REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DE EDUCACIÓN SUPERIOR

INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGÍA CARIPITO

CARIPITO-ESTADO MONAGAS

CARIPITO, SEPTIEMBRE DEL 2.004

DESARROLLO

Los motores universales son motores en serie de potencia fraccional, de corriente alterna, diseñados especialmente para usarse en potencia ya sea de corriente continua o de corriente alterna. Recordemos que el motor serie de corriente continua se caracteriza por disponer de un fuerte par de arranque y que la velocidad del rotor varía en sentido inverso de la carga, pudiendo llegar a embalarse cuando funciona en vacío. 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 a 3/8 de caballo de fuerza 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. El motor universal es sin duda, el más utilizado en la industria del electrodoméstico. Su nombre deriva del hecho de que puede funcionar tanto en corriente alterna como en corriente continua. Para que un motor de este tipo pueda funcionar con c.a. es necesario que el empilado de su inductor (el núcleo de los electroimanes) sea de chapa magnética para evitar las corrientes de Foucault. Por otra parte, la conmutación resulta en los motores universales que en los de corriente continua, por lo que la vida de las escobillas y el colector es más corta, inconveniente que reduce mucho el campo de aplicación de los motores universales.

Los motores universales grandes tienen algún tipo de compensación. Normalmente se trata del devanado compensador del motor serie o un devanado de campo distribuido especialmente para contrarrestar los problemas de la reacción de armadura.

Su esquema de conexiones y sus características de funcionamiento corresponden a las de un motor serie.

El estator de los motores universales que se utilizan en electrodomésticos (y también para otros servicios) suele ser bipolar, con dos bobinas inductoras.

La parte más delicada y de construcción más laboriosa de estos motores es el rotor o inducido. Núcleo, bobinados, colector y eje requieren una construcción muy cuidada. En general, los motores universales para electrodomésticos están calculados para girar a altas velocidades; y como los entrehierros son pequeños, cualquier descentramiento o desequilibrio existente en el conjunto rotor produce vibraciones que pueden perturbar el funcionamiento y dañar seriamente el motor. Estos motores se someten a una operación de equilibrado que se efectúa con complicados instrumentos electrónicos.

El eje, que gira a gran velocidad, debe sustentarse en rodamientos de bolas o sobre casquillos de bronce poroso autolubricantes.

La velocidad de estos motores depende de la carga: a más carga, menos velocidad y viceversa. Esta propiedad y el poseer un elevado par de arranque son lo más característico de los motores universales.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS MOTORES UNIVERSALES

Entre las ventajas de estos motores deben contarse éstas:

Las desventajas de estos motores son:

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.

FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR UNIVERSAL

Los motores universales funcionan generalmente en altas velocidades, de 3.500 a 20.000 r.p.m., esto da lugar a un alto cociente de energía-a-peso y de energía-a-tamaño, haciéndolos deseables para las herramientas hand-held, aspiradores y máquinas de costura. Un motor universal tiene altas velocidades usando diversas corrientes de una fuente de energía. El funcionamiento cerca de la carga clasificada es similar para todas las fuentes, comenzar el esfuerzo de torsión es alto y la regulación de la velocidad es pobre, la velocidad es muy alta en las cargas que son bajas. Teóricamente, en la carga cero la velocidad llega a ser infinita, así algunos motores universales deben emplear controles de velocidad.

Este motor está construido de manera que cuando los devanados inducido e inductor están unidos en serie y circula una corriente por ellos, se forman dos flujos magnéticos que al reaccionar provocan el giro del rotor, tanto si la tensión aplicada es continua como alterna.

CARACTERÍSTICA PAR-VELOCIDAD DEL MOTOR UNIVERSAL

En la figura 1 se muestra una típica característica par-velocidad de un motor universal. Esta característica difiere de la característica par-velocidad de la misma máquina que opera conectada a una fuente dc por las 2 siguientes razones:

• Los devanados del inducido y de campo tienen reactancia bastante grande a 50 o 60 Hz. Una parte significativa del voltaje de entrada cae a través de estas reactancias; por tanto, EA es menor para un voltaje de entrada dado durante la operación a.c. que durante la operación d.c. Puesto que EA= kØ, para una corriente del inducido y un par inducido dados, el motor es más lento en corriente alterna que en corriente continua.

• Además, el voltaje máximo de un sistema es
  veces su valor rms, de modo que podría ocurrir saturación magnética cerca de la corriente máxima de la máquina. Esta saturación podría reducir significativamente el flujo rms del motor para un nivel de corriente dado y tiende a reducir el par inducido de la máquina.

APLICACIONES DE LOS MOTORES UNIVERSALES

El motor universal tiene la característica par-velocidad descendente, fuertemente empinada de un motor dc serie, de modo que no es adecuado para aplicaciones de velocidad constante. Sin embargo, por ser compacto y dar más par por amperio que cualquier otro motor monofásico, se utiliza en aplicaciones donde se requieren un peso ligero y alto par.

Aplicaciones típicas de este motor son las aspiradoras eléctricas, los taladros y las herramientas manuales similares, así como los utensilios de cocina.

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CONSTRUCCIÓN DE LOS MOTORES UNIVERSALES

Las partes principales del motor universal con arrollamiento inductor concentrado son:

La carcasa suele ser por lo regular de acero laminado, de aluminio o de fundición con dimensiones adecuadas para mantener firmes las chapas del estator. Los polos suelen estar afianzados a la carcasa con pernos pasantes. Con frecuencia se construye la carcasa de una pieza, con los soportes o pies del motor.

El estator o inductor, que se representa junto con otras partes componentes, consiste en un paquete de chapas de forma adecuada, fuertemente prensadas y fijadas mediante remaches o pernos.

El inducido es similar al de un motor de corriente continua pequeño. Consiste en un paquete de chapas que forma un núcleo compacto con ranuras normales u oblicuas y un colector al cual van conectados los terminales del arrollamiento inducido. Tanto el núcleo de chapas como el colector, van sólidamente asentados sobre el eje.

Los escudos, como en todos los motores, van montados en los lados frontales de la carcasa y asegurados con tornillos. En los escudos van alojados los cojinetes, que pueden ser de resbalamiento o de bolas, en los que descansan los extremos del eje. En muchos motores universales pueden desmontarse sólo un escudo, pues el otro está fundido con la carcasa. Los portaescobillas van por lo regular sujetos al escudo frontal mediante pernos.

DETECCIÓN, LOCALIZACIÓN Y REPARACIÓN DE AVERÍAS EN MOTORES UNIVERSALES

• Pruebas: Tanto el arrollamiento inductor como el del inducido deben verificarse detenidamente antes y después de su montaje. El arrollamiento inductor se comprobará en busca de contactos a masa, cortocircuitos, interrupciones e inversiones de polaridad. No hay que olvidar que antes de rebobinar un inducido hay que verificar el colector en busca de posibles delgas en cortocircuito o contactos a masa.

• Reparación: Las averías que pueden presentarse en los motores universales son las mismas que ocurren en los de motores continua. A continuación, se enumeran las más corrientes:

• Terminales de bobinas conectados a delgas que no corresponden.

• Polos inductores con cortocircuito.

• Interrupción en las bobinas del inducido.

• Cortocircuito en las bobinas del inducido.

• Terminales de bobinas invertidos.

• Cojinetes desgastados.

• Láminas de mica salientes.

• Sentido de rotación invertidos.

• Cojinetes desgastados.

• Falta de engrase en los cojinetes.

• Bobinas con cortocircuitos.

• Sobrecarga.

• Arrollamientos inductores con cortocircuitos.

• Escobillas mal situadas.

• Inducido con cortocircuitos.

• Cojinetes desgastados.

• Arrollamientos inductores con cortocircuitos.

• Tensión inadecuada.

• Sobrecarga.

• Bobinas con cortocircuitos.

• Arrollamientos inductores con cortocircuitos.

• Escobillas mal situadas.

• Cojinetes desgastados.

Motor universal (Fuente ac)

Motor serie (Fuente dc)