miércoles, 23 de septiembre de 2020

Magnitudes de salida del motor monofásico de fase partida

 Las magnitudes de salida del motor monofásico de fase partida, son  cantidades mecánicas medibles señaladas en su placa de datos, y representan capacidades de su diseño.

Magnitudes de salida del motor monofásico de fase partida

Cuentan que de niño  el escoses James Watt aprendió la importancia de las medidas, ayudando a su padre en la carpintería.  Y que en eso de “la mejora continua” era extraordinario.

James Watt

El ingeniero James Watt no diseño la máquina de vapor, pero sus mejoras aportaron  muchos avances a la revolución industrial obteniendo por estos grandes reconocimientos.

En 1782 acuño el término Horsepower, para comparar la potencia de las máquinas de vapor con la potencia de los caballos de tiro.

Mejoro la máquina de vapor

Relatan  que Watt a propósito hacia las máquinas ruidosas, con el argumento de que la gente ignorante se imaginaba que se obtenía   más potencia.

Y que es frecuente  llamar erróneamente  “caballos de fuerza” en lugar de caballos de potencia a la unidad  “HP”.

Fórmula de potencia mecánica

Los motores se diseñan para proporcionar una potencia a cierta velocidad.

Cuando se habla de la velocidad del motor, hablamos de la velocidad de rotación y  nos referimos a las vueltas que da el eje en un tiempo determinado.

 

Magnitudes mecánicas en el eje del motor

El campo electromagnético del estator por inducción crea campos en el rotor,  la velocidad del campo del estator es ligeramente mayor.

Los campos del rotor intentan alcanzar a los de estator, no lo logra,  y como el rotor  no gira a la velocidad del campo se le llama motor asíncrono.

Velocidad del motor

A este retraso se le conoce como deslizamiento.

En el motor de nuestro ejemplo con 4 polos, su velocidad síncrona  a 60 Hertz, es de 1800 RPM.

El deslizamiento sería de (1800 - 1735  =) 65 RPM.

Eficiencia del motor

Una cantidad de energía proporcionada a la entrada no llega a la salida, no todo el campo del estator se va hacia el rotor, el rozamiento entre piezas mecánicas, la resistencia del conductor, son solo algunas de las condicionantes.

Factor de servicio

  El factor de servicio es parte de cada diseño de motor y es la capacidad de poder desarrollar un trabajo mayor al que realiza normalmente por un corto tiempo.

Situaciones eventuales obligan a contratiempos,  por ejemplo si el motor está en una sierra y una parte de la madera está dura, podrá ser forzado a desempeñar un mayor esfuerzo sin estropearse.

Avances tecnológicos en el  motor eléctrico

Los progresos técnicos y científicos han creado nuevos materiales, estos  son  incorporados, aprovechando sus propiedades térmicas, eléctricas y magnéticas.

Pinturas que trasmiten el calor, rodamientos de bolas, aspas plásticas que extraen el calor en ambos sentidos, motores inoxidables para la industria alimentaria son solo algunos ejemplos.

Esta historia continuará

El ingeniero Watt tal vez consciente, con su unidad de caballos de fuerza estaba señalando  una mejor calidad de vida para los animales y seres humanos.

Por hoy Colorín Colorado este cuento se ha acabado.



















jueves, 17 de septiembre de 2020

Puesta en marcha del motor de fase partida

 En la  puesta en marcha del motor de fase partida, se utiliza un  medio de desconexión del arrollamiento de arranque.

Puesta en marcha  del motor de fase partida

Cuenta la historia que en Reino Unido nació  William Sturgeon, y que desde niño aprendió el oficio de su padre, el de  “Zapatero”.

Desarrollando  habilidades  que mas tarde fueran reconocidas en varios campos.

Va de cuento 

En el campo eléctrico por citar algunos de sus  inventos estan. En 1828 el solenoide, en 1832 construyó un motor eléctrico y el conmutador  sentando las bases de lo que seria el motor moderno.

Y en 1836 desarrollo el primer galvanómetro de bobina móvil.

Citan que en su tumba colocaron  la leyenda de  “Willian Sturgon The Electrian”.

Interruptor Centrífugo

El interruptor centrifugo es un dispositivo mecánico, que en reposo mantiene cerrado un interruptor.

Operador Centrífugo

La velocidad del rotor hace que los mecanismos del operador contrarresté la tensión de resortes, provocando que se contraiga el operador y abra el interruptor.

Operación del interruptor centrífugo

El interruptor de centrífugo tiene la función de desconectar el devanado de arranque, una vez que el motor alcance cierta velocidad, suele actuar alrededor de 75% de su velocidad final.

Función del interruptor centrífugo

El rotor continuará girando  intentando seguir los cambios de polaridad del arrollamiento de marcha.

Un sinfín de factores pueden hacer que el operador del interruptor centrifugo no cumpla su función.

Daños en el operador del interruptor centrífugo

La  humedad, los vapores de cocina,  la suciedad como el polvo, pintura y aserrín.

El olvido de colocar una rondana  o que esta se desgaste pueden cambiar las condiciones de funcionamiento.

Reemplazos del interruptor centrífugo

En máquinas en las que se complica la reparación por desajuste en el funcionamiento del interruptor centrífugo.

Se han incorporado otras tecnologías para sustituirlo.

Esta historia continuará

Por hoy, Colorín Colorado este cuento se ha acabado.
























domingo, 13 de septiembre de 2020

Fase partida del motor

 

Se nombra  fase partida del motor a un sistema con 2 bobinados en paralelo  desplazados magnéticamente que permite hacer girar el rotor de un motor monofásico.

Fase partida del motor

Se cuenta que el industrial George Westinghouse fue a Europa en busca de talentos de ingeniería eléctrica para traerlos a laborar en los EE.UU.

Le propuso un gran contrato  el ingeniero italiano Galileo Ferraris.

El ingeniero Ferraris le señalo el deseo  de continuar trasmitiendo sus conocimientos a los jóvenes en la escuela Italiana de Ingeniería.

Galileo Ferraris 

Los motores monofásicos tienen desventaja sobre el motor trifásico.

No cuentan con un  campo magnético giratorio.

Sus polos alternan polaridad pero, no crean un par que logre hacer girar el motor por si solo.

Desventaja del motor monofásico

El rotor estaría rodeado de polos que cambian de polaridad “en forma de pulsaciones” y se  anulan fuerzas de giro en uno u otro sentido.

La solución  a lo anterior se logró agregando un arrollamiento auxiliar con desplazamiento físico y magnéticamente  con respecto al arrollamiento principal.

 Ambos arrollamientos se conectan en paralelo.

Estator con 2 bobinados

Las bobinas de alambre  de cobre son elementos reactivos  que generar polos electromagnéticos.

Y presentan un valor complejo en Ohmios llamado impedancia (Z) que está compuesta de  2 elementos,  la reactancia (XL) y la resistencia (R), la primera genera un campo magnético y la segunda calor.

La reactancia provoca que la corriente se retrase con respecto al voltaje, y a esto le llamamos desfase.

Corrientes en los bobinados

En los bobinados  en paralelo la corriente se parte por 2 caminos.  

Razón de que este arreglo recibe indistintamente los nombres de “fase dividida” o “fase partida”.

Desfase

Con el  desfase se logra que el rotor gire. 

Motor monofásico de 2 polos

Una vez que el motor gira y alcance el 70% de su velocidad nominal no es necesario que siga conectado el devanado de arranque.

Un interruptor lo desconecta mecánicamente por acción centrifuga  y  rotor continuara girando solo con los devanados de marcha.

Es por eso que decimos que es de 2 polos, aunque en nuestro ejemplo, trabaja en el inicio con 2 polos de arranque y con 2 de marcha.

Esta historia continuará

Por hoy, Colorín Colorado este cuento se ha acabado.












 



 



jueves, 10 de septiembre de 2020

Elementos eléctricos del motor monofásico de inducción

 Los elementos eléctricos del motor monofásico de inducción forman dos circuitos, un circuito giratorio que sigue electromagnéticamente al circuito del estator.

Elementos eléctricos del motor monofásico

Se cuenta que al triunfo de la trasmisión trifásica  sobre la trasmisión de la corriente continua, fueron surgiendo  diseños de motores eléctricos de corriente alterna.

Los motores monofásicos trabajan con una sola fase, y en su nacimiento presento todo un reto para hacer girar su eje motor.

Motores de corriente alterna

Los motores de inducción generan un campo electromagnético que   atraviesa el rotor y crean una fuerza electromotriz (tensión eléctrica inducida), en el circuito del rotor.

El motor monofásico

El circuito eléctrico del rotor tiene barras puestas en corto circuito por anillos  en cada  extremo.

Por su forma es llamado rotor de jaula de ardilla o rotor con anillos en corto.

El rotor de jaula de ardilla

 Para aprovechar el campo electromagnético, las barras del rotor van inclinadas y se monta en un núcleo de hierro fijo al eje del motor.

El rotor presenta un cuerpo sólido, donde el núcleo aprovecha el flujo electromagnético y permite que el circuito del rotor soporte los efectos de las fuerzas centrifugas.

El rotor de bote

Las barras se fabrican de cobre o aluminio no van aisladas y los picos que salen de los anillos, hacen la función de disipadores de calor y de aspas de ventilación.

El rotor y el estator del motor de inducción de fase partida

El estator es un cilindro con ranuras en las que se alojan grupos de bobinas de alambre de magneto (alambre de cobre barnizado).

Ranuras del estator y Taller eléctrico Hernández en el Centro de Gómez Palacio, Durango

El barniz hace la función de aislante del conductor  y en cada ranura del estator se coloca también hojas aislantes.

Arrollamientos del estator

El motor de inducción de fase partida utiliza un arrollamiento de arranque desplazado magnéticamente con relación al arrollamiento de marcha.

Arrollamiento de marcha y arrollamiento de arranque

Una vez que cumple su función el arrollamiento de arranque se desconecta por medio de un interruptor centrífugo, para continuar girando su rotor solo con la ayuda del bobinado de marcha.

Partes eléctricas del motor de fase dividida

Hemos relatado que la fase partida se logra  con 2 bobinados diferentes que están conectados en paralelo, y que inducen una fuerza electromotriz en un circuito eléctrico que está en corto circuito y tiene  forma de jaula de ardilla.

Esta historia continuará

 Por hoy, Colorín Colorado este cuento se ha acabado.



 
























viernes, 4 de septiembre de 2020

Cambio de rotación del motor monofásico por medio de botones pulsadores


El cambio de rotación del motor monofásico por medio de botones pulsadores es un reto de diseño y a la  interpretación, ya que solo se emplean variables primarias.
Cambio de rotación del motor monofásico por medio de botones pulsadores
El diagrama es sumamente interesante dada su complejidad, al no utilizar relevadores de control, lo que hace que las interconexiones se realizen en los contactos de los botones pulsadores.


Sorprende también porque los contactos deben soportar las corrientes de interrupción, arranques y contracorriente, esta última ocurre cuando se cambia de rotación,  cuando aún gira en sentido contrario.
Variables 
La gran mayoría de los motores monofásicos, son del tipo de fase partida.

Los motores de fase partida  tienen 2 bobinados diferentes, uno de ellos funciona en el arranque, para después continuar su marcha sólo con un bobinado.

Los interruptores centrífugos son dispositivos utilizados para desconectar el bobinado de arranque.
Motor monofásico de fase partida
Los interruptores centrífugos se ubican al interior del motor, requieren de ajustes por lo que en algunos casos no son convenientes.

Los dispositivos de corte se colocan al exterior del motor, contienen una bobina  que se conecta en serie con el bobinado de marcha.
Motor monofásico de fase partida con arrancador electromagnético
La corriente inicial de arranque hará que se cierre un contacto que alimenta al bobinado de arranque.

A medida que toma velocidad el motor disminuye la corriente en la bobina del dispositivo de corte y abre el contacto y se interrumpen la corriente por el bobinado de arranque. 
Cambio de rotación de motor monofásico
Las regulaciones determinan el orden para realizar el cambio de giro en los motores eléctricos.

En motor monofásico se  invierten las conexiones  del bobinado de arranque, terminales T5 y T8.

Si bien también se puede lograr el cambio de rotación invirtiendo el devanado principal (ya que causa el mismo efecto), las regulaciones señalan el cambio en el bobinado de arranque.
Diagrama de cambio de rotación del motor monofásico por medio de botones pulsadores
El diagrama corresponde a un polipasto eléctrico, cuenta con 2 botones pulsadores  con 3 bloques de contactos.

Los botones tienen enclavamiento mecánico señalado con la línea horizontal punteada.

El motor tiene protección térmica “TP” y capacitor de arranque, un sistema de freno que se desbloquea cuando se alimenta el motor. 
Diagrama de cambio de rotación de polipasto
Para interpretar el cambio de rotación que se provoca en los botones, lo he separado en dos partes.








miércoles, 2 de septiembre de 2020

Control eléctrico en la historia de Joseph Henry


El control eléctrico en la historia de Joseph Henry tiene en el electroimán y en relevador gran relevancia, esta es una  historias fascinante; y va de cuento.



Control eléctrico en la historia de Joseph Henry
Josecito (Joseph Henry), era un muchachito neoyorquino, de buen corazón y pobre, por lo que desde niño tuvo necesidad de trabajar.


Entre sus trabajos, fue aprendiz de encuadernador y de relojero, experiencias que más tarde aplicaría  en sus inventos.  

A sus 16 años,  siguiendo a un conejo, encontró una estantería con libros,  llamándole la atención el libro de ciencias naturales.
Nunca es tarde para aprender
El hecho despertó su deseo por aprender, y lo motivo a  vencer obstáculos para ingresar  a la Academia de Albany.

Estudiando y trabajando obtuvo su título.

 Años más tarde una oferta de trabajo lo obligó a cambiar sus planes de estudiar medicina por los de ingeniería.

En 1826 mientras enseñaba matemáticas y ciencia empezó a experimentar con la electricidad.
Electroimán
El maestro Henry oyó hablar del electroimán como un juguete, él lo visualizo como un instrumento útil.

Con seda como envoltura aisló un largo cable de cobre, el cual enrolló sin cruzar vuelta una al lado de otra, en una barra de hierro. 
Logro hacer un instrumento de trabajo
En la ciudad de Yale, ese mismo año logro levantar más de una tonelada.

También hizo  electroimanes pequeños, y los coloco a un kilómetro de distancia para demostrar   que podían seguir una secuencia de subir y bajar una barrita de  hierro.
El telégrafo
Esta demostración la realizo en 1831, se dio cuenta que la electricidad se “debilita”, debido a la resistencia por longitud.

 Para salvar esta contingencia inventó el relé.  
El relé
Así una segunda bobina podría continuar con el trabajo.
Joseph Henry y sus colegas contemporáneos
Joseph Henry no patentó sus trabajos, “Creía que las leyes de la ciencia eran patrimonio de toda la humanidad y que no deberían utilizarse para el provecho de un solo individuo".

La unidad de medida “Henry” de inductancia eléctrica (H) debe su nombre a este norteamericano.

Y colorín colorado, este cuento se ha acabado.