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El motor eléctrico

Electricity Compressed Air Wiki Basic Theory

Para convertir el aire en aire comprimido, se necesita energía eléctrica. Esta energía proviene de la electricidad, generada por un motor eléctrico. El motor eléctrico más común es el motor de inducción trifásico de jaula de ardilla. Este tipo de motor se usa en todos los tipos de sectores. Es silencioso y fiable, y por ello forma parte de la mayoría de los sistemas, incluidos los compresores.

¿Cuáles son las partes principales de un motor eléctrico?

motor eléctrico

El motor eléctrico se compone de dos partes principales: el estátor fijo y el rotor giratorio. El estátor genera un campo magnético giratorio y el rotor convierte esa energía en movimiento, es decir, en energía mecánica. El estátor se conecta a la red eléctrica trifásica. La corriente de los devanados del estátor da lugar a un campo de fuerza magnético giratorio, que induce corrientes en el rotor y también genera un campo magnético. La interacción entre los campos magnéticos del estátor y del rotor crea pares de giro, lo que a su vez hace girar el eje de rotor.

Velocidad de rotación

fórmula de velocidad de rotación síncrona en rev/min, frecuencia de alimentación del motor y número de polos por fase

Si el eje del motor de inducción girase a la misma velocidad que el campo magnético, la corriente inducida en el rotor sería cero. Sin embargo, debido a las distintas pérdidas, como en los rodamientos, por ejemplo, esto es imposible y la velocidad siempre está aproximadamente un 1-5 % por debajo de la velocidad síncrona del campo magnético (llamada "deslizamiento"). (Los motores magnéticos permanentes no producen ningún tipo de deslizamiento).

Eficiencia

fórmula para la eficiencia en la conversión de la energía, potencia declarada y potencia al eje en W, potencia eléctrica aplicada en vatios

En un motor, la conversión de energía no tiene lugar sin pérdidas. Esas pérdidas son el resultado, entre otras cosas, de las pérdidas resistivas, las pérdidas de ventilación, las pérdidas de magnetización y las pérdidas por fricción.

Clase de aislamiento

El material de aislamiento de los devanados del motor se divide en clases de aislamiento de acuerdo con IEC 60085, la norma publicada por la Comisión Electrotécnica Internacional. Una letra que corresponde a la temperatura, que es el límite superior de la zona de aplicación de aislamiento, designa cada clase. Si se excede el límite superior en 10 °C durante un período prolongado de tiempo, la vida de servicio del aislamiento se acorta aproximadamente a la mitad.

Clase de aislamiento

B

F

H

Temp. máx. de los devanados °C

130

155

180

Temperatura ambiente °C

40

40

40

Aumento de la temperatura °C

80

105

125

Margen térmico °C

10

10

15

Clases de protección

Las clases de protección, de acuerdo con IEC 60034-5, especifican cómo está protegido el motor contra el contacto y el agua. Estas clases se indican con las letras IP y dos dígitos. El primer dígito indica la protección contra el contacto y la penetración por parte de un objeto sólido. El segundo dígito indica la protección contra el agua.

Por ejemplo, IP23 representa: (2) protección frente a objetos sólidos de más de 12 mm (3) protección frente a pulverizaciones directas de agua de hasta 60° respecto a la vertical. IP 54: (5) protección contra el polvo, (4) protección contra agua pulverizada desde todas las direcciones. IP 55: (5) protección contra el polvo, (5) protección contra chorros de agua a baja presión desde todas las direcciones.

Métodos de refrigeración

Los métodos de refrigeración según IEC 60034-6 especifican cómo se enfría el motor. Se designan con las letras IC seguidas de una serie de dígitos que representan el tipo de refrigeración (no ventilado, autoventilado, refrigeración forzada) y el modo de funcionamiento de refrigeración (refrigeración interna, refrigeración de superficie, refrigeración de circuito cerrado, refrigeración líquida, etc.).

Método de instalación

Método de instalación

El método de instalación indica, de acuerdo con IEC 60034-7, cómo se debe instalar el motor. Esto se designa mediante las letras IM y cuatro dígitos. Por ejemplo, IM 1001 representa: dos rodamientos, un eje con extremo de muñón libre y un cuerpo de estátor con pies. IM 3001: dos rodamientos, un eje con un extremo de muñón libre, un cuerpo de estátor sin patas y una brida grande con orificios de fijación.

El método de instalación indica, de acuerdo con IEC 60034-7, cómo se debe instalar el motor. Esto se designa mediante las letras IM y cuatro dígitos. Por ejemplo, IM 1001 representa: dos rodamientos, un eje con extremo de muñón libre y un cuerpo de estátor con pies. IM 3001: dos rodamientos, un eje con un extremo de muñón libre, un cuerpo de estátor sin patas y una brida grande con orificios de fijación.

¿Qué son las conexiones en estrella y en triángulo?

Un motor eléctrico trifásico puede conectarse de dos formas: en estrella (Y) o en triángulo (Δ). Las fases de devanado en un motor trifásico están marcadas con U, V y W (U1-U2, V1-V2, W1-W2). Las normas en los Estados Unidos hacen referencia a T1, T2, T3, T4, T5, T6. Con la conexión en estrella (Y) los "extremos" de las fases del devanado del motor se unen para formar un punto cero, que parece una estrella (Y).

Un voltaje de fase (voltaje de fase = voltaje principal/√3; por ejemplo 400 V = 690/√3) atraviesa los devanados. La corriente Ih de entrada hacia el punto cero se convierte en una corriente de fase y en consecuencia fluirá una corriente de fase If = Ih a través de los devanados. Con la conexión en triángulo (Δ) el comienzo y los extremos están unidos entre las diferentes fases, que luego forman un triángulo (Δ). Como resultado, habrá un voltaje principal a través de los devanados. La corriente Ih en el motor es la corriente principal y se dividirá entre los devanados para dar una corriente de fase a través de ellos, Ih/√3 = If.

El mismo motor se puede conectar con una conexión en estrella de 690 V o en triángulo de 400 V. En ambos casos el voltaje a través de los devanados será de 400 V. La corriente al motor será menor en una conexión en estrella de 690 V que en una en triángulo de 400 V. La relación entre los niveles actuales es √3. Por ejemplo, en la placa del motor puede indicar 690/400 V. Esto significa que la conexión en estrella se destina para el voltaje más alto y la conexión en triángulo para el más bajo. La corriente, que también se puede indicar en la placa, muestra el valor más bajo para el motor conectado en estrella y el más alto para el motor conectado en triángulo.

¿Qué es el par?

El par de giro de un motor eléctrico es una expresión de la capacidad de giro del rotor. Cada motor tiene un par máximo. Una carga por encima de este par significa que el motor no tiene la capacidad de girar. Con una carga normal, el motor funciona considerablemente por debajo de su par máximo, pero la secuencia de arranque supondrá una carga adicional. Las características del motor se presentan generalmente en una curva de par.

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