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Maquinas Electricas (ML 202)
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Motor de Corriente Continua
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CONTENIDO
1. Resumen.. Resumen.......... ............... .............. .............. .............. ............... ............... .............. .............. .............. .............. .............. .............. ............Pa .....Pag.3 g.3 2. Objetivos Objetivos....... .............. .............. .............. .............. .............. ............... ............... .............. .............. .............. .............. .............. ............... ........Pag. Pag.3 3 3. Fundamen Fundamento to teorico. teorico......... ............... .............. .............. .............. .............. .............. .............. .............. ............... ................ ..........Pag ..Pag.4 .4 4. !uipos !uipos material materiales... es.......... .............. .............. .............. .............. .............. .............. .............. .............. ............... ............... ...........Pa ....Pag.1" g.1" #. Procedimi Procedimiento ento$$$. $$$........ .............. .............. ............... ............... .............. .............. .............. ............... ............... .............. .........Pag ..Pag.12 .12 %. Calculos Calculos & resultad resultados.... os........... .............. .............. .............. .............. .............. .............. .............. .............. .............. .............. ........Pag. .Pag.1# 1# '. Cuestiona Cuestionario. rio........ .............. .............. .............. .............. .............. .............. .............. .............. .............. .............. .............. ............... ...........Pa ...Pag.1% g.1% (. Conclusi Conclusiones$ ones$$$$$ $$$$$$$. $$$........ .............. .............. ............... ............... .............. .............. .............. ............... ........Pag. Pag.21 21 ). Observac Observacione iones$$$ s$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$.. $$...Pag. .Pag.22 22 1". Recomendaciones$$$$$ Recomendaciones$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$.......Pag.23 $$$$$$$.......Pag.23 11. 11. *ibliogra+ia................................... *ibliogra+ia................................... ....................................... .........................Pag.24
1. RESUMEN n el presen presente te laborato laboratorio rio tratarem trataremos os con los gener generado adores res & motore motores s
los
cuales son dispositivos importantes para la industria, estos +uncionan a partir del principio de la inducci-n electromagntica. /e utili0an para convertir la energa mecnica en elctrica, o a la inversa, con medios electromagnticos. una m!uina !ue convierte la energa mecnica en elctrica se le denomina
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generador, alternador o dnamo, & a una m!uina !ue convierte la energa elctrica en mecnica se le denomina motor.
2. OBJETIVOS os objetivos del siguiente laboratorio son5 •
6acer conocer la constituci-n electromecnica de los MCC. •
Familiari0arse con la simbologa & cone7ionado de los MCC de nuestro laboratorio en los ensa&os seg8n las normas 9C & NM.
•
Cone7i-n & puesta en servicio del MCC.
•
9nversi-n de giro. •
:eterminar sus prdidas, e+iciencia en +unci-n de la corriente de campo.
•
partir de los ensa&os reali0ados obtener el modelo de la m!uina. •
Registro de los valores caractersticos & curvas caractersticas de +uncionamiento espec+ico de los MCC.
•
valuaci-n de las mediciones reali0adas & registradas.
•
Presentaci-n del protocolo de pruebas seg8n normas 9C, NM & 9.
3. FUNDAMENTO TEORICO MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA l motor de corriente continua +ue uno de los objetivos centrales de investigaci-n de ;
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predominancia de los motores C tri+sicos, los motores :C tienen ventajas en ciertas aplicaciones industriales & son todava ampliamente usados. as ventajas de los motores :C inclu&en un e7celente control de la velocidad & la capacidad de proporcionar alto par a bajas velocidades. /in embargo, una ma&ora de los motores :C usan escobillas para trans+erir energa elctrica al rotor del motor. os ensamblajes con escobillas no solamente re!uieren motores ms grandes, sino !ue tambin se incrementan los re!uerimientos de mantenimiento. Cuando se desgastan las escobillas, se re!uiere mantenimiento & se genera polvo de carb-n. as escobillas son tambin sensibles a la contaminaci-n, especialmente en m!uinas !ue contienen materiales de silicona, & deben ser reempla0ados peri-dicamente. =a !ue la energa elctrica se suministra como corriente alterna, se re!uiere un e!uipo adicional !ue genere energa :C, tal como un e!uipo motor generador o un sistema recti+icador. /i se utili0an bateras, podemos obtener la energa directamente de ellas. un!ue estas aplicaciones son algo especiali0adas, se estn incrementando &a !ue la industria cada ve0 es ms sensible a los problemas de calidad de la energa & a los altos costes de la interrupci-n en la producci-n. 6a& cuatro clases principales de motores de corriente continua5 devanado serie, devanado /
-
Motor serie: n un motor serie, como su nombre indica, el estator & el rotor se conectan en serie & la misma corriente pasa a travs de ambos. n esta con+iguraci-n, el par se incrementa en proporci-n al cuadrado del incremento de la corriente. sta relaci-n es verdad
-
Motor Shut: n un motor /
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la resistencia del estator & la resistencia del campo magntico, se obtiene un control relativamente e7acto de la velocidad del motor.
-
Motor !o"#uesto: >n motor compuesto es una combinaci-n de un motor serie & un motor /na caracterstica de operaci-n clave de este tipo de motor es !ue puede manejar un incremento repentino de las cargas sin un gran cambio en la velocidad.
-
Motor $e e%!it&!i' i$e#e$iete: /on a!uellos !ue obtienen la alimentaci-n del rotor & del estator de dos +uentes de tensi-n independientes. Con ello, el campo del estator es constante al no depender de la carga del motor, & el par de +uer0a es entonces prcticamente constante. as variaciones de velocidad al aumentar la carga se debern s-lo a la disminuci-n de la +uer0a electromotri0 por aumentar la cada de tensi-n en el rotor.
os elementos principales !ue con+orman al motor de corriente continua son Figura 1. ;ipos de Motores :C los siguientes5
- C&r!&s& "et()i!& o !uer#o $e) "otor: loja en su interior, de +orma +ija, dos imanes permanentes con +orma de semicrculo, con sus correspondientes polos norte & sur.
- Rotor o #&rte *ir&tori& $e) "otor: /e compone de una estructura metlica +ormada por un conjunto de c
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con +orma circular & montadas en un mismo eje con sus correspondientes bobinas de alambre de cobre, !ue lo convierten en un electroimn giratorio. Por norma general el rotor de la ma&ora de los pe!ue@os motores de C.:. se compone de tres enrollados o bobinas !ue crean tres polos magnticos. os e7tremos de cada una de esas bobinas se encuentran conectados a di+erentes segmentos del colector.
- Co)e!tor o !o"ut&$or: /ituado en uno de los e7tremos del eje del rotor, se compone de un anillo desli0ante seccionado en dos o ms segmentos. Aeneralmente el colector de los pe!ue@os motores comunes de C: se divide en tres segmentos.
- Es!o+i))&s: Representan dos contactos !ue pueden ser metlicos en unos casos, o compuesto por dos pie0as de carb-n en otros. as escobillas constitu&en contactos elctricos !ue se desli0an por encima de los segmentos del colector mientras estos giran. /u misi-n es suministrar a la bobina o bobinas del rotor a travs del colector, la corriente elctrica directa necesaria para energi0ar el electroimn. n los pe!ue@os motores las escobillas normalmente se componen de dos pie0as o +lejes metlicos !ue se encuentran +ijos en la tapa !ue cierra la carcasa o cuerpo del motor.
- T& $e )& !&r!&s&: s la tapa !ue se emplea para cerrar uno de los e7tremos del cuerpo o carcasa del motor. n su cara interna se encuentran situadas las escobillas de +orma +ija. l motor de esta +oto utili0a en +unci-n de escobillas dos +lejes metlicos.
Figura 2. lementos !ue con+orman al motor de corriente continua
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A,ICACIONES INDUSTRIAES ctualmente se constru&en motores de corriente continua para atender cargas especiales !ue tienen tor!ue elevado tales como5 B Molinos. B Centr+ugas. B lenadoras de bebidas. B C
. E/UI,OS 0 MATERIAES ;abla 1. n esta tabla vemos los detalles del banco de pruebas utili0ado
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Figura 3. *anco activo de pruebas & motor :C
;abla 2. n esta tabla vemos los materiales & e!uipos utili0ados.
DESCRI,CIN ENERA DE AS MA/UINAS 0 E/UI,OS
IMAEN
INTERRU,TOR DE ,OOS
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TACOMETRO FU4E
MUT5METRO DIITA FU4E
CONECTORES DE SEURIDAD
6. ,ROCEDIMIENTO E7,ERIMENTA 6.1 CONE7IN DE ENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA
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6.2 MEDICION DE A RESISTENCIA DE ESTATOR
NORMAI8ADO 9IEEE
Figura 4. s!uemas de cone7i-n para invertir la polaridad en motores de e7citaci-n independiente & /
1121;<=>
Esta medición se realiza alicando los siguientes m!todos" B
#oltio $ amerim!trico en %% & %'
B
*mímetro de recisión
B
+uente de medición ara resistencias eque,as
6.2.1 Me$i!i' $e )& R? @ ? $e) !ir!uito $e !&"#o.
Figura #. Circuito para medir R + & + en el inductor
6.2.2 Me$i!i' $e )& RD @ D $e) !ir!uito $e !o"#es&!i'
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Figura %. Circuito para medir R : & :
6.2.3 Me$i!i' $e )& R& @ & $e) !ir!uito $e &r"&$ur&
Figura '. Circuito para medir R a & a en el inductor
Correcci-n por temperatura
Rf DC
=
V DC I DC
Rf = R1 DC ( 1 + α ( T ° trabajo −T ° ambiente ))
6.3.- MEDICION DE A RESISTENCIA DE AISAMIENTO NRMAI8ADO 9IEEE 1121;<=> e 9IEEE 3 1;;1>
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Reali0ar las medidas tal como se contemplan en las normas de la 9, &a descritas en los ensa&os del motor tipo jaula de ardilla.
Figura (. Circuito para medir la resistencia de aislamiento
6..- MEDIDA DE INDUCTANCIA ROTACIONA 9&?> -e trata de *allar el valor de la inductancia rotacional. /a. del generador de corriente continua ara lo cual se tendr1 que *acer el montae del esquema que a continuación resento
Figura ). Circuito para medir la inductancia rotacional
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. CUESTIONARIO .1
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Figura 1". Placa del motor & del generador utili0ados en el laboratorio
;abla 3. :atos de placa de los e!uipos utili0ados
ENERADOR CORRIENTE CONTINUA ;ensi-n armadura Corriente armadura Cone7i-n Cone7i-n Potencia nominal ;ensi-n Corriente de campo Rgimen de servicio RPM Arado de protecci-n Norma ;ermostato
22 V 1 A I$e#e$iete Shut Co"#. .2 4 22 V 1 "A S1 2 I,6 VDE 63 12 C
MOTOR ,RIMO ;ensi-n Nominal
23- V
Corriente operaci-n
3.1 1.= A
Cone7i-n
0
Potencia Nominal
.66
RPM
166
Factor de potencia
.<
Frecuencia
GH
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.2 ;abla 4. nsa&o de vaco para el motor
.3 ;abla #. nsa&o con carga para el motor :C
Figura 12. Ara+ica vs 9a
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+ot vs Ia 50 80 40 70 20 30 0 032
034
035
036
02
022
024
025
Figura 13. Ara+ica Pot vs 9a
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9a:Ia; vs Ia 78 7 28 2 38 3 08 0 032
034
035
036
02
022
024
025
Figura 14. Ara+ica RaD9aE vs 9a
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E vs +ot <4 <2 <0 66 65 64 62 60
0
30
20
70
40
80
50
Figura 1#. Ara+ica + vs Pot
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E vs =m <4 <2 <0 66 65 64 62 60 500
600
3000
3200
3400
3500
3600
2000
2200
2400
Figura 1%. Ara+ica + vs m
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+ot vs =m 50 80 40 70 20 30 0 500
600
3000 3200 3400 3500 3600 2000 2200 2400
Figura 1'. Ara+ica Pot vs m
. :ado !ue el generador utili0ado en la e7periencia es de escobillas de carb-n, se tiene !ue al invertir el sentido del motor primo, se invierte el sentido de la corriente generada & por lo tanto la polaridad del voltaje generado en la carga. /e sabe !ue la tensi-n inducida en una espira !ue gira a una cierta velocidad es5 E= B LV sen ( α )
:onde el campo inductor magntico del inductor mantiene su signo, &a !ue es producido por el circuito de e7citaci-n independiente.
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/i se invierte el sentido de giro, la velocidad cambia de signo, cambiando la polaridad de la tensi-n inducida.
.6 l circular corriente por el inducido se va a crear un campo !ue distorsiona el campo creado por los polos inductores de la m!uina. sta distorsi-n del campo recibe el nombre de G Reacción
de inducido” .
>n e+ecto producido por la
reacci-n de inducido es el :espla0amiento del G plano o línea neutra” HFigura 1(I.
Figura 1(. :espla0amiento de la lnea neutra
>na +orma de veri+icar si el sistema de escobillas est calibrado es veri+icar el corrimiento del eje neutro geomtrico & la posici-n no +ija de ste, el cual ocasiona problemas en la conmutaci-n de las delgas & bobinas produciendo c
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<. CONCUSIONES B
Para un ma&or tor!ue re!uerido Hcuando la carga sea ma&orI se tendr menor velocidad. simismo, si se aumenta la velocidad de operaci-n, la potencia de salida disminuir.
B
os generadores de CC con escobillas de carb-n, el sentido de la corriente inducida se invierte al invertir el sentido de giro de su motor primo.
B
partir de la gr+ica de regulaci-n de velocidad, se conclu&e !ue el generador es un generador de e7citaci-n independiente con cadas de tensi-n debido a la reacci-n del inducido & la resistencia de inducido Hlas escobillasI.
B
a +alta de calibraci-n del sistema de escobillas ocasionar vibraciones & c
=. RECOMENDACIONES B
Para evitar el deterioro &Jo avera de los instrumentos & e!uipos, el alumno no debe accionarlos por ning8n motivo, sin la aprobaci-n previa del pro+esor o personal tcnico a cargo.
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eri+icar el dimensionamiento de los e!uipos a utili0arse, as mismo se constatar !ue los es!uemas estn bien planteados.
B
:e pre+erencia la escala de todos los instrumentos debe ser la m7ima para evitar !ue estos se malogren.
B
l operar las cargas, comen0ar con una carga mnima & aumentarlo en +orma gradual
1. BIBIORAFIA K1L Fit0gerald, insge& r. >mans5 GMa!uinas lctricasQ K2L C
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