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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE COTOPAXI
UNIDAD ACADÉMICA DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA Y APLICADAS
ESPECIALIDAD DE: ING. ELECTROMECÁNICA
MAQUINAS ELECTRICAS II
TEMAS:
MOTORES ESPECIALES
SERVOMOTORES
MOTORES DE PASO
PARTES DE UN GENERADOR
SINCRONISMO Y MÉTODOS DE SINCRONISMO
SISTEMA NACIONAL INTERCONECTADO
INTEGRANTES:
CHILLAGANA FERNANDO
HINOJOSA CRISTIAN
DOCENTE:
ING. ÁLVARO MULLO
LATACUNGA – ECUADOR
MARZO- AGOSTO 2013
OBJETIVO GENERAL
Investigar los motores especiales, mediante los conocimientos básicos de los
motores de c.c y c.a con sus diversas combinaciones, para conocer sus diversas
aplicaciones.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Conocer las características de los motores especiales, mediante su
utilización en la industria.
Diferenciar los tipos los servomotores de c.c y c.a, mediante su aplicación.
Identificar las partes de un generador, para conocer su funcionamiento.
Investigar las ventajas del Sistema Nacional Interconectado, mediante su
funcionamiento y el sincronismo en la entrada de nuevos generadores.
DESARROLLO
1.- MOTORES ESPECIALES
Mediante los conocimientos básicos de los motores de corriente continua y
corriente alterna con sus diversas combinaciones. Tales maquinas se usan para la
conversión de energía mecánica en energía eléctrica o viceversa. Esto en cambio
trata de otro tipo de conversiones de energía, son de naturaleza y aplicaciones
especiales, el estudio de estas maquinas a sido aplazada hasta veste moment5o
para poder comprender su funcionamiento para apreciar su utilidad, es necesario
su conocimiento básico de las maquinas estudiadas.
TIPOS DE MOTORES ESPECIALES:
MOTORES LINEALES
En pocas palabras, un motor lineal es un motor rotatorio “desenrollado”, en un
lenguaje más técnico, un motor lineal está compuesto por un elemento primario,
donde se encuentran los devanados, y un elemento secundario que se extiende a
lo largo de la distancia que se va a recorrer, aportando como ventaja la posibilidad
de poder disponer de varios primarios sobre un mismo secundario.
MOTORES PASO A PASO
Son un género especial de motores sincrónicos diseñado para girar un
determinado número de grados por cada pulso eléctrico recibido por su unidad de
control, este ángulo define el desplazamiento mínimo que puede conseguirse.
MOTORES SIN ESCOBILLAS
Los motores “sin escobillas” están compuestos de forma similar a los motores “con
escobillas” pero de forma inversa. Es decir, el rotor está compuesto por el eje y los
imanes permanentes y en la carcasa o estator es donde se encuentra el bobinado
del hilo conductor.
MOTORES UNIVERSALES
El esquema de conexiones y características de funcionamiento de un motor
universal corresponden a las de un motor serie de potencia fraccional, de corriente
alterna, por lo tanto se caracteriza por dispone de un fuerte par de arranque y la
velocidad del rotor varía en sentido inverso de la carga. Estos motores tienen la
misma característica de velocidad y par cuando funcionan en c.a o en c.c.
MOTORES DE ALTA EFICIENCIA
Los motores de alta eficiencia empezaron a ser fabricados a mediados de la
década de los 70 inicialmente en USA pero su aplicación se hizo masiva al llegar
el año 2000 también en otros países industrializados.
2.- SERVOMOTORES
Los servomotores son dispositivos similares a un motor de corriente continua que
tiene la capacidad de ubicarse en cualquier posición dentro de su rango de
operación, y mantenerse estable en dicha posición. Un servomotor es un motor
eléctrico que consta con la capacidad de ser controlado, tanto en velocidad como
en posición.
Los servos se utilizan frecuentemente en sistemas de radio control y en robótica,
pero su uso no está limitado a estos. Es posible modificar un servomotor para
obtener un motor de corriente continua que, si bien ya no tiene la capacidad de
control del servo, conserva la fuerza, velocidad y baja inercia que caracteriza a
estos dispositivos.
SERVOMOTORES DE CORRIENTE CONTINUA
Los servomotores de corriente continua son motores de alto rendimiento que por
lo general se usan como motores primarios en computadoras, maquinaria
controlada numéricamente u otras aplicaciones en donde el arranque y la
detención se deben hacer con rapidez y exactitud. Los servomotores son de peso
ligero, y tienen armaduras de baja inercia que responden con rapidez a los
cambios en el voltaje de excitación. Además, la inductancia muy baja de la
armadura en estos motores da lugar a una baja constante eléctrica de tiempo (lo
normal entre 0.05 y 1.5 m S) que agudiza todavía más la respuesta del motor a las
señales de comando. Los servomotores incluyen motores de imán permanente,
circuito impreso y bobina (o coraza) móvil. El rotor de un motor acorazado consta
de una coraza cilíndrica de bobinas de alambre de cobre o de aluminio. El alambre
gira en un campo magnético en el espacio anular entre las piezas polares
magnéticas y un núcleo estacionario de hierro. El campo es producido por imanes
de fundición de Alnico cuyo eje magnético es radial. El motor puede tener dos,
cuatro o seis polos. Cada uno de estos tipos básicos tiene sus propias
características, como son la inercia, forma física, costos, resonancia de la flecha,
configuración de ésta, velocidad y peso.
SERVOMOTORES DE CORRIENTE ALTERNA
La potencia mecánica de los servomotores de c.a de espiras de sombra esta
comprendía entre 1/1500 1/8 HP. Para mayor potencias se utilizan siempre
motores de c.c; a pesar de los inconvenientes antes señalados debido al poco
rendimiento de los motores de c.a. De mayores potencias si se construyen con las
características de par-velocidad que requieren los servomecanismos, se
producirán problemas de refrigeración en los motores de c.a
El unimotor es una nueva gama de servomotores de c.a sin escobillas disponibles
en forma de motores trifásicos de imán permanente de 6 u 8 polos con
característica de realimentación sinusoidal. Los motores dan un par elevado, tanto
si el rotor es de baja inercia como si es de alta inercia, y una mínima modulación
de par.
3.- MOTORES DE PASO
Cuando las fases de un VRM son energizadas en consecuencia de una manera
gradual apropiada la VRM girara a un ángulo especifico por cada paso. Los
motores diseñados específicamente para aprovechar esta característica se
conocen como motores de paso. Con frecuencia los motores de paso se diseñan
para dar un gran número de pasos por revolución, por ejemplo 50, 100 o 200
pasos por revolución (correspondientes a una rotación 7.2°, 3.6°, 1.8° por paso).
El motor paso a paso es un dispositivo electromecánico que convierte una serie de
impulsos eléctricos en desplazamientos angulares discretos, lo que significa es
que es capaz de avanzar una serie de grados dependiendo de sus entradas de
control, el motor paso a paso se comporta de la misma manera que un conversor
digital-analógico (D/A) y puede ser controlado por impulsos procedentes de
sistemas lógicos.
Este motor presenta las ventajas de tener alta precisión y repetitividad en cuanto
al posicionamiento, entre sus principales aplicaciones destacan como motor de
frecuencia variable, motor de corriente continúa sin escobillas, servomotores y
motores controlados digitalmente, existen 3 tipos fundamentales de motores paso
a paso:
El motor de reluctancia variable.
El motor de magnetización permanente.
El motor pasó a paso híbrido.
FIGURA N.-1: PARTES DE UN MOTOR DE PASO
Fuente:
http://www.tecnoficio.com/electricidad/velocidad_de_motores_electricos3.php
EL MOTOR DE RELUCTANCIA VARIABLE
Estos motores se caracterizan por tener un rotor múltiple de hierro suave y un
embobinado ene l estator, operan generalmente con pasos de ángulo entre 5 y 15
grados a una velocidad de pasos relativamente alta y no tiene par de renten (par
de renten es un par de mantenimiento cuando no está fluyendo corriente en el
motor.
FIGURA N.-2 MOTOR DE RELUCTANCIA CONMUTADA
FUENTE: http://zone.ni.com/devzone/cda/ph/p/id/286
EL MOTOR DE MAGNETIZACIÓN PERMANENTE
Estos motores difieren de los de VR (Reluctancia variable) en que tienen rotores
de imán permanente sin dientes y son magnetizados perpendicularmente a los
ejes, energizado las cuatro fases en secuencia el rotor gira conforme es atraído
por los polos magnéticos.
FIGURA N.-3 MOTOR DE MAGNETIZACIÓN PERMANENTE
FUENTE: http://www.free-energy-info.co.uk/Chapt16SA.html
EL MOTOR PASÓ A PASO HÍBRIDO
Este motor combina las cualidades de los VR y PM los motores híbridos tienen
algunos de los comportamientos deseables de cada uno de ellos, tiene alto par de
reten y un excelente par de sostenimiento y dinámico, pueden ser operados a un
alta velocidad de pasos, normalmente exhiben ángulos de pasos de 0.9 y 5
grados.
FIGURA N.- 4 MOTOR DE PASO O PASO HIBRIDO
Fuente: http://spanish.hybrid-stepper-motor.com/china-
2_phase_and_4_wire_6_wire_8_wire_stepper_motor_1_8_57mm_and_1a_36v_n
ema_23_57bygh_stepper_motor-1053356.html
SECUENCIA DE FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR DE PASOS
La variación de la dirección del campo magnético creado en el estator producirá
movimiento de seguimiento por parte del rotor de imán permanente, el cual
intentará alinearse con el campo magnético inducido por las bobinas que excitan
los electroimanes (en este caso A y B), Vcc es la alimentación de corriente
continua, por ejemplo (5V, 12V, 24V…..).
PARTES DE UN GENERADOR
Los principales componentes de un generador de corriente alterna son los que se
muestran a continuación:
1. Estator.
2. Rotor.
3. Sistema de enfriamiento.
4. Excitatriz.
5. Conmutador.
ESTATOR
Los elementos mas importantes del estator de un generador de corriente alterna,
son las siguientes:
Componentes mecánicas.
Sistema de conexión en estrella.
Sistema de conexión en delta.
Componentes mecánicas. Las componentes mecánicas de un generador son las
siguientes:
La carcaza.
El núcleo.
Las bobinas.
La caja de terminales.
FIGURA N.- 5 PARTES DE UN GENERADOR
FUENTE: http://tissdetecnica1.blogspot.com/2011/08/induccion-
electromagnetica.html
SINCRONISMO Y MÉTODOS DE SINCRONISMO
SINCRONISMO DE CADA OPERADOR
Las redes de sincronismo gestionadas por cada operador podrán ser diseñadas y
planificadas con los métodos y tecnologías que éstas elijan, siguiendo las
recomendaciones de la UIT-T o de otros organismos internacionales.
REQUERIMIENTOS DE SINCRONISMO EN LA INTERCONEXIÓN
Se especifican los requerimientos mínimos en cuanto a la calidad de los relojes de
los nodos de interconexión y las medidas de seguridad de los enlaces.
En los acuerdos de interconexión se deberán detallar los métodos y otros
requerimientos de sincronismo necesarios para garantizar la calidad de los
enlaces.
CONFLICTOS DE SINCRONISMO QUE PUEDAN PRESENTARSE ENTRE
OPERADORES
El PTFSI proporciona directrices básicas sobre los requerimientos mínimos que
deberán cumplir los operadores en aspectos de sincronismo para alcanzar los
objetivos de deslizamiento en una conexión extremo a extremo y en la
interconexión siguiendo las recomendaciones de UIT-T o de otro organismo
internacional.
En el caso de que los operadores acudieran a la SENATEL para que resuelva
algún conflicto sobre el sincronismo, ésta procederá a aplicar en primer lugar las
directrices emitidas en este documento y en segundo lugar las recomendaciones
publicadas por la UIT-T o de ser necesario normas publicadas por otros
organismos internacionales.
SINCRONISMO DE CADA OPERADOR
La red de sincronismo del Ecuador está conformada por las diferentes redes de
sincronismo de los operadores de las redes de telefonía fija y de telefonía móvil,
las cuales se interconectan a través de los nodos y enlaces de sincronismo y otras
actúan en forma plesiócrona. Los operadores de los servicios portadores que
utilizan sistemas digitales también disponen de sus propias redes de sincronismo,
funcionando en forma sincrónica o en forma plesiócrona.
En el caso que un operador decida que su red funcione en forma plesiócrona, esa
red deberá disponer de un RPC con la precisión y características descritas en la
Recomendación de UIT-T G.811.
Las redes de sincronismo gestionadas por cada operador podrán ser planificadas
y diseñadas con los métodos y tecnologías que elijan cada operador pero
cumpliendo con los aspectos descritos en este PTFSI en cuanto los objetivos de
deslizamientos a alcanzar, las condiciones mínimas de calidad en la interconexión
y otros aspectos especificados en el PTFSI.
MÉTODOS DE SINCRONISMO
Cuando dos redes de diferente operador se interconectan para brindar un servicio,
deben en aspectos de sincronismo optar por uno de los siguientes métodos:
actuar en forma plesiócrona o en forma sincrónica.
En el primer caso cada red funciona en forma independiente. En el segundo caso
las redes estarán sincronizadas a través de los nodos de interconexión y enlaces
de sincronismo utilizando principalmente el método maestro-subordinado.
En la interconexión sincrónica se requiere aumentar la confiabilidad de la
distribución de la señal de temporización, disponiendo por lo menos de dos
enlaces de sincronismo, uno activo y el otro en reserva que funcionaría en caso de
fallas.
En los convenios de interconexión entre operadores, deberá detallarse la
metodología de sincronismo a utilizar. Si es un método maestro - subordinado se
dejará en claro qué red debe subordinarse y las condiciones de los enlaces de
sincronismo. Una red que tenga un RPC de menor precisión se subordinará a la
que tiene un RPC de mayor precisión.
Sobre la red de sincronismo
Dotar durante el primer año a partir de la aprobación del PTFSI de enlaces
dobles de sincronismo en la interconexión.
Establecer durante el primer año a partir de la aprobación del PTFSI de
rutas físicas independientes para los enlaces de sincronismo en la
interconexión.
Dotar durante los primeros seis meses a partir de la aprobación del PTFSI a
los nodos internacionales de relojes con precisión mayor que . 11101−x
SISTEMA ELÉCTRICO INTERCONECTADO (SEI)
CONCLUSIONES
Cada tipo de motor tiene características propias y usos específicos tal es el
caso de los motores especiales que trata otro tipo de conversiones de
energía.
Los servomotores de corriente continua son de peso ligero, y tienen
armaduras de baja inercia que responden con rapidez a los cambios en el
voltaje de excitación, aspecto que no es factible en corriente alterna debido
a la dificultad en la refrigeración en los motores.
Para poner en sincronismo los generadores se debe tomar en cuenta el
voltaje, frecuencia y factor de potencia; los cuales deben estar en
sincronismo para conectarlos en paralelo al Sistema Nacional
Interconectado.
BIBLIOGRAFÍA
Maquinas eléctricas, Stephen J. Chapman, Tercera edición Mc Granw Hill-Motor de Paso (Pag. 247)
MAQUINAS ELÉCTRICAS DE FRAILE MORA, Motores y Generadores(Pag. 346, 533)
PLAN TÉCNICO FUNDAMENTAL DE SINCRONISMO (PTFSI)-SENATEL Y CONATEL
http://download.sew-eurodrive.com/download/pdf/16715306.pdf http://www.setimetrasa.com/wp-content/uploads/2012/01/servomotor-
corriente-alterna.pdf http://www.slideshare.net/wambax/componentes-de-un-generador-de-
corriente-alterna
