Definiciones Básicas
Trabajo y Potencia
El trabajo se define como la acción de una fuerza sobre una carga para moverla a una cierta distancia. La potencia es la rapidez con la que se realiza un trabajo.
Motor Eléctrico
Un motor eléctrico es un dispositivo que convierte la energía eléctrica en energía mecánica para producir trabajo.
Motores de Corriente Directa (CD)
Tipos de Motores de Corriente Directa
- Conexión serie
- Conexión paralelo
- Conexión combinada
- Campo devanado
- Imán permanente
Elementos Principales de un Motor de Corriente Directa
- Armadura
- Conmutador
- Armazón
- Tapas
Función del Conmutador
El conmutador tiene la función de conducir corriente a los devanados de la armadura.
Efecto de la Humedad y la Contaminación
La humedad y la contaminación afectan la vida útil de los carbones en un motor eléctrico de corriente directa.
Enclaustramiento para Mayor Par a Bajas RPM
El enclaustramiento DPBV (Drip-Proof Blower Ventilated) logra que el motor ofrezca mayor par a bajas revoluciones por minuto (RPM).
Tipos de Frenado
Los principales tipos de frenado son:
- Dinámico
- Contracorriente
- Evitación independiente
- Regenerativo
Inversión de Giro
La inversión de giro en un motor de corriente directa se logra al:
- Invertir la polaridad del inducido.
- Invertir la polaridad del devanado de excitación.
- Invertir la polaridad de la armadura.
Formas de Generar una Señal de Corriente Directa
Tres formas comunes de generar una señal de corriente directa son:
- Baterías
- Pilas
- Dinamos
Diferencia entre Frenado Dinámico y Regenerativo
- Frenado Dinámico (FD): Detiene el motor de una manera más rápida.
- Frenado Regenerativo (FR): Regula la corriente mientras el motor se detiene, devolviendo energía a la fuente.
Tipos de Controles de Corriente Directa
Los tipos de controles de corriente directa incluyen:
- SCR (Rectificadores Controlados de Silicio)
- Señal PWM (Modulación por Ancho de Pulso)
Diferencia entre Sistemas de Lazo Abierto y Lazo Cerrado
- Lazo Abierto: No tiene retroalimentación precisa que proporcione información del motor a carga.
- Lazo Cerrado: Proporciona información sobre la velocidad del motor mediante retroalimentación.
Función de los Controles de Corriente Directa
Los controles de corriente directa rectifican la señal de entrada de corriente alterna (CA) a señal de CD y controlan el voltaje y la corriente aplicadas al motor.
Efecto del Cambio de Voltaje
Un cambio de voltaje en un motor de corriente directa provoca un cambio en la velocidad.
Efecto del Cambio de Corriente
Un cambio de corriente en un motor de corriente directa provoca un cambio en el par motor.
Ajustes Típicos de los Controles de Corriente Directa
- Velocidad mínima
- Velocidad máxima
- Tiempo de aceleración
- Tiempo de desaceleración
- Límite de corriente
- Compensación de IR
- Reversa electrónica
- Señal de seguimiento de proceso
Dispositivos de Retroalimentación
Los dispositivos de retroalimentación para los controles de motores de corriente directa incluyen:
- Tacómetros
- Codificadores (Encoders)
- Resolvers
Motores de Corriente Alterna (CA)
Deslizamiento
El deslizamiento en un motor de CA es la diferencia entre la velocidad síncrona y la velocidad a plena carga.
Curva Par-Velocidad
En una curva par-velocidad, se pueden identificar los siguientes puntos:
- Par a rotor bloqueado
- Par mínimo de aceleración
- Par de frenado (desenganche)
Inercia
La inercia es la propiedad de un motor o una máquina de resistirse a un cambio de estado.
Tipos de Motores de Corriente Alterna
Los tipos de motores de corriente alterna, según su diseño, incluyen:
- Diseño B
- Diseño C
- Diseño D
- Diseño A
Tipos de Cargas en los Motores
- Par constante
- Par variable
- Potencia constante
- Alta inercia
Condiciones Normales de Operación
Según NEMA (National Electrical Manufacturers Association), las condiciones normales de operación para los motores son de 40°C a una altura máxima de 1000 metros sobre el nivel del mar.
Tipos de Aislamientos para Motores
- Clase A: 105°C
- Clase B: 130°C
- Clase F: 155°C
- Clase H: 180°C
Tiempo de Vida Útil del Aislamiento
El tiempo de vida útil para el aislamiento de los motores es de aproximadamente 12 años con 8000 horas de operación.
Principio Básico para Variar Velocidad y Par en Motores de CA
La variación de voltaje varía la velocidad, y la variación de la corriente varía el par en un motor de CA.
Velocidad Base y Velocidad Establecida
- Velocidad Base: Velocidad a la que gira un motor con el voltaje y frecuencia nominales aplicados.
- Velocidad Establecida: Velocidad definida en el control, la velocidad de operación deseada.
Funcionamiento de Tacómetro, Encoder y Resolver
- Tacómetro: Se usa para medir velocidad y dirección.
- Encoder: Mide velocidad, dirección y posición.
- Resolver: Mide velocidad, dirección y posición.
Inversor
Un inversor es un control para motores que hace variar la velocidad a motores de CA de inducción.
Funcionamiento de un Inversor
Un inversor consiste en una sección de rectificación, una de filtrado y una sección de inversión.
PWM (Modulación por Ancho de Pulso)
PWM es un proceso de conmutación usado para obtener frecuencia y voltaje ajustables en un inversor.
Frecuencia Portadora en un Inversor
La frecuencia portadora en un inversor es la razón a la cual se producen los pulsos de salida del inversor.
Relación entre Frecuencia de Salida y Frecuencia Portadora
Un ciclo de frecuencia de salida consiste en una serie de pulsos positivos y negativos cuyo ancho y frecuencia dependen de la frecuencia portadora. No son iguales.
Relación Voltaje/Frecuencia (V/F)
Sí, existe una interrelación entre el voltaje y la frecuencia que alimenta al motor, controlada por los inversores, llamada razón de Volts por Hertz (V/Hz).
Tipos de Relaciones V/Hz
- Lineal
- Tres puntos
- Cuadrática
Frenado Dinámico en Controles
Se dice que un control tiene frenado dinámico cuando se logra continuar excitando el motor desde el drive, generando una corriente de regreso del motor al bus de DC.
Función de los Controles Vectoriales
Los controles vectoriales convierten el voltaje y la frecuencia fijos de la línea en frecuencia y voltaje variables para controlar la velocidad y el par de un motor de CA de inducción.