Motores Flashcards
¿Qué es un motor eléctrico?
Un motor eléctrico se encarga de transformar energía eléctrica en movimiento (energía cinética), está compuesto por una parte fija llamada estator y una parte móvil llamada rotor.
Sobre el estator, siempre se va a generar un campo magnético a partir de bobinas o imanes permanentes. También están conformados por láminas de hierro que sirven para intensificar el campo magnético y minimizar las corrientes de Foucault.
El rotor consiste en un eje montado sobre unos rodamientos, el cual tiene un núcleo de hierro y un devanado alrededor.
Entre el rotor y el estator se encuentra un vacío de aire, por donde interactúan los campos magnéticos.
En un motor trifásico: entre arranque estrella o triángulo, ¿cuál genera más velocidad y cuál más torque?
Estrella: más velocidad, menos torque.
Triángulo: más torque, menos velocidad.
¿Cuáles son los componentes de un motor asincrónico o de inducción?
El estator se encuentra fijado en la carcasa del motor y no tiene movimiento. En el mismo se coloca un bobinado o devanado trifásico desfasado 120° en el espacio.
El rotor es un cilindro que se coloca dentro del estator y que tiene la posibilidad de rotar. En general se lo conoce como rotor jaula de ardilla debido a su forma. La jaula de ardilla tiene varillas que conectan la tapa superior con la inferior, y las mismas están inclinadas. La jaula de ardilla suele estar compuesta de varias láminas delgadas circularas, para minimizar pérdidas por corrientes de Focault.
Describa el funcionamiento de un motor asincrónico o de inducción
En el estator se encuentra un devanado trifásico desfasado 120° en el espacio. Este
devanado es alimentado por un sistema trifásico (de frecuencia ), esto induce un
campo magnético giratorio dentro del motor.
La velocidad a la que gira el campo magnético se la conoce como velocidad sincrónica Ns:
Ns[rpm] = f*60
Este campo magnético giratorio induce una fem en los conductores del rotor (ya que los conductores enlazan un flujo magnético variables, ley de Faraday). Esta fem inducida genera una circulación de corriente en el rotor, lo cual genera una fuerza tangencial en los extremos del rotor, y produce un par de torque que lo hace girar. Llamaremos N a esta velocidad de rotación del rotor.
A medida que aumenta la velocidad del rotor, acercándose a Ns, disminuye la variación de flujo magnético, lo que hace que se reduzca la velocidad N. Por eso decimos que la velocidad del rotor N siempre es menor a Ns, y a esta diferencia la llamamos deslizamiento. Dado que el rotor no gira a la velocidad de sincronismo, llamamos a este tipo de motor asincrónico
Describa los distintos tipos de arranque de un motor de inducción
El arranque de un motor de inducción es un momento particular ya que la corriente puede alcanzar valores de hasta 7 veces la corriente nominal.
Arranque directo: Para motores pequeños (menores a 5kW de potencia), suele no ser necesario ningún tipo de arranque especial, sino que el motor puede ser arrancado conectándolo directamente a la red. Al principio el motor consumirá una corriente más alta durante algunos segundos, irá aumentando su velocidad y disminuyendo la corriente que consume de forma progresiva, hasta establecerse en su punto de operación. Este tipo de arranque es brusco y violento.
Arranque Estrella-triángulo: Para motores de mayor potencia, las corrientes de arranque y los tiempos de arranque son mayores. El arranque Estrella-triángulo consiste en arrancar el motor conectado en estrella y pasados unos segundos, conectarlo (automáticamente) en triángulo. Entonces, al principio del arranque se conecta el motor en estrella y la tensión aplicada es menor, por lo tanto, la corriente también es menor. A su vez, el torque del motor también será menor. Es por esto que cuando el motor ya ganó velocidad, se lo conecta en triángulo donde la tensión es mayor junto con el torque. Este tipo de arranque es menos brusco que el arranque directo.
Arranque suave: El arranque suave es un dispositivo electrónico que permite controlar la tensión con la que se alimenta el motor
Desriba el rotor jaula de ardilla
El nombre “jaula de ardilla” proviene de la apariencia del rotor del motor, que se asemeja a una rueda de ardilla en una jaula. Se utilizan en motores de inducción
Está compuesto por barras conductoras de aluminio o cobre, generalmente cortocircuitadas en ambos extremos. Cuando el campo magnético giratorio del estator interactúa con el rotor, induce corrientes eléctricas en las barras del rotor debido a la ley de la inducción electromagnética de Faraday.
Este tipo de rotor también tiene un núcleo de hierro laminado para minimizar la corrientes de Foucault y aumentar así la eficiencia.
Describa los componentes y el funcionamiento de un motor sincrónico
La máquina sincrónica en su funcionamiento como motor y generador. Su uso más común es como generador, lo vamos a encontrar en las centrales de generación eléctrica hidráulicas, térmicas y nucleares.
El primer elemento es el estator. Al igual que en la máquina asincrónica, el estator aloja un devanado o bobinado trifásico. Esto quiere decir 3 bobinas desfasadas 120° en el espacio.
El segundo elemento es el rotor. Acá empezamos a notar diferencias con respecto a la máquina asincrónica. En este caso ya no tenemos un rotor jaula de ardilla, sino que el rotor posee su bobinado.
El bobinado rotórico se conecta a una fuente de tensión continua y circula por él corriente continua. Como el rotor va a estar girando no se puede conectar la fuente de tensión al bobinado del rotor simplemente por medio de cables. Si hacemos esto, cuando el rotor gire los cables se van a enredar y romper. Para solucionar este problema se utilizan anillos rozantes y escobillas.
La bobina del rotor está conectada a los anillos rozantes que giran junto al rotor. El positivo de la bobina va a uno de los anillos y el negativo al otro anillo (recordar que se alimenta con corriente continua).
Describa al motor sincrónico como generador
El rotor posee un bobinado que es alimentado por corriente continua. Esto transforma el rotor en un electroimán. Como la corriente es continua el campo magnético no varía. Se genera un polo norte y otro sur.
A continuación, se conecta el eje del rotor a otra máquina que lo haga girar como, por ejemplo: una turbina de agua, una turbina de vapor o una turbina de gas. Estamos hablando de motores que son propulsados por una fuerte presión de agua, de vapor o la combustión del gas. De forma general las llamamos máquinas motrices.
El campo magnético giratorio no lo genera la bobina del estator, sino que lo genera la bobina del rotor. El campo magnético giratorio produce una variación de flujo magnético en las bobinas del estator. Esto induce una fem en las bobinas del estator (Ley de Faraday). Las fems inducidas en el estator conforman un sistema trifásico que varía según la velocidad de giro del rotor. Esto quiere decir, que si se controla la velocidad a la que gira el rotor es posible generar un sistema trifásico de 50 Hz en el estator. Este es el principio de funcionamiento de un generador sincrónico.
Por lo tanto, la frecuencia a la que gira el rotor, la frecuencia a la que gira el campo magnético giratorio (que genera el rotor) y la frecuencia de las fems inducidas en los bobinados estatóricos es la misma. Es por esto que se lo llama generador sincrónico.
¿Cuáles son los componentes de un motor de continua?
Bobina del rotor: Es la parte móvil del motor y tiene una bobina conectada a través de un eje que proporciona el movimiento mecánico.
Campo magnético del estator: Es la parte fija del motor y crea un campo magnético constante en el que se encuentra la bobina del rotor. Este campo magnético puede ser generado por imanes permanentes o electroimanes
Conmutador: El conmutador es un interruptor rotativo que invierte la dirección de la corriente en la bobina del rotor a medida que este gira.
Escobillas: Son piezas conductoras que están en contacto con el conmutador y permiten la transferencia de corriente eléctrica entre la fuente de alimentación y la bobina del rotor. Las escobillas son comunes en motores de corriente continua para mantener el contacto eléctrico constante con el conmutador.
Describa el funcionamiento de un motor de continua
Cuando se aplica una corriente continua al motor a través de las escobillas, se genera un campo magnético en la bobina del rotor. Este campo interactúa con el campo magnético del estator, lo que genera un par de fuerza que hace que la bobina del rotor gire.
El conmutador invierte periódicamente la dirección de la corriente en la bobina a medida que esta gira, lo que mantiene el movimiento continuo del rotor. También se utiliza dicho conmutador para definir el sentido de giro.
La velocidad de giro del motor y el par que puede proporcionar dependen de la tensión y la corriente eléctrica aplicadas, así como del diseño del motor y su carga mecánica. Un aumento en la tensión o la corriente aumentará la velocidad del motor y su capacidad para vencer la resistencia de una carga.
Describa los componentes y el funcionamiento de un motor paso a paso
Los motores paso a paso son dispositivos electromecánicos que convierten impulsos eléctricos en movimientos angulares discretos, o “pasos”. Pueden girar a ambos lados, moverse en ángulos precisos, mantener el torque cuando la velocidad es cero y son controlados por circuitos digitales.
Estos motores están compuestos por el estator, el cual contiene dos o más bobinados los cuales están conectados a un controlador.
El rotor contiene imanes permanentes los cuales están colocados de forma tal que interactúan con los campos magnéticos generados por el estator. Los pasos de un motor se dan por la cantidad de bobinas e imanes permanentes
Existen dos tipos de motores PaP, Unipolar y Bipolares. Los motores bipolares tienen cuatro cables, mientras que los motores unipolares tienen cinco o seis cables. Los motores bipolares requieren una inversión de la dirección de la corriente para cambiar la dirección del movimiento, mientras que los motores unipolares utilizan bobinados adicionales para lograr este cambio.
Describa los componentes y el funcionamiento de un motor brushless
Un motor brushless (sin escobillas) es un tipo de motor eléctrico que utiliza imanes permanentes para generar un campo magnético y bobinas fijas para producir movimiento. A diferencia de los motores con escobillas, los motores brushless no tienen partes móviles que hagan contacto eléctrico directo, lo que los hace más eficientes y duraderos.
Rotor: En un motor brushless, el rotor está compuesto por imanes permanentes que están montados en el eje del motor. Estos imanes crean un campo magnético constante.
Estator: El estator contiene bobinas de alambre de cobre que están fijas en su posición y rodean el rotor. La disposición y el número de bobinas varía según el diseño del motor.
Controlador electrónico: Es un componente crucial que gestiona la secuencia de alimentación de las bobinas del estator. Se encarga de determinar cuál de las bobinas debe ser energizada y en qué momento para mantener el movimiento del motor.
Cuando se aplica corriente a una de las bobinas del estator, se crea un campo magnético alrededor de esa bobina. Debido a la disposición de los imanes permanentes en el rotor, se establece una interacción entre el campo magnético de las bobinas y el campo magnético del rotor, lo que genera un par motor que hace girar el rotor. Este proceso de conmutación continua permite que el rotor siga girando, lo que a su vez impulsa la carga mecánica acoplada al eje del motor.
Mencione las ventajas de los motores brushless
Eficiencia: Los motores brushless son más eficientes que los motores con escobillas debido a la falta de fricción y desgaste en las escobillas.
Durabilidad: Dado que no tienen partes móviles que se desgasten con el tiempo, los motores brushless tienden a tener una vida útil más larga.
Control preciso: Son ideales para aplicaciones que requieren un control preciso de la velocidad y la dirección.
Menos mantenimiento: Al no requerir reemplazo de escobillas, el mantenimiento es mínimo.
Para un motor asincrónico trifásico ¿Cuál es el torque a la velocidad de sincronismo?
El torque a la velocidad de sincronismo es igual a cero. Esto se debe a que en el momento en que el motor alcanza su velocidad de sincronismo, no hay diferencia entre la velocidad de rotación del campo magnético y la velocidad del rotor del motor.
