5 MOTORES ELCTRICOS DE TRACCIN

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5 MOTORES ELÉCTRICOS DE TRACCIÓN
5.1. TIPOS DE MOTORES PARA AUTOMÓVILES 5.2.
MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA 5.3. MOTORES DE
CORRIENTE ALTERNA
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• 5.1 TIPOS DE MOTORES PARA AUTOMÓVILES ELÉCTRICOS
• El tipo de motor eléctrico más empleado en
  tracción de automóviles eléctricos es el de
  corriente continua, ya que es de fácil
  regulación. La regulación puede ser clásica con
  resistencias, por troceador o por puente
  rectificador controlado. Estas dos últimas son
  electrónicas y se emplea una u otra según el tipo
  de alimentación. La mayor desventaja de los
  motores de corriente continua es su elevado costo
  de mantenimiento.
• Dentro de los motores de corriente alterna, el
  más usado es el asíncrono, trifásico y
  monofásico. Actualmente se regulan
  electrónicamente regulando la tensión y la
  frecuencia de la alimentación por medio de
  onduladores semicontrolados. Los motores
  síncronos necesitan un ondulador totalmente
  controlado en el inducido y puente rectificador
  en el inductor. Al ser necesario controlar
  exactamente la frecuencia de alimentación, su
  regulación es difícil, siendo poco usado.
• Existen otros tipos, como el motor lineal, que
  solo tienen aplicación en el campo de la
  experimentación.

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• 5.2 MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA
• Este motor permite varias conexiones 
• 1. Excitación independiente.
• 2. Excitación derivación (shunt).
• 3. Excitación serie.
• 4. Excitación compuesta (compound).
• Las ecuaciones generales que definen el
  comportamiento de un motor de corriente continua,
  independientemente del tipo de excitación, son 
• E KN ? (5.1) E fuerza contraelectromotriz
  .
• M K1 I ? (5.2) K constante del motor
  para la fuerza electromotriz.
• N número de vueltas por minuto.
• ? flujo magnético inducido.
• U E I r (5.3) M Par mecánico del motor.
• E U - I r (5.4) K1 constante del motor
  para el par.
• (5.5) I intensidad de inducido.

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• 5.2.1 CURVAS CARACTERÍSTICAS DE LOS MOTORES DE
  CORRIENTE CONTINUA. MOTOR EXCITACIÓN SERIE.
• Siendo
• I Intensidad
• N Nº de r.p.m. del motor
• M Par motor
• Estas curvas se deducen de las ecuaciones
  fundamentales de los motores de corriente
  continua.
• Al tratarse de un motor de excitación serie la
  intensidad que pasa por el inducido es la misma
  que la del inductor, y conforme ésta se
  incrementa lo hace también el flujo ?, en
  consecuencia disminuye el número de vueltas del
  motor como se observa en la figura.
• En cuanto a la curva M (I) se deduce de M K1
  I ?, y por último la curva M (N) se obtiene por
  puntos de las dos anteriores.

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• 5.2.2 MOTOR EXCITACIÓN SHUNT
• Estas curvas características coinciden
  prácticamente con las de los motores de
  excitación independiente fijo ya que ambos casos
  son muy similares.
• La curva I (N) se convierte de esta forma en una
  recta vertical ya que al ser independiente la
  tensión de inducido y de inductor, el flujo
  permanece prácticamente constante.
• Por este mismo motivo la curva M (I) tiene menos
  pendiente que en los motores de excitación serie,
  ya que ahora un incremento de intensidad en el
  motor no supone un aumento del flujo.

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• 5.2.3 MOTOR COMPOUND
• La característica M (N) de un motor compound se
  deduce de las del Shunt, debido al efecto de la
  parte de inductor montada en serie, y es más
  inclinada que la del Shunt, debido al efecto de
  la parte de inductor montada en serie.

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• 5.2.4 COMPARACIÓN DE LOS DIFERENTES TIPOS
• El motor derivación no tiene aplicación en
  tracción eléctrica debido a su característica
  dura de velocidad.
• El motor de excitación independiente fija tiene
  características similares.
• El motor Compound tiene un margen de regulación
  de velocidad superior, pero el más apropiado es
  el motor serie.
• En la actualidad se emplean motores serie con
  regulación reostática y motores de excitación
  independiente variable con regulación
  electrónica.

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MOTOR SERIE Elevado par de arranque. Disminuci
ón de velocidad y aumento de par en pendientes
ascendentes. Facilidad de control, control por
amplitud, troceadores... Problema en las
escobillas
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MOTOR BRUSHLESS.   -         Supresión de
escobillas. -         Libre de mantenimiento. -   
      Control electrónico necesario. -
Muy popular en automóviles eléctricos e híbridos.
Helios.
Tensión nominal 96V. Potencia
1100W. Velocidad 1100 rpm. Velocidad lineal
75Km/h. Diám. llanta 16 .
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MOTORES PASO-PASO.   -         Par elevado en el
arranque. -         Control de giro muy
preciso. -         Amplio rango de
regulación. -         Control electrónico
avanzado. - Motores de un solo paso. 1
Pulso 1 Revolución.
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MOTORES RUEDA.
-        Tracción directa. - La llanta es
el motor. - Supresión del
diferencial. -         Régimen de giro muy
bajo. -         Muy silenciosos. -        
Electrónica compleja.
COMPARACIÓN CON ELSISTEMA DE TRACCIÓN HÍBRIDA DE
TOYOTA THS II.
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MOTORES RUEDA.
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MOTORES RUEDA.
Motor rueda de GM .
 Control electrónico de los 2 motores rueda.
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MOTORES RUEDA.
Chevrolet S-10. 2 motor-ruedas de 25Kw cada
una. Llanta de 16 Par mecánico 105 Nm. R.P.M.
1400
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• 5.3 MOTORES DE CORRIENTE ALTERNA
• En los motores de corriente alterna se pueden
  distinguir los siguientes tipos 
• - Motores síncronos.
• - Motores asíncronos de anillos rozantes.
• - Motores de jaula de ardilla.
• La ecuación de la velocidad de sincronismo de un
  motor de corriente alterna es
• n1 (5.10)
• Siendo 
• n1 velocidad de sincronismo (r.p.m.).
• f1 frecuencia de la red (Hz).
• p número de pares de polos.

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• Los motores síncronos giran siempre a la
  velocidad de sincronismo. Por esto, para regular
  su velocidad, se debe controlar la frecuencia de
  alimentación o, más raramente, el número de
  polos. La velocidad de un motor asíncrono es algo
  menor que la velocidad de sincronismo. La
  relación es la siguiente 
• (r.p.m.). (5.11)
• Siendo 
• n velocidad del motor (r.p.m.).
• s deslizamiento (en ).
• El deslizamiento depende de la carga y es otro
  factor que podemos controlar para regular la
  velocidad de un motor asíncrono. El par de un
  motor asíncrono tiene la siguiente expresión 
• M ? k ? I2 (N.m) (5.12)
• U k W f ? (V) (5.13)
• Siendo 
• I2 Intensidad rotórica.
• W Nº de espiras.
• ? Flujo.

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• La potencia eléctrica en el entrehierro es la
  siguiente 
• (W) (5.14)
• La potencia mecánica suministrada tiene la
  siguiente expresión 
• (W) (5.15)
• La diferencia PL - P2 se disipa como potencia
  eléctrica de pérdidas en el circuito rotórico
  (Pr).
• Pr PL - s (5.16)
• Un método de aumentar el deslizamiento s es
  intercalar resistencias en el circuito rotórico
  para aumentar Pr. Otro método de controlar el
  deslizamiento es inyectar corriente continua en
  el rotor. Estos métodos sólo pueden aplicarse en
  motores de anillos rozantes.

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• Los motores de corriente alterna más usados en
  son los de jaula de ardilla. La única forma de
  regularlos completamente es controlando la
  tensión y la frecuencia de la alimentación. Son
  los más robustos y no requieren manteniendo
  alguno.
• Las gráficas I - n y M - n de un motor de jaula
  de ardilla de 975 r.p.m. son las que aparecen
  seguidamente. Al disminuir la frecuencia las
  curvas se comprimen proporcionalmente en la
  ordenada de velocidad. Al disminuir la tensión se
  comprimen en la ordenada de par e intensidad.

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MOTORES ASÍNCRONOS.   - Jaula de Ardilla o de
rotor bobinado. - Robustez mecánica y
eléctrica. - Conversión frecuencia / tensión,
PWM, SPWM...
Motor trifásico de jaula de ardilla.
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MOTORES DE RELUCTANCIA VARIABLE.   -        
Reducido tamaño. -         Par de arranque muy
elevado. - Control electrónico necesario.

Rotor de motor de reluctancia conmutado.
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CURVA DE PAR-VELOCIDAD.
-------- 23.5 Kw. -------- 18.5 Kw. -------- 22
Kw. -------- 22Kw.
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COMPARATIVA Ventajas e inconvenientes de los
diferentes tipos de motores.
Corriente continua
Ventajas   -         Sencillez en electrónica de
control. -         Sistemas de control económicos
y precisos.
Inconvenientes   -         No son libres de
mantenimiento. -         Mayor peso y volumen
para misma potencia y par que su
correspondiente en corriente alterna.
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COMPARATIVA
Corriente alterna
Ventajas   -         Robustez mecánica y
eléctrica. -         Reducido peso. -        
Precio.
Inconvenientes   -         Electrónica de
potencia, control menos preciso.
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5.4 FUTUROS DESARROLLOS. -         Sistemas de
tracción directa. -         Fiabilidad de los
motores, libres de mantenimiento. -        
Conectividad entre vehículos para su recarga.
Tzero de GM con modulo AC-150 Motor de inducción
de 50Kw. Par mecánico, 220Nm. Velocidad nominal
5000 Rpm.
Cargador externo autoportante Compuesto por un
conjunto Motor Generador.
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• 5.5 CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE MOTORES PARA
  AUTOMÓVILES
• Alta eficiencia y sencillez del sistema tractor.
• Eliminación de partes mecánicas en movimiento,
  caja de cambios, diferencial, ejes de
  transmisión.
• Disposición del par máximo desde el momento
  inicial de arranque.
• Libres de mantenimiento.
• Sistemas silenciosos.

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• 5.6  APLICACIONES
• -         Sillas de ruedas.
• -         Bicicletas.
• - Triciclos.
• -         Scooters.
• -         Automóviles.
• -         Autobuses.
• -         Camiones...