1. MÀQUINES ELÈCTRIQUES
Tecnologia Industrial
2n Batxillerat

2. 5.1 Què són les màquines elèctriques?
Màquina elèctrica: conjunt de mecanismes i dispositius capaços de produir,
transformar o aprofitar l’ energia elèctrica
Classificació
•Generador:
Màquina elèctrica que transforma l’ energia mecànica en energia elèctrica
•Motor:
Màquina elèctrica que transforma l’ energia elèctrica en mecànica de rotació
•Transformador:
•Màquina elèctrica que varia les característiques de l’energia elèctrica per tal de
facilitar-ne el transport i utilització

3. 5.1 Què són les màquines elèctriques?
Classificació

4. 5.1 Què són les màquines elèctriques?
Anàlisi
•Funcionament mecànic:
Màquines rotatives
Màquines que tenen una part que gira sobre si mateixa
( motors, generadors)
Màquines estàtiques
Màquines sense parts mòbils
(transformadors)

5. 5.1 Què són les màquines elèctriques?
Anàlisi
•Constitució electromagnètica:
El funcionament de les màquines elèctriques es fonamenta en el
fenòmen d’inducció electromagnètica: els corrents elèctrics creen
camps magnètics i els camps magnètics poden generar corrents
elèctrics
Totes les màquines disposen de:
Un circuit magnètic heterogeni
Dos circuits elèctrics :
• Excitació o Inducció : creat pel camp magnètic principal
•Induït: sotmés al camp magnètic creat per l’ inductor

6. 5.1 Què són les màquines elèctriques?
Pèrdues d’ energia
Les pèrdues d’ energia de les màquines elèctriques són relativament petites
comparades amb les de les màquines tèrmiques. S’obtenen rendiments
elevats del 90% i superiors
Fregament peces / efectes
ventilació, refrigeració
Efecte Joule: pèrdues en el coure
Cicles d’histèresi /corrents paràsits de Focault.
Pèrdues en el Ferro

7. 5.1 Què són les màquines elèctriques?
Potències i règim de funcionament
Potència: treball desenvolupat per unitat de temps (W: Watts)
 Potència absorbida o consumida ( Pabs ):
Potència subministrada a la màquina per al seu funcionament
 Potència perduda ( Pp):
Potència provocada per les pèrdues d’ energia
 Potència útil ( Pu):
Potència proporcionada per la màquina
 Potència nominal ( Pn):
Màxima potència útil que pot proporcionar la màquina de manera permanent
sense que es sobreescalfi o deteriori. Determinada pel fabricant. Quan una
màquina treballa a a potència nominal funciona en règim nominal i treballa a
plena càrrega (PC)

8. Potències i règim de funcionament (I)
Màquina P abs Pp Pu
Màquina Magnètiques
Generador motriu que el Elèctriques Xarxa elèctrica
fa girar Mecàniques
Motor Xarxa Magnètiques Eix de rotació
elèctrica Elèctriques
Mecàniques
Transformador Xarxa Magnètiques Xarxa elèctrica
elèctrica Elèctriques

9. 5.2.Generadors elèctrics
Transformen l’ energia mecànica que reben per l’ eix del rotor en energia
elèctrica que subministren a la xarxa per mitjà dels seus borns
 Dinamos : generadors de C.C.
 Alternadors: generadors de C.A.

10. 5.2.Generadors elèctrics

11. 5.2.Generadors elèctrics
Principi de funcionament
«Tot conductor que es mou dins d’un camp magnètic tallant les línies de força engendra una
FEM induïda.»

12. 5.2.Generadors elèctrics
Dinamos: Constitució
 Estator (Inductor) :
estructura fixe que conté el sistema inductor destinat a produir el camp magnètic
 Rotor (Induït) :
part giratòria de la màquina que conté el sistema induït destinat a generar la FEM
Entreferro :
espai que queda entre Estator i Rotor

13. 5.2.Generadors elèctrics
Dinamos: Constitució
 Estator : conjunt d’ elements que constitueixen l’ estructura on es
sustenten els diferents òrgans de la màquina que conté el sistema inductor
destinat a produïr el camp magnètic
Pols inductors : electroimants
que reparteixen uniformement
el camp magnètic (nº parell)
Bobinatge: bobines de Cu o
Al recobertes de vernís aïllant
elèctric que exciten els pols
Culata: carcassa de material
ferromagnètic que tanca el
circuit i subjecta els pols

14. 5.2.Generadors elèctrics
Dinamos: Constitució
 Rotor : part giratòria solidària a l’ eix de la màquina que conté el sistema
induït destinat a generar la FEM induïda.
Nucli de l´induït: cilindre amb ranures on es col.loquen les espires enrotllades
Bobinatge: paquets d’ espires i/o bobines de fil conductor de Cu distribuïdes
unides al circuit exterior per mitjà de col.lectors i escombretes

15. 5.2.Generadors elèctrics
Dinamos: Constitució
 Rotor : part giratòria solidària a l’ eix de la màquina que conté el sistema
induït destinat a generar la FEM induïda.
Col.lector: cilindre solidari a l’ eix de rotació format per lamel.les on es
connecten el final d’ una bobina i el principi de la consecutiva
Escombretes: peces metàl.liques encarregades que transformen el corrent
induït en C.C. (dinamo) o C.A. (alternador)
 Coixinets: serveixen de suport i permeten el gir de l’ eix de la màquina

16. 5.2.Generadors elèctrics
Dinamos: Tipus d’excitació.

17. 5.2.Generadors elèctrics
Dinamos: FEM generada en una dinamo.
Np
ε = K •Φ•n on K=
60a
Ф Flux creat per cada pol de l’ inductor (Wb)
N Nombre de conductors actius de l’ enrotllament induït (2 per espira)
n Freqüència de rotació del rotor (min-1)
p Nombre de parell de pols de l’ inductor
a Nombre de parells de branques en paral.lel del circuit induït
La FEM induïda d’ una dinamo depèn de les característiques de
construcció (K) i és d.p. al flux que crea l’ inductor (estator) i a la
velocitat de gir del rotor.

18. 5.2.Generadors elèctrics
Dinamos: FEM generada en una dinamo.
Np
K=
ε = K •Φ•n on
60a
p Nombre de conductors actius de l’ enrotllament induït (2 per espira)

19. 5.2.Generadors elèctrics
Dinamos: FEM generada en una dinamo.
Np
K=
ε = K •Φ•n on
60a
N nombre de parell de pols de l’ inductor

20. 5.2.Generadors elèctrics
Dinamos: FEM generada en una dinamo.
Np
K=
ε = K •Φ•n on
60a
a nombre de parells de branques en paral.lel de branques del circuit

21. 5.2.Generadors elèctrics
Dinamos: Exemple 1.

22. 5.2.Generadors elèctrics
Alternadors: Introducció.
Els alternadors són generadors de corrent altern.
Els generadors industrials són trifàsics.
La majoria d’alternadors són màquines de CA síncrones, que són les que giren a
la velocitat de sincronisme, que està relacionada amb el nombre de pols que té la
màquina i la freqüència de la FEM generada per l’equació següent:

23. 5.2.Generadors elèctrics
Alternadors: Constitució.
 Estator (Induït) :
estructura fixe que conté al seu interior el sistema induït destinat a generar la FEM
 Rotor (Inductor) :
part giratòria de la màquina que conté el sistema inductor destinat a crear el camp
magnètic
Entreferro :
espai que queda entre Estator i Rotor

24. 5.2.Generadors elèctrics
Alternadors: Constitució.
L’estator és format per una carcassa metàl·lica que serveix de suport als
diferents òrgans, i constitueix l’estructura de la màquina.
Al seu interior s’hi fi xa el nucli de l’induït, format per un paquet de xapes
magnètiques, en forma de corona i amb ranures longitudinals, on s’allotgen els
conductors de l’enrotllament induït.
El rotor o part mòbil està situat a l’interior de l’estator, conté el sistema
inductor i els anells de fregament, solidaris a l’eix de la màquina, mitjançant els
quals s’alimenta el sistema inductor. Tipus: de pols sortits i de pols llisos.
Els alternadors necessiten una font de CC exterior per alimentar el sistema
inductor. Per això, en el mateix eix del rotor s’hi acobla l’excitatriu, que és un
generador de CC on s’obté el corrent que alimenta el sistema inductor a través
dels anells de fregament.
En els alternadors de gran potència més moderns s’han eliminat les escombretes i
els anells, ja que la funció d’excitatriu la fa un generador trifàsic d’induït mòbil i el
CA que genera es rectifica mitjançant semiconductors muntats directament a l’eix.

25. 5.2.Generadors elèctrics
Alternadors: Vs dinamos.

26. 5.2.Generadors elèctrics
Alternadors: FEM generada en un alternador.
Els alternadors industrials són generalment trifàsics
ε f = K • 4,44 • Ns • f • Φ
K Coeficient que depèn de les característiques de construció de l’ induït
Ns Nombre d’ espires sèrie per·I fase
−R f f
f Freqüència de la FEM induïda (Hz)
Ф Flux creat per cada pol de l’ inductor (Wb)
La FEM eficaç induïda en buit en cada fase per un alternador depèn de
les característiques de construcció (K , Ns ) i és d.p. al flux que crea l’
inductor (estator) i a la freqüència.
En càrrega, la tensió per fase de l’alternador és:
V f = ε f − R f ·I f − X f ·I f

27. 5.2.Generadors elèctrics
Alternadors: FEM generada en un alternador.
Els alternadors industrials són generalment trifàsics

28. 5.2.Generadors elèctrics
Alternadors: FEM generada en un alternador.
Els alternadors industrials són generalment trifàsics
Magnitud Connexió Connexió
Y ∆
Intensitats
IF = IL IL = 3· IF
Tensions
VL = 3 · VF VF = VL
On VL : Tensió en borns de l’ alternador
Potència aparent S T = 3 · VL · I L

29. 5.2.Generadors elèctrics
Alternadors: Exemple 2.

30. 5.3 Motors elèctrics
Convertidors electromecànics que transformen l’ energia elèctrica que reben
a través dels seus borns en energia mecànica que subministren a través de l’
eix del motor
 Motors de C.C.
 Motors de C.A.

31. 5.3 Motors elèctrics
Fonaments
Es fonamenten en el fenomen de la inducció, i més concretament en la seva
reversibilitat:
Un conductor situat en un camp magnètic, si és recorregut per un corrent, és
sotmés a una força que l’intenta desplaçar, acció que es quantifica en la llei de
Laplace: F=B·I·L

32. 5.3 Motors elèctrics
Motors de corrent continu (CC)
Transformen l’ energia elèctrica que reben a través dels seus borns, en
forma de CC, en energia mecànica que subministren a través de l’ eix del
motor

33. 5.3 Motors elèctrics
Motors de corrent continu (CC): Fonaments
Es fonamenten en la reversibilitat de les màquines de CC, que funcionen com a generadors quan
se’ls subministra energia mecànica i com a motors quan se’ls subministra energia elèctrica.
Si apliquem una tensió a les escombretes, circularà un corrent per l’espira i el camp magnètic
exercirà una força sobre ella.Es genera una força d’igual i de sentit contrari a cada costat, és a dir,
un parell de forces que fan girar l’espira sobre el seu eix. Amb l’espira en posició horitzontal no hi
circula corrent, però continuarà girant a causa de la inèrcia.
A continuació, el col·lector invertirà el sentit
del corrent a l’espira, de manera que davant
de cada pol el sentit del corrent és el que
tenia abans; en conseqüència, el parell
actuarà sempre en el mateix sentit i l’espira
seguirà girant.

34. 5.3 Motors elèctrics
Motors de corrent continu (CC): Constitució.

35. 5.3 Motors elèctrics
Motors de corrent continu (CC): Comportament
Sentit de gir. S’inverteix el sentit de gir canviant el sentit del corrent a l’induït o a l’inductor.
Força contraelectromotriu del motor (ε’). Quan el rotor gira està sotmès a una variació de flux; per
tant, es genera una FEM en els conductors de l’induït que, segons la llei de Lenz, s’oposa a la causa
que la provoca; serà, doncs, de sentit contrari a la tensió VL aplicada al motor, motiu pel qual
s’anomena força contraelectromotriu (FCEM). El valor de la ε’ serà, en volts:
ε '= K • Φ • n
Parell motor.
Γ = K Φ Ii [N·m]
Intensitat del motor. La intensitat que
absorbeix el motor de la xarxa.
VL − ε '− 2VCO
I =
L Rt
2Vco= 2 v. aprox.

36. 5.3 Motors elèctrics
Motors de corrent continu (CC): Comportament
Intensitat d’arrencada. En el moment d’arrencar el motor, n=0 ε'= 0 ,
per tant : VL − 2VCO
I =
a Rt
Aquesta intensitat s’anomena de curtcircuit perquè és
molt elevada respecte a IL. El REBT, prescriu que ha de
ser entre 1,5 i 2,5 vegades la nominal, per la qual cosa s’ha de afegir un reòstat
d’arrencada en sèrie amb l’induït: V − 2V
Ia = L CO
Rt + RRA
Conforme el rotor va agafant velocitat, ε ' va creixent; s’ha de reduir la
resistència del reòstat poc a poc per mantenir el parell del motor superior al parell
resistent, fins a arribar a la velocitat nominal en què els dos parells s’igualen.
Parell d’engegada. (Γ a) Ha de ser superior al nominal, ja que ha de vencer el moment d’inercia del
rotor i portar-lo a la velocitat nominal.
Γa= K Φa Ia [N·m] ; Γa= Γr + Γi

37. 5.3 Motors elèctrics
Motors de corrent continu (CC): Comportament
Velocitat de gir. ε ' VL − Rt ·I − 2VCO VL
n= = ≅
K·φ K·φ K ·φ
Estabilitat de funcionament. Es diu que un motor és estable quan:
En augmentar la velocitat respon amb una disminució del parell motor que estableix l’equilibri.
En reduir la velocitat respon amb un augment del parell motor.
Potència interna (Pi). És tota l’energia que el camp magnètic transmet a l’induït:
Pi = ε ' · Ii (W); Pi = Pabs – (pèrdues magnètiques + pèrdues elèctriques)
Potència absorbida i potència útil (Pi).
Pabs = VL · I (W); Pu= Pi – (pèrdues mecàniques)
Parell intern i parell útil . Pi ε ·Ii Pu
τi = = τu =
ω ω ω

38. 5.3 Motors elèctrics
Motors de corrent continu (CC): Comportament
Rendiment del motor. Pu Pu
η = =
Pabs Pu + Pp
Exemple

39. 5.3 Motors elèctrics
Motors de corrent continu (CC): Corbes
El funcionament d’un motor de CC depèn de cinc variables:
El corrent d’excitació.
La freqüència de rotació.
La tensió en borns.
El corrent induït.
El parell motor
Com que el parell motor Γ = K Φ Ii i el Φ és proporcional a Iex , per estudiar el seu
comportament només en necessitarem quatre, f(VL, Ii , n, Γ )=0. Si prenem com a
constant VL, ja que aquest valor és determinat per la xaraxa d’alimentació,
obtindrem tres families de corbes que permeten estudiar el comportament del
motor:
Característica de velocitat n=f(I) amb Γ= ct.
Característica del parell motor Γ=f(I) amb n=ct.
Característica mecànica Γ=f(n) amb i=ct.

40. 5.3 Motors elèctrics
Motors de CC: Motor d’excitació independent(I)
El reòstat RRa en sèrie amb l’induït és per limitar la
intensitat en el moment de l’arrencada, ja que ε’ = 0.
I el reòstat RRe del circuit inductor serveix per regular la
Iex i, per tant, la velocitat del motor:

41. 5.3 Motors elèctrics
Motors de CC: Motor d’excitació independent(II)
La velocitat del motor varia molt poc, per variable que
sigui la càrrega i el parell motor. Malgrat això, com
que alimenta per separat l’inductor de l’induït permet
una bona regulació de la velocitat per a qualsevol
càrrega, que el fa adequat per:
Aplicacions en que la velocitat s’hagi de mantenir
constant amb grans variacions de càrrega.
Aplicacions que requereixin una regulació de
velocitat i del parell amb marges amplis.

42. 5.3 Motors elèctrics
Motors de CC: Motor en sèrie.
L’equació del circuit elèctric de la màquina és:
VL = ε’ + I (r + Rc + Rs) + 2 Vco
La intensitat que circula per l’inductor és la mateixa que
consumeix l’induït i val:
Té un parell d’engegada de l’ordre de 2,5 a 4,5 vegades el
parell nominal. ε'
Per tant, Γ = K Φ Ii = K’ Ii2
n=
K·φ
La velocitat del motor en sèrie és inversament proporcional a
la càrrega. El motor no pot treballar en buit ja que el flux serà
menyspreable i el motor s’embalarà perillosament.(inestable)
Les seves característiques el fan molt adequat per a aquells
casos en què és necessari arrencar amb càrrega, com passa
en tramvies, trens elèctrics, etc.

43. 5.3 Motors elèctrics
Motors de CC: Motor en derivació o shunt.
L’equació del circuit elèctric de la màquina és:
El reòstat en sèrie amb l’induït ens permet limitar i regular la
intensitat en engegar el motor. V − 2V
Ia = L CO
r + Rc + RRA
El parell d’engegada és de prop d’1,5 a 2,5 vegades el parell
nominal, ja que en el moment d’engegar la intensitat
d’excitació Id no varia i, per tant, tampoc el flux.
Té una gran estabilitat de funcionament. Quan funciona en
buit o a plena càrrega la velocitat varia molt poc, entre un 5 i
un 10 %.
Adequat per a l’accionament de maquinària sotmesa a
variacions de càrrega constants, per exemple, les màquines
eina.

44. 5.3 Motors elèctrics
Motors de CC: Motor compound.
El camp magnètic resultant és la suma del camp magnètic
sèrie i shunt ΦT = Φs + Φd.. En aquest cas, les equacions del
motor són:
Reuneix propietats dels motors en sèrie i dels motors shunt.
Presenta un parell d’engegada superior al del motor shunt,
gràcies a l’enrotllament d’excitació en sèrie.
Té un marge de variació de velocitat més gran que el motor
shunt i la velocitat disminueix en augmentar la càrrega, però
És un motor adequat per a màquines de no té el perill d’embalar- se quan funciona en buit,
parell d’engegada elevat i carrega molt
variable, com ara compressors i
laminadores.

45. 5.3 Motors elèctrics
Motors de CC: Motor sèrie. EXEMPLE 5

46. 5.3 Motors elèctrics
Motors de CC: Motor compound. EXEMPLE 6

47. 5.3 Motors elèctrics
Motors de CC: Motor derivació. EXEMPLE 7

48. 5.3 Motors elèctrics
Motors de corrent altern (CA)
Transformen l’ energia elèctrica que reben a través dels seus borns, en forma
de CA, en energia mecànica que subministren a través de l’ eix del motor
D’acord amb el principi de funcionament es
classifiquen en:
Motors síncrons. El seu rotor gira a la velocitat de
sincronisme
Motors asíncrons. El seu rotor gira a una velocitat
n inferior a la de sincronisme ns. Es fonamenten en
l’acció que exerceix el camp magnètic giratori de
l’estator sobre els corrents que indueix en el rotor,
per aquest motiu s’anomenen motors d’inducció.
Pel nombre de fases de l’enrotllament estatòric,
tenim motors trifàsics, i monofàsics,

49. 5.3 Motors elèctrics
Motors de CA: Motors d’inducció trifàsics.
Constitució
L’estator conté el sistema inductor.
És format per:
La carcassa té la funció de servir de suport als diferents
òrgans i constitueix l’estructuradel motor.
El nucli magnètic va fi xat a la carcassa i està construït amb
un paquet de xapa magnètica en forma de corona i amb
ranures longitudinals per allotjar-hi el bobinatge inductor.
El bobinatge inductor té la funció de produir el camp
giratori. És format per tres enrotllaments de fil o platines de
coure.
La caixa de borns serveix per connectar el motor a la xarxa
elèctrica. Disposa de sis borns on van connectats els principis i
els fi nals de cada enrotllament.

50. 5.3 Motors elèctrics
Motors de CA: Motors d’inducció trifàsics.
Constitució
El rotor constitueix el sistema induït. Bàsicament és format per
un eix, suportat per coixinets, i un paquet cilíndric de xapa
magnètica, amb ranures longitudinals per allotjar-hi els
conductors del bobinatge induït. D’acord amb el tipus de
bobinatge, poden ser de gàbia d’esquirol o bobinats.
Rotor de gàbia d’esquirol o en curtcircuit. Es construeix
amb barres de coure o d’alumini, amb els extrems curtcircuitats
amb anells del mateix material.
Rotor bobinat. Porta un bobinatge trifàsic de fil de coure,
connectat en estrella; els tres extrems lliures es connecten a
tres anells de bronze o llautó, disposats sobre l’eix, i mitjançant
les escombretes es tanca el circuit rotòric amb unes
resistències que constitueixen el reòstat d’engegada del motor.

51. 5.3 Motors elèctrics
Motors de CA: Motors d’inducció trifàsics.
Principi de funcionament
Si disposem d’un imant permanent i entre els seus pols hi
col·loquem una espira rectangular de coure que pot girar sobre
el seu eix, en fer girar l’imant l’espira també es posa a girar, i
tracta de seguir-lo.
En girar l’imant i amb ell el camp magnètic, l’espira queda
sotmesa a una variació de flux que crea una FEM i com a
conseqüència un corrent induït, ja que l’espira és en curtcircuit.
Per l’acció del camp sobre el corrent es genera un parell de
forces que fa girar l’espira.
D’acord amb la llei de Lenz, el corrent induït s’oposa a la causa
que el provoca; per tant, l’espira girarà en el mateix sentit que
l’imant.
L’espira gira a una velocitat inferior a la de l’imant, ja que si
girés a la mateixa velocitat no estaria sotmesa a una variació
de flux i no s’engendraria una FEM induïda.

52. 5.3 Motors elèctrics
Motors de CA: Motors d’inducció trifàsics.
Principi de funcionament (I)
Creació d’un camp magnètic giratori.
El camp magnètic giratori s’aconsegueix alimentant tres
bobines equidistants amb tres corrents alterns desfasats 120°,
és a dir, un CA trifàsic.
Amb aquesta disposició s’obté un camp magnètic giratori
d’amplitud constant que gira a una velocitat ns que depèn de la
freqüència del corrent, anomenada velocitat de sincronisme.

53. 5.3 Motors elèctrics
Motors de CA: Motors d’inducció trifàsics.
Característiques
Velocitat de sincronisme (ns) Es la velocitat del camp giratori, que depèn de la freqüència f de la
xarxa d’alimentació i dels parells de pols p de l’estator.
ns =
60· f
p
[min ]−1
La velocitat del rotor n és inferior a ns, normalmententre l’1 i el 7%, la qual cosa depèn de si el
motor treballa en buit o a plena càrrega.
La velocitat de lliscament nr o lliscament del motor és: nr = ns – n
El lliscament relatiu s n s − n nr
s= =
ns ns
La potència activa (W) absorbida de la xarxa elèctrica del motor subministra l’energia mecànica
que cedeix a l’eix, que és la potència útil, Pu, i les pèrdues magnètiques, PFe, elèctriques Pcu, i
mecàniques del motor. El seu valor és calcula com el de qualsevol càrrega trifàsica.
Pabs = 3 ⋅ VL ⋅ I L ⋅ cos ϕ

54. 5.3 Motors elèctrics
Motors de CA: Motors d’inducció trifàsics.
Característiques
Potència nominal : és la que caracteritza el motor i correspo a la potència útil
quan funciona a plena càrrega.
Potència reactiva (VAr) : és la potència que el motor absorbeix de la xarxa per
crear el camp magnètic.
Qabs = 3 · VL · I L ·sin ϕ
Potència aparent (VA) que la xarxa subministra al motor
S abs = Pabs 2 + Qabs 2 S abs = 3 · VL ·I L
Rendiment : quocient entre potència útil i potència absorbida. Pu
η=
Pabs
Intensitat (A) que el motor absorbeix de la xarxa :
.. Pabs Pu
I= = =
3 ⋅ VL ⋅ cos ϕ 3 ⋅ VL ⋅ cos ϕ ⋅η

55. 5.3 Motors elèctrics
Motors de CA: Motors d’inducció trifàsics.
Característiques
Parell motor (Nm): Pu Pu
Γ= =
ω 2 ⋅π ⋅ n
60
Exemple 8

56. 5.3 Motors elèctrics
Motors de CA: Motors d’inducció trifàsics.
Placa de característiques

57. 5.3 Motors elèctrics
Motors de CA: Motors d’inducció trifàsics.
Exemple 9
Exemple 10

58. 5.3 Motors elèctrics
Motors de CA: Motors d’inducció trifàsics.
Corba de
característica
mecànica
Qualsevol augment de
càrrega que impliqui un
parell motor superior a ΓK fa
que el motor s’aturi.
La intensitat en engegar el
motor és molt superior a la
In.

59. 5.3 Motors elèctrics
Motors de CA monofàsics
Els motors monofàsics són motors de poca potència,
d’aplicació és el sector dels electrodomèstics i el de les
màquines eina portàtils. Els més utilitzats són:
el motor d’inducció amb bobinatge auxiliar
el motor universal.

60. 5.3 Motors elèctrics
Motors de CA monofàsics
Motors d’inducció amb bobinatge auxiliar
Són molt semblants als motors d’inducció trifàsic, però tenen
un única bobina a l’estator,alimentada per un CA monofàsic.
En comptes d’un camp magnètic giratori, es crea un camp
magnètic alternatiu d’amplitud variable. Per aquest motiu no es
genera parell d’arrencada entre el rotor i l’estator i el motor no
pot començar a girar per si sol. Però si impulsem el rotor
manualment aquest començarà a girar.
A la pràctica s’afegeix un bobinat auxiliar, desfasdat del
principal, que només treballa en el moment de l’arrencada,
produint un camp giratori i donat al motor el parell necessari
per començar a girar.

61. 5.3 Motors elèctrics
Motors de CA monofàsics
Motors d’inducció amb bobinatge auxiliar: De fase partida
En l’estator s’hi allotja el bobinatge inductor
principal i el bobinatge auxiliar, desplaçats 90°
sobre l’estator.
Normalment disposa d’un sistema d’accionament
centrífug que desconnecta automàticament el
bobinatge auxiliar de la xarxa quan la velocitat
del rotor arriba al 75 % de la velocitat de
sincronisme.
El parell d’engegada d’aquest motor està
comprès entre Γa = 0,75 ÷ 2 Γn, per tant,
s’utilitza en aplicacions en què el motor hagi
d’arrencar en buit o amb càrregues moderades.

62. 5.3 Motors elèctrics
Motors de CA monofàsics
Motors d’inducció amb bobinatge auxiliar: De condensador
És igual que el de fase partida, però amb un
condensador en sèrie amb el bobinatge
auxiliar.
D’aquesta manera s’aconsegueix que el
desfasament entre I1 i I2 sigui pràcticament de
90° i s’obté un parell d’engegada
d’aproximadament Γa = 3,5 Γn, que fa que
aquest motor sigui molt adequat per a
aplicacions en què és necessari arrencar amb
càrrega, com ara en una rentadora.
En aquest motor també s’utilitza la desconnexió
automàtica del bobinatge auxiliar.

63. 5.3 Motors elèctrics
Motors de CA monofàsics
Motor universal
Pot funcionar tant amb corrent continu com amb corrent
altern, sense que les seves característiques de
funcionament, com ara velocitat, parell, potència, etc.,
pateixin variacions sensibles.
Es tracta d’un motor de CC amb excitació en sèrie amb
l’estator construït amb xapa laminada, per reduir les
pèrdues magnètiques.
La característica parell-velocitat del motor universal és
igual que la del motor de CC en sèrie, per la qual cosa
no és adequat per operar a velocitat constant, però són
màquines de dimensions petites i ofereixen un parell
motor més alt que qualsevol altre motor monofàsic.
Aquest tipus de motor el trobem a les aspiradores, als
trepants portàtils i a altres eines portàtils.

64. 5.3 Motors elèctrics
Motors de CA monofàsics
Motor pas a pas
Els motors pas a pas es un tipus de motor síncron dissenyat per
girar un nombre determinat de graus α, anomenat pas, cada
vegada que s’aplica un impuls elèctric adequat a les bobines de
l’estator.
Formats per una part fixa, l’estator, constituït per bobines que
excitades adequadament crearan un camp magnètic giratori, i
una part mòbil, el rotor, que és un imant permanent que seguirà
el camp giratori de l’estator.
Aquest pas pot variar des de 90º fins a tan sols 0,72º. En el
primer cas, només es necessitarien 4 passos perquè el rotor fes
una volta completa, i en canvi 500 passos en el segon.
S’alimenten per mitjà d’una font de CC i un circuit electrònic,
que és el que controla els impulsos i el sentit del corrent a les
bobines de l’estato

65. 5.4 Transformadors
El transformador és una màquina estàtica que permet
variar el voltatge i la intensitat del corrent altern, mantenint-
ne la freqüència.
Constitució
Els transformadors són constituïts bàsicament per un circuit
magnètic i pels enrotllaments primari i secundari.
El circuit magnètic és l’encarregat d’acoblar
magnèticament els enrotllaments. És format per columnes
o nuclis on es col·loquen els enrotllaments i les culates que
tanquen el circuit magnètic.
Els enrotllaments es fan amb fils i platines de coure,
d’acord amb la intensitat que han de suportar.

66. 5.4 Transformadors
Principi de funcionament
En connectar el primari a una xarxa de CA, s’estableix un flux variable
en el circuit magnètic, que indueix una FEM εp en el primari i una FEM
εs en el secundari de manera que el primari es comporta com un
receptor, ja que rep l’energia de la xarxa elèctrica i el secundari com
un generador, ja que alimenta el circuit d’utilització.
La relació que hi ha entre el nombre d’espires de l’enrotllament primari
Np i les del secundari Ns s’anomena relació de transformació rt

67. 5.4 Transformadors
El transformador ideal
Funcionament en buit Funcionament en càrrega
dφ dφ P = P2 ε p = V p
1 ε s = Vs
ε p = −N p ε s = −Ns
dt dt
ε p ·I P = ε s ·I s V p ·I P = Vs ·I s
ε s = 4,44·φmàx · f · N s
ε p = 4,44·φmàx · f · N p
ε p Vp I s N p
εp Np rt = = = =
rt = = ε s Vs I p N s
ε s Ns

68. 5.4 Transformadors
El transformador real
S’han de tenir en compte les resistències òhmiques dels enrotllaments, Rp i Rs.
Hi ha flux dispers al primari i al secundari. φ1 = φ + φdp φ2 = φ − φds
En el circuit magnètic hi ha pèrdues per histèresi i per corrents de Foucault.
Malgrat això, com que el transformador és una màquina de rendiment elevat, s’accepta que:
El rendiment d’un transformador valdrà
Com que no té pèrdues mecàniques, perquè és una màquina estàtica, el rendiment del
transformador és molt elevat.

69. 5.4 Transformadors
Exemple 11

70. 5.4 Transformadors
Exemple 12

71. 3.Transformadors elèctrics