República
Bolivariana de Venezuela
Universidad
Pedagógica Experimental Libertador
Instituto Pedagógico
“Luis Beltrán Prieto Figueroa”
Departamento de
Educación Técnica
Programa de
Electricidad Industrial
Motor Serie Universal
(Guía Didáctica)
Asignatura: Control y Maniobras de Máquinas Eléctricas
Contenido:
Motor Serie Universal
Docente
en Formación: Jaime Gotopo
Barquisimeto, Septiembre 2015
Indice
1.- Introducción
2.- Desarrollo
2.1.- Motor Serie Universal
2.2.- Principales Características
2.3.- Partes Principales
2.4.- Principio de funcionamiento
2.5.- Características de Funcionamiento
3.- Regulación de Velocidad
3.1.- Utilización
3.2.- Ventajas y Desventajas
3.3.- Comparación Entre las Características del Bobinado del Estator o
Campo en
Corriente Alterna y
Corriente Continúa
3.4.- Bobinado de Compensación
4.- Actividades Prácticas
4.1- Actividad 1 Organizador de información
4.2.- Pre-Laboratorio
4.3.- Práctica
4.4.- Post-Laboratorio
5.- Referencias
Introducción
Los motores en general son una
parte muy importante en la industria y en la vida cotidiana.
Un motor es una máquina que
transforma, en el mayor de los casos, energía eléctrica en energía mecánica.
El motor universal tiene la
característica en particular que puede trabajar tanto en corriente directa como
en corriente alterna gracias a su configuración de construcción, esta es una
gran ventaja, así como su adaptabilidad a cualquier velocidad de rotación y
gran par de torsión que genera.
En general los motores universales
pequeños no requieren devanados compensadores debido al que el numero de
espiras de su armadura es reducido y por lo tanto, también lo cera su reactancia
de armadura. El costo de los motores universales no compensados es
relativamente bajo por lo que su aplicación es muy común en aparatos domésticos
ligeros, por ejemplo aspiradoras, ventiladores, taladros de mano, licuadoras y
otros aparatos pequeños.
Actualmente
los motores universales son bastante usados para las maquinas industriales y
los artefactos electrodomésticos
La presente guía didáctica,
representa una herramienta de aprendizaje en la asignatura de control y maniobras de maquinas eléctricas,
en la cual se trata específicamente el tema de motor serie universal y con la aspiración que con el contenido
teórico y práctico de la presente guía sirva de apoyo para los estudiantes
cursantes de la materia.
Desarrollo
2.1.- Motor Universal:
El motor universal se denomina así por ser el único motor
que puede conectarse tanto a corriente alterna como a corriente continua.
Cuando el motor universal se conecta a la corriente continua con una carga
constante, la velocidad y la potencia aumentan proporcionalmente con el voltaje
aplicado. Cuando este motor se conecta a la corriente alterna con carga
constante, la velocidad y la potencia aumentan proporcionalmente con el voltaje
aplicado a partir de los 3000 r.p.m. (revoluciones por minuto).
En el motor universal la velocidad dada para un voltaje en
corriente alterna es inferior que la que se obtendría si se aplica el mismo
voltaje pero en corriente continua.
Los motores universales se construyen para potencias menores
a los 0.5 CV (caballos vapor) y velocidades de hasta 3000 r.p.m. y presentan un
buen rendimiento
Esquema de Conexión de un Motor Serie Universal
Esquema de Conexión de un Motor Serie Universal
.
2.2.- Principales
Características:
Funciona con corriente alterna y con corriente directa.
Posee un par de arranque muy elevado.
La velocidad es directamente proporcional a la corriente.
Se utiliza en herramientas manuales, electrodomésticos.
Para invertir el sentido de rotación, se invierte el sentido
de la corriente en cualquiera de los bobinados.
2.3.- Partes
Principales:
Las partes de un motor universal son la carcasa, el estator, el rotor o inducido, escobillas y el
colector.
La carcasa generalmente de acero o de aluminio, tiene el
tamaño necesario para mantener firmes las piezas del estator. Muchas veces no
existe la carcasa como tal, puesto que el lugar de la herramienta al que va
fijo el estator hace las veces de carcasa.
El estator o inductor consiste en un paquete de láminas circulares prensadas, fijadas con remaches, que en su interior tienen unos polos salientes con forma necesaria para recibir, generalmente, un solo par de bobinas inductoras.
El rotor, también llamado inducido en estos motores,
consiste en un paquete de laminas de acero que forman el núcleo, con unas
ranuras en las que se alojan varias bobinas, cuyos extremos van soldados a un
colector.
El colector es una pieza circular, montada en el eje, hecha
con numerosas laminas de cobre, llamadas delgas, aisladas unas de otras con una
mica intermedias generalmente mas bajas que las delgas y aisladas también del
eje.
Sobre el colector, cuya superficie es completamente lisa,
van unas porta escobillas con sus respectivas escobillas de carbón o carbones,
que permiten la conexión eléctrica en serie con el rotor o inducido que gira.
2.4.- Principio de
Funcionamiento
El motor eléctrico universal basa su funcionamiento en la ley
de Laplace. (Entonces se da el efecto Laplace (o efecto motor): todo conductor
por el que circula una corriente eléctrica, inmerso en un campo magnético
experimenta una fuerza que lo tiende a poner en movimiento). El bobinado inductor y el bobinado inducido
están conectados en serie. Al ser recorridos por una corriente, el bobinado
inductor forma el campo magnético y el inducido por la ley de Laplace, al ser
recorrido por la corriente y sometido a la influencia del campo magnético
inductor, se desplaza, dando origen al giro del rotor. Si aumenta el campo
aumenta la fuerza, aumenta la velocidad. El campo magnético que produce la
bobina inducida, provoca una deformación del flujo inductor llamada reacción
del inducido. En Corriente alterna (CA) o en corriente directa (CD) el sentido
se mantiene por la acción momentánea de cada alternancia en particular. En CA
produce una fuerza contra electromotriz por efecto transformador y por efecto
generador. En CD sólo por efecto generador.
2.5.- Características
de Funcionamiento:
- En corriente continua es un motor serie normal con sus
mismas características.
- En corriente
alterna se comporta de manera semejante a un motor serie de corriente continua.
Como cada vez que se invierte el sentido de la corriente, lo hace tanto en el
inductor como en el inducido, con lo que el par motor conserva su sentido.
- Menor potencia en corriente alterna que en continua,
debido a que en alterna el par es pulsa torio. Además, la corriente está
limitada por la impedancia, formada por el inductor y la resistencia del
bobinado. Por lo tanto habrá una caída de tensión debido a la reactancia cuando
funcione con corriente alterna, lo que se traducirá en una disminución del par.
- Mayor chispeo en las escobillas cuando funciona en
corriente alterna, debido a que las bobinas del inducido están atravesadas por
un flujo alterno cuando se ponen en cortocircuito por las escobillas, lo que
obliga a poner un devanado compensador en los motores medianos para
contrarrestar la fuerza electromotriz inducida por ese motivo.
3.- Regulación de
Velocidad:
Por Reóstato: Al variar la flecha del reóstato se varía la
corriente en el motor.
Por conmutación de resistencias: Al variar la conexión
(conmutar) entre los bornes numerados, se varía la resistencia y por ende la
cantidad de corriente que se entrega al motor. A mayor resistencia menor
corriente
.
3.1.- Utilización:
Este tipo de motor se puede encontrar tanto para una máquina
de afeitar como para una locomotora, esto da una idea del margen de potencia en
que pueden llegar a ser construidos. La velocidad cambia según la carga. Cuando
aumenta el par motor disminuye la velocidad. Se suelen construir para
velocidades de 3000 a 8000 r.p.m., aun que los podemos encontrar para 12000
r.p.m. Aplicaciones típicas de este motor son las aspiradoras eléctricas, los
taladros y las herramientas manuales similares, así como los utensilios de
cocina.
3.2.- Ventajas y
Desventajas
Entre las ventajas de
estos motores deben contarse éstas:
Que pueden
construirse para cualquier velocidad de giro y resulta fácil conseguir grandes
velocidades, cosa que no puede conseguirse con otros motores de c.a.
Funcionan indistintamente con c.c. y/o con c.a.
Poseen un elevado par de arranque.
La velocidad se adapta a la carga.
Para regular la velocidad de giro basta con conectar un
reóstato (Componente eléctrico para regular la intensidad de la corriente sin
necesidad de abrir el circuito y que consiste en una resistencia eléctrica que
puede variarse a voluntad) en serie con el inducido.
Las desventajas de
estos motores son:
Que contienen elementos delicados que requieren una revisión
periódica; es preciso entonces comprobar el desgaste del colector, de las
escobillas, el envejecimiento de los muelles que las oprimen contra las delgas
del colector, etc.
El contacto deslizante entre colector y escobillas produce
chispas que pueden perturbar el funcionamiento de los receptores de radio y de
televisión que se encuentran en zona próxima al motor.
Por causa de la gran velocidad de giro, estos motores son
algo ruidosos.
Su inducido es de difícil reparación, casi siempre resulta
más ventajoso sustituirlo por otro nuevo.
Los motores universales miniatura, como los que se utilizan
en máquinas de afeitar y en juguetería, por ejemplo, tienen el inducido mucho
más simple; casi siempre con tres bobinas arrolladas sobre núcleos en estrella.
El colector, para que ocupe menos espacio, deja de ser de tambor para
convertirse en un colector de disco.
También el estator es muy simple, con una sola bobina.
En algunos juguetes que funcionan con c.a. el inductor es de
dos piezas, una de ellas es móvil. El movimiento de esta parte del inductor
(que se produce siempre que se interrumpe la corriente) arrastra el dispositivo
del cambio de marchas.
3.3.- Comparación
entre las Características del Bobinado del Estator o Campo en Corriente Alterna
y Corriente Continúa
La cantidad de espiras de campo es menor en el motor en
serie de C.A. que en el motor en serie de C.C. para disminuir la reactancia del
campo y hacer que circule la cantidad de corriente suficiente. Al disminuir la
magnitud del campo se reduce el par motor por lo tanto los motores de C.A. en
serie se fabrican para potencias menores de un caballo de potencia en
frecuencia de 60 ciclos por segundo. Las características del motor en serie de
C.A. no son similares a las del mismo tipo para C.C.
Es una máquina de velocidad variable, de baja velocidad para
cargas grandes y de gran velocidad para cargas livianas. El par de arranque
también es muy grande. Los motores en serie de fracciones de caballo se emplean
para propulsar ventiladores, perforadoras eléctricas y otros aparatos pequeños.
El motor de C.A. en serie tiene las mismas características
generales que el de C.C. en serie, se ha fabricado un motor en serie para ambas
corrientes que se le llama "motor universal" y tiene gran aplicación
en aparatos eléctricos pequeños. Los motores universales funcionan con menor
rendimiento que los motores en serie de C.A. o C.C. puros y solo se hacen en
tamaños chicos. Para invertir el giro de este motor se deben invertir las
conexiones en la armadura.
3.4.- Bobinado de
Compensación
Los motores universales son motores en serie de potencia
fraccional, de C.A., diseñados especialmente para usarse en potencial ya sea de
C.C. o de C.A. Estos motores tienen la misma característica de velocidad y par
cuando funcionan en C.A. o en C.C. En general, los motores universales pequeños
no requieren devanados compensadores debido a que el número de espiras de su
armadura es reducido y por lo tanto, también lo será su reactancia de armadura.
Como resultado, los motores inferiores al 50% de caballo generalmente se
construyen sin compensación. El costo de los motores universales no compensados
es relativamente bajo por lo que su aplicación es muy común en aparatos
domésticos ligeros, por ejemplo aspiradoras, taladros de mano, licuadoras, etc.
Los motores universales grandes tienen algún tipo de
compensación. Normalmente se trata del devanado compensador del motor de serie
o un devanado de campo distribuido especialmente para contrarrestar los
problemas de la reacción de armadura.
Una característica importante de los motores serie de C.A.
es el uso de motores compensadores para reducir la reacción de armadura. El
medio más común para esta compensación implica incrustar devanados
compensadores distribuidos en los polos del motor. Si el motor de serie de C.A.
tendrá aplicaciones tanto con C.A. como con C.C., el devanado compensador se
conecta siempre en serie con la armadura y se dice que el motor está compensado
conductivamente. Si el devanado compensador está conectado en corto circuito
sobre sí mismo, se dice que el motor está compensado inductivamente.
4.- Actividades
Prácticas:
Normas de Convivencia, Higiene y Seguridad:
.- Realizar la Práctica en Grupos de Tres Personas Máximas
.- Responder el Pre-Laboratorio para Poder Realizar la Practica
.- Utilizar la Bata de Laboratorio
.- Mantener el Cabello Recogido (Mujeres)
.- Acatar las Señalizaciones
.- Evitar el Uso de Prendas de Metal Durante la Ejecución de la Pràctica
.- Utilizar Calzados Cerrados
.- No Energizar sin la Previa Autorización y Supervisiòn del Docente
.- Trabajar de Forma Ordenada y en el Proceso de la Práctica mantener el Área de Trabajo Limpio
Normas de Convivencia, Higiene y Seguridad:
.- Realizar la Práctica en Grupos de Tres Personas Máximas
.- Responder el Pre-Laboratorio para Poder Realizar la Practica
.- Utilizar la Bata de Laboratorio
.- Mantener el Cabello Recogido (Mujeres)
.- Acatar las Señalizaciones
.- Evitar el Uso de Prendas de Metal Durante la Ejecución de la Pràctica
.- Utilizar Calzados Cerrados
.- No Energizar sin la Previa Autorización y Supervisiòn del Docente
.- Trabajar de Forma Ordenada y en el Proceso de la Práctica mantener el Área de Trabajo Limpio
4.1- Actividad 1
Organizador de información
Realiza un organizador de información de forma individual
sobre el tema antes visto, pueden hacer cualquier tipo de organizador ya sea
mapa de concepto, mapa mental, mándala entre otros.
Instrucciones: Organizar grupos de 3 personas, analizar los contenidos teóricos de la guía y elaborar el organizador de información.
Recursos: guía didáctica, laminas de papel bond, marcadores.
Instrucciones: Organizar grupos de 3 personas, analizar los contenidos teóricos de la guía y elaborar el organizador de información.
Recursos: guía didáctica, laminas de papel bond, marcadores.
Aspectos a evaluar:
Originalidad
Creatividad
Diseño
Dominio de contenidos
Responsabilidad
Tiempo estimado para su realización: 1 hora
4.2.-
Pre-Laboratorio: (Traerlo el Día de la Práctica)
Responda las siguientes interrogantes:
1.- Motor universal.
2.- Carcasa.
3.- Estator.
4.- Rotor.
5.- Colector.
6.- Escobillas.
1.- Motor universal.
2.- Carcasa.
3.- Estator.
4.- Rotor.
5.- Colector.
6.- Escobillas.
Dibuje el Diagrama de Conexión del Motor Serie Universal.
4.3.- Práctica: Despiece del Motor Serie Universal, Identificación de sus Partes y Ventajas.
Competencia: Realizar el despiece del motor universal señalando las partes fundamentales del mismo y sus Ventajas.
Competencia: Realizar el despiece del motor universal señalando las partes fundamentales del mismo y sus Ventajas.
Materiales a
Utilizar:
Mesón de Trabajo
Mesón de Trabajo
Motor Universal
Destornillador
Punta de Estrella y Punta Plana
Fuente de corriente
continúa
Fuente de corriente alterna
4.4.- Post-Laboratorio:
Elaborar el Informe
de la Práctica Nº 1 (Entregarlo en la Siguiente Sesión de Clase)
Debe Contener
Membrete, Objetivo, Marco Teórico Materiales y Equipos Utilizados,
Conclusiones.
Referencias
https://books.google.co.ve/books?isbn=9681826876
https://es.scribd.com/doc/123783039/Partes-Del-Motor- Universal
www.ecured.cu/index.php/Motor_universal
https://es.wikipedia.org/wiki/Motor_monofásico_universal
html.rincondelvago.com/motores-universales.html
https://books.google.co.ve/books?isbn=8471460890
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