El motor eléctrico es una máquina que permite convertir la energía eléctrica en energía mecánica (15,16).
4.4.1. Componentes.
La constitución de un motor eléctrico es sencilla y su mantenimiento es muy fácil. Las partes principales se muestran en la Figura 4.10 y son:
-Bornera. En este compartimiento ubicado en la carcaza se encuentran los puntos de conexión eléctrica. Tiene una tapa para evitar la humedad excesiva que puede afectar las conexiones y producir un corto-circuito.
-Estator. Es la parte del motor conformado por la carcaza y los devanados de alambre que transforman la electricidad en campos magnéticos. Estas partes no poseen movimiento. La carcaza forma el escudo del motor, le da rigidez, protege su interior de objetos
extraños, permite anclarlo a la base y aloja los cojinetes. Además, los motores de mayor potencia poseen de aletas disipadoras del calor originado durante el funcionamiento normal del motor y por sobrecargas.
-Ventilador. Va acoplado al eje del motor y rota solidariamente con este; forza el aire a través de las aletas disipadoras, facilitando la remoción de calor. Cuando la temperatura del motor se incrementa, por ventilación deficiente u otra causa, se aumentan las pérdidas y se reduce su vida útil.
-Rotor. Se conoce también como inducido. Está conformado por embobinados rotóricos, si es rotor devanado, o por placas prensadas, si es de jaula de ardilla, colocados sobre el eje. El inducido es afectado por los campos magnéticos creados por el estator, a lo cual responde con movimiento giratorio.
El eje es sostenido por cojinetes soportados por la carcaza. Tiene en un extremo el ventilador y en el otro una parte libre para acoplar al motor una o varias poleas y suministrar movimiento a una máquina.
4.4.2.Clasificación de los motores según el tipo de corriente.
Los motores se clasifican, de acuerdo al tipo de corriente utilizada, en corriente continua, alterna y universales.
La transformación es el principal limitante en el uso de la corriente continua, impidiendo el transporte de potencias elevadas. Por esto se usa poco a nivel industrial, pues generalmente se debe generar en el sitio de uso o rectificar a partir de la alterna. Su empleo más frecuente es en los motores de equipos electrónicos y de arranque de los carros.
Los motores de corriente alterna son muy utilizados en la industria porque esta corriente es más fácil de manejar y más segura a potencias elevadas. Tales motores se consiguen en gran variedad de potencias y pueden ser monofásicos, bifásicos (poco utilizado) o trifási- cos, para niveles de tensión de 127 a 440 Voltios, generalmente.
El motor universal funciona independientemente de la clase de corriente. Su construcción es especial, se consiguen para bajas potencias y son solo monofásicos.
4.4.3. Clasificación según el número de fases. Los motores se clasifican de acuerdo al número de fases, así:
-Motores monofásicos. Existen de corriente continua y alterna. Se alimentan con dos hilos (una fase y un neutro) y tienen conexión a tierra. Se consiguen con potencias desde fracciones de caballo hasta tres. Generalmente es posible conectarlos a dos niveles de tensión mediante cambios de instalación en la bornera (15).
-Motores trifásicos. Son exclusivamente de corriente alterna. Reciben redes trifásicas de tres o cuatro hilos. Suplen las necesidades para grandes potencias y presentan ventajas como su alto rendimiento, ser si-lenciosos y fáciles de mantener y de operar. Vale la pena mencionar que también es posible cambiar el sentido de giro invirtiendo la posición de las fases.
Comparados con los motores monofásicos, para una misma potencia, son menos robustos y absorben menos corriente de la red por hilo. Así, si un motor monofásico toma 12 Amperios por hilo, en un trifásico se tomarán 7 únicamente. Entonces los protectores, controles y conductores serán más baratos por su menor capacidad (15,16).
4.4.4. Conexiones. Los motores de acuerdo con su constitución, tipo y número de fases, permiten diferentes clases de conexiones para disminuir los costos de la instalación o
acomodarse a las condiciones presentes. El motor conserva sus características de potencia y velocidad nominales independiente del tipo de conexión (16).
4.4.4.1. Para motor monofásico. Los motores monofásicos presentan posibilidades de alimentación a dos tensiones, generalmente 127 y 220 Voltios. Con 220 V, la corriente absorbida por fase, los conductores, protectores y con-troles serán de aproximadamente la mitad que para 127 Voltios.
4.4.4.2. Motores trifásicos. Estos motores se pueden conectar a dos niveles de tensión, normalmente 220 a 440 Voltios. Además la conexión puede ser en triángulo o en estrella. La conexión en triángulo se caracteriza por:
-Los embobinados del motor están a su tensión nominal.
-La corriente absorbida de la red puede llegar a ser la máxima admisible de acuerdo a la carga.
-La potencia que puede entregar es la nominal o de placa.
El mismo motor, variando la conexión en la bornera, se podrá pasar a estrella, cuyas carac- terísticas son:
-Los devanados se someten al 57% de su tensión nominal. -La corriente se reduce en la misma proporción.
-Bajo estas condiciones el motor solo entrega en el eje un 57% de la potencia nominal. 4.4.5- Arranque del motor.
El arranque del motor es una condición de funcionamiento transitoria, de fracciones de segundo, pero importante debido a sus efectos sobre la máquina, la instalación y el transformador de distribución.
Si el motor se conecta directamente a la red, al arrancarlo absorberá una corriente 6 a 7 veces mayor a la nominal, debido a las fuerzas de inercia del rotor y de la carga que se encuentra acoplada a su eje.
Un pico de consumo tan grande, sobre todo en motores de más de 5 caballos de potencia, es indeseable porque reduce la vida útil de la instalación, del motor y del transformador de distribución. Por esta razón las empresas eléctrificadoras dictan normas tendientes a que el arranque del motor, se haga paso a paso hasta conseguir la conexión directa. Entre las formas de lograrlo están:
-Arranque estrella triángulo. -Arranque por resistencias. -Arranque por autotransformador.
El uso de uno u otro tipo de arranque va de acuerdo a la potencia del motor y el costo del arrancador.
El arrancador estrella triángulo es recomendable para potencias hasta de 20 kW (27 H.P.). Para mayores no surte efecto. Con este implemento, el motor se arranca con la conexión en estrella, donde consume solo unas 3 veces su corriente nominal y al cabo de unos segundos, cuando ya se ha estabilizado, se pasa a la conexión en triángulo donde ofrece el 100% de la potencia de la placa.
La conmutación puede ser manual o automática. En la última se hace por medio del temporizador del arrancador.
4.4.6. Funcionamiento del motor eléctrico con molinos paneleros.
Cuando el motor está en marcha, se acomoda a las condiciones de carga sobre su eje rápidamente. Esto se puede ver en un ejemplo donde el motor acciona un molino de caña: En un momento el motor solo tiene como carga el molino y cuando se meten las cañas, la carga aumenta notoriamente. El motor estará fluctuando entre máxima y mínima carga de acuerdo con los ciclos de introducción de la caña. En la Figura 4.11 se puede apreciar el valor de la carga con respecto al tiempo.
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Figura 4.11. Comportamiento de la carga en el motor durante el trabajo en el molino.