MAQUINAS ELECTRICAS. Motor de reluctancia

1. Motor de reluctancia

1. Principio de operación

El principio de operación del motor de reluctancia depende de un par de torsión (figura 2.2.2) producido por una reluctancia magnética (resistencia magnética); este par se induce en el rotor gracias a la presencia de un campo magnético producto de la circulación de una corriente a través de las bobinas del estator. Esta corriente, mediante la generación de las líneas de campo, hace que el objeto se alinee con dicho campo magnético. Es decir, el campo magnético externo (estator), induce un campo magnético interno en el rotor lo que ocasiona la aparición de un par de torsión que hace que el rotor gire hasta que ambos campos se alineen entre sí (ver figura 2.2.1).[pic 1][pic 2]

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Aunque existen tres tipos diferentes de motor de reluctancia (autoconmutado, paso a paso, síncrono), los tres funcionan bajo el mismo principio, donde el rotor se mueve por la inducción de un campo magnético del estator.

1. Partes y gráfico de un motor de reluctancia real[pic 5]

El motor de reluctancia está compuesto principalmente por un rotor de polos salientes, estator de una o tres fases, las bobinas inductoras y de conmutación y otros como podemos observar en la (figura  2.2.3).

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Este tipo de motores utilizan corriente alterna, y como por cada fase de estos motores, se alimenta con una corriente alterna, la figura 2.2.4 muestra un gráfico de un motor de reluctancia de tres fases Y un gráfico del torque vs la velocidad en rpm del rotor se muestra en la figura 2.2.5.

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1. Aplicaciones y usos particulares

Los motores de reluctancia no tienen muchas aplicaciones prácticas para grandes motores. Sin embargo, es práctico en motores pequeños. Algunos de estos motores son utilizados en aparatos con eficiencia energética como aspiradoras, motores de ventiladores o bombas.  

Algunas aplicaciones conocidas son:

• Algunos lavadores usan motores de reluctancia autoconmutado (figura 2.2.6).
• Algunas varillas de control de mecanismos de accionamiento de reactores nucleares usan motores de reluctancia síncronos (figura 2.2.7).
• Medidores eléctricos analógicos. [pic 11][pic 12]

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1. Motor de histéresis

Es un motor síncrono sin polos salientes y sin excitación de corriente continua, que arranca gracias a las pérdidas por histéresis inducidas en el rotor de acero, para producir un par mecánico.

1. Principio de operación

El campo magnético giratorio producido por las bobinas del estator, inducirá sobre el rotor, corrientes de Foucault y pérdidas por histéresis. Cuando se produce un campo magnético en el estator se producen polos de polaridad opuestas en el rotor y mientras esta gira los polos cambian su polaridad en cada ciclo generando un par mecánico.

Cada vez que el estator completa un ciclo, el rotor completa otro ciclo llamado Lazo de Histéresis.  A diferencia de otros motores síncronos, que utilizan otros medios para alcanzar la velocidad síncrona, los motores de histéresis producen un torque casi constante desde el principio (figura 2.3.1) y pueden así mantener su velocidad síncrona.[pic 15][pic 16]

1. Partes y gráfico de un motor de reluctancia real

Los motores de histéresis están compuestos por un estator, un rotor sólido sin protuberancias y los gaps que inducen los campos magnéticos. El gráfico de la figura 2.3.2 muestra que, desde el inicio de operación del motor, el torque es máximo, lo que permite que el rotor tenga un funcionamiento casi automático, sin tener que recurrir a otros medios para alcanzar a ese mismo torque y sin el retraso del tiempo que toma para llegar, como lo es en los motores de inducción.

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1. Aplicaciones y usos particulares

Este es un motor silencioso y de suave aceleración, apto para arrastrar cargas de gran momento de inercia. Para conseguir distintas velocidades de trabajo en sincronismo, las bobinas del estator se devanan en varios grupos para permitir conectarse, dando lugar a varios números de pares de polos.

• Tiene una operación silenciosa debido a su velocidad síncrona y a que su rotor es suave y liso. Se utiliza o utilizaba mucho en las grabadoras de cinta como los VHS y Walkmans.
• Se utiliza también en relojes eléctricos y dispositivos que miden el tiempo, porque su torque inicial le permite tener una velocidad angular constante desde el principio.
• También son usados en giroscopios rotatorios de sistemas de control.

1. Motor de movimiento paso a paso (Stepper Motor)

1. Principio de operación

Un motor paso a paso es una versión digital del motor eléctrico. El rotor se mueve en pasos según lo ordenado, en lugar de girar continuamente como un motor convencional. Cuando se detiene, mantiene su carga estable con un par de retención y el imán permanecerá en reposo si no se somete a una fuerza externa.  Si circula corriente por ambas bobinas (Figura 2.4.1), se crearán dos polos magnéticos norte en la parte interna, bajo cuya influencia el rotor se desplazará hasta la posición indicada en dicha figura. Si se invierte la polaridad de la corriente que circula por L1 se obtendrá la situación magnética indicada en la Figura 2.4.2, y el rotor se verá desplazado hasta la nueva posición de equilibrio, es decir, ha girado 90 grados en sentido contrario a las manecillas del reloj.

El sentido de giro en los motores paso a paso es reversible en función de la secuencia de excitación, por lo tanto, se puede hacer avanzar o retroceder al motor un número determinado de pasos según las necesidades que se tenga.

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1. Partes y grafico de un motor paso a paso real.

También difieren de los motores de CC en la relación entre velocidad y torque; los motores de CC no son buenos para ofrecer un buen torque a baja velocidad sin la ayuda de un mecanismo de reducción. Los motores paso a paso, en cambio, trabajan de manera opuesta: su mayor capacidad de torque se produce a baja velocidad (figura 2.4.3). En la construcción de estos motores, varían algunos componentes dependiendo del tipo que se necesite construir. A continuación, se dará una explicación de los componentes que tiene el motor de paso a paso de reluctancia variable, los híbridos y los de imán permanente.

• Los de imán permanente: Los motores con imán permanente tienen magnetizado el rotor, y los de reluctancia variable tienen rotores dentados de hierro dulce mientras que los híbridos son una combinación de ambas tecnologías.
• Motores de reluctancia variable: Tienen de 3 a 5 bobinas conectadas a un terminal común. El rotor en este motor tiene 4 dientes y el estator tiene 6 polos; con cada bobina arrollada sobre polos opuestos.
• Motores Híbridos: el rotor de un motor híbrido es multidentado como el motor de reluctancia variable, y contiene un imán axialmente magnetizado y concéntrico alrededor de su eje. Los dientes sobre el rotor proporcionan un camino que ayuda a dirigir el flujo magnético a posiciones preferidas en el hueco de aire. El imán magnético concéntrico aumenta el freno mecánico, el agarre y las características dinámicas de torsión del motor son comparables tanto con los de reluctancia variable como con los de imán permanente.[pic 23][pic 24]

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1. Aplicaciones y usos particulares

• Los de imán permanente son los que más conocemos, utilizados, por ejemplo, en el avance de papel y del cabezal de impresión de las impresoras, en el movimiento del cabezal de las disketteras (figura 2.4.4), etc. Como su nombre indica, poseen un imán que aporta el campo magnético para la operación.
• Los motores híbridos combinan las mejores características de los de reluctancia variable y de imán permanente. Se construyen con estatores multidentados y un rotor de imán permanente. Los motores híbridos estándar tienen 200 dientes en el rotor y giran en pasos de 1,8 grados. Existen motores híbridos con configuraciones de 0,9° y 3,6°. Dado que poseen alto torque estático y dinámico y se mueven a muy altas velocidades de pulso, se los utiliza en una amplia variedad de aplicaciones industriales.

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Bibliografías

Partes y tipos de transformador

http://biblioteca.uns.edu.pe/saladocentes/archivoz/curzoz/transformadores_3.pdf

https://eva.fing.edu.uy/pluginfile.php/71721/mod_resource/content/3/D_I%20M%20Transformadores.pdf

sistemas de protección

http://energiaingenieros.com/files/prote_sist/4%20transformadores.pdf

https://eva.fing.edu.uy/pluginfile.php/71721/mod_resource/content/3/D_I%20M%20Transformadores.pdf

motor de reluctancia

https://www.researchgate.net/profile/Marino_Pernia/publication/235752028_Motores_Monofasicos-conceptos_basicos/links/02bfe5131e98cea5f8000000.pdf

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