EL MOTOR DE INDUCCIÓN

Los experimentos que desarrollaron unos científicos, que llevaron a cabo con los principios básicos de el electromagnetismo, y aportaron para la invención de la maquina de inducción, aquí la reseña de la cual escribiré :

MOTOR DE INDUCCIÓN

Un motor de inducción es una máquina eléctrica que convierte la  energía eléctrica en energía mecánica rotacional. Se diferencia de otros motores ya que las corrientes en su parte móvil, conocida como rotor, no son alimentadas por medio de una conexión eléctrica fija, sino más bien, son producidas por el fenómeno llamado inducción electromagnética. Este fenómeno induce corrientes en el rotor a través del flujo magnético producido en la parte estática de la máquina llamada estator.

HISTORIA

A comienzos del  siglo XIX se empezaron a desarrollar los principios básicos del electromagnetismo, gracias a los experimentos de los científicos: Oersted, Faraday, Henry, Lenz, Barlow y Maxwell. Pero son, Faraday al descubrir la ley de inducción electromagnéticas alrededor de 1831, y Maxwell formulando sus ecuaciones en 1860, los que aportaron las claves para la inminente invención de la máquina de inducción.

Galileo Ferraris, en 1885, descubrió el campo magnético giratorio, casi a la vez que Nikola Tesla, sin tener conocimientos uno de los avances del otro. Pero Tesla, fue el primero que patentó este tipo de motores en 1887. Por lo que este se considera el inventor de los mismos.

Diseño que goza de gran eficiencia, simplicidad y robustez, características que con el paso de los años llevaron a la máquina de inducción a convertirse en la más utilizada en la industria.

El desarrollo de estos motores se da en respuestas al progresivo establecimiento de los sistemas de distribución de corriente alterna sobre los de corriente directa. El motor de inducción se industrializa, se estudian en profundidad sus características, se mejoran hasta alcanzar durante treinta años del siglo XX, prácticamente los diseños actuales.

En la actualidad casi el 80% de las aplicaciones industriales son realizadas con este tipo de motores.

Uso de la electronica

Desde la invención del transistor, a finales de la década de los 40 estaban claras las limitaciones de los dispositivos termoiónicos, que habían imperado en la electrónica aplicada desde  que Fleming construyera el primer diodo de vacío de la historia. La única salida posible estaba en el desarrollo de nuevos dispositivos que utilizasen materiales sólidos, a causa de que en estos se podía modular la conductividad.

diodo de vacío

De igual manera el área eléctrica se ha visto beneficiada de la implementación de la electrónica en el área industrial de potencia.

Por consiguiente han ido evolucionando de igual manera los sistemas eléctricos tales como: sistemas arrancadores y sistemas de control de velocidad de motores; a medida de optimizar recursos y ser sistemas más confiables debido a las nuevas  tecnologías que han sido desarrolladas en las últimas décadas como el campo de los semiconductores que permite realizar acciones de control de sistemas de potencia y poder convertir procesos manuales o mecánicos a procesos automatizados a través de sistemas computarizados y automatizados por medios electrónicos.

tarjeta electrónica  

En las últimas dos décadas, el campo de la electrónica de potencia tuvo un crecimiento considerable debido a la influencia de varios factores. Los avances en la tecnología de la manufactura de semiconductores hicieron posible la mejora significativa de las capacidades de manejo de voltajes y corrientes; así como de las velocidades de conmutación de los dispositivos semiconductores de potencia.

Electricidad y sus avances

El avance tecnológico que ha tenido el área de ingeniería eléctrica tiene carácter multidisciplinario, ya que participan disciplinas básicas y tecnologías como: la electrónica  y la informatica, tanto en sus ramas de potencia y automatización, y  en las últimas décadas no se ha podido dejar de lado esta realidad.

La importancia de desarrollar un circuito electrónico enfocado en fuerza motriz, es debido a que un motor de inducción representa casi el 80% de las aplicaciones de conversión electromecánica, y en la actualidad los motores eléctricos a excepción de los motores arrancados de manera directa, necesitan un sistema electrónico de estado sólido para que sus funciones principales sean controladas tales como: arranque, paro y control de la velocidad del mismo, por lo que diseñar un prototipo electrónico basado en  la  técnica de modulación por ancho de pulso fue un gran avance en  beneficio del crecimiento científico institucional y en la capacidad de aporte a la industria.

robots industriales

El problema de los arranques directos, bruscos y violentos, ha acompañado a los motores eléctricos a lo largo de toda su historia. Con la introducción de los arrancadores suaves se pudo disponer por fin de un dispositivo sin ninguno de los inconvenientes de un arranque directo. Combinando la moderna electrónica de potencia y los circuitos digitales, se logró desarrollar una gama de nuevos arrancadores suaves que ofrece un mejor control electrónico  de la intensidad y de la tensión durante el arranque del motor.

contactor

En la actualidad, es muy común el uso de la electrónica en la vida cotidiana, típicamente en todas las áreas, el entretenimiento, los medios de comunicación, dispositivos móviles, vehículos modernos, y de igual manera el área eléctrica se ha visto beneficiada de la implementación de la electrónica en el área industrial de potencia.

podemos ver que han ido evolucionando como es el caso de los vehículos eléctricos que resuenan en la industria moderna, así como tambien sistemas eléctricos como variadores de frecuencia de alta calidad indispensables en los procesos que día a día utilizan las empresas en sus fábricas, y nuevas  tecnologías que han sido desarrolladas en las últimas décadas como el campo de los semiconductores que permite realizar acciones de control de sistemas de potencia y poder convertir procesos manuales o mecánicos a procesos automatizados a través de sistemas computarizados y automatizados por medios electrónicos, un ejemplo de esto en la siguiente imagen de un vehículo híbrido.

vehículo híbrido con tecnología  

Existen muchos tipos de controladores electrónicos, la mayoría se pueden agrupar en las siguientes clases: cambiadores de frecuencia estáticos, sistemas rectificadores-inversores con conmutación de línea, sistemas rectificadores-inversores con auto conmutación y sistemas de modulación por ancho de pulso, los cuales se basan en el mismo principio que es controlar la velocidad de un motor de inducción  por medio de la variación de la frecuencia.

Sin embargo debido al mayor precio de los motores de CD y a sus costos de mantenimiento, a veces se hace necesario adquirir un variador de frecuencia  que sea capaz de controlar la velocidad de un motor de CA.

Se puede obtener un control satisfactorio de la velocidad sólo cuando se varía la frecuencia de suministro, mientras se varía el voltaje de suministro.

Si la fuente es la línea de servicio de 60 Hz CA, la variación de frecuencia es una tarea mucho más difícil que la variación del voltaje. Siempre que se emplea el control de velocidad por frecuencia variable, la magnitud del voltaje debe aumentarse o disminuirse en proporción con la frecuencia; esto es mantener constante la relación V/f también denominado control escalar, con lo cual el flujo y por tanto el torque nominal de dicha máquina permanecerán constantes.

MOTOR ELÉCTRICO

QUE ES EL MOTOR ELÉCTRICO?

Un motor eléctrico es una máquina dinámica que transforma energía eléctrica en trabajo mecánico. La acción se desarrolla introduciendo una corriente en la máquina por medio de una fuente externa, que interacciona con el campo produciendo un movimiento de la misma; aparece entonces una f.e.m. inducida que se opone a la corriente denominada fuerza contra electromotriz. En consecuencia, el motor necesita una energía eléctrica de entrada para producir trabajo mecánico correspondiente.

Dentro de los motores eléctricos hay una variedad, aquí un ejemplo mostrado como es el caso del vídeo anexado en el que podemos ver el comportamiento de un motor eléctrico de corriente continua, ademas podemos encontrar una clasificación principal que los distingue en tres tipos:

Motores universales:

Pueden funcionar tanto con corriente continua como con corriente alterna, y son ampliamente utilizados tanto a nivel profesional o industrial, como a nivel doméstico para dotar de potencia a diversos electrodomésticos cotidianos.

Motores de corriente continua:

Tienen un diseño bastante complicado y permiten modificar la velocidad simplemente ajustando la tensión. Son más caros de fabricar y sus aplicaciones todavía son limitadas.

La clasificación de este tipo de motores se realiza en función de los bobinados del inductor:

-Motores de excitación en serie.

-Motores de excitación en paralelo.

-Motores de excitación compuesta.

Motores de corriente alterna:

Están diseñados para funcionar a velocidades fijas. Son sencillos, baratos y muy usados tanto a nivel industrial como doméstico.

Podemos clasificarlos de varias maneras, por su velocidad de giro, por el tipo de rotor y por el número de alimentación de fases :

1.Por su velocidad de giro

SÍNCRONO: un motor se considera síncrono cuando la velocidad del campo magnético del estator es igual a la velocidad de giro del rotor.

ASÍNCRONO: un motor se considera asíncrono cuando la velocidad del campo magnético del estator supera la velocidad de giro del rotor.

2. Por el tipo de rotor

-Motores de anillos rozantes

-Motores con colector

-Motores de jaula de ardilla

3. Por el número de fases

-Motores monofásicos.

-Motores bifásicos.

-Motores trifásicos.

-Motores con arranque auxiliar bobinado.

-Motores con arranque auxiliar bobinado y   condensador.

ONDAS SENOIDALES

Que es corriente alterna?

Escribiré sobre la corriente alterna en este apartado, tratando puntos importantes, más bien una descripción general de todos los aspectos que se involucren dentro de este tema.

• Corriente alterna

• senoide

• Desfase 

CORRIENTE ALTERNA

Es aquella cuya intensidad varía periódicamente y cambia de dirección, pasando alternativamente por valores positivos y negativos, denominada también como corriente senoidal. Los circuitos excitados por fuentes de corriente o tensión senoidal se llaman circuitos de CA.

SENOIDE

En las máquinas eléctricas de corriente alterna, así como muchas otras aplicaciones, los voltajes y flujos varían de forma senoidal con el tiempo. Una senoide es una señal que tiene la forma de la funcion trigonométrica seno o coseno. Una señal senoidal es fácil de generar y transmitir, ademas en la actualidad hay circuitos integrados con las que se puede generar ondas.

Es la forma de la tensión generada en todo el mundo. Por medio del análisis de Fourier, cualquier señal periódica práctica puede representarse como una suma de senoides.

Una senoide es fácil de manejar de manera matemática. Una onda senoidal de voltaje se describe matemáticamente con la ecuación siguiente este es el valor instantáneo de una onda de voltaje para cualquier ángulo de rotación.

Una tensión senoidal se muestra en la figura como función del tiempo. Es evidente que la senoide se repite cada T segundos; así, T se llama periodo de la senoide.

Gráfica de una onda senoidal.

Ésta es una forma típica de onda senoidal, en la cual se pueden ver sus valores relacionados con el tiempo como son el periodo, la polaridad y la frecuencia; así como su amplitud. La frecuencia de una onda eléctrica, es el número de veces que la onda se repite a sí misma durante un periodo de un segundo. De aquí que la unidad de la frecuencia sea el ciclo/segundo. El término para describir esto y que es usado es el Hertz.

Los valores típicos de frecuencia dependen de la aplicación que se dé a la corriente alterna. Existe una relación simple entre el periodo de una forma de onda y su frecuencia que es:

En la corriente alterna, fundamentalmente, se deben considerar los siguientes valores: Valor cuadrático, valor promedio, valor pico y valor pico a pico.

DESFASE

Se denomina diferencia de fase o desfase entre dos ondas sinusoidales de la misma frecuencia, a la diferencia entre sus fases respectivas. Cuando el desfase es positivo, quiere decir que la onda primera se adelanta a la segunda, o al contrario, que la segunda onda se retrasa respecto de la primera. Cuando el desfase es 0°, se dice entonces que ambas ondas están en fase. Si el desfase es ±90°, ambas ondas están en cuadratura y si es 180° entonces están en oposición.


Si tanto la tensión como la intensidad de corriente son funciones senoidales del tiempo y se representan gráficamente con la misma escala de tiempos, aparece un desplazamiento relativo entre ambas magnitudes que solo es nulo en el caso de tratarse de un elemento resistivo puro.


Dicho desplazamiento es el ángulo de fase y nunca puede ser superior a 90° o π/2 radianes. Por convenio, al hablar del ángulo de fase se considera el que forma la intensidad de corriente i con la tensión v. En un condensador puro, por ejemplo, i adelanta 90° o π/2 radianes a v; en una bobina pura, la intensidad de corriente se retrasa 90° o π/2 a la tensión; en una resistencia pura, i está en fase con v.