Cómo Funcionan los Motores Eléctricos - Motores de Inducción de CA Trifásicos Motor de CA
Summary
TLDREl script detalla cómo funciona un motor eléctrico de inducción, un dispositivo esencial en muchas aplicaciones desde bombas hasta centrales nucleares. Se describe su estructura, incluyendo el eje, el ventilador, los rodamientos y el estator con sus bobinas de cobre. Expone cómo se genera un campo electromagnético giratorio y cómo el rotor de 'jaula de ardilla' interactúa con él para generar movimiento. Además, se explican las diferencias entre las conexiones en estrella y en triángulo, afectando voltaje y corriente. El video busca educar sobre la ingeniería eléctrica y sus aplicaciones prácticas.
Takeaways
- 🔌 El motor eléctrico es un dispositivo crucial en muchas aplicaciones, desde bombas de agua hasta refrigeración en centrales nucleares.
- 🌀 El motor de inducción es una variante que convierte energía eléctrica en energía mecánica para impulsar diferentes tipos de maquinaria.
- 🛠 La estructura del motor de inducción incluye una carcasa, un eje giratorio, un ventilador para enfriamiento y un estator con bobinas de cobre.
- 🔥 El ventilador es esencial para disipar el calor generado por el motor y evitar daños como el derretimiento del aislamiento eléctrico.
- 🧲 El estator, compuesto de bobinas de cobre enrolladas, genera un campo electromagnético giratorio cuando se conecta a la fuente eléctrica.
- 🐿 El rotor de tipo 'jaula de ardilla' está conectado al eje y está formado por láminas de acero y barras que giran juntos, mejorando la eficiencia del motor.
- 🔄 La interacción entre los campos electromagnéticos del estator y el rotor es fundamental para el movimiento del rotor.
- 🔗 El rotor solo gira hasta un punto y no puede alinearse completamente con el estator debido a la inversión de la corriente inducida.
- 🔄 Para evitar que el rotor se atasque, se utilizan tres conjuntos de bobinas en el estator, cada uno conectado a una fase diferente y con un desfase de 120 grados.
- ⚙️ Las bobinas del estator se pueden conectar en configuraciones de estrella o triángulo, lo que afecta el voltaje y la corriente que fluyen a través del motor.
- 📈 La elección entre la configuración en estrella o en triángulo tiene implicaciones en la cantidad de voltaje y corriente que se suministra al motor, siendo la en triángulo más alta.
Q & A
¿Qué es un motor eléctrico de inducción y para qué se utiliza?
-Un motor eléctrico de inducción es un dispositivo que convierte energía eléctrica en energía mecánica. Se utiliza en una amplia variedad de aplicaciones, desde el bombeo de agua hasta la refrigeración en centrales nucleares, así como en ascensores, grúas, ventiladores, compresores, entre otros.
¿Cuál es la función del eje en un motor de inducción?
-El eje es la parte del motor que gira y a la cual se pueden conectar dispositivos como bombas, engranajes y poleas para realizar diferentes tareas mecánicas.
¿Qué papel desempeña el ventilador en el motor de inducción?
-El ventilador está conectado al eje y sirve para circular el aire del ambiente sobre la carcasa del motor, ayudando a enfriarlo y evitar el sobrecalentamiento que podría dañar el aislamiento de las bobinas eléctricas y provocar un cortocircuito.
¿Qué es el estator y cómo está formado?
-El estator es la parte fija del motor de inducción que no gira. Está compuesto por una serie de alambres de cobre enrollados en bobinas y situados en el perímetro interior, cubiertos con esmalte especial para aislamiento eléctrico entre sí.
¿Por qué se llaman 'jaula de ardilla' a los rotores de ciertos motores de inducción?
-Los rotores de tipo 'jaula de ardilla' se llaman así porque tienen un diseño similar a una pequeña jaula o rueda de ejercicio, con dos anillos en los extremos conectados por barras que giran juntas, similar a la jaula que usaría una mascota como un hámster o una ardilla.
¿Cómo es que el rotor de un motor de inducción comienza a girar?
-Cuando se coloca el rotor dentro del estator y se conecta a una fuente de alimentación eléctrica, el estator genera un campo electromagnético giratorio que interactúa con el rotor, lo que provoca que este comience a girar en un intento de alinearse con el campo magnético, aunque nunca lo alcanzará completamente.
¿Qué es una bobina inductora y cómo funciona?
-Una bobina inductora es un alambre enrollado que, cuando se le pasa corriente eléctrica, genera un campo electromagnético. Este campo puede inducir una corriente en una segunda bobina cercana, creando así un motor de inducción.
¿Cómo se produce el campo electromagnético giratorio en un motor de inducción trifásico?
-En un motor de inducción trifásico, se tienen tres conjuntos de bobinas en el estator, cada uno conectado a una fase diferente. Al pasar corriente alterna a través de cada bobina, se produce un campo electromagnético que cambia de intensidad y polaridad. Al distribuir estos campos en ángulos de 120 grados entre sí, se crea un efecto de un campo electromagnético giratorio.
¿Cuál es la diferencia entre la configuración en estrella y la en triángulo en un motor de inducción?
-En la configuración en estrella, los terminales de las bobinas se unen en un solo lado, creando un punto de estrella o neutro, y el voltaje entre la fase y el punto neutro es menor. En la configuración en triángulo, las bobinas están conectadas de tal manera que el voltaje entre dos fases es mayor, y la corriente que fluye a través de las bobinas es diferente.
¿Por qué las bobinas del rotor están inclinadas en un motor de inducción?
-Las bobinas del rotor están inclinadas para distribuir el campo magnético entre varias barras y evitar que el motor se alinee y se atrase, lo que mejora la eficiencia y el funcionamiento continuo del motor.
¿Cómo se conectan las bobinas en una caja de terminales eléctricas y por qué es importante?
-Las bobinas en una caja de terminales eléctricas están conectadas de tal manera que se pueden completar los circuitos en diferentes configuraciones, como la en estrella o la en triángulo. Esto permite que la electricidad fluya entre las fases y genera el campo electromagnético giratorio necesario para el funcionamiento del motor.
Outlines
🔧 Funcionamiento y estructura del motor de inducción
El primer párrafo introduce el motor eléctrico de inducción como uno de los dispositivos más importantes inventados, utilizado en una amplia variedad de aplicaciones, desde bombas de agua hasta refrigeración en centrales nucleares. Se describe su apariencia y cómo convierte energía eléctrica en mecánica. Se menciona la importancia de la carcasa que alberga la mayoría de las piezas, el eje giratorio, y el ventilador para enfriamiento. Se explica que el calor excesivo puede dañar el aislamiento eléctrico y causar fallos. El estator, formado por bobinas de cobre enrolladas, genera un campo electromagnético giratorio cuando se conecta a una fuente eléctrica. El rotor, de tipo 'jaula de ardilla', está conectado al eje y está compuesto por láminas de acero que mejoran la eficiencia al reducir las corrientes inducidas.
🌀 Principio de la inducción electromagnética en motores
El segundo párrafo se centra en el principio de la inducción electromagnética, que es fundamental para el funcionamiento del motor de inducción. Se describe cómo la corriente alterna en un cable genera un campo magnético cuyo polo cambia con la dirección de la corriente. Este principio se utiliza para que el rotor comience a girar cuando está dentro del estator y conectado a una fuente de alimentación eléctrica. Se explica cómo la interacción entre campos magnéticos puede hacer girar un imán y cómo se puede inducir una corriente en una segunda bobina cercana. Además, se menciona que el rotor solo gira hasta un punto y para evitar que se atasque, se introducen cambios en la intensidad y polaridad del campo magnético por medio de tres bobinas en el estator, conectadas en diferentes fases, creando un campo magnético rotativo.
🔌 Configuraciones de conexión de motores de inducción: Triángulo y Estrella
El tercer párrafo explora las dos configuraciones de conexión para motores de inducción: en triángulo y en estrella. Se describe cómo la electricidad fluye entre las fases en cada configuración y cómo esto afecta el voltaje y la corriente en las bobinas. En la configuración en triángulo, cada bobina está expuesta a un voltaje de línea a línea de 400 voltios, mientras que en la configuración en estrella, el voltaje entre la fase y el punto neutro es de 230 voltios. Se calcula y compara la corriente que fluye en cada configuración, mostrando que la configuración en estrella utiliza menos voltaje y corriente. El vídeo finaliza con una invitación a seguir aprendiendo sobre ingeniería eléctrica y a seguir el canal en redes sociales.
Mindmap
Keywords
💡Motor eléctrico
💡Eje
💡Ventilador
💡Estator
💡Rotor de jaula de ardilla
💡Campo electromagnético
💡Inducción
💡Bobina
💡Configuración en triángulo y en estrella
💡Corriente alterna
Highlights
Los motores eléctricos son dispositivos importantes utilizados en bombeo de agua, ascensores, grúas y refrigeración de centrales nucleares.
El motor de inducción es una forma de convertir energía eléctrica en energía mecánica para impulsar diferentes tipos de maquinaria.
Las piezas principales del motor de inducción están en la carcasa, incluyendo el eje rotativo y el ventilador para enfriamiento.
El ventilador en el motor de inducción ayuda a enfriar la carcasa y prevenir el derretimiento del aislamiento eléctrico.
El eje del motor se apoya en rodamientos que permiten un movimiento suave y mantienen su posición.
El estator del motor, formado por alambres de cobre enrollados, genera un campo electromagnético giratorio al conectarse a una fuente eléctrica.
El rotor de inducción es un tipo de jaula de ardilla, compuesto por anillos y barras que giran juntos.
Las láminas de acero en el rotor mejoran la eficiencia al reducir el tamaño de las corrientes inducidas.
El campo electromagnético se genera alrededor de un cable con corriente y puede interactuar con otros campos magnéticos.
El rotor solo gira hasta alinearse con el estator, pero nunca lo alcanza completamente debido a la inversión de corriente inducida.
El motor de inducción trifásico tiene tres conjuntos de bobinas en el estator que generan un campo electromagnético rotativo.
Las bobinas en el estator están conectadas a diferentes fases para producir un campo magnético de intensidad y polaridad variable.
Las barras inclinadas del rotor ayudan a distribuir el campo magnético y evitar el bloqueo del motor.
La caja de terminales eléctricas contiene 6 terminales etiquetados para conectar el motor a una fuente trifásica.
Existen dos formas de conectar los terminales del motor: en triangulo y en estrella, cada una con sus ventajas y configuraciones de corriente y voltaje diferentes.
La configuración en estrella y en triangulo tienen implicaciones en el voltaje y la corriente que recibe cada bobina del motor.
El motor en configuración de triangulo expone las bobinas a 400 voltios entre dos fases, mientras que en estrella es de 230 voltios entre la fase y el punto neutro.
Transcripts
este es un motor eléctrico es uno de los
dispositivos más importantes que se han
inventado
estos motores se utilizan en todas
partes desde el bombeo del agua que
bebemos hasta en ascensores y grúas e
incluso la refrigeración de centrales
nucleares
en este vídeo vamos a ver el
funcionamiento de uno de ellos y a
conocer en detalle su estructura
el motor de inducción tiene un aspecto
similar a este convierte la energía
eléctrica en energía mecánica que
podemos utilizar para impulsar bombas
ventiladores compresores engranajes
poleas etcétera casi todas las piezas se
encuentran dentro de la carcasa
principal en la parte delantera
encontramos el eje que es la parte que
gira y a la que podemos conectar cosas
como bombas engranajes y poleas para que
hagan su trabajo en la parte trasera
encontramos el ventilador y una cubierta
protectora el ventilador está conectado
al eje por lo que gira siempre que el
motor funciona el motor de inducción
puede producir mucho calor cuando está
en funcionamiento por lo que el
ventilador de circular aire del ambiente
sobre la carcasa para enfriarla
si el motor de inducción se calienta
demasiado el aislamiento de las bobinas
eléctricas e internas se fundirá
provocando un cortocircuito y el motor
se destruirá
las aletas en el lateral de la carcasa
ayudan a aumentar la superficie y eso
nos permite eliminar el calor no deseado
el eje se apoya en unos rodamientos que
se encuentran dentro de los paneles
delantero y trasero los rodamientos
ayudan a que el eje gire suavemente y lo
mantienen en su posición
dentro de la carcasa se encuentra el
estatal el estator es fijo y no gira
está formado por una serie de alambres
de cobre que se enrollan en bobinas
entre las ranuras situadas en el
perímetro interior
el alambre de cobre está recubierto con
un esmalte especial que aísla
eléctricamente los alambres entre sí lo
que significa que la electricidad tiene
que fluir a través de toda la bobina de
lo contrario tomaría el camino más corto
posible y veremos por qué esto es
importante un poco más adelante en este
vídeo
este es un motor de inducción trifásico
por lo que tenemos tres conjuntos
separados de bobinas en el estator
los extremos de cada conjunto se
conectarán a los terminales dentro de la
caja de terminales eléctricas veremos
cómo se conectan un poco más adelante en
este vídeo cuando se conecta el
suministro eléctrico el estator genera
un campo electromagnético giratorio
el rotor está conectado al eje en este
caso es un rotor de tipo jaula de
ardilla
se llama jaula de ardilla porque tiene
dos anillos en los extremos que están
conectadas por unas barras y que giran
juntos este diseño es similar al de una
pequeña jaula o rueda de ejercicio que
utilizan una mascota hámster o incluso
una ardilla
la jaula de la ardilla está equipada con
una serie de láminas de acero estas
láminas ayudan a concentrar el campo
magnético a las barras las láminas se
utilizan en vez de una pieza sólida de
metal ya que esto mejoran la eficiencia
al reducir el tamaño de las corrientes
inducidas en el rotor
cuando el rotor se coloca dentro del
estado y este se conecta a una fuente de
alimentación eléctrica el rotor
comenzará a girar entonces cómo es esto
posible
cuando la electricidad pasa por un cable
se genera un campo electromagnético
alrededor del mismo
podemos ver esto colocando unas brújulas
alrededor del cable las brújulas giran
para alinearse con este campo magnético
si la dirección de la corriente se
invierte el campo magnético también se
invierte por lo que las brújulas cambian
de dirección
el campo magnético del cable atrae y
empuja las agujas de las brújulas al
igual que si deslizamos dos barras
magnéticas una hacia la otra se atraerán
o repelerán
incluso podemos utilizar un imán para
hacer girar otro imán o podemos hacer
girar el imán cambiando la intensidad
del campo magnético que lo rodea
si colocamos un cable en un campo
magnético y hacemos pasar una corriente
a través de él el campo magnético del
cable interactuará con los imanes
permanentes el campo magnético y el
cable experimentará una fuerza
esta fuerte moverá el alambre hacia
arriba o hacia abajo dependiendo de la
dirección de la corriente y de la
polaridad de los campos magnéticos
si envolvemos el alambre en una bobina
el campo electromagnético se hace más
fuerte la bobina producirá un polo norte
y un polo sur al igual que un imán
permanente
estas bobinas de alambre las llamamos
inductores cuando pasamos corriente
alterna a través del cable los
electrones cambiarán constantemente de
dirección entre el flujo hacia adelante
y hacia atrás por tanto el campo
magnético también se expandirá y
colapsará y la polaridad se invertirá
cuando coloquemos otra bobina separada
en las proximidades y completemos el
circuito el campo electromagnético
inducir a una corriente en esta segunda
bobina
podemos conectar dos bobinas y
colocarlas una frente a la otra para
crear un campo magnético mayor
si colocamos un circuito cerrado de
alambre dentro de este gran campo
magnético inducir hemos una corriente en
el circuito
como sabemos cuando pasamos una
corriente a través de un cable se genera
un campo magnético y también sabemos que
los campos magnéticos se empujan y
atraen entre sí
por lo tanto este circuito de alambre
también generará un campo magnético y
éste interactuar con el campo magnético
mayor
cada al lado de la bobina experimentará
fuerzas opuestas provocando su rotación
este circuito es por tanto nuestro rotor
y las bobinas son el estator
sin embargo el rotor solo girará hasta
que se alinee con las bobinas del esta
torre entonces se atascara ya que la
corriente inducida se invierte con la
bobina
para superar esto tenemos que introducir
otro conjunto de bobinas en el estator y
debemos conectarlas a otra fase
los electrones fluyen en esta fase en un
momento ligeramente diferente por lo que
el campo electromagnético también
cambiará de intensidad y polaridad en un
momento ligeramente diferente esto
obligará al rotor a girar
dentro del motor de inducción tenemos
tres bobinas separadas que se utilizan
para producir un campo electromagnético
rotativo
cuando pasamos una corriente alterna a
través de cada bobina estas producen un
campo electromagnético que cambia de
intensidad y de polaridad a medida que
los electrones cambian de dirección
pero si conectamos cada bobina a una
fase diferente los electrones de cada
bobina cambiarán de dirección en un
momento distinto
esto significa que la polaridad y la
intensidad del campo magnético también
se producirán en un momento diferente
para distribuir este campo magnético
tenemos que girar los conjuntos de
bobinas 120 grados desde la fase
anterior y luego combinarlos en el
estator
el campo magnético varía en intensidad y
polaridad entre las bobinas que se
combinan para producir el efecto de un
campo magnético giratorio
ya hemos visto en este vídeo que se
puede inducir corriente en una segunda
bobina cuando está cerca
las barras de la jaula de ardilla están
conectadas en cada extremo lo que creó
múltiples circuitos o bobinas por lo que
cada barra indotel una corriente y crea
un campo magnético
el campo magnético de las barras del
rotor interactúa con el campo magnético
del estado
el campo magnético de las barras del
rotor es atraído por el campo magnético
del estado
como el campo magnético está girando el
rotor también girará en la misma
dirección que el campo magnético para
intentar alinearse con él pero nunca
podrá alcanzarlo completamente
las barras del rotor suelen estar
inclinadas esto ayuda a distribuir el
campo magnético entre varias barras y
evita que el motor pueda alinearse y
atascarse
el estator contiene todas las bobinas
ode van a dos utilizados para crear el
campo electromagnético giratorio cuando
la electricidad pasa por los cables
para alimentar las bobinas encontramos
una caja de terminales eléctricas en la
parte superior oa veces en el lateral
dentro de esta caja tenemos 6 terminales
cada terminal tiene una letra y un
número correspondientes tenemos 1 v 1 y
w 1 y luego w 2 2 y v 2
tenemos nuestra bobina de fase 1
conectada a las dos terminales
luego las bobinas de fase 2 conectadas a
las dos terminales v y por último la
bobina de fase 3 conectada a los dos
terminales w
observé que las terminales eléctricas
están distribuidas en una configuración
diferente de un lado a otro
veremos porque en un momento
ahora traemos nuestra fuente de
alimentación trifásica y la conectamos a
sus respectivos terminales para que el
motor funcione necesitamos completar el
circuito y hay dos formas de hacerlo
la primera es la configuración entre
ángulo
para ello conectamos las terminales de
1w 2 v 1 agudos y w 1 a v 2
esto nos dará nuestra configuración en
triángulo ahora cuando proporcionamos
corriente alterna a través de las fases
vemos que la electricidad fluye de una
fase a otra ya que la dirección de la
corriente alterna se invierte en cada
fase en un momento diferente
por eso tenemos las terminales en
diferentes configuraciones en la caja de
terminales porque así podemos conectar
fácilmente entre ellos y permitir que la
electricidad fluya entre las frases a
medida que los electrones se invierten
en diferentes momentos
otro modo en el que podemos conectar las
terminales es utilizando en la
configuración en estrella
en este método conectamos las terminales
w 2 o 2 y v2 en un solo lado
esto nos dará nuestra conexión
equivalente en estrella
ahora cuando pasamos la electricidad a
través de las fases vemos que los
electrones se comparten entre las
terminales de las bases
debido a sus diferencias de diseño la
cantidad de corriente que fluye en la
configuración en estrella y en triángulo
es diferente y veremos algunos cálculos
para esto
veamos la diferencia entre las
configuraciones en estrella y en
triángulo digamos que tenemos el motor
conectado en triángulo con un voltaje de
alimentación de 400 voltios esto
significa que si utilizamos un
multímetro para medir el voltaje entre
dos fases cualquiera obtendremos una
lectura de 400 voltios lo que llamamos
un voltaje de línea a línea
ahora si medimos a través de los dos
extremos de una bobina vemos de nuevo el
voltaje de línea línea de 400 voltios
digamos que cada bobina tiene una
resistencia o impedancia ya que se trata
de corriente alterna de 20 oms
eso significa que obtendremos una
lectura de corriente la bobina de 20
amperios podemos calcular eso a partir
de 400 voltios dividido por 20 ohms que
son 20 amperios pero la corriente en
línea será diferente
si edad de 34 con 6 amperios
obtenemos eso de 20 amperios
multiplicado por la raíz cuadrada de 3
que es 34 con seis amperios eso es
porque cada fase está conectada a dos
bobinas
ahora si miramos la configuración en
estrella tenemos de nuevo un voltaje de
línea línea de 400 voltios
lo vemos y medimos entre dos bases
cualquiera pero con la configuración en
estrella todas nuestras bobinas están
conectadas juntas y se encuentran en el
punto de estrella o en el punto neutro
es a partir de este punto que podemos
pasar un cable neutro si lo necesitamos
así que esta vez cuando medimos el
voltaje a través de los extremos de
cualquier bobina obtenemos un valor más
bajo de 230 voltios eso es porque la
fase no está directamente conectada a
dos bobinas como en la configuración de
triángulo
un extremo de la bobina está conectado a
una fase pero el otro está conectado al
punto compartido por lo que el voltaje
es por tanto compartido el voltaje es
menor ya que una de las fases está
siempre en sentido inverso podemos
calcularlo dividiendo 400 voltios por la
raíz cuadrada de 3 que son 230 voltios
como el voltaje es menor la corriente
también lo será si esta bobina también
tiene una impedancia de 2011 entonces
230 voltios divididos por 20 amperios
igual a 11 con cinco amperios
por lo tanto la corriente de la línea
también será la misma onda y media
así podemos ver que la configuración en
triángulo en la bobina está expuesta a
los 400 voltios completos entre dos
fases pero en la configuración en
estrella solo está expuesta a 230 entre
la fase y el punto neutro
así que la estrella utiliza menos
voltaje y menos corriente en comparación
con la versión en triángulo bien eso es
todo por este vídeo pero para seguir
aprendiendo sobre ingeniería eléctrica
consulta ahora uno de los vídeos en
pantalla y te espero en la próxima
elección
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