Este documento presenta información sobre motores eléctricos. Explica los principios básicos del electromagnetismo y cómo la corriente eléctrica genera campos magnéticos y viceversa. Describe diferentes tipos de motores eléctricos como motores de corriente continua y motores de inducción, y cubre conceptos como circuitos eléctricos, magnitudes magnéticas, fuerza electromotriz inducida y pérdidas magnéticas. El objetivo es que los estudiantes comprendan los principios de funcionamiento de las máquinas eléct

1. CURSO: 2º BACH TECNOLOGIA INDUSTRIAL
UNIDAD DIDÁCTICA: II.2
MOTORES
ELÉCTRICOS
BLOQUE II:
PRINCIPIOS DE MÁQUINAS

2. OBJETIVOS
1. Comprender los principios del fenómeno
electromagnético, las interrelaciones básicas entre
corriente y campo magnético.
2. Describir las magnitudes magnéticas básicas.
3. Comprender el principio de funcionamiento y
características de los generadores y motores de CA y
CC.
4. Calcular las magnitudes fundamentales que afectan al
funcionamiento de las máquinas eléctricas.

3. 0.- INTRODUCCION A LA ELECTRICIDAD
Electrodomésticos
Corriente continua
Corriente alterna

4. Valores de la c.a.
Valor máximo (Vmax): es el valor de
cresta o pico, puede alcanzar hasta ± 325
V
Valor instantáneo (Vi): Es el valor que
toma la corriente en un momento
determinado.
Vi = Vmax * sen (ωt).
Valor eficaz (Vef): Es el valor de corriente
continua que produce el mismo efecto.
Vef = Vmax / √2
Periodo (T): Es el tiempo que tarda en
producirse un ciclo completo.
La frecuencia (F): Es el número de ciclos
que se producen en 1 segundo.
F = 1/T

5. Magnitudes Eléctricas
La carga eléctrica (q) de un cuerpo expresa el exceso o defecto de electrones que hay en
sus átomos. Su unidad es el Culombio (C). 1 Culombio equivale a 6,25 x1018 electrones.
La intensidad (I), es la cantidad de carga eléctrica que circula por un conductor en una
unidad de tiempo. I = q /t Amperios = Culombios /segundo
Para que los electrones se desplacen por un conductor es
necesaria una diferencia de potencial o fuerza electromotriz
(V) entre sus extremos. Su unidad es el Voltio.
La resistencia (R), es la dificultad que opone un cuerpo al paso de los electrones. Su unidad
es el Ohmio (Ω),
Donde:
L R es el valor de la resistencia en ohmios (Ω)
R=ρ ρ es la resistividad del materialΩ mm2 )
L la longitud del elemento.
(
S S la sección del elemento.
m

6. Resistividad de materiales
Material resistividad ( ) ρ Unidades
Plata 0,01 mm2
Ω
m
Cobre 0,0172 mm2
Ω
m
Oro 0,024 mm2
Ω
m
Aluminio 0,0283 mm2
Ω
m
Hierro 0,1 mm2
Ω
m
Estaño 0,139 mm2
Ω
m
Mercurio 0,942 mm2
Ω
m
Madera De 108 x 106 a mm2
Ω
1.014 x 106 m
Vidrio 1.010.000.000 mm2
Ω
m

7. Ley de Ohm
La Intensidad que circula por un circuito es
proporcional a la tensión que aplicamos en él V
e inversamente proporcional a la resistencia
que opone a dicha corriente. Esto se expresa I=
con la fórmula: R
Ejemplo:
V 9 Ejemplo de c.a.:
I= = = 0,06A
R 150
Vef 230
I ef = = = 1,533A
R 150

8. Potencia eléctrica
La potencia eléctrica que puede desarrollar Donde:
un receptor eléctrico se puede calcular con P es la potencia en vatios (W).
la fórmula:
P =V ⋅I V es el voltaje (V).
I es la intensidad (A).
La potencia en corriente alterna es: Pef = Vef ⋅ I ef
Otra forma de expresarlo: Más formas de expresarlo:
P =V ⋅I V2 P =V ⋅I
P= P = I2 ⋅R
V
I= R V = R⋅I
R Donde la potencia Donde la potencia depende
depende del voltaje al de la corriente al cuadrado
cuadrado y de la inversa que circula por el receptor y
de la resistencia del de la resistencia.
receptor.

9. Energía eléctrica
Cuando tenemos el receptor conectado durante un tiempo lo que necesitamos
conocer es la energía que consume.
Donde:
E = P⋅t E es la energía en Julios (J).
P es la potencia en vatios (W).
t es el tiempo en segundos (s).
La energía se suele expresar en
KW·h
E = P ⋅ t = 1KW ⋅1h = 1KW ⋅ h

10. Circuito serie
Se caracteriza por:
La resistencia total del circuito es
la suma de las resistencias que lo RT = R1 + R2
componen.
La corriente que circula es la misma
por todos los elementos. I T = I1 = I 2
La fuerza electromotriz generada por
el generador se reparte entre los V = V1 + V2
distintos elementos.

11. Circuito paralelo
Se caracteriza por:
La inversa de la resistencia total del
1 1 1
circuito es la suma de las inversas = +
de las resistencias que lo RT R1 R2
componen.
Otra forma de expresar la R1 * R2
RT =
resistencia total cuando son dos los R1 + R2
elementos es:
La corriente total que sale del
generador se reparte por todos los I T = I1 + I 2
elementos.
VT = V1 = V2
La fuerza electromotriz generada
por el generador llega por igual a
todos los elementos.

12. Circuito mixto
RT = R1 + RP
R2 * R3
RP =
R2 + R3 I T = I1 = I P
I P = I 2 + I3
VT = V1 + VP
VP = V1 = V2

13. Aparatos de medida
Óhmetro Voltímetro Amperímetro
conexionado
conexionado
conexionado

14. Polímetro, multímetro, tester

15. Conexionado del polímetro
1º.- Encender el polímetro.
2º.- Seleccionar la parte en la que queremos realizar la medición
(Voltímetro, Amperímetro, Óhmetro).
3º.- Comprobar que las puntas están en los terminales correctos, en
caso contrario colocarlas.
4º.- Seleccionar el valor más alto de la escala que queremos medir,
con el selector.
5º.- Conectar las puntas en el lugar adecuado del circuito o resistencia.
6º.- Mover el selector bajando de escala hasta que la lectura sea
posible en el display.

16. 1.- PRINCIPIOS BÁSICOS DE ELECTROMAGNETISMO
Electricidad y magnetismo están relacionadas de forma
reversible.
La corriente genera campo magnético
El campo magnético genera corriente eléctrica

17. 1.1.- MAGNETISMO
Un imán es un cuerpo que tiene la propiedad de atraer
objetos de hierro y sus derivados.
CARACTERÍSTICAS:
•Tienen dos polos en los que es máximo su poder de atracción.
•El campo magnético es invisible y se representa mediante líneas cerradas de
campo que salen del norte (N) y entran por el sur (S).
•Polos opuestos se atraen, iguales se repelen.
•Las líneas de campo magnético atraviesan los objetos que no puede atraer.

18. 1.2.- ELECTROMAGNETISMO
Una corriente eléctrica es
capaz de generar un campo
magnético, igual que si fuera
un imán.
Esto se comprueba cuando enrollamos un
cable alrededor de un cilindro de hierro
(bobina). Cuando los dos extremos del
cable lo conectamos a la pila el hierro se
comporta como un imán (electroimán)

19. EXPERIMENTA
COMO HACER UN ELECTROIMAN
MATERIAL: un tornillo, hilo fino y una pila
PROCEDIMIENTO:
Enrolla el hilo alrededor del tornillo, dando el mayor número de
vueltas que este te permita.
Para comprobar que el experimento a funcionado conecta los dos
extremos del hilo a la pila y acércalo a un montón de clavos ¿qué
ocurre?

20. Aplicaciones, electroimán

21. Aplicaciones, relé
Símbolos de relés

22. Aplicaciones, transformador
P1 = P2 V1 * I1 = V2 *I2
V1 / V2 = I2 / I1 = m (relación de
transformación).
N1 / N2 = V1 / V2 = m (relación de
transformación).

23. Aplicaciones, alternador
símbolo

24. Aplicaciones, dinamo y motor de
corriente continua
símbolos

25. 1.3.- MAGNITUDES MAGNÉTICAS BÁSICAS
Para cuantificar el campo
magnético se utiliza un
concepto abstracto como
es el de líneas de campo.
magnitud definición unidad
Inducción B Número de líneas por unidad de Tesla T
magnética superficie (S) =Wb/m2
Flujo Φ Número total de líneas de campo Webers Wb
magnético magnético

26. 1.4.- FACTORES QUE MODIFICAN B
1. El valor de la corriente I que circula por
el conductor.
2. Propiedades magnéticas de los
materiales que traspasan las líneas de
campo.
(permeabilidad del vacío μ0=4*π*10-7H/m)
3. Punto en el espacio ( distancia ⇒ B)
4. Forma que tiene el conductor eléctrico
que produce las líneas de fuerza.

27. x1

28. 1.5.- CIRCUITO MAGNÉTICO
Está formado por un material ferromagnético
capaz de concentrar las líneas de campo y de
disminuir las pérdidas.
Circuito magnético elemental

29. 1.6.- MAGNITUDES MAGNÉTICAS II
Se puede relacionar el circuito eléctrico con un
circuito magnético, simplemente hay que relacionar
magnitudes.
magnitud definición unidad
Fuerza Es la que mantiene el flujo Amperios
fmm A
magnetomotriz creado por una bobina.
Fuerza magnetomotriz
Intensidad de necesaria para magnetizar Amperios/
H A/m
campo magnético una unidad de longitud de metro
material.

30. x2

31. x3

32. 1.7.- FUERZA ELECTROMOTRIZ INDUCIDA
Faraday en 1831 estableció que en un conductor
bajo un campo magnético se induce una tensión a
la que se llama fuerza electromotriz.

36. x4

37. x5

38. 1.8.- FUERZA MECÁNICA

39. 1.9.- PERDIDAS MAGNÉTICAS
Todos los materiales magnéticos tienen
Comportamiento
perdidas:
como imán
Pérdidas por histéresis: cuando los
circuitos magnéticos se alimentan con
alterna se produce una oposición al cambio
de magnetización del material
ferromagnético.
Pérdidas por Foucault: son corrientes
eléctricas que se producen dentro del
material ferromagnético. Provocan
calentamiento y por lo tanto pérdidas.

41. 2.- Clasificación de las máquinas eléctricas

42. 2.1.- EL TRANSFORMADOR

43. x6

44. 2.2.- MÁQUINAS ELÉCTRICAS ROTATIVAS
Las máquinas eléctricas rotativas convierten la energía
eléctrica en mecánica (motor) o viceversa (generador).

45. 2.2.1.- EL GENERADOR ELEMENTAL

46. 2.1.2.- EL MOTOR ELEMENTAL

47. 2.1.3.- MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA

48. 2.1.3.1.- CONSTITUCIÓN
Están formadas por:
1 Soporte
8 Eje
CIRCUITO MAGNÉTICO
2 Estator parte fija
3 Rotor parte móvil
4 Piezas polares
5 Entrehierro
CIRCUITO ELÉCTRICO
6 Inductor
7 Inducido
9 Colector
10 Escobillas

49. 2.1.3.1.1- Estructura
Estator: corona de material ferromagnético (culata).
Rodeando los polos, se hallan unas bobinas que al ser alimentadas
por corriente continua, crean el campo magnético inductor.
Rotor: Formado por una columna de material
ferromagnético, a base de chapas de hierro,
aisladas unas de las otras por una capa de barniz
o de óxido.
Colector: Constituido por piezas planas de cobre
duro, llamadas delgas, separadas y aisladas. El
colector tiene tantas delgas como bobinas posee el
devanado inducido de la máquina.
Escobillas: de bronce o latón, establecen el
A rotor
enlace eléctrico entre las delgas y el colector y el
circuito de corriente continua exterior. B colector
C escobilla
D eje

50. 2.1.3.2.- ECUACIONES PARA EL CÁLCULO
GENERADOR
fem generada en bornes
MOTOR
Par motor
p número de pares de polos
a número de ramas en paralelo del inducido (imbricado o ondulado)
Z número de conductores del inducido
Φ flujo magnético (Wb)
n velocidad de giro (rpm)
I corriente del inducido (A)

51. 2.1.3.3.- TIPOS DE MOTORES

52. 2.1.3.3.1.- EXCITACIÓN INDEPENDIENTE

53. x7

54. x8

55. 2.1.3.3.2.- EXCITACIÓN EN DERIVACIÓN (SHUNT)

56. x9

57. 2.1.3.3.3.- EXCITACIÓN SERIE

58. x10

59. 2.1.3.3.4.- EXCITACIÓN COMPUESTA

60. 2.1.3.3.5.- Curvas características
Las curvas características informan de cual es el comportamiento del motor según
su configuración.
El funcionamiento de una máquina de CC depende de:
• velocidad n
• corriente de excitación Iex
• tensión en bornes U
• corriente del inducido I
• par electromagnético M
Si se toma una de las magnitudes como constante, otra como parámetro, otra como variable y otra como
función, se obtiene una familia de curvas.
Las características usuales de un motor son:
Característica Función Variable Parámetro (cte) Constante
de Velocidad n(I) n I M
de Par M(I) M I n U, Iex
Mecánica M(n) M n I

61. 2.1.3.3.5.- Curvas características
MOTOR SERIE MOTOR DERIVACIÓN
de Velocidad n(I)
de Par M(I)
Mecánica M(n)
CONCLUSIONES:
MOTOR SERIE: Elevado par de arranque, siendo interesante para tranvías
locomotoras, gruas, etc. Su velocidad varía mucho con la carga, existiendo en
vacío peligro de exceso de velocidad (embalamiento).
MOTOR DERIVACIÓN: Su velocidad varía muy poco con la carga
(autorregulación), esto la hace útil en el uso de máquinas herramientas.

62. 2.1.3.3.6.- Distribución de potencias

63. x11

64. x12

65. x13

66. x14

67. 2.1.4.- MÁQUINA DE CORRIENTE ALTERNA

68. 2.1.4.1.- CLASIFICACIÓN

69. 2.1.4.2.- Diferencia entre máquina asíncrona y síncrona

70. x15

71. El campo magnético giratorio del estator,
creado por el sistema de corrientes trifásicas
R, S, T gira a la velocidad NS corta los
conductores del rotor, que gira a una velocidad
NR < NS (NS flecha rosa, NR punto verde)

72. Despiece máquina asíncrona

73. Despiece máquina asíncrona

75. x16

76. x17

77. x18

78. x19

79. x20

80. x21

81. x22

82. x23

83. x24

84. x25

85. x26

86. x27

87. x28

88. x29

89. x30

90. x31

91. Documental: ¿Quién mato al coche eléctrico?
http://www.megavideo.com/?v=FV2IA3I4