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Motores electricos - Contenido educativo

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Subido el 14 de febrero de 2019 por Isabel L.

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Bueno, en esta ocasión vamos a hablar sobre motores eléctricos que hoy en día pues cada vez están cobrando mayor importancia principalmente porque el rendimiento de un motor eléctrico es muy cercano al 100%. 00:00:00
En contraposición con lo que puede ocurrir con otros tipos de motores como por ejemplo los motores térmicos que hemos visto en la lección anterior que tienen rendimientos inferiores al 50%. 00:00:15
En el caso de los eléctricos tienen rendimientos mayores al 50%. 00:00:28
Están basados en el hecho de que cualquier carga de movimiento genera un campo magnético 00:00:34
y además la variación de flujo magnético con el tiempo da lugar a corrientes eléctricas. 00:00:42
Entonces, estos dos fenómenos físicos son los principales causantes de que los motores eléctricos funcionen y del consumo de dicha energía, como veremos más adelante. 00:00:49
En esta lección vamos a hacer una introducción sobre cuestiones generales relacionadas con las máquinas eléctricas y después nos vamos a centrar en los dos tipos de motores principalmente, los de corriente continua que son los que tienen mayores aplicaciones y los de corriente alterna que a su vez los vamos a clasificar en monofásicos y trifásicos. 00:01:07
La clasificación de las máquinas eléctricas es relativamente sencilla. Las máquinas eléctricas pueden ser principalmente de dos tipos. Estáticas. Dentro de las máquinas eléctricas estáticas destaca solo y exclusivamente el transformador. 00:01:33
El transformador sólo puede entenderse cuando estamos en corriente alterna y sabemos que los transformadores son muy utilizados sobre todo en las subestaciones para modificar los voltajes de transporte de las corrientes eléctricas ya que la corriente alto voltaje tiene menores pérdidas en la línea que cuando la corriente se hace a bajo voltaje. 00:01:50
El consumo de bajo voltaje es importante, pero también es necesario el transporte a alto voltaje. 00:02:15
Y para hacer estos cambios de voltaje necesitamos de transformadores. 00:02:26
Y un transformador esencialmente es un núcleo de hierro en el cual tenemos los devanados primario y secundario, 00:02:30
en el cual los voltajes están directamente proporcionales al número de devanados que tenemos en cada uno. 00:02:36
Hay pérdidas principalmente por problemas de histéresis y por las corrientes de focal que se pueden originar en los núcleos de los transformadores. 00:02:46
Pero en contraposición a las máquinas eléctricas estáticas, en contraposiciones al transformador, 00:02:57
existen las máquinas eléctricas rotativas que son la mayor parte de ellas 00:03:04
que pueden ser generadores como es el caso de los alternadores y las dinámeos 00:03:08
o por el contrario pueden ser motores que es lo que nos vamos a un poco a ocupar en este tema 00:03:13
motores que a su vez pueden ser de corriente continua o de corriente alterna 00:03:20
esencialmente un motor o una máquina rotativa en general 00:03:25
tiene dos partes 00:03:33
principalmente. El estátor 00:03:35
en el cual 00:03:37
va a haber un campo 00:03:39
magnético. Ese 00:03:41
campo magnético puede ser 00:03:43
un campo magnético que 00:03:45
se haya generado mediante electromagnetismo 00:03:47
es decir, que puede estar generado 00:03:50
con electroimanes 00:03:52
o no, o puede ser un campo magnético 00:03:53
generado por imanes 00:03:56
naturales. Y un rotor. 00:03:57
En el rotor 00:04:00
lo que vamos a tener es un devanado, vamos a tener un conjunto de bobinas, de bobinas que puede suceder dos cosas, si yo hago que el rotor se mueva en el seno del campo magnético generado por el estator, lo que se va es a generar una corriente eléctrica, por el principio de Faraday-Lenz, hay una variación de flujo con el tiempo, de flujo magnético con el tiempo, 00:04:01
Entonces se genera una corriente eléctrica y es lo que ocurre en los alternadores. Si yo coloco unas escobillas, puedo de alguna manera conseguir rectificar esta corriente alterna y tener una corriente más o menos continua, más o menos, y es el caso de las dinamos. 00:04:28
Pero si yo lo que tengo es que ese rotor lo alimento con una energía eléctrica, en el rotor también vamos a generar campos eléctricos, campos magnéticos, que interactuarán con los campos magnéticos del estátor y dará lugar, hará que aparezcan fuerzas de atracción-repulsión que nos hará girar el rotor. 00:04:48
Pero claro, el giro del rotor, estamos en el caso del generador anteriormente explicado. Al girar el rotor se generan corrientes, que son corrientes eléctricas que van en contra del propio movimiento, que es lo que se conoce con el nombre de fuerza contraelectromotriz. 00:05:11
y sería un poco la causa por la cual los motores consumen energía. 00:05:30
Entonces, la fuerza contra electromotriz, como vemos aquí, 00:05:35
pues va a depender de la propia constitución de la máquina, 00:05:40
del flujo magnético y del número de revoluciones. 00:05:44
Por otro lado, el par que se va a generar, 00:05:48
pues también va a tener en cuenta esa energía, 00:05:51
esa corriente que circula y el flujo magnético. Con lo cual, cada máquina va a tener unas condiciones de funcionamiento que son diferentes a cuando estamos en el arranque, en la aceleración o en el régimen de marcha. 00:05:55
En el momento en el que conectar un motor a la red eléctrica, aparece lo que sería un par interno de arranque y un par resistente de arranque. 00:06:25
Entonces, en el instante inicial, el par interno de arranque debe ser submayor que el par resistente, ya que si no es así, el sistema no se pone en marcha. 00:06:35
A continuación, una vez que esté puesto en marcha, se exige que el motor tenga un par máximo capaz de dar vueltas, 00:06:46
ya que debe vencer el par resistente y además debe acelerar el sistema contrarrestando el par de inercia. 00:06:57
Y una vez que el motor alcanza su marcha de régimen, pues la velocidad está a carga constante. 00:07:05
Entonces, como vemos, arrancar un motor, comenzar el funcionamiento, hacer que un motor empiece a girar, no es tarea sencilla, no es tarea fácil. 00:07:15
Por dicho motivo, se suelen utilizar diferentes formas para arrancar los motores. 00:07:27
Los motores podemos conectarlos con una fuerza excitatriz en serie, una fuerza excitatriz en derivación o en compote. 00:07:35
Estas son las tres maneras en las cuales podemos tener un motor y en cada uno de los casos, pues aquí tenemos un poco como va a ser el cálculo de los pares de las velocidades y de las intensidades excitatrices. 00:07:47
Lo entenderemos mucho mejor haciendo ejercicios numéricos de cada uno de estos casos. 00:08:05
En cualquier caso, está claro que el rendimiento nunca va a ser del 100%. 00:08:12
Entonces, las causas por las cuales hay pérdidas de potencia son primero, pues bueno, efecto Joule. 00:08:17
Tenemos conductores, pasan corrientes por los conductores, luego va a haber degradación de la energía y conversión de esta en calor. 00:08:26
Además de esto, tenemos pérdidas en los hierros, por problemas de corrientes de fucaol, por problemas de ciclos de esteresis, etc. 00:08:33
Y también vamos a tener pérdidas mecánicas en los cojinetes, en las escobillas, por el razamiento con los colectores. 00:08:44
Entonces, todo esto hace que el rendimiento de nuestro motor siempre sea inferior a un 100%. 00:08:51
Y que tengamos que tenerlo en cuenta independientemente de la forma en que hayamos hecho las conexiones. 00:08:58
Otra cuestión también a tener muy en cuenta es que el sentido de giro de un motor va a depender de su polaridad. 00:09:12
Con lo cual, en algunas veces, podemos hacer que el giro sea reversible cambiándole la polaridad. 00:09:19
Bueno, en el caso de los motores de corriente, en corriente alterna, tenemos dos posibilidades 00:09:24
Que estemos en corriente alterna monofásica o en corriente alterna trifásica 00:09:34
A su vez, los motores monofásicos pueden ser de dos tipos, síncronos y asíncronos 00:09:39
En este caso estamos en el caso de un motor síncrono 00:09:47
Evidentemente la corriente alterna tiene una determinada frecuencia, entonces nosotros podemos hacer girar nuestro motor con una frecuencia síncrona a la frecuencia de la corriente alterna. 00:09:50
Y en este caso pues hablamos de motores síncronos en el cual pues de alguna forma 60 veces la frecuencia pues nos puede dar la velocidad de giro de nuestro motor. 00:10:06
Pero también podemos tener motores asíncronos, en donde hay un deslizamiento, donde no coinciden exactamente los polos de los campos magnéticos, sino que hay un cierto desfase. 00:10:18
Esto también lo entenderemos mejor con problemas numéricos. 00:10:35
Bien, las curvas de las características para los motores monofásicos son muy parecidas a los motores de corriente continua, aunque sí es cierto que en este caso, pues, los pares de arranque van a depender, hay que tener en cuenta la hora de tener en cuenta los pares de arranque, 00:10:39
que en el caso de la corriente alterna existe lo que conocemos con el nombre de factor de potencia 00:11:03
y hablamos de potencia activa y reactiva. 00:11:11
Entonces, en este caso, pues las pérdidas que contabilizábamos en los ciclos de histéresis 00:11:16
para el caso de corrientes de motores de corriente alterna 00:11:23
van a tener una mayor importancia que la que tenían en los motores de corriente continua. 00:11:27
Entonces, los cálculos y la forma de resolver es exactamente la misma, pero en este caso hay que usar fasores y hay que considerar que la corriente alterna tiene un factor reactivo que no lo tenemos en cuenta en el caso de los motores de corriente continua. 00:11:32
Por otro lado, pues lo demás es un poco muy parecido a lo que ya hemos utilizado ya en corriente continua 00:11:51
y ya os digo que prácticamente el tratamiento es el mismo 00:12:01
siempre y cuando consideremos o tengamos en cuenta el hecho de que en corriente alterna 00:12:05
se usan fasores y hay un factor de potencia que tendremos que tener en cuenta a la hora de hacer pues todos el cálculo y el proceso. 00:12:13
Y así finalmente llegamos a los motores trifásicos en donde pues tenemos lo mismo que los monofásicos 00:12:24
pero esta vez tenemos las tres fases, las tres fases típicas de los motores trifásicos, RST y el problema un poco está triplicado 00:12:31
Porque ahora hablamos de esas tres fases y el problema aparece sobre todo a la hora de establecer el arranque. 00:12:42
Los motores trifásicos a la hora de arrancar y llegar a su velocidad de régimen son más complejos que los motores que nosotros hemos tenido en cuenta. 00:12:52
Entonces en estos casos, en el caso de los motores trifásicos, la forma en cómo se realiza el arranque es un poquito más compleja porque con la finalidad de mejorar y de disminuir el trabajo a la hora del arranque, 00:13:03
El arranque se suele hacer en estrella y después una vez que está en estrella y que hemos conseguido sobrepasar ese momento de inercia se pasa a triángulo y de esa manera pues tenemos dos estados por así decirlo. 00:13:27
el estado en estrella que es el estado de arranque 00:13:45
y una vez que hemos arrancado la primera fase 00:13:48
pues ya pasamos a triángulo 00:13:51
y así conseguimos que se disminuya un poco 00:13:53
todo este problema de las potencias activas y reactivas 00:14:00
que son típicas de los motores trifásicos 00:14:04
yo esto también creo que lo vamos a entender muchísimo mejor 00:14:08
cuando lo tratemos con problemas numéricos 00:14:13
de momento pues lo vamos a dejar aquí 00:14:18
haciendo una pequeña pincelada a todo lo que son los conceptos básicos 00:14:20
una pequeña presentación de toda esta problemática de los motores eléctricos 00:14:25
y bueno pues yo repito que después hagáis los problemas numéricos 00:14:34
porque ahí ya os vais a terminar de entender un poco de cómo son los funcionamientos y la importancia que tiene en cada uno de los casos. 00:14:39
Espero que os haya gustado la presentación y vais a tener una especie de ejercicio de autoevaluación como siempre 00:14:48
y unos problemas numéricos que os van a terminar de aclarar todos estos conceptos. 00:14:56
Idioma/s:
es
Autor/es:
Isabel Lafuente
Subido por:
Isabel L.
Licencia:
Reconocimiento - No comercial
Visualizaciones:
79
Fecha:
14 de febrero de 2019 - 18:14
Visibilidad:
Público
Centro:
IES JAIME FERRAN
Duración:
15′ 03″
Relación de aspecto:
1.78:1
Resolución:
1920x1080 píxeles
Tamaño:
116.33 MBytes

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