Motor Trifásico: ¿Qué es? Partes, Ventajas y más

Los motores eléctricos funcionan con diferentes tipo de corrientes o fases, que determinarán su rendimiento y potencia de trabajo. En este artículo podrás conocer todo sobre motor trifásico, como funciona, sus partes y mucho más.

motor trifásico

Estos motores son diseñados para funcionar con corriente alterna (CA) trifásica, corriente que se empleaba en numerosas aplicaciones industriales.

Los motores trifásicos de inducción,  trabajan debido a los fenómenos de inducción electromagnética, que vinculan la electricidad con el magnetismo. Son los más empleados en las industrias gracias a su sencillez, robustez y fácil mantenimiento.

Para conocer más sobre su funcionamiento es necesario tener claro con conceptos de corriente alterna trifásica y campo magnético.

Corriente Trifásica

Contrario a los sistemas monofásicos de corriente alterna, que emplean solo fase y neutro como conductores de la electricidad para la repartición y uso, los sistemas trifásicos usan tres o cuatro conductores eléctricos, tres fases o tres fases más el neutro.

Como funciona con tres fases, adicional al neutro, las tensiones que se puede producir son diferentes, que van desde 230 voltios de tensión entre el neutro – fase y hasta 400 voltios entre fase – fase.

La tensión entre dos fases es siempre la raíz de tres veces superior que una fase con el neutro: 300/230= √3

La tensión más exaltada se suele emplear en la industria y para los motores, la más baja para uso familiar e iluminación. Este generador que produce la corriente trifásica se le llama alternador y logra generar tres fuerzas electromotrices (Fem= tensiones) en cada una de las fases con los valores transitorios:

e1= Emáxima X seno Wt.

e2= Emáxima X seno (Wt-120°).

e3= Emáxima X seno (Wt-240°).

Esto significa, que los valores de las tensiones (3) “una de cada fase” se encuentran fuera de contexto 120° una con relación a la otra en el momento. A las tres intensidades le ocurre lo mismo.

Ventajas

  • Los motores de corriente alterna trifásica, tienen la ventaja de poder generar dos tensiones de voltaje distintas dentro del mismo motor.
  • Los alternadores, transformadores, motores de corrientes alterna trifásicos, tienen mejor funcionamiento, son más simples y muchos menos costosos.

Esto se considera básicamente en los motores trifásicos de inducción, los más empleados en la parte industrial.

Entre los principales tipos de motor que existen, esta el motor monofásico, estos son los que poseen dos arranques, lo que lo hace más potente, con mayor factor de potencia y por ende un rendimiento superior.

Estos sistemas trifásicos encuentran trasladar la energía eléctrica con un ahorro importante en la división de los conductores.

Estas ventajas hacen que actualmente toda la energía eléctrica se distribuya, traslade, produzca y consuma de forma de forma alterna trifásica.

Campo Magnético

Es una zona del lugar donde hay fuerzas magnéticas, potencias que atraen o repelen los metales. Asimismo, se podrán exponer como el territorio donde hay magnetismo (fuerzas magnéticas).

Un imán, tiene alrededor un espacio donde colocar cualquier sustancia metálica, está se atrae por el imán. El campo se puede personificar por unas líneas conocidas como líneas de campo magnético.

La potencia con que se atrae la sustancia magnética al soltarla dentro de la zona magnética, dependerá de la fuerza que tenga el imán y del lugar del campo donde se coloque. No va hacer igual la potencia de atracción cerca del imán que en su borde del campo magnético.

El campo magnético no solamente lo hace un imán, también a un conductor que le cruza una corriente, reproduce alrededor un campo magnético, idéntico al del imán.

Si se enrolla el conductor en forma de bobina, el campo magnético va a ser mayor, también estás espiras estarán enrolladas, a su vez, alrededor de un electroimán, así será mucho mayor el campo magnético. Estos campos magnéticos son generados a través de la electricidad.

motor trifásico

Los generadores de campo magnético cuenta con dos polos, positivo y negativo, si logramos juntar dos campos magnéticos similares del mismo polo, los campos reproducen una fuerza de repulsión, ahora sí los polos de los campos son opuestos se produce una fuerza de atracción entre los campos.

En un conductor  que le cruza una corriente, los polos de los campos producidos dependerán del sentido en el que entre y salga la corriente por el conductor.

En un imán, polos iguales se repelen y polos opuestos se atraen, con éstos términos claros, será más sencillo entender el funcionamiento de un motor trifásico.

Función

Los motores asíncronicos trifásicos tienen sus partes importantes:

Estátor

Está formado por una carcasa en la que se encuentra incrustada una corona de chapas de acero al silicio provista de unos cortes.

Estás espiras de las bobinas se encuentran en dichos cortes formando electroimanes según los circuitos y fases que contenga la red, donde se va a conectar la máquina. El motor trifásico de triple bobina, cuenta con un circuito por bobina, por lo que contiene diversos circuitos.

motor trifásico

Los electroimanes que constituyen el estator, son los que van a hacer el campo magnético rotatorio, es por esto que también se llaman inductor, debido a que va inducir una corriente en la otra parte o inducirá la circulación. 

Rotor

Se encuentra ubicado dentro del estator, es un centro de chapas de acero al silicio apiladas que integra un cilindro o de una bobina eléctrica según el tipo de rotor, rotor de jaula de ardilla o rotor bobinado.

Igualmente es nombrado inducido, porque allí se inducen las tensiones, corrientes y la circulación del motor. Está es la parte móvil del motor.

Rotor de Jaula

Este rotor es el más utilizado, es un rotor con una secuencia de barras de aluminio o cobre (conductores) rodeando un cortocircuito por dos anillos en sus extremos. Es un rotor con bobinas a su alrededor.

El campo magnético giratorio, separa las varillas o chapas del motor, donde se va a inducir una fuerza electromotriz o tensión que estando en cortocircuito produce una corriente gracias a ellas, dicha corriente produce un campo que seguirá al estator haciendo girar el rotor.

Descubrimientos Físicos

Para la creación del motor trifásico fueron necesarias las revelaciones de tres grandes físicos:

Faraday

Reveló que un conductor eléctrico en movimiento dentro de un campo magnético (imán) produce una tensión o diferencial de potencial (d.d.p) en sus dos extremos.

Este voltaje es estimulado y se le llama fuerza electromotriz (fem) y no tensión. Si juntamos los extremos, como en un cortocircuito o con un bombillo, se mueve la corriente por el conductor.

Entretanto si movemos el conductor cortaremos líneas del campo magnético y se va a mantener en los extremos del conductor una fuerza electromotriz, si está abierto el cortocircuito. Si conectamos una lámpara al conductor, la fuerza electromotriz genera una corriente a través del conductor.

Está tensión producida en la espira al ser estimulada se le llama fuerza electromotriz inducida (fem), sencillamente es una tensión entre dos puntos: Si ocurre un cortocircuito en las espiras, se producirá una corriente inducida por la espira, conocida como corriente de cortocircuito.

Nikola Tesla

Tesla dio a conocer que la corriente trifásica alterna al viajar por cada fase dentro de una bobina, se debe producir un espacio magnético, luego concluyo que la unión entre un imán y una bobina son iguales a un electroimán.

Si la corriente tiene un valor de cero (0) no existe campo en esa fase, después irá incrementando y en cada medio ciclo de la onda el campo varía de sentido.

Ejemplos:

  • Punto N°1: Hay tres campos formados, dos son negativos establecidos por L2 y L3 y al positivo L1 que al poseer la corriente el valor mayor, será el campo mayor que podrá establecer L1. Al realizar la suma vectorial de los campos (3) nos dará el vector de color negro en el interior del motor.
  • Punto N°2: Está vez será L2 quien formará el campo mayor y los dos siguientes van a ser los negativos. Si sumamos los tres el resultado es el vector en esa posición. Si podrá verificar como ha girado.
  • Punto N°3: El campo mayor lo forma L3 y los dos siguientes serán negativos. Sigue girando el vector del campo y el campo.

El campo magnético producido en el estator del motor, se encuentra en movimiento y las líneas del campo magnético van a cortar las chapas metálicas (conductores) del rotor en jaula de ardilla  produciendo entre ambas una fuerza electromotriz inducida (fem) pero que estando en cortocircuito lo que se producirá será una corriente inducida que moverá las chapas del motor.

motor trifásico

Oersted

Descubrió que si por el conductor por el que se mueve la corriente eléctrica está dentro de un campo magnético y sus líneas separan al conductor, este se aparta verticalmente del campo magnético y se forma una fuerza en el conductor que ayuda a que entre en movimiento.

Es decir, una corriente x conductor + campo magnético = movimiento del conductor.

Verdaderamente la corriente que se mueve por el conductor, lo que forma a su entorno es un campo magnético, como reveló Oersted y al momento de interactuar ambos campos se genera la circulación (como si fueran dos imanes).

No olvides, dos imanes enfrentados = fuerza de atracción o repulsión.

De acuerdo al sentido de la corriente por el conductor, entre o salga, el campo que se forma tendrá una polaridad o la opuesta, por esta razón, los campos se atraen y repelen, forjando que el conductor se agite en un sentido o en otro, esto va a depender del sentido de la corriente del conductor.

Si el conductor fuera una espira, sobre ella se formarán dos fuerzas de sentido opuesto, debido que un lado de la espira, la corriente va a tener un sentido (entra) y por el otro lado tendrá el opuesto (sale) al otro lado de la espira, forjando que la espira gire. El par de fuerzas produce un momento o dos genera el giro de la espira.

Inductor

Elemento pasivo de un Circuito Eléctrico que gracias al fenómeno de la autoindución, genera energía como un campo magnético.

Estos componentes pasivos y lineales podrán guardar y liberar la energía en base a fenómenos relacionados con los campos magnéticos, fundamentalmente, todo inductor es un atropello del hilo conductor.

Este elemento eléctrico genera inducción,por lo que induce un campo magnético cuando atraviesa una corriente, cualquier conductor puede emplearse para hacer una bobina.

Campo Magnético Giratorio

Este campo magnético rota a una aceleración ideal y es producida desde una corriente eléctrica alterna. Lo descubrió Nikola Tesla en el año 1885, es el fenómeno en el que se basa el motor de corriente alterna.

Al usar corriente alterna en bobinas inductoras, se genera un campo magnético rotatorio o giratorio, cuya frecuencia es idéntica a la de la corriente alterna, con la que se mantendrá el motor.

¿Por qué Gira un Motor Trifásico?

Según Tesla, un motor posee un estator con un campo magnético giratorio, que se encarga de cortar unos conductores o chapas del rotor y esto produce una tensión estimulada denominada (fem).

Faraday dice que al encontrarse estos conductores o chapas en cortocircuito se genera por estos un movimiento de corriente estimulada y se forma en su entorno un campo magnético.

Por las chapas del motor (conductores) se mueve una corriente, se forman en estos campos magnéticos estimulados uva su vez estos campos forman dos fuerzas en el rotor.

El campo magnético formado en el rotor perseguirá al del estator, pero no conseguirá alcanzarlo, debido que las líneas del campo del estator no cortaran las chapas del rotor y se va a producir corriente inducida.

Es por esto que se llaman motores asincronos, la velocidad del rotor y la del campo del estator no se encuentran sincronizadas.

motor trifásico

También, es conocido como motor de inducción, debido que el estator induce una corriente en el rotor para que trabaje, “Motor Asincrono Trifásico de Inducción”.

Está corriente provocada por las chapas del rotor, lo que verdaderamente forman es un campo magnético a su entorno, campo que se va a mover girando  para continuar el campo giratorio del estator trifásico. Es como tener dos imanes.

A pesar de que se observé el rotor con un imán, en realidad es un rotor de jaula de ardilla, pero como ya lo observamos se forma en el campo magnético, con esto se transforma en imán.

Esto lo definimos como el desplazamiento de un motor asíncrono, como la discrepancia de estás velocidades manifestadas en tantos por ciento:

S= [(ns-n)/ns]x100

S= desplazamiento en tanto por ciento %

ns= Velocidad sincronica del Campo Magnético del Estator.

n= Velocidad del Rotor.

El Motor Asíncrono Trifásico de Rotor en cortocircuito tiene una velocidad de 3000 r.p.m

¿Cuál es el desplazamiento del rotor con plena carga si lo medimos con un tacómetro, velocidad de 2850 r.p.m?

S= [3000-2850/3000]=5%

El estator de un motor asíncrono trifásico se levanta de manera que se colocan tres bobinas dessafadas si 120°.

Cada una de ellas se fusionan a cada una de las fases del sistema trifásico, es por esto, que por cada una se moverán las corrientes instantáneas i1,i2 e i3.

Al incrementar la carga en el rotor del motor, la velocidad del rotor disminuye y el desplazamiento se incrementa. Esto estimula que el flujo de estator corte las barras de rotor a máxima velocidad, luego aumenta la intensidad en el rotor y ambos motores para vencer ambas resistentes de la carga.

Esto es lo que tiende a suceder en el arranque de algunos tipos motores eléctricos, que llegan a tener grandes intensidades absorbidas por el motor siete veces más superiores que estando en marcha el motor.

La velocidad del motor no se reduce al incrementar la carga, los desplazamientos de los motores trifásicos no son muy grandes.

La velocidad sincronica del campo giratorio dependerá de los polos con el que se realizan los devanados en el estator y de su frecuencia en la red que está conectada (España 50Hz en América 60Hz).

ns= (60xf)/p.

ns= Velocidad Sincronica del Campo Giratorio del Estator.

F= Frecuencia de la Red Trifásica en Hertzies.

P= Número de Pares de Polos del Estator. El número es 1 par polos (Norte-Sur).

Ejemplo: Si tiene una máquina de par de polos (dos polos) labora a 3000r.p.m a 50Hz, de dos pares de polos (cuatro polos) está girará a 1500 r.p.m, si está fuese de tres pares de polos sería de 1000r.p.m y de ser cuatro polos sería de 750r.p.m. Estos polos dependen del número de bobinas que tengan por cada fase en el bobinado.

motor trifásico

Habitualmente conociendo la velocidad del motor, está se encuentra en la placa de las características, sabremos el número de polos del motor.

La potencia que absorbe un motor (nominal) de encuentra en la placa de las características, es Par= √3xVnxInxCoseFi, está potencia no se traslada totalmente en el eje del motor, debido a que los motores poseen perdidas. Las pérdidas primordiales son:

  • Perdidas en el cobre: estás son por las resistencia de los bobinados.
  • Perdidas en el hierro: estás son debido a la histeresis y a las corrientes parásitas o de Fauconlt.
  • Perdidas mecánicas: estás son por los elementos giratorios debido a los rozamientos.

El Rendimiento (n) de un motor es:

n= (Putil/Pasorbida)x100; en tanto por ciento.

La potencia útil, si colocamos el rendimiento en número, no en porcentaje. Ejemplo: Rendimiento de 0,87 en lugar del 87%, esto será:

Pu= nx Pasorbida = nx√3xVnxInxCoseFi

No olvides 1CV=736w en numerosos inconvenientes la potencia viene expresada en caballos de vapor.

Carga del Motor, Aceleración y Arranque

El motor cuando pasa de marchar en vacío a remolcar una carga mecánica, el rotor se frena, debido al par de resistente que generan la carga opuesta al giro del rotor.

Esto produce que la circulación relativa del campo magnético giratorio en relación con los conductores del rotor incrementan, lo que genera un incremento de la fem y de la corriente inducida de los conductores o chapas del motor.

El par de fuerzas que se acrecienta en el rotor lo par de motores dependen de esta corriente, se genera un incremento de dicho par que se equilibran el par de resistente con el par del motor.

Esto quiere decir, que de acuerdo aumente la carga en el motor, además aumentará el deslizamiento y el par del motor. El par que fomenta un motor de inducción está cercanamente relacionado con la velocidad del motor.

Debido a que si relación matemática es algo compleja, en general, dicha relación pronuncia gráficamente por medio de una curva particular de par velocidad.

Está curva del motor par velocidad nos específica su función. Ejemplo:  la curva de un motor con el par motor (Mm) y el par resistente (Mi) en función a su velocidad (n).

Funcionamiento Nominal

Es el movimiento del motor en circunstancias naturales de trabajo para el que fue diseñado. El par nominal, la intensidad nominal, la velocidad nominal, estos existirán como valores en ese punto.

Los motores en la puesta en marcha tienen características del arranque distintas hasta que se afianza y marcha en su estado normal o nominal. El par nominal, nos entrega la potencia nominal y la intensidad nominal o al revés.

Par Nominal= Mn= Pu/w, potencia útil partido por la velocidad angular en radianes/segundo.

W= (2π/60)x Velocidad Nominal en r.p.m(n)

Mn= (Pux60)/(2πxn)= Newton x Metros.

Si logramos que el motor transporte una carga de un par resistente (Mi), el motor aclimatará su velocidad hasta encontrar ampliar un par de motor (Mn) que logré remolcar la carga mecánica. Esto se considera a la velocidad nominal (n).

Si se aplica un par resistente superior, la velocidad reducirá hasta lograr el equilibrio entre el par motor y par resistente. Si el par resistente es superior que el máximo que puede aumentar el motor, este se detendrá (ejemplo: Mmax=2,5Mn).

Ejercicio:

Un Motor Asíncrono Trifásico tiene las siguientes características: Potencia eléctrica absorbida de la Red 8Km; 400V, 50Hz, Cos de Fi 0.85, Rendimiento del 93%, pares de polos del desvanado estatórico 2, deslizamiento a plena carga del 4%. Calcule el par de rotación del rotor.

¿Cuál sería el par de arranque y el par superior de este motor si su característica mecánica es la que se muestra en la siguiente figura?

La carácter de los motores eléctricos se indican en la misma placa de características del motor, en su mayoría, como tensiones, potencia, frecuencia, velocidad, nivel de potencia, clase de aislamiento, factor potencia, tipo de servicio, entre otros.

La intensidad del motor se podrá lograr de la potencia nominal o absorbida.

Pn= √3xnxVnxInx CosFi, dónde n es el rendimiento del motor a plena carga.

Ejercicio:

Si desea conectar a una Red Trifásica de 400V un motor trifásico de inducción de 230/400V, 50Hz y 22Kw de potencia nominal, rendimiento a plena carga del 91,7% (0,917), factor de potencia 0,88 y 2,945 r.p.m de velocidad nominal. ¿Que intensidad absorberá de la línea?.

Solución: 39,35A

Si se quiere lograr otros datos, como el comportamiento en servicio en diversos regímenes de cargas, se tendrá que acudir a las características que proporcionan en las informaciones técnicas de una escala de motores asíncronos trifásicos comerciales con rotores en cortocircuito de un par de polos y 50Hz.

Aquí dejamos una verificación para observar si los datos de intensidad son correctos.

Conexión de los Bobinados

Donde se conecta cada una de las fases del motor trifásico son las bobinas, que forman el bobinado del estator del motor asíncrono. Este sistema es clasificado en tres grupos, que se entrelazan en el centro del estátor.

Cada bobina del estator, son tres, poseen dos mitades ubicadas en posiciones transversales contraría respecto al estator. Cada parte hará un polo del campo magnético (Norte-Sur). Las bobinas se encuentran desafadas 120° entre sí.

El juicio de arrollamiento de las bobinas, cuando la corriente pasa por medio de ellas, se provoca un campo magnético por medio del rotor. En este caso cada una de las bobinas posee dos polos, con lo que el motor será bipolar.

Motor trifásico

Las bobinas se conectan a la misma fase (todas), se encuentran unidas en secuencia formando un solo bobinado con un inicio y un final. Mantiene tres fases, tres principios y tres finales, en total son seis extremos, terminales o bornes para ser conectadas.

Inclusive si las bobinas de una propia fase están conectadas en comparación (en algunas ocasiones podría ser así) además se obtendría tres principios y tres finales.

Hay bobinados de un motor de dos pares de polos y luego conexiones de las bobinas en estrella y en triángulo.

Los terminales además se tienden a llamar U1-V1-W1 principios de los bobinados y U2- V2-W2 los finales.

Bobinado de los Motores Trifásicos

En este post no se va a exponer mucho de este argumento, debido a que es un aspecto constructivo y poco interesante. Sencillamente vamos a dejar una representación de como es un bobinado del estator de 36 en cada abertura como cambiaría una bobina y las bobinas cambiarían juntas de acuerdo a la representación.

El número de polos sería de dos pares o cuatro polos en totalidad. Se mantienen dos maneras distintas de fusionar o conectar los extremos de las bobinas del estator llamadas conexión estrella y conexión en triángulo.

Desigualdad eléctrica entre las dos:

  • La Tensión de Fase: Es una tensión en medio de una fase y el neutro.
  • La Tensión de Línea: Es una Tensión que existe en medio de dos fases. La VL= √3xVF. Si la de fase es 230, la de línea es de 400V

Fusionar las Bobinas del Motor en Triángulo

Aquí las bobinas permanecen alimentadas a la propia tensión de la red de alimentación. Si la alimentación trifásica de la red es de 400V (Vlinea), las bobinas permanecerán esclavizadas  a esa propia tensión de 400V.

Fusionar las Bobinas del Motor en Estrella

Al poseer un punto neutro en el núcleo que junta todos los finales de las bobinas, permanecen esclavizadas a la propia tensión que en medio de la fase y el neutro de la red, VF= VL/√3, que si VF es 400V permanecen esclavizadas a 230V.

Se debe tomar en cuenta la tensión de alimentación para fusionarlo en estrella o en triángulo.

Aquí te dejamos algunos ejemplos del funcionamiento de las bobinas en un motor, como arranque de estrella:

Un motor que sus bobinas funcionan a 400V en su movimiento normal (nominal), si se desea fusionar en una alimentación trifásica de 400V podríamos realizarlo en triángulo.

En estrella además, pero funcionarían a menor tensión de la que corresponde, funcionarían las bobinas a 230V.

En cambio, si es un motor que sus bobinas funcionan a 230V, si lo deseamos fusionar con una alimentación de 400V solo podemos realizarlo en estrella, si lo hacemos en triángulo se funden las bobinas.

Tensión de trabajo de las bobinas: la tensión se encuentra en la placa de las características. Y tiende a ser manifestada de la siguiente forma:

200V/400 esto indica que se podrá fusionar en estrella a 400V, en triángulo sería a 220V. La tensión natural de trabajo y superior que soportan las bobinas es siempre la que señala en triángulo, en este caso es 200V. Nunca podremos exceder está tensión en las bobinas del motor.

Si este motor lo dejamos fusionar con una red trifásica de 400V en medio de fases.

¿Cómo lo haría? Naturalmente en estrella, en triángulo se fundirían las bobinas, debido a que permanecerían en 400V.

Es importante observar las conexiones de las bobinas previo de realizar un arranque de motor trifásico.

Habitualmente los motores tienden a ser  de 400V/690V, debido a que las redes trifásicas son de 400V , es por esto,  que podrán fusionar en triángulo a las tres fases y en estrella, no obstante, en este caso las bobinas permanecieron a 230V trabajando a una tensión más baja de lo usual.

Podemos concluir estos los siguientes puntos:

  • 220/380V, se podrá fusionar a una red de 220V directo en triángulo. En estrella solo a una red superior de 380V jamás en triángulo a una Red de 380V.
  • 380/660V, se podrá fusionar a una red de 380V en triángulo y 660V en estrella. Si lo llegamos a fusionar  en estrella a una red de 380V las bobinas permanecerán va 230V.
  • 400/690V, se podrá fusionar a una de 400V en triángulo y 690V en estrella. Si lo fusionamos en estrella, en una red de 400V las bobinas permanecerán funcionando a 230V.

En la caja de bornes, los diversos motores emergen los seis terminales adecuados a los tres devanados del motor, además el terminal de conexión a tierra. La tendencia de los terminales siempre se realiza de la misma manera, persiguiendo las reglas internacionales.

Para obtener la conexión en estrella, solo con juntar los puentes finales Z-X-Y . La conexión en triángulo se logra hacer con disposición al juntar los puentes terminales (V-Z), (V-X), (W-Y).

motor trifasico

Para variar el sentido del giro del motor solamente se tiene que variar la formación de una de las fases.

Los motores asíncronos se ponen en marcha sin ayuda, pero requiere comprobar la corriente de tensiones generadas en el rotor en el arranque debido a que podría ser realizada.

Caja de Bornes

Ideada de forma que la protección de los conductores de fase contra los desperfectos dieléctricos dentro de la caja  y este asegurada principalmente por una separación sólida.

Partes más Elementales del Motor Eléctrico

Cómo la mayoría de las máquinas eléctricas, el motor eléctrico está creado, por un Circuito Magnético y  dos eléctricos  uno ubicado en la parte establecida (estator) y otros en la parte movible (rotor).

Puesta en Marcha del Motor

Cuando se empalma el motor a la Red, está atrae una intensidad fuerte de la línea en el momento de ponerlo en marcha, lo que podría perjudicar la durabilidad de los aparatos de conexión, también la línea que proporciona energía eléctrica.

Estás corrientes tan fuertes sobrecargan las líneas de distribución por lo que podría generar baja de tensión y acaloramiento en las diferentes conductores de dichas líneas.

Es por esto, que el REBT (Reglamento Electrónico de Baja Tensión), crea reglas para disminuir la corriente de inicio a valores que sean razonables.

En las instrucciones técnicas, se abre la relación superior en medio de la corriente de inicio y de la entera carga para los motores trifásico de corriente alterna

Usualmente,  para poder disminuir está corriente de arranque de un motor, se realiza disminuyendo su tensión. Se debe tomar en cuenta que la reducción de la tensión del motor trifásico, realiza también la reducción de su par de motor.

Existen diversos métodos para disminuir la corriente de arranque  disminuyendo la tensión del motor trifásico:

motor trifasico

  • Arranque estrella-triangulo.
  • Arranque con resistencias estatoricas.
  • Arranque por autotransformador.
  • Arranque estáticos

Observa las curvas individuales de un motor trifásico y la intensidad que atrae en cada instante el motor. Está es la curva individual del arranque del motor trifásico asíncrono:

IA= Intensidad de Arranque.

IN= Intensidad Nominal en el Punto de Trabajo.

MA: Par de Arranque.

MB= Par de Aceleración (MmXML).

MK= Maximo Valor del Par.

MI= Par de la Carga.

MM: Par del Motor (Punto de Trabajo).

MN: Par Nominal de la Carga.

n: Velocidad (Valor actual).

nN: Velocidad Nominales en el Punto de Trabajo.

nS: Velocidad de Sincronización. (nS-nN= Velocidad de Deslizamiento).

Tipos de Arranque

Uno de los puntos más importantes de un motor eléctrico trifásico es el arranque, que no es único para todos y dependiendo del tipo de arranque se determina su potencial y funcionamiento.

Arranque Directo

Es el que se manifiesta en el momento de proporcionar directo en el motor su tensión nominal: solamente se permite para los motores de limitada potencia, 4 o 5 CV y su relación de Iarranque/ Inominal sea idéntica o menor a 4,5.

Los motores con este tipo de arranque atraen una enorme punta de corriente en el instante de arrancar, la formación de 4,5 a 7 veces la intensidad nominal y este llega a generar un par de arranque en la formación de 1,5 o 2 veces el par nominal, esto permitirá poner en marcha estos motores a plena carga.

Este arranque se aplicará en estrella o en triángulo, de acuerdo a los valores de la tensión de red y la tensión nominal del motor en casa modelo de conexión. Estás conexiones en estrella o en triángulo se hacen en el Motor en su misma placa de bornes.

En la representación de fuerza y mando para el arranque directo de un motor asíncrono trifásico de rotor en cortocircuito.

Al oprimir S2 se enciende la bobina del contactor KM1 y provoca que se cierre el motor trifásico.

También el contacto abierto del KM1:23-14 se cierra y aún dejando  de oprimir S2 la bobina permanece con alimentación por un contacto de ella (retroalimentación o enclavamiento).

Usualmente, está representación se mejora con componentes de protección como lo es el guardamotor  o interruptor magnetotérmico para proteger al motor de sobre intensidades y cortocircuitos y un relé térmico también para proteger el motor de sobrecalentamiento.

Interruptor Magnetotérmico o Llave Térmica

Es un mecanismo apto para suspender la corriente eléctrica de un simulador de circuitos eléctricos en el momento que excede ciertos valores superiores. Se basa en dos de los efectos ocasionados por el movimiento de corriente en un circuito: El magnético y el térmico.

Efecto Magnético

También conocido como energía o magnetismo, no es más que un evento natural, que puede estar presenté en muchos minerales o materiales, principalmente en los imanes, conformados por cobalto, hierro y níquel, todo esos forman un campo magnético.

Efecto térmico

Cuando una corriente viaja por un sistema este se calienta, dependiendo de la potencia y el tiempo que dure el dijo de corriente por la resistencia.

El mecanismo, por tanto, es de dos partes, un electroimán y una lámina bimetálica, en una conexión en secuencia y por la que transita la corriente que se dirige a la carga. Estos son identicos a los fusibles y transformador trifásico, se encargan de proteger las instalaciones de sobrecargas y cortocircuitos.

Funcionamiento

Para comprender el funcionamiento de un interruptor magnetotérmico, es necesario comprender el proceso que ocurre en cada parte del mismo.

Cortocircuito

En el momento en que la corriente viaja por el electroimán, se genera una tensión que abre el contacto, a través de un dispositivo, este solo podrá abrirse si la intensidades que que viaja es superior al límite fijado.

El máximo de intervención fijado, puede estar compuesto por hasta 30 veces, dándole una letra a cada nivel de intensidad dentro del interruptor, su actuación es de la cuarta parte de un segundo, por lo que la reacción es mucho más rápida.

La función de este componente es como su nombre lo dice, dar protección en caso de presentarse un corto circuito u otroriesgos eléctricos, es específicamente en esta zona donde se produce un aumento veloz de la circulación eléctrica.

Un cortocircuito se produce cuando por error o falla entran en contacto la fase y el neutro, aumentando muy rápido la intensidad de la corriente.

Sobrecarga

Esta parte está caracterizada por ser de color rojo dentro del interruptor, al está sobrepasar la temperatura máxima, está se deforma, cambiando de posición, lo que provocará que el que contacto se abra a través del mecanismo correspondiente. Este componer es de un material conocido como lámina de bimetal.

El nivel de sobrecarga a pesar de superar los niveles permitidos podré interruptor, estás siguen siendo inferiores al nivel de intervención.

La función del sistema de sobrecarga el proteger al motor trifásico cuando esté aumente la demanda eléctrica cuando se conectan muchos dispositivos al mismo tiempo.

El dispositivo térmico y el magnético trabajan en conjunto para proteger el sistema de los aumentos de corriente que puedan dañar el dispositivo.

Desconexión Manual

El dispositivo posee la función de desconexión de manera automática, sin embargo, cuando esta falla existe la posibilidad de cortar el flujo de corriente de manera manual, además del armando nuevo del dispositivo, sin embargo está función no tendrá efecto si la desconexión es muy prolongada durante una sobrecarga o cortocircuito.

Es tan automático que el dispositivo es capaz de soltar la palanca, aunque esté bloqueada manualmente, esto se debe a la capacidad automática que tiene de soltar la palanca y cortar la corriente.

Polaridad

Existen dispositivos magnetotérmicos para la protección de corriente unipolares como trifásicas, todas trabajan con el mismo principió, aunque unos cortan solo un  suministró de corriente y otros cierran todas la entradas.

Cuando un interruptor magnetotérmico corta todos los suministros de corriente en las fases y el neutro, se le denomina interruptor omnipolar.

Características

Lo que define un tipo de interruptor son características como el número de los y amperios, la fuerza de la curva de disparo y corte.

Arranque Estrella-Triangulo

Está es la manera más empleada y reconocidas de todas. Se utiliza en el arranque de motores menores de 11Kw de potencia eléctrica.

motor trifasico

Si realizamos la conexión en estrella las bobinas permanecen trabajando bajo una tensión de raíz de tres veces menores en triángulo.

El arranque en triángulo requiere tres veces más energía que en estrella, a la propia tensión de red. Al conectarla estrella-triangulo la corriente es tres veces más que del motor arrancando el motor en estrella.

Lo que podría hacer en los motores trifásicos es lograr arrancarlos originalmente en estrella y luego de cierto tiempo, pararlo a triángulo (3 o 4 segundos). Se le denomina estrella-triangulo.

Se basa en el arranque en el motor pasemos a capturar revoluciones pausadamente, en estrella y luego de un período de tiempo se pasa a marcha natural en triángulo.

Observa los gráficos o curvas de este tipo de arranque.

motor trifasico

El arranque se deberá realizar la conexión al contactor K1  y el K3:(estrella) después de varios segundos se lograrán conectar en triángulo con K1 y el K2 se denomina circuito de fuerza de (salida).

Así luce una representación del Circuito de control o mando.

Sencillamente un interruptor térmico que detiene el motor si su temperatura sube mucho. S1 será el pulsador de arranque y S2 el de parar.

La bobina KA1 es relé y se moviliza al momento de la desconexión cuando le llegue corriente la bobina del contactor KA1 varían de posición (se desactiva KM3 y se activa KM2).

Este contactor realiza la variación de estrella a triángulo. El contactor KM1 en todo momento está activo o determinado el motor con S2 o que salte el relé térmico.

motor trifasico

Potencia Eléctrica

La potencia eléctrica se define como la porción de energía que cumple un mecanismo eléctrico por la cantidad de tiempo. Luego de entender las fórmulas, se puede conseguir adentrarnos en el asunto.

Está es la forma de calcular la Energia potencial eléctrica:

Electricidad: potencia y resistencia

Se dice: Potencia es igual a la energía entre el tiempo. P= V*I.

Formulado en palabras: Potencia(P) es igual a la tensión (V) multiplicada por la intensidad (I).

Formulado en palabras: Watt (w) es igual a la tensión (V)  multiplicada por la intensidad (I).

Arranque Estrella-Triángulo con Inversión de Giro

Un motor puede andar en sentido a las agujas del reloj o al revés, esto dependerá de los comandos dados por los pulsadores. Podemos arrancar en estrella-triangulo en sentido a as agujas del reloj y arrancar en triángulo en sentido opuesto.

Arranque de Resistencia Estatóricas

Se encarga de disminuir la tensión que genera las resistencias conectadas en secuencia en una serie con el estator.

Estando en serie todas las resistencias nuevas y las que están dentro del motor, la tensión nueva y también las internas, la tensión se divide entre las resistencias nuevas y las del motor funcionando a mínima tensión en la red de arranque.

Luego de cinco segundos se produce el punto de las resistencias en el arranque del motor se pone en la condición normal de operación.

Las resistencias se alinean para lograr una disminución del voltaje nominal (Vn) al 70%. Este tipo de arranque se emplea en motores de 25 Hp.

VResistencias del Bobinado del Motor= VF.

VResistencias nuevas en secuencia.

Igualmente podemos colocar dos resistencias en serie en el motor, en la primera fase disminuye algunas y en el segundo dominar las dos. El arranque se realiza en tres pasos.

Inclusive en las resistencias pueden colocarse resistencias variables o cambiar su valor en hasta disminuirlo a 0 ohmios.

Este procedimiento tiene el problema en el que logra reducir la corriente de forma lineal, de las bajadas de tensión generadas en las resistencias.

Aunque el paso permanecerá reducido con el cuadrado de la bajada de tensión, es por esto, que se ve limitada su aplicación a motores en los instantes de arranque resistente.

Su ventaja es la eliminación de las diferentes resistencias, al terminar el arranque se empieza a limitar la alimentación del Motor y sea fenómenos transitorios.

Arranque con Autotransformador

Se trata de conectar un autotransformador trifásico en la alimentación de electricidad del motor. Para que de esta manera se logre disminuir la tensión y la corriente de arranque.

El par de arranque permanece disminuido en la misma armonía que la corriente, es el cuadrado de la tensión disminuida. Este procedimiento suministra una característica de arranque, no obstante tiene el inconveniente de su alto costo.

Arranque Electrónicos

Este se usa para el arranque de forma constante sobre el motor asíncrono trifásico.

Actualmente, debido a las nuevas tecnologías, se han desarrollados dispositivos de semiconductores de potencia (tiristores) son prácticas para controlar y limitar en cada instante la intensidad de la corriente y par en el momento de arranque.

Tres pares de SCR (tiristores) en “conexión antiparalelo” son empleados para arrancar el Motor. Se usa un algoritmo para vigilar los disparos a través del micropocesador.

Aunque existen arrancadores suaves y pantallas, la facilidad para preparar los parámetros por los botones digitales.

Con estos aparatos, adicionalmente de restringir, la intensidad de la corriente y provocar que el motor se desenvuelve al par del motor  corriente a la carga mecánica sin importar la velocidad debido a un convertidor de frecuencia volubles.

De esta manera, si lo que quiere es sustentar el par constante  le coloca al motor una referencia persistente de tensión/ frecuencia.

Este arranque se hace empleando una tensión y frecuencia que incrementa constantemente desde 0 hasta sus valores normales.

Estos dispositivos son reconocidos como arrancadores suaves, con ellos es posible preparar diversas curvas de arranque y de esta manera entender a cargas de tipo variable.

Inversión de Giro de un Motor

Para lograr invertir en el giro del motor se requiere invertir igualmente el sentido del campo giratorio.

Esto se logra invirtiendo la conexión de dos de las fases del motor. Está operación se hace habitualmente usando automatismo a principio de contactores.

Regulación de la Velocidad

El motor de inducción trifásico es principalmente un motor de rapidez o velocidad, progresiva por lo tanto es complejo verificar su velocidad. La inspección del motor de inducción se hace gracias a una inducción de la capacidad y un menor factor de potencia  eléctrica. Aunque algunas veces se requiere verificar la velocidad.

No olvides la velocidad de un motor es:

nS= (60XF)/P

Si deseamos variar la velocidad de un motor tenemos que variar el número de polos (n) o variar la frecuencia de la corriente de su alimentación. Si logra cambiar una de estas variables habremos logrado verificar la velocidad.

Por medio de tiristores se podrá regular la frecuencia que alimenta el motor. Con esto se logra alternar  en medio de grandes límites  de la velocidad del motor.

Motor de dos Velocidades

Este motor de doble velocidad posee características constructivas de un motor convencional, solo se diferencian en las bobinas, en tanto el motor normal, cada bobinado pertenece una fase, en el motor Dahlander el bobinado de una sola fase está ramificado en dos partes semejantes con toma intermedia.

Conforme conectemos estás bobinas lograremos una velocidad más pausada o más veloz. Lo que en realidad se logra es cambiar el número de pares de polos del bobinado.

En la representación siguiente tenemos el circuito de fuerza de un motor trifásico de polos conmutables para dos velocidades con la conexión Dahlander.

La velocidad menor se logra en el momento que el contactor KM1 y accionando en combinación con los contactores KM2 y el kM3.

Control de Velocidad con Devanados Separados o Independiente

Además es probable lograr dos velocidades de giros distintos con dos derivados alejados. Cada devanado tiene un número de polos de acuerdo con la velocidad esperada.

Según el devengado que se logre conectar logrará un velocidad u otra. Como si fuese dos medias motores.

Mientras, el arranque solamente “medio motor” se apaga directamente a plena tensión a la red, lo que separa más o menos por dos tantos la corriente de arranque como el par.

Aunque, el par es mayor al que suministraría el arranque estrella-triangulo de un motor de jaula trifásico de semejante potencia. Al terminar el arranque, el siguiente devanado se pega a la red.

Cuando la punta de la corriente es caída y de poca durabilidad, debido al motor que no se ha alejado de la red de alimentación y su desplazamiento paso a ser débil. Este procedimiento es poco usado en Europa, pero en el mercado americano es bastante frecuente.

motor trifasico

Temporizador

Es un aparato con la capacidad de fiscalizar un circuito conectado o desconectado. Este podría ser mecánico, neumático, eléctrico, hidráulico o electrónico, entre otros más.

¿Para qué sirve?

Este dispositivo podrá ser empleado en toda clase de uso. En cosas referente a la tecnología, electrónica, uso doméstico, simuladores de precisión de todos los tipos, tareas relacionadas a los explosivos y biología.

También lo podremos observar en los cronómetros, celulares, los equipos de la cocina, en los electrodomésticos de toda clase, los controles remotos para programar su encendido y apagado en horarios específicos, en la iluminación de los negocios y viviendas, se utilizan en los laboratorios biológicos para tomar el tiempo en las exposiciones de sustancias reactivas y en la detonaciones de explosivos, también para hacer las evaluaciones perfectamente.

¿Cómo Funciona?

No importa el temporizador que sea realmente, todos se rigen por la misma causa. Al tomar un pulso, se hace una permuta de contactos, que al culminar el periodo programado, inmediatamente se renueva a su posición de inicio.

Tipos de Temporizador

El temporizador se puede distinguir de dos formas: clasificarlo por la manera de reaccionar ante el pulso o de acuerdo al principio de su funcionamiento.

De acuerdo a la Reacción del Pulso  se clasifican así:

Temporizador a la Conexión

Al aceptar un pulso que lo enciende, empieza a correr el tiempo que se ha programado. Al terminar el tiempo, conforme sea el tipo de temporizador, se encienden o se apagan los contactos.

Temporizador a la Desconexión

Esta clase de temporizador posee un pulso encendido progresivamente, por lo que su configuración produce una interrupción en señal de volver a los contactos comunes al terminar el dicho conteo.

Temporizador de un solo Pulso

Este temporizador posee la virtud ver encenderse para controlar un tiempo configurado con algunos pulsos momentáneos y de muy corta longitud.

De acuerdo al principio de funcionamiento se clasifican así:

Temporizador de Neumáticos

Esta clase de aparato funciona con la combinación de tres pero en principio corren por fuerza neumática:

Dos válvulas una estranguladora antiretorno, otra con retorno por medio de muelle, dispositivo de aire.

motor trifásico

La válvula estranguladora regula la cantidad de aire y al llenarse está, la otra válvula varía de posición para mandar la señal y finalizar el tiempo del temporizador.

Temporizador con Motor Sincrónico

El funcionamiento de esta clase de dispositivo es semejante al empleado en las relojerías, pero en vez de energía mecánica, estos son encendidos por la electricidad de motores; el cambio de posición de contactor se hace con una inferencia electromagnética.

Temporizador Térmicos

Están integrados por una bobina conectada a una lámina bimetálica. La bobina acepta energía progresiva de forma de electricidad por medio de un transformador, así la lámina se va calentando, variando su forma y curvatura debido al color hasta conectarse o descontarse de la bobina, comenzando la finalización del tiempo configurado.

Temporizador Electrónico

Este tipo de temporizador se fundamenta en el principio de la carga y descarga, usando una resistencia eléctrica empleada al capacitor electrolítico que aceptara la corriente cuando el tiempo empieza a contar, también cuando el tiempo configurado termina, los contactos se realizan por medio de un electroimán.

Partes del Temporizador

Los temporizadores están integrados de diferentes partes, se fabrican de distintas formas y poseen elementos de función semejantes.

Los temporizadores mecánicos están integrados con resortes, tuercas y engranes, en cambio un temporizador eléctrico, es necesario capacitadores y circuitos integrados.

Las partes generales que suelen compartir son las siguientes:

  • Resorte: por medio de él, el apoyo entra en contacto con la leva.
  • Soporte: es un sector que parte la leva del resorte, tiene reportes de copa en su estructura.
  • Leva: está entra en contacto con el soporte después de ser encendido por el resorte, activa la contabilización del tiempo.
  • Eje: soporte vertical de la estructura.
  • Resorte de copa: se encuentra dentro del soporte, son sensibles y activan el funcionamiento del temporizador al descender el soporte por la acción del resorte.
  • Resorte de presión: está colocado en sentido opuesto al resorte que activa al temporizador, en el que recibe la presión del impulso generado al activar el temporizador.
  • Contacto móvil: de acuerdo a la posición de la leva el soporte  y los resortes, este se moverá, contando o dejando de contar el temporizador.

Servomotor

Son un modelo de motor especial, estos dan la facilidad de regular la colocación del eje en cualquier momento. Construido bajo la función de moverse y colocarse en determinada posición y quedarse fijo en ella.

Los motores llamados DC, en los que encontramos en los juguetes que realizan alguna función, estos motores giran sin parar, no pueden girar y girar y quedarse fijos en una posición, los motores DC solo pueden girar constantemente hasta que se le corte el suministro energético.

Los servomotores son los utilizados para la creación de robots, son estos los que le dan la capacidad de moverse y luego quedarse fijo.

Tipos

Son muy amplios los usos que se le dan a los servomotores, desde la industria, pasando por equipos de impresión, juguetes, hasta robots.

Esta se pueden clasificar según su movimiento:

Servomotor de giro limitado

Estos son los más comunes, giran solo hasta 180°, por lo que no son capaces de dar una girar completamente sobre su propio eje.

motor trifásico

Servomotor de giro continúo

Estos servomotores de giro completo, tienen la capacidad de girar sobre su eje 360°, a pesar de esto su funcionamiento es casi igual al de motor simple, son la diferencia que se puede tener control, sobre el moviendo, velocidad y posición.

Aplicaciones de motores eléctricos

Es imposible nombrar todos los equipos y usos que se le pueden dar a un motor eléctrico trifásico, aquí te dejamos un resumen de las principales adaptaciones de estos motores:

  • Compresores: este aparato eléctrico nos sirve para disminuir el volumen de un líquido y por ende aumentar su presión convirtiéndolo en gas.
  • Bombas de agua: para regular la presión, entrada o llenado de agua de cualquier compartimiento como un tanque o una piscina.
  • Elevadores hidráulicos o eléctricos, también conocidos como ascensores, para transporte de personas o cosas.
  • Escaleras eléctricas o mecánicas, estás para funcionar requieren de un motor eléctrico trifásico.
  • Aire acondicionado, tanto industriales como individuales, ambos funciona con motor trifásico.
  • Portones, rampas, ventilación.

Esto es un simple vistazo a todos los equipos que utilizan motores eléctricos, además de las industrias que los requieren, que van desde casas, hospitales, hasta grandes industrias de creación y procesamiento.

Los motores eléctricos además de tener amplios dos, también poseen diferentes tamaños, dependiendo del uso que se dará, es por ello que el precio de los mismo varía. Inciso la potencia que se requiere para cada equipo es diferente, por lo que existe un motor eléctrico trifásico para cada necesidad.

Con respecto a la faz de construcción, es importante resaltar, que en el mercado existen amplios tipos, muchos de ellos con aplicaciones específicas. En este post tratamos solo los más comúnmente usados, con detalles de su funcionamiento, uso y detalles.

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