Fundamentos de Máquinas Eléctricas y Motores: Componentes, Tipos y Funcionamiento

Máquinas Eléctricas: Clasificación y Principios Básicos

Máquinas Rotativas

• Están provistas de partes giratorias.

Máquinas Estáticas

• Desprovistas de partes móviles (ej. transformadores).

Generadores

• Transforman energía mecánica en eléctrica (ej. dínamos).

Motores

• Transforman la energía eléctrica en mecánica.

Transformadores

• Modifican la energía eléctrica para su transporte y distribución.

Motores Eléctricos: Aplicaciones y Funcionamiento

Aplicaciones Comunes

• Se utilizan para desplazar objetos, empaquetar, subir y bajar cargas, entre otras.

Principios de Funcionamiento

• El arranque de los motores eléctricos suele estar gestionado por sistemas de automatismos eléctricos.

Tipos de Motores Eléctricos

Clasificación Principal

• Existen dos tipos principales: motores de corriente continua (CC) y motores de corriente alterna (CA).

Ventajas de los Motores de Corriente Alterna (CA)

• Menor tamaño para una misma potencia.
• Mejor rendimiento.
• Facilidad de inversión de giro.
• No requieren elementos auxiliares complejos para el arranque.

Componentes Internos de un Motor Eléctrico

Rotor

• Es la parte giratoria del motor.
• Su tamaño es similar al hueco dejado por el estator.
• Diseñado para que el entrehierro sea lo más pequeño posible.
• Desde el exterior, solo es visible el eje.

Estator

• Es la parte fija del motor.
• Consiste en un anillo cilíndrico compuesto por chapas.
• La conexión eléctrica se realiza a través de la caja de bornes.

Carcasa

• Cubierta mecánica que protege al motor de agentes externos.
• Envuelve la parte exterior del motor.

Sistema de Ventilación

• Para evitar un calor excesivo:
  • Se suele acoplar un ventilador al rotor.
  • Elimina el exceso de calor.

Caja de Bornes

• Aloja los diferentes terminales de los devanados para su conexión eléctrica.

Colectores y Escobillas

• Son componentes que suelen requerir reemplazo frecuente en ciertos tipos de motores.

Eje

• Elemento que transmite el movimiento giratorio del motor.

Sistema Eléctrico y Rendimiento

Inductor

• Se encuentra en el estator y está bobinado sobre las piezas polares.
• Compuesto típicamente por dos polos: polo norte y polo sur.
• A mayor número de polos, mayor par de eje (mayor fuerza).

Rotor de Jaula de Ardilla

• Compuesto por barras de aluminio fundido.
• Ofrece un par de arranque pequeño, pero alcanza altas velocidades.

Pérdidas y Rendimiento en Máquinas Eléctricas

La potencia inicial se irá perdiendo principalmente en forma de calor.

Tipos de Pérdidas

• Pérdidas por cobre.
• Pérdidas por hierro.
• Pérdidas mecánicas.

Pérdidas por Cobre

• Se producen en los circuitos eléctricos debido al paso de la corriente por las bobinas.

Pérdidas por Hierro

• Ocurren cuando el flujo magnético atraviesa los núcleos.

Pérdidas Mecánicas

• Determinadas por el rozamiento entre las partes móviles, como los rodamientos.

Curva de Par-Velocidad en el Arranque de Motores de Inducción

• Punto M: Representa el par de arranque, generalmente entre 1.5 y 2.5 veces el par nominal.
• Puntos A y C: Indican zonas de funcionamiento inestable.
• Punto C: Marca la zona donde el motor comienza a acelerar.
• Puntos C y E: Corresponden a la región de funcionamiento estable.
• Punto D: Representa el punto de operación normal del motor.
• Punto E: Indica la velocidad en vacío.
• Punto F: En vacío, la fuerza (par) que el motor debe ejercer es prácticamente cero.