A motor es un dispositivo eléctrico donde la entrada se da en forma eléctrica como corriente o voltaje y la salida obtenida es en forma mecánica como par o fuerza. Los motores eléctricos se clasifican en dos tipos: Motores DC como motores sin escobillas y cepillados y motores de CA como motor de CA síncrono y motor de CA asíncrono. Los motores síncronos se clasifican en dos tipos: no excitados (reluctancia e histéresis) y excitados por corriente continua. Los motores de CA asíncronos son de inducción y conmutador. Un motor de histéresis es una subclasificación de motor síncrono, estos motores se utilizan principalmente en un entorno operativo silencioso con velocidad constante. Algunas de las aplicaciones del motor de histéresis son la grabación de sonido y los experimentos de producción de sonido como relojes eléctricos, grabadoras de cinta, tocadiscos, etc.
¿Qué es el motor de histéresis?
Definición: Un motor de histéresis funciona según el principio de pérdidas por histéresis (es una pérdida que se produce debido a la magnetización y desmagnetización del material según la dirección del flujo de la corriente). Puede ser operado usando una o tres fases y en un ambiente operativo silencioso, mantiene una velocidad constante. El par generado en el motor se debe a la histéresis y la corriente parásita inducida por el devanado del estator. Hay 4 tipos de motor de histéresis que son
- Tipo cilíndrico
- Tipo de disco
- Tipo de campo circunferencial
- Tipo de campo axial
Característica constructiva del motor de histéresis
Las partes principales del motor de histéresis son el estator y el rotor, el estator es similar al motor monofásico o trifásico (con tres fases de bobinado equilibrado). Dónde motor monofásico se clasifica en dos tipos, tipo poste sombreado y tipo de capacidad dividida permanente.
- La ventaja del motor de tipo polo sombreado es que ocupa menos área y requiere menos costo, pero la desventaja es que el par generado no es uniforme y causa un funcionamiento ruidoso.
- Mediante el uso de un rotor de tipo capacitivo dividido, se proporciona un suministro de equilibrio de dos fases, que genera un par uniforme con un funcionamiento silencioso. Pero la desventaja de esto es que ocupa más área y el costo es alto.
histéresis-motor
El rotor está hecho de material de histéresis, que contiene una serie de anillos de histéresis (compuestos de cromo duro, cobalto o acero) que tiene un bucle de histéresis muy grande. Se utiliza para reducir las pérdidas por corrientes parásitas. Dado que tiene un peso mayor para superar esta desventaja, utilizamos un material no magnético (también conocido como araña) hecho de aluminio, que está presente en la parte central del motor. La principal ventaja de este material no magnético es que aligera el peso del rotor, al mejorar la velocidad del motor y reduce el valor de inercia.
Principio de funcionamiento del motor de histéresis
El motor de histéresis arranca como un motor de inducción monofásico y funciona como un motor síncrono, se puede observar en las siguientes condiciones.
principio de funcionamiento
Condición inicial
Cuando se proporciona un suministro de CA al estator, se genera un campo magnético tanto en los devanados principal como en los auxiliares del motor del campo magnético de rotación constante. Inicialmente, los rotores comienzan con un par de corriente parásita y luego alcanzan el par de histéresis. Una vez que alcanza la sincronización, el estator sincroniza el rotor donde el par debido a la corriente parásita es cero.
Condición de funcionamiento en estado estable
En condiciones de funcionamiento en estado estable (o sincrónico condición) el estator induce polos en el rotor, donde el efecto de histéresis producido en el circuito hará que el flujo del rotor se retrase detrás del flujo del estator en un ángulo α. Donde α es el ángulo entre los campos magnéticos del estator y del rotor (BS y BR). Por tanto, el rotor experimenta atracción hacia el estator giratorio, con un par llamado par de histéresis, que no depende de la velocidad del rotor (a mayor magnetismo residual, mayor par de histéresis). La presencia de alta retentividad permite que el motor funcione con velocidad síncrona o funcione normalmente.
Curva B-H
Ecuación de par de histéresis en el motor de histéresis
La ecuación de las corrientes de Foucault se da como
PAGes= kesF22B2……… 1
Dónde
aes= constante
F2= frecuencia de las corrientes parásitas
B = densidad de flujo
Lo sabemos F2= sf1……….2
S = deslizamiento, f1 = frecuencia del estator
Por lo tanto PAGes= kess2F12B2..……..3
La ecuación de par está dada por
Ґes= pesm / s ws…….4
Ґes= k’s ……… 5
Donde el par es inversamente proporcional al deslizamiento, lo que significa que a medida que aumenta la velocidad del rotor, el valor del par disminuye y también si la velocidad del motor alcanza la velocidad síncrona, el deslizamiento y el par se vuelven cero.
Dónde k ’= kesF12B2/ ws= constante
Pérdida de potencia por histéresis y Ph en el motor de histéresis
La pérdida de histéresis viene dada por
PAGh= khF2B1.6……….6
O
PAGh= khsf1B1.6…..….7
El par debido a la histéresis viene dado por
Ґh= ph/ sudoestes= khF1B1.6/ ws= k ’’ = constante ……… ..8
Podemos observar a partir de la ecuación anterior que si el par que se desarrolla debido a la pérdida por histéresis permanece constante hasta que el par alcanza el punto de ruptura y, a velocidad síncrona, el par se vuelve cero.
Ph en motor de histéresis
Las pérdidas por histéresis generadas en el motor son directamente proporcionales al área de la sección transversal bajo la curva de histéresis. Donde estas pérdidas se disipan en forma de calor. Las pérdidas se pueden derivar de las siguientes ecuaciones,
La energía disipada en el rotor se da como
W = NsESh(ESh= pérdida de histéresis por revolución) ……… 9
Donde el poder se disipa en forma de calor que es dado por
PAGh= W / t = NsESh/ 60 …………10
La potencia mecánica que impulsa el rotor viene dada por
PAGh= 2Π NsTh/ 60 ……11
Al equiparar tanto el poder que obtenemos
2Π NsTh/ 60 = NsESh/ 60 ………12
Th= torque ejercido por los rotores [N-m] Eh= energía de histéresis.
Característica de par-velocidad del motor de histéresis
La característica de par-velocidad del motor de histéresis se puede explicar mediante el siguiente gráfico, donde el eje x representa el par y el eje y representa la velocidad.
par-velocidad-característica-del-motor de histéresis
- El par (arranque y funcionamiento) generado en este motor es aproximadamente el mismo.
- El par generado por el motor de histéresis a velocidad síncrona es constante.
- El rotor, el par de arranque y el par de extracción son iguales en esta condición. Por tanto, el motor funciona silenciosamente con velocidad constante.
Ventajas
Los siguientes son los ventajas del motor de histéresis
- Ausencia de vibraciones mecánicas
- Opera silenciosamente
- Principalmente adecuado para acelerar cargas de inercia
Desventajas
Los siguientes son los desventajas del motor de histéresis
- La salida obtenida es ¼ veces del motor de inducción
- De tamaño pequeño
- El par es menor
Aplicaciones
Los siguientes son los aplicaciones del motor de histéresis
- Tocadiscos
- Relojes electricos
- Dispositivos de cronometraje, etc.
Preguntas frecuentes
1). ¿Qué son las pérdidas por histéresis?
Es una pérdida que se produce debido a la magnetización y desmagnetización del material en función de la dirección del flujo de corriente.
2). ¿Qué es el motor Schrage?
Un motor Schrage es un motor conmutador polifásico cuyas características están en derivación, donde el rotor tiene dos devanados, uno conectado al suministro y otro al conmutador.
3). ¿Qué causa la histéresis?
Se debe a la magnetización y desmagnetización del material dependiendo de la dirección del flujo de corriente.
4). ¿Qué es un motor de reluctancia síncrono?
Es un motor síncrono de CA que convierte la energía eléctrica en energía mecánica.
5). ¿Cuál es el principio del motor de histéresis?
Un motor de histéresis funciona según el principio de pérdidas por histéresis (es una pérdida que se produce debido a la magnetización y desmagnetización del material según la dirección del flujo de la corriente).
Un motor es un dispositivo eléctrico que convierte la energía eléctrica en energía mecánica. Este artículo ofrece una descripción general de motor de histéresis síncrono que funciona según el principio de pérdida por histéresis. El par generado permanece constante antes de alcanzar la velocidad síncrona y se vuelve cero después de alcanzar la velocidad síncrona. Las pérdidas por histéresis son el área debajo de la curva B-H. El par (arranque y funcionamiento) generado en este motor es aproximadamente el mismo. La principal ventaja es que funciona silenciosamente.
