Motores CA Síncronos

Estructura

Están formados por una parte fija (estator) y una parte móvil (rotor).

Estator

Está formado por una carcasa exterior y una pieza interior en forma de corona con ranuras, en las que se insertan tantas bobinas como fases. Los más utilizados son los trifásicos; para este caso, existen tres bobinados en el estator aislados eléctricamente entre ellos, y cada bobinado está conectado a una fase. Debido a su gran longitud, en muchas ocasiones se arrollan en forma de trenza, aunque siempre manteniendo la separación entre ellas.

Rotor

Está formado por las bobinas, que funcionan como inductor y se conectan de forma que crean polos norte y sur, y por los anillos de rozamiento, que se utilizan para suministrar la corriente eléctrica continua externa. Son dos anillos metálicos situados en uno de los extremos del eje, pero que están aislados entre sí. Se conectan mediante unas escobillas con los polos negativo y positivo de la máquina que suministra la c.c.; por eso, una de las escobillas está conectada al positivo y otra al negativo.

Principio de Funcionamiento

En un motor de c.a. circula por el rotor una corriente continua y por los bobinados del estator una alterna. Cada una de estas corrientes crea un campo magnético distinto, cuya interacción provoca el movimiento giratorio de la máquina. En el rotor, la c.c. de sus bobinados crea un campo magnético constante. En el estator, un bobinado bifásico o trifásico crea un campo magnético giratorio. Si están cerca, estos dos campos magnéticos tratan de alinearse de la misma manera que lo harían dos imanes, pero como el campo magnético del estator está girando, el campo magnético del rotor y el propio rotor tratan de atraparlo, y para ello deben girar.

Máquinas de c.a. Bifásicas

Una máquina bifásica tiene dos bobinas en su estator, conectadas cada una de ellas a una fase diferente y separadas 90º eléctricos entre ellas. Las corrientes que circulan por estas bobinas son I₁ e I₂. Las líneas del campo magnético son causadas por la circulación de una corriente a través de un conductor; las líneas de campo fabricadas con las corrientes I₁ e I₂ corresponden a un polo norte (N) y a un polo sur (S), ya que las líneas de campo magnético van de norte a sur. Esto es un electroimán. Estos polos van cambiando de posición según el sentido de entrada y salida de las corrientes; el campo puede girar en un sentido y en otro.

Generadores CA

Principio de Funcionamiento

El alternador es una máquina a la que se le suministra energía mecánica para hacer girar el eje y una corriente continua (I_e) que atraviesa la bobina del rotor (inductor), de manera que genera una corriente eléctrica alterna en el estator, donde se encuentra el enrollamiento inducido. El rotor está en movimiento y, a su vez, es atravesado por una corriente continua I_e; por tanto, crea un campo magnético B_r. Este campo es giratorio, puesto que se genera en el rotor, que se encuentra girando. El campo magnético creado en el rotor induce una diferencia de tensión en las bobinas del estator o inducido, porque hay un movimiento relativo entre el campo y los conductores del estator. En el caso de que el bobinado del estator sea trifásico, las corrientes generadas también lo serán.

Motores Asíncronos

Estructura Interna

El estator es idéntico al de los motores síncronos, pero el rotor es muy diferente. Existen dos tipos de rotor: el rotor de jaula de ardilla y el rotor bobinado.

Rotor de Jaula de Ardilla

Está formado por una serie de barras de material conductor colocadas dentro de herraduras en la cara externa del rotor. Se ponen en contacto todos los extremos de las barras en cortocircuito mediante unos anillos de cortocircuito.

Rotor Bobinado

Tiene un juego de bobinas trifásicas idénticas al del estator. Las tres fases del rotor bobinado suelen estar conectadas en estrella. Los extremos de cada bobinado están conectados a los anillos de rozamiento que hay en el eje, y todos ellos se colocan en cortocircuito mediante escobillas que hacen contacto con los anillos de rozamiento.

Arranque en los Motores de Inducción

Hay que diferenciar dos tipos de motores:

• Motor con rotor bobinado: Se conecta directamente a la red trifásica. Se intercala una resistencia en el circuito del estator durante el arranque.
• Motor con rotor en jaula de ardilla: Varios métodos:
  • Conexión directa del estator a la red eléctrica.
  • Conexión de resistencias en serie con el circuito del estator. Se conecta una resistencia en serie con cada una de las fases del estator.
  • Autotransformadores: La tensión de la línea se aumenta progresivamente intercalando un equipo intermedio.
  • Arranque estrella-triángulo: Se pasa de una conexión de las bobinas del rotor en estrella a una conexión en triángulo.