GUÍA DE LABORATORIO N° 06 OPERACIÓN EN VACÍO DEL MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA Y APLICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE CONTROL DE VELOCIDAD
FUNDAMENTO TEÓRICO: Los motores eléctricos de corriente continua son el tema de base que se amplía en el siguiente trabajo, trabajo, definiéndose en el mismo los temas de más relevancia para el caso de los motores eléctricos de corriente continua, como lo son: su definición, los tipos que existen, su utilidad, utilidad, distintas partes que los compon componen, en, clasif clasifica icació ción n por excitac excitación ión,, la velocidad, velocidad, la caja de bornes y otros más. más. Esta máquina de corriente continua es una de las más versátiles en la industria. industria. Su fácil control de posición, par y velocidad la han convertido en una de las mejores opciones en aplicaciones de control y automatización de procesos. procesos. Pero con la llegada de la electrónica su uso ha disminuido en gran medida, pues los motores de corriente alterna, del tipo asíncrono, pueden ser controlados de igual forma a precios más accesibles para el consumidor medio de la industria. industria. A pesar de esto los motores de corriente corriente continua se siguen utilizando utilizando en muchas muchas aplicacione aplicacioness de potencia (trenes y tranvías) o de precisión (máquinas (máquinas,, micro motores, etc.) FUNDAMENTOS DE OPERACIÓN DE LOS MOTORES ELÉCTRICOS DE C.C.
En magnetismo se conoce la existencia de dos polos: polo norte(N) norte(N) y polo sur (S), que son las regiones donde se concentran las líneas de fuerza de un imán imán.. Un mo moto torr para para func funcio iona narr se vale vale de las las fuer fuerza zass de atra atracc cció ión n y repulsión que existen entre los polos. De acuerdo con esto, todo motor tiene que estar formado con polos alternados entre el estator y el rotor, ya que los polos magnéticos iguales se repelen, y polos magnéticos diferentes se atraen, produciendo así el movimiento de rotación.
Un motor eléctrico opera primordialmente en base a dos principios: principios: El de inducción, inducción, descubierto por Michael Faraday en 1831; que señala, que si un conductor conductor se mueve a través de un campo magnético magnético o está situado situado en las prox proxim imid idad ades es de otro otro co cond nduc ucto torr por por el que que circ circul ula a una una co corr rrie ient nte e de inte intens nsid idad ad vari variab able le,, se indu induce ce una una co corr rrie ient nte e eléc eléctr tric ica a en el prim primer er
conductor. Y el principio que André Ampére observo en 1820, en el que establece: que si una corriente pasa a través de un conductor situado en el interior de un campo magnético, éste ejerce una fuerza mecánica o f.e.m. (fuerza electromotriz), sobre el conductor. El movimiento giratorio de los motores de C.C. se basa en el empuje derivado de la repulsión y atracción entre polos magnéticos. Creando campos constantes convenientemente orientados en estator y rotor, se origina un par de fuerzas que obliga a que la armadura (también le llamamos así al rotor) gire buscando "como loca" la posición de equilibrio.
Gracias a un juego de conexiones entre unos conductores estáticos, llamados escobillas, y las bobinas que lleva el rotor, los campos magnéticos que produce la armadura cambian a medida que ésta gira, para que el par de fuerzas que la mueve se mantenga siempre vivo.
PROCEDIMENTO DE EJECUCIÓN: a) Utilizando las herramientas y materiales adecuados realizar el montaje del circuito del motor de corriente continua, según indicaciones en laboratorio.
Datos principales de placa del motor que se va a ensayar: Tipo AA296 RPM=3000
Tensión=50 V Corriente= 1.0 A
El circuito a armar será el siguiente:
b) Usando un reóstato en la entrada del circuito de alimentación del motor, variar la velocidad del motor, registrando 06 valores de velocidad y tensión de alimentación en el motor, dibujar la curva velocidad-tensión (tensión en el eje X).
Armaremos el circuito anterior pero poniendo solo la resistencia R1, o sea, en la entrada del circuito de alimentación del motor. Los datos registrados en laboratorio se dan a continuación: Tensión (V) Velocidad (RPM)
38.90
3000
36.4
2500
31.4
2000
29.4
1500
28.4
1000
c) Usando el reóstato del circuito de excitación (una resistencia de 700 Ω), regulando la tensión de alimentación a 35 V, manteniendo constante esta tensión de alimentación, variar la velocidad del motor registrando 06 valores, registrar la corriente de excitación para dibujar la curva velocidad (Y)-corriente de excitación (X).
Ahora colocamos la resistencia R3 en serie con la bobina de excitación manteniendo constante la tensión de alimentación. Los datos registrados en laboratorio se dan a continuación: Corriente de excitación (mA)
Velocidad (RPM)
254.0
3000
212.0
3500
180.0
4000
156.0
4500
140.0
5000
CUESTIONARIO: 1) Describa la función de cada componente del circuito ensamblado.
Primeramente se coloca un autotransformador y regulamos la tensión de funcionamiento del motor. Como el motor es de corriente continua tenemos que utilizar un rectificador de diodos de onda completa. Seguidamente identificamos claramente las bobinas de excitación y de armadura del motor. Para el primer circuito armado colocamos una resistencia variable en la entrada del motor. Para este caso pusimos una resistencia de 44 Ω. La tensión tenemos que variar. Un amperímetro para ver las lecturas de corriente en el cada caso y también variando esta podemos variar la velocidad del motor. Un voltímetro para ir regulando la tensión para el primer caso y así variar la velocidad de motor ya que en los otros casos es constante la tensión. 2) De los métodos de control de velocidad ensayados en el laboratorio, ¿Cuál es el más óptimo?, explique por qué.
Estos métodos ensayados sirven para variar la velocidad del motor. Un método aumenta la velocidad del motor y el otro la disminuye. Es obvio que estas dos técnicas son complementarias. El control de voltaje del inducido funciona muy bien para velocidades por debajo de la velocidad base y el control de corriente de campo o de resistencia de campo funciona muy bien para velocidades superiores a la velocidad base. Si se combinan estas dos técnicas de control de velocidad en el mismo motor, se puede obtener un intervalo de variación de velocidad de hasta 40 a 1 o mas. Los motores de cd en derivación o de excitación separada tienen características de control de velocidad excelentes. 3) Siguiendo las normas del Código Eléctrico Nacional elabore el diagrama completo de instalación del motor ensayado, para los diferentes métodos de control de velocidad.
El diagrama completo para las distintas formas de variación de velocidad de un motor de corriente continua, de acuerdo al Código Nacional de Electricidad se muestra a continuación:
4) Explique ¿Cómo se regula la corriente de línea que toma el motor cuando se varia la carga aplicada al eje?.
La corriente de línea que toma el motor se logra regular poniendo una resistencia en paralelo variable para poder lograrlo y variar a la cantidad requerida es la forma la cual podría hacerse o mediante un puente de resistencias.
OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES: ➢
Pudimos comprobar los métodos más usuales para controlar la velocidad de un motor dc, ajustando la resistencia de campo y el otro es ajustando el voltaje en los terminales aplicado al inducido.
➢
Cuando incrementamos
la resistencia de campo, disminuye la
corriente de campo, esto hace que la corriente en el inducido aumente para compensar el flujo perdido en el bobinado de campo. Esto provoca un aumento de velocidad. ➢
El método de la variación de la resistencia de campo tiene sus limitaciones. Por ejemplo no es muy útil en motores cd pequeños, porque un incremento en la resistencia de campo puede no tener ningún efecto o incluso puede disminuir la velocidad del motor. En cambio, se debe utilizar el método de control de velocidad por medio del voltaje en el inducido.
➢
La segunda manera de controlar la velocidad involucra el cambio de voltaje aplicado al inducido del motor. Si se inserta una resistencia en serie con el motor, el efecto es que la pendiente de la característica par-velocidad del motor se incrementa drásticamente y hace que opere en forma más lenta.
➢
En este método, mientras más bajo sea el voltaje en un motor, más lento girará, y mientras más alto sea el voltaje del inducido, mas rápido girará. Puesto que un incremento en el voltaje del inducido provoca un incremento en la velocidad, siempre se puede alcanzar una velocidad máxima con el control de voltaje. Esta velocidad máxima se presenta cuando el voltaje del inducido del motor alcanza su nivel máximo permisible.
BIBLIOGRAFIA:
MÁQUINAS ELÉCTRICAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS http:// www.wikipedia.com www.forosdeelectronica.com
5 TA EDICION
JESÚS FRAILE MORA STEPHEN J. CHAPMAN
