido bajo presión a esta superficiedebe proporcionarse en cada tipo de motor hidráulicopara poder mantener una rotación continua.El funcionamiento óptimo del motor esta determinado por:

1. Capacidad de soportar presiones y grandesfuerzas hidráulicas.2. Características de las fugas de las partes enmovimiento.3. Eficacia de los métodos utilizados para conectarla superficie bajo presión al eje de salida.

El funcionamiento óptimo de un motor varía en cada tipo dediseño por la capacidad de soportar de presión y grandesfuerzas, caudal, par de salida, velocidad, rendimiento,duración elevada y configuración física viene determinadopor:

Características nominales de los Motores

Los motores hidráulicos se clasifican según su desplazamiento(tamaño), capacidad de par, velocidad y limitaciones de lapresión máxima.

DesplazamientoEs la cantidad de fluido requerida por el motor para que sueje gire una revolución. El desplazamiento del motor es iguala la capacidad de una cámara multiplicada por la cantidad decámaras que el motor contiene. Este desplazamiento se expresaVolumen, en pulgadas cúbicas por revolución (in^3/rev), ocentímetros cúbicos por revolución, (cm^3/rev).El desplazamiento de los motores hidráulicos puede ser fijo ovariable para un mismo caudal de entrada y presión de trabajoconstantes. El motor de desplazamiento fijo suministra un parconstante (Torque constante) a velocidad constante. Bajo lasmismas condiciones, el motor de desplazamiento variableproporciona un par variable (Torque variable) a velocidadvariable.

Par (Torque)El Par es el componente de fuerza a la salida del motor. Suconcepto es equivalente al de fuerza en un cilindro. Sedefine como un esfuerzo giratorio o de torsión. No serequiere movimiento para tener un par, pero este movimientose efectuará si el par es suficiente para vencer elrozamiento y resistencia de la carga. El par de salida se puede expresar en Newton metro, enlibras - pulgadas o en libras – pie, y es función de lapresión del sistema y del desplazamiento del motor. Losvalores del par de un motor se dan generalmente para unadiferencia específica de presiones, o caída de presión através del mismo. Los valores teóricos indican el pardisponible en el eje del motor suponiendo un rendimiento del100%.El par de arranque con carga es el par requerido paraconseguir que gire una carga en reposo. Hace falta más Par

para empezar a mover una carga que para mantenerlamoviéndose.

El par de giro puede referirse a la carga del motor o almotor mismo. Cuando se utiliza con referencia a una carga,indica el par requerido para mantenerla girando. Cuando serefiere al motor, este par indica el par que el motor puederealmente realizar para mantener una carga girando. El par degiro toma en consideración el rendimiento del motor y seexpresa como un porcentaje del par teórico. El par de giro delos motores normales de pistones, paletas y engranajes esaproximadamente un 90% del teórico.

El par de arranque sin carga se refiere a la capacidad de unmotor hidráulico. Indica el valor del par que el motor puededesarrollar para empezar a mover una carga. En algunos casos,este par es mucho menor que el par de giro. Este par dearranque se expresa también como un porcentaje del parteórico y para los motores corrientes de pistones, paletas yengranajes suele estar comprendido entre el 60 y el 90%

del par teórico.El rendimiento mecánico es la relación entre el par realdesarrollado y el par teórico.

VelocidadLa velocidad del motor depende de su desplazamiento y delvolumen de fluido que se le suministra. Su velocidad máximaes la velocidad a una presión de entrada específica que elmotor puede mantener durante un tiempo limitado sin dañarse.La velocidad mínima es la velocidad de rotación suave,continua y más baja de su eje. El drenaje es la fuga internaa través del motor, o el fluido que lo atraviesa sin realizarningún trabajo. La velocidad puede ser expresada enrevoluciones por minuto. El motor hidráulico debe ser operadodentro de sus rangos de eficiencia.El sistema hidráulico puede sufrir daños si el motor essobre-revolucionado o provocar un desgaste prematuro/acelerado.

PresiónLa presión necesaria para el funcionamiento de un motorhidráulico depende del par y del desplazamiento. Un motor congran desplazamiento desarrollará un par determinado con menospresión que un motor con un desplazamiento más pequeño. Elpar desarrollado por un motor se expresa generalmente enpulgadas - libra por 100 psi de presión (newton – metro porbar)

Clases de motores hidráulicos

En Los motores hidráulicos pueden clasificarse según suaplicación, en tres categorías:

Motores de velocidad elevada y par bajo (HSLT) Motores de baja velocidad y par elevado (LSHT) Motores de rotación limitada (Generadores de par)

Motores HSLT. (High Speed, Low Torque) motores de altavelocidad y bajo torque pueden utilizarse en aplicacionescuando se requiere que funcione continuamente a velocidadesrelativamente elevadas. Como ejemplos, ventiladores,accionamiento de generadores y compresores. Mientras que lavelocidad es elevada y relativamente constante, la carga

puede ser fija, como en ventiladores, o completamentevariable como en compresores y generadores. Los motores HSLTson excelentes para este tipo de aplicaciones. Los cuatrotipos mayormente utilizados son los motores de pistones enlínea y en ángulo, los de paletas y los engranajes.

Motores LSHT. (Low speed, High Torque) Motores de bajavelocidad y alto torque, pueden utilizarse en algunasaplicaciones, cuando el motor debe mover cargas relativamenteelevadas a velocidades bajas y a un par sensiblementeconstante. Algunos de ellos funcionan suavemente hasta una odos rpm y son de diseño sencillo con un número mínimo depiezas, completamente fiables y generalmente de menos costoque los motores de velocidad elevadas utilizados condispositivos de reducción de la velocidad.Idealmente, los motores LSHT deben tener rendimiento elevadocon relación a sus pares de arranque y funcionamiento, ybuenos rendimientos volumétricos y mecánicos. Deben arrancarsuavemente bajo carga total y suministrar el par total entodo el intervalo de funcionamiento. Estos motores debenpresentar poco o ninguna caída de par a la salida en todo elintervalo de funcionamiento, y la variación de velocidad conrelación a la velocidad media, a presión constante, debe sermínima.Los diseños básicos de los motores LSHT son los motores deengranajes internos, paletas, una paleta giratoria, pistonesradiales y pistones axiales, en línea y en ángulo

Motores Hidráulicos con Gerotor de caudal fijo, alto torque ybajas rpm

       

Series TC, TB, TE, TJ, TF, TG, TH de alta eficienciavolumétrica y extensa vida útil en tamaños compactos.

Presiones máximas de uso continuo hasta 224 bar (3250psi), e intermitentes hasta 275 bar (4000 psi), enconstrucción robusta de rodamientos de trabajo pesado.

RPM máximas hasta 940 rpm Caudales hasta 1103 cc/revolución (67.3 cu in/rev) Torque máximo de uso continuo hasta 10,000 lb-in, y

hasta 15,000 lb-in en uso intermitente

Motores Hidráulicos con Gerotor de caudal fijo, y altas rpm

Aptos para el comando deventiladores, ruedas y aplicacionesdonde se necesite capacidad de altasrpm, inclusive con alto torqueinicial

Series M2 y M4, de larga vida útil yoperación silenciosa.

Velocidades hasta 7500 rpm según elmodelo.

Tipos de motores hidráulicos.

En las aplicaciones industriales, se utilizan una variedad demotores hidráulicos. El tipo de motor utilizado depende delos requerimientos de cada aplicación individual. Lasiguiente es un listado de los tipos de motores: 

1. Motores de engranajes – los motores de engranajesexternos e internos (gerotor u orbital)

2. Motores de paletas – Motores detipos equilibrados y desequilibrados hidráulicamente,fijos, variables, y de cartucho (funcionamientoelevado).

3. Motores de pistones – Motores enlínea, en ángulo y radiales (fijos, variables y tipoleva

4. Generadores de par - incluyendo lostipos de pistones y de paletas

Motores eléctricos

El motor es un elemento indispensable en un gran número deequipos electrónicos. El conocimiento de su forma de trabajoy sus propiedades es imprescindible para cualquier técnico oaficionado que emplee estos componentes para el montaje omantenimiento de dichos equipos, con el objeto de poderefectuar la elección del modelo mas adecuado y así poderobtener el mejor rendimiento de los mismos. La misiónfundamental del motor eléctrico es la de transformar laenergía eléctrica, que se le suministra, en una energíamecánica que será la que se emplea para poner en movimientoel mecanismo del equipo en el que se instale.

El funcionamiento de un motor, en general, se basa en laspropiedades electromagnéticas de la corriente eléctrica y laposibilidad de crear, a partir de ellas, unas determinadasfuerzas de atracción y repulsión encargadas de actuar sobreun eje y generar un movimiento de rotación.

Principio de funcionamiento

El principio de funcionamiento del motor se basa en la ley deFaraday que indica que cualquier conductor que se mueve en elseno del campo magnético de un imán se generara una D.D.P(diferencia de potencial) entre sus extremos proporcional ala velocidad de desplazamiento. Si en lugar de un conductorrectilíneo con terminales en circuito abierto se introduce unanillo conductor con los extremos conectados a unadeterminada resistencia y se hace girar en el interior delcampo, de forma que varíe el flujo magnético abrazado por lamisma se detectará la aparición de una corriente eléctricaque circula por la resistencia y que cesara en el momento enque se detenga el movimiento.

Normalmente en un motor se emplea un cierto numero de espirasdevanadas sobre un núcleo magnético de forma apropiada ytambién en algunas ocasiones se sustituye el imán permanentecreador del campo por un electroimán, el cual produce el

mismo efecto cuando se le aplica la corriente excitadora. Aeste último elemento (Imán o electroimán) se le denominainductor, el conjunto espiras y núcleo móviles constituyen elinducido.

El sentido de la corriente eléctrica que circula por elinducido está definido mediante la Ley de Lenz que indica quetoda variación que se produzca en el campo magnético tiende acrear un efecto en sentido opuesto que compense y anule lacausa que la produjo. Si esta ley se aplica a nuestro casonos indicará que la corriente inducida creará un campomagnético para que se oponga al movimiento de la misma lo queobligará a aplicar una determinada energía para mantener elmovimiento la cual dependerá lógicamente de la intensidad dela corriente generada y del valor de la resistencia de carga(Rc), pudiendo calcularse como el producto de la energíaconsumida en la carga por un número que expresará elrendimiento de la conversión.

Ahora bien, todos los fenómenos expresados corresponden alefecto opuesto al de un motor, es decir, que mediante elsistema descrito se genera un corriente eléctrica a partirde un movimiento mecánico, lo que corresponde al principio defuncionamiento de un dinamo, sin embargo, al ser dicho efectoreversible, bastará con invertir los papeles y si en lugar deextraer corriente del inducido se le aplica un determinadatensión exterior, se producirá la circulación de una ciertaintensidad de corriente por las espiras y éstas comenzarán agirar, completándose así el motor. Es importante considerarque teniendo en cuenta la ley de Lenz mencionadaanteriormente, al girar el se creará en el mismo unadeterminada tensión eléctrica, de sentido contrario alexterior que tenderá a oponerse al paso de la corriente parcompensar así las variaciones de flujo magnético producidas,denominada fuerza contraelectromotriz (FCEM)

Características

Normalmente los motores se caracterizan por dos parámetrosque expresan directamente sus propiedades. Son lossiguientes:

Velocidad de rotación Par motor

La primera indica el número de vueltas por unidad de tiempoque produce el motor y depende por completo de la forma deconstrucción del mismo, de la tensión de alimentación, asícomo de la carga mecánica que se acople a su eje, aunqueesto último no es aplicable a un tipo especial de motoresdenominados síncronos o sincrónicos. Las unidades empleadasson las revoluciones por minuto (r.p.m.) y las revolucionespor segundo (r.p.s.) .

El par motor expresa la dureza de actuación de éste ydepende lógicamente de la potencia que sea capaz dedesarrollar dicho motor, así como de la velocidad de rotacióndel mismo. El concepto de par motor es importante a la horade elegir un modelo para una aplicación determinada; sedefine como la fuerza que es capaz de vencer el motormultiplicada por el radio de giro.

Además de estos factores también se tienen en cuenta otroscomo son las condiciones de arranque, la potencia absorbida yel factor de potencia.

Existe una relación matemática que liga ambos parámetros, yaque como se ha explicado no son independientes entre sí;dicha relación se expresa por la siguiente fórmula.

M= 0,95 x P/N

donde M es el par motor expresado en Kg. por cm., P es lapotencia absorbida en Watts y N es la velocidad enrevoluciones por minuto.

Clasificación

En función de la corriente empleada para la alimentación delmotor, que define por completo a las característicasconstructivas del mismo, se pueden clasificar los motores entres grandes grupos:

Motores de corriente continua Motores de corriente alterna Motores universales

En los motores de CC es necesario aplicar al inducido una CCpara obtener movimiento, así como al inductor en el caso deque éste sea del tipo de electroimán, conociéndose a estaúltima con la denominación de corriente de excitación. Suconstrucción suele estar realizada mediante un inductorcilíndrico hueco (imán o electroimán) que contiene un ciertonúmero de pares de polos magnéticos (Norte-Sur), que seconoce con el nombre de estator. En su interior se encuentrael inducido o rotor también cilíndrico sobre el cual seencuentra el arrollamiento. El eje está acoplado medianterodamiento o cojinetes para permitir el giro y dispone de unasuperficie de contacto montada sobre un dispositivo llamadocolector sobre el que se deslizan los contactos externos oescobillas.

Los motores de corriente alterna son los que se alimentan deeste tipo de excitación y comprende dos tipos con propiedadesbastantes diferenciadas:

Motores asíncronos Motores síncronos

Los motores asíncronos también conocidos con el nombre demotores de inducción, basan su funcionamiento en el efectoque produce un campo magnético alterno aplicado a un inductoro estator sobre un rotor con una serie de espiras sin ningunaconexión externa sobre el que se inducen unas corrientes porel mismo efecto de un transformador.

Por lo tanto, en este sistema solo se necesita una conexión ala alimentación, que corresponde al estator, eliminándose,por lo tanto, el sistema de escobillas que se precisa enotros tipos de motores.

Los motores síncronos están constituidos por un inducido quesuele ser fijo, formando por lo tanto el estator sobre el quese aplica una corriente alterna y por un inductor o rotorformado por un imán o electroimán que contiene un ciertonúmero de pares de polos magnéticos. El campo variable delestator hace girar al rotor a una velocidad fija y constantede sincronismo que depende de la frecuencia alterna aplicada.De ello deriva su denominación de síncronos. Los motoresuniversales son aquellos que pueden recibir alimentacióntanto continua como alterna, sin que por ello se alteren suspropiedades. Básicamente responden al mismo principio deconstrucción que los de CC pero excitando tanto a inductorcomo a inducido con la misma corriente, disponiendo a ambosen serie sobre el circuito de alimentación.

Motores de CC

Según se ha mencionado, un motor de CC esta compuesto por unimán fijo que constituye el inductor y un bobinado denominadoinducido que es capaz de girar en el interior del primero,cuando recibe una CC.

Suponiendo un motor elemental según se representa en lafigura, si sobre la bobina se hace pasar una corriente secreara en la misma en un campo magnético que la hará girar alcrearse una fuerza de atracción y repulsión con respecto alimán del estator. Durante este giro se produce una serie deefectos que condicionan la construcción del motor, el primerode ellos se produce cuando se enfrentan dos polos de distintosigno, momento en que la atracción será máxima y la bobinatiende a detenerse, sin embargo, por inercia pasará de largopero el sentido de giro se invertirá y se volverá hacia atrásdeteniéndose al cabo de unas cuantas oscilaciones. Ahorabien, si en el momento en que los polos opuestos se

enfrentan, se invierte el sentido de la circulación de lacorriente de la bobina, automáticamente se producirá uncambio de signo en los polos magnéticos creados por la misma,dando origen a que aparezcan unas fuerzas de repulsión entreellos que obligará a aquella a seguir girando otra mediavuelta, debiéndose invertir la corriente nuevamente y asísucesivamente.

El método empleado para producir estos cambios es el dedividir el anillo colector por el que recibe la bobina lacorriente de alimentación, en dos mitades iguales separadaspor un material aislante, que giran deslizándose sobre doscontactos eléctricos fijos o escobillas uno conectado al polopositivo y el otro al negativo.

De esta forma dichos contactos cruzaran dos veces por cadarotación la división entre los semianillos, invertiendose asíel sentido de circulación de la corriente de la bobina.

Motores de CA

1. Motores de inducción (Asíncronos)

Una vez conocidos los motores de CC, se van a describirseguidamente los principios básicos y formas de operación deuno de los modelos que cuenta con un elevado número deaplicaciones, se trata del tipo asíncrono excitado por unacorriente alterna, también conocido como motor de inducción.

El principio de funcionamiento de estos motores esta basadoen los experimentos de Ferraris en el año 1885, el cualcoloco un imán de herradura, con un eje vertical, que lepermitía girar libremente en la proximidades de un discometálico que también puede girar alrededor del mismo eje. Alhacer girar el imán, observo que, aunque no había contacto,el disco metálico también giraba en el mismo sentido.

Este fenómeno se debe a que la girar el imán se crea uncampo magnético giratorio y aparecen sobre el unas corrienteseléctricas inducidas las cuales recordando la ley de Lenz,tenderán a crear a su vez otro campo magnético que se opongala inicial; el efecto resultando es el giro del disco, ya quede esta forma, los extremos del imán estarán siempre frente alas mismas zonas de aquel y la situación volverá a sersimilar a la inicial, ya que al girar ambos con la mismavelocidad el efecto es el mismo que si estuvieran parados.

Sin embargo, en el instante en el que disco alcanza unavelocidad exactamente igual que la del imán desaparecerán lascorrientes inducidas sobre el mismo, con lo que se retrasará,lo que obligará a que aparezcan de nuevo dichas corrientes.De todo ello se obtiene el resultado de que el disco vasiempre algo retrasado con respecto al imán; esto es, suvelocidad es algo menor que la de aquel. Debido a ello a estesistema de le denomina asíncrono, que significa que no existeigualdad de velocidad o sincronismo.

El experimento descrito no se puede convertir directamente enun motor ya que no transforma una energía eléctrica ymecánica sino que únicamente efectúa un acoplamientoelectromagnético por ser necesario tener que mover el imánpara hacer girar el disco.

El método empleado para obtener un campo giratorio sinnecesidad de tener que mover un imán consiste en emplear doselectroimanes formando un ángulo recto a los que se aplicados corrientes alternas de la misma frecuencia pero con unafrecuencia de fase entre ellas de 90°. Al emplear una CAsinusoidal, se obtendrá un campo que varía de la misma forma,que al combinarse con el otro similar a el pero con unamagnitud diferente, debida a la diferencia de fase y con otradiferenciación creada por la misma situación, se produce elefecto deseado. Este conjunto de dos bobinados constituye elinductor o estator y provoca sobre el rotor, una velocidad degiro N = F, siendo F la frecuencia de la CA.

Rotor

El rotor de un motor suele construirse en base a dossistemas, aunque el principio de operación sea el mismo, queconsiste en disponer de un sistema de espiras encortocircuito devanadas o no sobre un núcleo de materialferromagnético. El objetivo de las espiras es hacer circulara través de ellas las corrientes inducidas, para crear elcampo de sentido contrario al producido por el estator.

El primer tipo de rotor que se va a considerar consiste en uncilindro formado por discos paralelos contiguos y aislados,provisto de ranuras situadas a lo largo de su superficieexterior sobre los que se encuentran las espiras. El segundotipo de rotor está constituido por dos coronas conductorasunidas por barras también conductoras formando un cilindrohueco muy parecido a una jaula de animales, de donde toma sudenominación, Jaula de ardilla, y es uno de los modelos másutilizados en la práctica, sobre todo en las aplicaciones debaja potencia.

El principio descrito antes para la generación de un campogiratorio por el estator, únicamente es aplicable en loscasos en los que se disponga de las dos corrientes desfasadas90° mencionadas. esto no sucede en las aplicacioneshabituales en las que los motores se han de conectar a la rednormal, que es monofásica, con lo que no existe campomagnético giratorio. El efecto sería entonces que el motor noarrancaría, aunque por un sistema mecánico externo se leobliga al rotor a iniciar el giro, se observará como, despuésde eliminar la fuerza exterior, se mantendrá la rotación,aumentando la velocidad hasta que alcance la correspondientea su régimen normal de funcionamiento. Esto se debe al que elcampo monofásico aplicado se descompone en dos camposgiratorios de la misma intensidad pero de sentido contrariocuyo efecto resultante se anula; sin embargo, basta conproducir un desequilibrio entre ellos para que se acentúe unoy se atenué el otro, dando lugar a un campo giratoriodominante que será capaz de hacer girar al inducido.

Arranque

Con objeto de evitar el sistema mecánico de arranque se sueleincluir sobre el estator un segundo devanado llamado devanadode arranque, situado en una posición de ángulo recto con eldevanado principal. Al hacer pasar por este arrollamientoauxiliar una corriente con una diferencia de fase próxima a90° respecto a la que circula por el principal, se comportarael motor como difásico, produciéndose un campo magnéticogiratorio poniéndose en marcha el rotor, en cuyo momento sepuede suprimir dicha corriente auxiliar.

La forma de obtener la corriente de arranque con ladiferencia de base mencionada es utilizando una reactancia(bobina o condensador) en serie con el arrollamientoauxiliar, produciéndose una corriente que aunque no estadesfasada exactamente a los 90° necesarios, resultasuficiente para el objetivo deseado.

Otro sistema empleado para el arranque de los motoresasíncronos es el de situar dos grupos de espiras encortocircuito arrolladas sobre el estator en una zona próximaal rotor. De esta forma, se obtiene un desequilibrio de fasedel campo magnético que actúa sobre el inducido, que essuficiente para que el motor arranque y se mantenga enrotación.

Par y velocidad

Las características de par y velocidad en un motor asíncronoestán bastante relacionadas y normalmente se representanmediante una curva en la que se puede elegir el punto defuncionamiento más adecuado. Esto es lógico ya que cuandoarranca el motor en ausencia de carga la velocidad del rotortiende a ser igual a la del campo giratorio del estator, yaque basta con una pequeña diferencia entre ambas para que secreen en el inducido las corrientes necesarias paramantenerlo en rotación y por lo tanto el par desarrollado

será muy débil debido a que únicamente será necesario vencerla resistencia de rozamiento del eje. Sin embargo, en elmomento en que se acople una determinada carga mecánica alrotor, será necesario que el par aumente y se iguale al quese precisa para mover dicha carga.

Como consecuencia la velocidad disminuirá porque sobre elrotor aumentan las corrientes inducidas y estas sonproporcionales a la diferencia de velocidad entre los camposdel inductor y del inducido. A esta diferencia se la denominadeslizamiento.

Debido a las características que presenta el motor en elmomento del arranque, el par obtenido no es elevado y essiempre bastante inferior al par máximo que puede desarrollarel motor, por esto en los dispositivos empleados para lapuesta en rotación se tiene en cuenta esta circunstancia conobjeto de que el motor supere siempre esta fase inicial.

Otro de los parámetros que también debe ser tenido encuenta, sobre todo en los motores de potencia medias oelevadas es el denominado "factor de potencia" que expresa lacifra de "potencia reactiva" que el motor emplea durante sufuncionamiento. Se expresa como la relación entre la potenciareal absorbida por el motor en watts y la potencia aparenteque se define mediante el producto de la tensión aplicada porla corriente absorbida. Es decir, que el factor de potenciaes igual a W real / potencia aparente. A este factor tambiénse le denomina cos f.

Motores síncronos

Los motores síncronos constituyen otro de los modelos másdestacados del grupo de los de CA. Como su nombre indica, sucaracterística más destacada es la del sincronismo, es decir,que su velocidad de rotación será constante y uniforme yestará regulada por la frecuencia de la corriente dealimentación.

Normalmente este tipo de motores está formado por un inductormóvil o rotor y un inducido fijo o estator, intercambiándosesus funciones con respecto al resto de modelos en los que laparte móvil corresponde casi siempre al inducido.

Principio de funcionamiento

El principio de funcionamiento es bastante simple y consisteen los efectos combinados del campo magnético constante delinductor, creado por el electroimán alimentado por CC o bienpor un imán permanente y del inducido que contiene una seriede bobinados a los que se les aplica una CA.

Supongamos una estructura elemental, constituida por dospares de devanados sobre núcleos magnéticos, representadospor 1 y 2 y un imán permanente situado sobre un eje giratorioque se encuentra en el centro geométrico de los elementoscitados anteriormente en una dirección perpendicular al planoformado por éstos. Al aplicar una CA a la pareja de bobinas 1se creará en ellas un campo magnético que variara deintensidad y de sentido según las alternancias de lacorriente. En un determinado instante el ampo será máximoentre ambas, creándose un polo norte en la zona superior dela bobina superior un sur en la zona inferior, otro norte enla cara superior de la bobina inferior y otro sur en la carainferior; en este momento el imán será fuertemente atraídopor ellas orientándose en sentido vertical. Si al mismotiempo se aplica una segunda CA a la pareja de bobinas 2 cuyafase esté retrasada 90° con respecto a la anterior, el camposerá nulo en el instante considerado debido a que lacorriente pasa por el valor 0 y no ejercerá ningunainfluencia. Sin embargo, comenzará a crecer seguidamente y adecrecer el producido por la bobina 1, haciendo que el imángire hasta situarse en posición horizontal, alineado con losbobinados 2; el proceso continúa al disminuir este segundocampo y comenzar a crecer el primero pero en sentidocontrario al inicial, ya que la alternancia de la corrienteahora es negativa, con lo que se invertirán entre si los

polos magnético señalados al comienzo. Ello hace que el imáncontinúe girando hasta ponerse otra vez vertical, pero con elnorte hacia abajo y el sur hacia arriba. El paso siguientecorresponde a las bobinas 2 que también han invertido sucampo, atrayendo otra vez al imán y manteniendo el giro. Estasecuencia se repetirá sucesivamente y el resultado obtenidoserá, como puede deducirse la transformación de una energíaeléctrica en otra mecánica de rotación, propiedad fundamentalde un motor

Velocidad

En nuestro caso el imán permanente o rotor dará unarevolución por cada ciclo de la corriente, por lo tanto lavelocidad de giro coincidirá con la frecuencia, ya que siesta es de, por ejemplo 50 hz. Producirá 50 giros completosen un segundo y como consecuencia el rotor dará 50 vueltas enel mismo tiempo, o lo que es equivalente a 50 rps.

Si en lugar de emplear un imán para el rotor se emplearan dosen ángulo recto y unidos solidariamente al mismo eje y en vezde dos pares de bobinas desfasas empleáramos cuatro, elefecto resultante también sería una rotación, pero lavelocidad de giro resultante sería la mitad de a anterior.Por lo tanto, puede definirse la velocidad de rotación de unmotor asíncrono por la fórmula siguiente:

N = f / P

donde N representa dicha velocidad en rps, f es la frecuenciade la CA y P el número de pares de polos que posee elinductor; así en el caso anterior, como el imán tiene dospares de polos, la velocidad resultante será de 25 rps

Inductor e inducido

Algunos modelos de motores síncronos contienen el inducido enel interior del inductor, con lo que la parte móvil será la

exterior, siendo el principio de funcionamiento es similar aldescrito anteriormente.

En ocasiones se sustituyen los imanes permanentes del estatorpor unos electroimanes, en este caso, es necesario aplicaruna CC de excitación, con objeto de poder crear todos lospares de polos magnéticos que se precisan. Además y dado queestos electroimanes constituyen el rotor, siendo por lo tantomóviles, se requiere contar con un dispositivo capaz deproducir los contactos eléctricos para el paso de dichacorriente durante la rotación como en el caso de los motoresde CC. Para ello se emplean dos anillos conectores queresbalan sobre sendas escobillas de forma que el polopositivo permanezca siempre aplicado a uno de ellos y elnegativo al otro.

Para las dos fases que se necesitan para el arranque yfuncionamiento del motor se suele utilizar un condensadorsituado en serie con uno de los dos grupos de devanados. Deesta forma la corriente se retrasara 90° aproximadamente alcircular por este y alcanzara a las bobinas en lascondiciones requeridas. si en lugar de situar el condensadoren los bobinados mencionados y se cambiara a los otros, elefecto sería el de invertirse el sentido de rotación,manteniéndose el resto de las características sin ningunavariación.

 MOTORES ELECTRICOSMotor asincrónico trifásico con rotoren jaula. Construcción cerrada. Ventilación externa. Tamaño 56 - 560. Potencia 0,06 - 1000 kW

Motor asincrónico trifásicoautofrenado. Construcción cerrada. Ventilaciónexterna. Con freno electromagnético encorriente alterna. Tamaño 63 - 280. Potencia 0,15 - 75 kW

Motor asincrónico trifásicoautofrenado. Construcción cerrada. Ventilaciónexterna. Con freno electromagnético encorriente continua. Tamaño 63 - 180. Potencia 0,15 - 22 kW

Motor asincrónico trifásicoautofrenado. Construcción cerrada. Ventilaciónexterna. Con freno electromagnético encorriente continua. Tamaño 63 - 112. Potencia 0,15 - 5,5 kW

Motor asincrónico trifásicoautofrenado. Construcción cerrada. Ventilaciónexterna. Con freno electromagnético encorriente continua, con bajo nivel deruido. Tamaño 63 - 225. Potencia 0,18 - 45kW

MOTORES ELECTRICOSMotor asincrónico monofásico con rotor enjaula Construcción cerrada. Ventilaciónexterna.  Tamaño 56 - 112. Potencia 0,06 - 4 kW

Motor asincrónico trifásico con rotor enjaula antideflagrante.  Serie EEx d Construcción cerrada.Ventilación externa. Tamaño 71 - 200. Potencia 0,37 - 37 kW

Motor asincrónico trifásico. Construcción cerrada. Ventilaciónexterna. Tamaño 100 - 500. Potencia  0,75 - 530 kW

MAQUINA DE ALTA FRECUENCIA Convertidor de frecuencia asincrónicatrifásica. Tamaño 100 - 355. Potencia 0,5 - 110 kVA.

MAQUINA DE ALTA  FRECUENCIA Motor de Alta Frecuencia Construcción  cerrada y ventilada.

Motor asincrónico trifásico.  Construcción cerrada. Ventilaciónexterna. 1. Tamaño 71 - 80. Potencia 0,6 - 4 kW 2. Tamaño 78 - 125. Potencia 1,5 - 25,8kW

Esquema de una bomba con un motor de 1.5 C.V. y 1500 rpm: