MOTORES

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Motores y generadores el´ectricos

Aspecto de un motor as´ıncrono.
En este cap´ıtulo se describen las m´aquinas el´ectricas empleadas mas com´
unmente en las aplicaciones industriales y dom´esticas. Nos centraremos en los generadores y motores rotativos dado que el transformador ha sido tratado en un cap´ıtulo
aparte. Los motores el´ectricos forman parte de nuestra vida cotidiana, sin darnoscuenta los encontramos en una multitud de aparatos electrodom´esticos y de
electr´onica de consumo. Tambi´en en las industrias est´
an presentes a todos los niveles, son unos elementos fundamentales de cualquier proceso de producci´on. Se
habla cada vez m´as de medios de transporte con energ´ıa el´ectrica, por ejemplo las
redes de transporte ferroviario ya est´
an electrificadas en sucasi-totalidad y por
supuesto usan motores el´ectricos. Sin embargo se tiende tambi´en a incorporar la
electricidad en el transporte privado, los coches el´ectricos est´
an en auge.
Los generadores el´ectricos por otra parte juegan el papel esencial de producir
la electricidad que van a usar estos motores. Son la principal fuente de energ´ıa
el´ectrica en el mundo. Las otras fuentes que no cuentan congeneradores, co-

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Motores y generadores el´
ectricos

mo por ejemplo la energ´ıa fotoel´ectrica, son todav´ıa marginales en cuesti´on de
volumen de producci´on.

6.1

Motores as´ıncronos
Los motores as´ıncronos se usan en la mayor´ıa de las aplicaciones de peque˜
na
y media potencia (de 1 a 100kW). Para las aplicaciones dom´esticas (lavadoras,
taladros, ...) se usan tambi´en motores de tipoas´ıncrono. Son motores muy robustos con una construcci´
on y un funcionamiento sencillo. Se utilizan sobre todo en
aplicaciones que no necesitan un control preciso de la velocidad de rotaci´on, ya
que este control resulta dif´ıcil1 . Estos motores se encuentran en bombas, taladros,
ascensores, gr´
uas, m´aquinas herramientas, etc.
En esta secci´
on se tratan los aspectos f´ısicos y se analizan en detalleel modelo
el´ectrico de este motor.

6.1.1

Construcci´on y principios de funcionamiento
La m´aquina se compone de un est´
ator con un campo inductor y de un rotor
con un campo inducido. El est´
ator se presenta como un cilindro hueco rodeado
por las bobinas del inductor (ver figura 6.1). El rotor tambi´en es un elemento
cil´ındrico colocado en el el interior est´
ator pero puede girar librementesu eje. En
el rotor se inducen tensiones, corrientes y fuerzas que se describen m´as adelante.
Las m´aquinas as´ıncronas en funcionamiento de motor se basan en el campo giratorio creado por un devanado trif´asico. El campo inductor es el campo
magn´etico descrito por las ecuaciones (4.118). Es un campo casi uniforme en la
cavidad del est´
ator y gira en el espacio con una velocidad angularconstante. La
rotaci´on se efect´
ua en el plano perpendicular al eje del est´
ator, es decir en la
secci´
on transversal del cilindro.
El tipo de rotor m´as com´
un para m´aquinas as´ıncronas de media potencia es el
rotor en jaula de ardillas. Consiste en unas barras conductoras en corto circuito
en sus extremos (ver figura 6.1). Al aplicar un campo magn´etico giratorio en el
est´
ator, la variaci´
on decampo magn´etico provoca una tensi´
on inducida en las
barras conductoras de acuerdo con la ley de Faraday. Las barras est´
an en un
principio quietas dentro del est´
ator, la variaci´on de campo genera una tensi´
on
los extremos de la barra y por tanto la circulaci´
on de una corriente. La corriente
creada por esta inducci´on interact´
ua a su vez con el campo, una fuerza de Laplace
aparecegradualmente (ver cap´ıtulo 4). La fuerza de Laplace generada se orienta
de tal modo que pone en movimiento la jaula de ardilla y empieza la rotaci´on
del rotor. En resumen, la secuencia del proceso de rotaci´on es:
1

La electr´
onica de potencia y el uso de semiconductores aportan soluciones a este problema
de velocidad.

6.1 Motores as´ıncronos

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Figura 6.1 Esquema de un motor as´ıncrono...