Los motores de corriente alterna transforman la energía eléctrica en energía mecánica. Se componen de una parte fija o estator y de una parte móvil o rotor.

En corriente alterna, los motores se dividen en dos grandes grupos, motores síncronos y motores asíncronos.

Motor síncrono

El estator del motor síncrono está formado por bobinas que alimentadas por corriente alterna trifásica crean un campo magnético giratorio.

El rotor formado por un imán permanente, intentará alinearse con el campo magnético creado en el estator por las corrientes trifásicas, produciéndose de esta forma el giro del motor o movimiento mecánico.

La velocidad del rotor coincide con la velocidad del campo magnético del estator. Por esto se llama motor síncrono, los dos campos están sincronizados girando a la misma velocidad.

Este motor tiene unas muy buenas prestaciones de velocidad, aceleración y precisión, aunque su precio es elevado y por esto se usa en aplicaciones donde se requieren todas estas características, como la robótica.

Motor asíncrono

Es el más usado en industria para todo tipo de aplicaciones. Digamos que más de un 90 % de los motores de corriente alterna, son motores asíncronos.

El motor asíncrono se compone de un estator similar al del motor síncrono, alimentado por corrientes trifásicas senoidales que crean un campo giratorio en el estator.

El rotor en un principio estaba formado por bobinas de cable eléctrico que posteriormente derivaron en barras cortocircuitadas formando como una especie de jaula, denominando a estos motores, motores de jaula de ardilla.

Su funcionamiento basado en la interacción de los campos electromagnéticos es el siguiente:

  • La alimentación eléctrica trifásica crea un campo magnético giratorio en el estator.
  • En el rotor se inducen unas corrientes al ser atravesado por un campo magnético variable.
  • Las corrientes inducidas en el rotor convierten al rotor en un iman, con sus polos norte (rojo) y sur (verde).
  • El campo magnético creado en el rotor intentará alinearse con el campo magnético giratorio del estator produciéndose el movimiento mecánico.
  • El rotor nunca podrá alcanzar la velocidad del estator, ya que si esto ocurriese, el rotor ya no vería un campo magnético variable, no se inducirían corrientes, y no se crearía el campo magnético del rotor.

Si nos fijamos en el dibujo animado, en el arranque la intensidad que aparece en el rotor es mucho mayor, esto es debido a que al principio el rotor está parado y la variación de campo magnético que ve es máxima. Es decir ve un campo magnético girando a velocidad máxima y se inducen corrientes máximas en el rotor.

Las corrientes en el arranque pueden llegar a ser hasta 6 o 7 veces mayores que la intensidad en funcionamiento normal del motor. (Intensidad nominal).

El principal problema de estas sobreintensidades, es que causan caídas de tensión en la red eléctrica, que pueden perjudicar al resto de cargas conectadas a la red, e incluso pueden hacer que el motor no sea capaz de arrancar.

Para atenuar estas sobreintensidades se utilizan diferentes sistemas de arranque.

Antiguamente el arranque estrella triángulo y actualmente mediante arrancadores electrónicos y convertidores de frecuencia conseguimos reducir la intensidad en el arranque a la vez que disminiuimos las sacudidas mecánicas.

Velocidad del motor asíncrono y deslizamiento.

A la diferencia de velocidad entre el campo magnético del estator y del rotor se le llama deslizamiento.

El deslizamiento aumenta al aumentar la carga o fuerza de giro (par) que debe hacer el motor.

Caja de empalmes del motor.

A la caja de empalmes del motor nos llegan el principio y el final de las tres bobinas, una por cada fase de la red eléctrica.

La disposición de las bobinas es la de la figura y no se hace por capricho sino con el objetivo de poder conectar las tres bobinas en estrella o en triángulo sin necesidad de cambiar las conexiones, ,únicamente utilizando las plaquetas.

Bobinas motor asíncrono.

Conexión estrella o triángulo del motor asíncrono.

Conexión en estrella. Plaquetas en horizontal, uniendo el extremo de las tres bobinas.

Alimentamos con la red eléctrica por el otro extremo.

Conexión en estrella

Las bobinas reciben la tensión menor. (Comprobar la medición de la tensión con nuestro tester virtual.

Conexión en triángulo. Las tres plaquetas en vertical, uniendo el principio de una bobina, con el final de la otra.

Alimentamos con la red eléctrica por cualquiera de los lados.

Conexión entriángulo

Las bobinas reciben la tensión mayor. Comprobar medición de la tensión con nuestro tester virtual.

Placa de características del motor.

Para saber como conectar el motor, tenemos que saber que red de tensión tenemos en la industria.

Después leeremos en la placa que tipo de conexión debemos realizar.

El motor de la figura, nos dice, que si tenemos una red de 400 voltios entre fases (más habitual), deberemos hacer una conexión en estrella.

Si por el contrario tenemos una red de 230 voltios entre fases la conexión será en triángulo.

Estrella
Triángulo

Datos de la placa de características del motor.

  • Potencia nominal o potencia que es capaz de sacar el motor en el eje. (0,37 Kw)
  • Intensidad de consumo nominal. (1,05 Estrella, 1,82 triángulo).
  • Velocidad de giro en régimen nominal. (1379 vueltas/minuto).
  • Factor de potencia 0,78

Comprobación estado motor con el tester.

Para comprobar con el tester si un motor tiene fallo, podremos realizar algunas comprobaciones. Para ello es fundamental retirar las plaquetas del motor para que las bobinas queden separadas unas de otras.

Mediremos resistencia de cada una de las bobinas, y debemos obtener valores de resistencia similares.

También comprobaremos aislamiento con respecto a la carcasa o la toma a tierra del motor. En este caso el tester nos debe dar valor infinito, OL sobrepasado el fondo de escala.

Comprobar con es tester virtual que el motor está en perfecto estado.

Comprobación estado del motor

Comprobar resistencias de cada una de las bobinas y asilamiento con respecto al borne de tierra (carcasa)

Comprobación estado del motor

Comprobación estado motor con el Megger.

Una comprobación más completa del estado del motor nos lo dará el medidor de aislamiento o MEGGER.

El megger mide la resistencia de aislamiento del motor, debemos realizar el ensayo entre fases y entre cada fase y carcasa o borne de tierra.

Para realizar el ensayo el megger inyecta una corriente continua en una fase y mide la tensión resultante en la otra, calculando con este ensayo una resistencia de aislamiento entre las partes.

Es posible realizar el ensayo con 250 V, 500 V y 1000 V de corriente continua. A mayor valor de tensión más precisión de medida. Sin embargo hay que asegurarse de que el bobinado del motor no sufre daños con tensiones excesivas.

Por nuestra experiencia se considera que un nivel de aislamiento por encima de lops 1.000 MΩ, el motor está como nuevo. Por debajo de los 50 MΩ el motor está envejecido y no tardará mucho en derivar la corriente.

Os dejo el motor de la figura para que comprobeis el aislamiento con el Megger.

Comprobación motor con Megger

Comprobar estado del motor, midiendo aislamiento entre fases y entre fase y tierra.

Comprobación motor con Megger

Practica 1

Utilizando el Tester virtual, medir resistencia de cada bobina y aislamiento con respecto a masa o borne de tierra. Indicar si alguno de los motores presenta fallo.

Práctica 2

Utilizando el Megger virtual y con los mismos motores del ejercicio anterior, medir aislamiento entre bobinas y con respecto a masa o borne de tierra. Indicar si alguno de los motores presenta fallo.