“Año del Centenario de Machu Picchu para el Mundo”
UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA” DE ICA
TEMA INFORME TEORICO DE LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS II FACULTAD
:
CURSO
:
ING. MECANICA Y ELECTRICA LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS II
.
DOCENTE
:
ALUMNOS
:
ING.
GARCIA NAVARRETE KATERINE ROSARIO VELIZ ALFEREZ JESUS MIGUEL MIGUEL
CICLO
:
VII ME
TURNO
:
TARDE
LIMA – PERÚ 2012
PARTES DE UN MOTOR ELECTRICO DE CORRIENTE CONTINUA •
•
ESTATOR: Es el que crea el campo magnético fijo, al que le llamamos Excitación. En los motores pequeños se consigue con imanes permanentes. Cada vez se construyen imanes más potentes, y como consecuencia aparecen en el mercado motores de excitación permanente, mayores.
ROTOR: También llamado armadura. Lleva las bobinas cuyo campo crea, junto al del estator, el par de fuerzas que le hace girar.
Inducido de C.C. •
•
ESCOBILLAS : Normalmente son dos tacos de grafito que hacen contacto con las bobinas del rotor. A medida que éste gira, la conexión se conmuta entre unas y otras bobinas, y debido a ello se producen chispas que generan calor. Las escobillas se fabrican normalmente de grafito, y su nombre se debe a que los primeros motores llevaban en su lugar unos paquetes hechos con alambres de cobredispuestos de manera que al girar el rotor "barrían", como pequeñas escobas, la superficie sobre la que tenían que hacer contacto. COLECTOR:Los contactos entre escobillas y bobinas del rotor se llevan a cabo intercalando una corona de cobre partida en sectores. El colector consta a su vez de dos partes básicas: DELGAS: Son los sectores circulares, aislados entre sí, que tocan con las escobillas y a su vez están soldados a los
extremos de los conductores que conforman las bobinas del rotor. MICAS:Son láminas delgadas del mismo material, intercaladas entre las delgas de manera que el conjunto forma una masa compacta y mecánicamente robusta.
Visto el fundamento por el que se mueven los motores de C.C., es facil intuir que la velocidad que alcanzan éstos dependen en gran medida del equilibrio entre el par motor en el rotor y el par antagonista que presenta la resistencia mecánica en el eje. EXCITACIÓN La forma de conectar las bobinas del estator es lo que se define como tipo de excitación. Podemos distinguir entre: INDEPENDIENTE: Los devanados del estator se conectan totalmente por separado a una fuente de corriente continua, y el motor se comporta exactamente igual que el de imanes permanentes. En las aplicaciones industriales de los motores de C.C. es la configuración más extendida. •
SERIE:Consiste en conectar el devanado del estator en serie con el de armadura. Se emplea cuando se precisa un gran par de arranque, y precisamente se utiliza en los automóviles. Los motores con este tipo de excitación se embalan en ausencia de carga mecánica. Los motores con esta configuración funcionan también con corriente alterna. •
PARALELO: Estator y rotor están conectados a la misma tensión, lo que permite un perfecto control sobre la velocidad y el par. •
COMPOUND: Del inglés, compuesto, significa que parte del devanado de excitación se conecta en serie, y parte en paralelo. Las corrientes de cada sección pueden ser aditivas o sustractivas respecto a la del rotor, lo que da bastante juego, pero no es este el lugar para entrar en detalles al respecto. •
Velocidad del motor de corriente continua Como ya hemos dicho, la configuración más popular es la de excitación independiente, y a ella se refieren las dos expresiones que vienen a continuación: La velocidad es proporcional al valorde la tensión media de C.C. esto es válido siempre que se mantengan constantes, las condiciones de excitación y el par mecánico resistente. El valor de la tensión media aplicada a las conexiones de la armadura del motor se distribuye fundamentalmente de la forma: (1) U: Tensión media aplicada. RxI: Caída de tensión debida a la corriente que circula por el inducido. E: Fuerza contra electromotriz inducida (velocidad). Según el punto (1), la velocidad se puede variar empleando rectificadores controlados para proporcionarle en todo momento la tensión media adecuada. Para medir su velocidad podemos emplear, según el punto (2), un método alternativo a la dinamo tacométrica y que consiste en restar a la ecuación (1) la caída de tensión (RxI) en la resistencia de las bobinas de armadura, (con amplificadores operacionales) quedándonos solo con el valor correspondiente a la fuerza contra electromotriz (E), muestra directa de la velocidad. En nuestro entorno, tendemos a pensar que allá donde encontremos motores de corriente continuaes muy posible que sea debido a la necesidad de tener que poder variar la velocidad de forma sencilla y con gran flexibilidad.
FUNCIONAMIENTO MOTOR (C.D) La conversión de energía en un motor eléctrico se debe a la interacción entre una corriente eléctrica y un campo magnético. Un campo magnético, que se forma entre los dos polos Opuestos de un imán, es una región donde se ejerce una fuerza sobre determinados metales o sobre otros campos magnético5 Un motor eléctrico aprovecha este tipo de fuerza para hacer girar un eje, transformándose así la energía eléctrica en movimiento mecánico. Los dos componentes básicos de todo motor eléctrico son el rotor y el estator. El rotor es una pieza giratoria, un electroimán móvil, con varios salientes laterales, que llevan cada uno a su alrededor un
bobinado por el que pasa la corriente eléctrica. El estator, situado alrededor del rotor, es un electroimán fijo, cubierto con un aislante. Al igual que el rotor, dispone de una serie de salientes con bobinados eléctricos por los que circula la corriente. Cuando se introduce una espira de hilo de cobre en un campo magnético y se conecta a una batería, la corriente pasa en un sentido por uno de sus lados y en sentido contrario por el lado opuesto. Así, sobre los dos lados de la espira se ejerce una fuerza, en uno de ellos hacia arriba y en el otro hacia abajo. Sí la espira de hilo va montada sobre el eje metálico, empieza a dar vueltas hasta alcanzar la posición vertical. Entonces, en esta posición, cada uno de los hilos se encuentra situado en el medio entre los dos polos, y la espira queda retenida. Para que la espira siga girando después de alcanzar la posición vertical, es necesario invertir el sentido de circulación de ¡a corriente. Para conseguirlo, se emplea un conmutador o colector, que en el motor eléctrico más simple, el motor de corriente continua, está formado por dos chapas de metal con forma de media luna, que se sitúan sin tocarse, como las dos mitades de un anillo, y que se denominan delgas. Los dos extremos de la espira se conectan a ¡as dos medias lunas. Dos conexiones fijas, unidas al bastidor del motor y llamadas escobillas, hacen contacto con cada una de las delgas del colector, de forma que, al girar la armadura, las escobillas contactan primero con una delga y después con la otra. Cuando la corriente eléctrica pasa por el circuito, la armadura empieza a girar y ¡a rotación dura hasta que la espira alcanza la posición vertical. Al girar las delgas del colector con la espira, cada media vuelta se invierte el sentido de circulación de la corriente eléctrica. Esto quiere decir que la parte de la espira que hasta ese momento recibía la fuerza hacia arriba, ahora la recibe hacia abajo, y la otra parte al contrario. De esta manera la espira realiza otra media vuelta y el proceso se repite mientras gira la armadura. El esquema descrito corresponde a un motor de corriente continua, el más simple dentro de los motores eléctricos, pero que reúne ¡os principios fundamentales de este tipo de motores.
MOTOR (C.A) En la actualidad, el motor de corriente alterna es el que más se utiliza para la mayor parte de las aplicaciones, debido fundamentalmente a que consiguen un buen rendimiento, bajo mantenimiento y sencillez, en su construcción, sobretodo en los motores asíncronos. Partes básicas de un motor de corriente alterna
1. Carcasa: caja que envuelve las partes eléctricas del motor, es la parte externa. Estator: consta de un apilado de chapas magnéticas y sobre ellas está enrollado el bobinado estatórico, que es una parte fija y unida a la carcasa. 2.
Rotor: consta de un apilado de chapas magnéticas y sobre ellas está enrollado el bobinado rotórico, que constituye la parte móvil del motor y resulta ser la salida o eje del motor. 3.
Los motores de corriente alterna se clasifican por su velocidad de giro, por el tipo de rotor y por el número de fases de alimentación. a) Por su velocidad de giro: 1. Asíncronos 2. Síncronos b) Por el tipo de rotor: 1. Motores de anillos rozantes. 2. Motores con colector 3. Motores de jaula de ardilla c) Por su número de fases de alimentación: 1. Monofásicos 2. Bifásicos 3. Trifásicos
PRACTICA N°01 TEMA: “IDENTIFIACION DE LOS BOBINADOS DE UNA MAQUINA DE CORRIENTE CONTINUA”
OBJETIVO: Determinar de manera correcta, el valor en ohmios de la resistencia eléctrica de cada uno de los bobinados de una maquina de corriente continua, utilizando un ohmímetro digital. De acuerdo a los valores obtenidos con la medición, podemos designar o identificar los bobinados de la maquina.
MATERIALES: Una maquina de corriente continua Un multímetro Una morza magnética Una hoja de sierra Herramientas manuales
PROCEDIMIENTO:
Utilizando un ohmímetro digital se procede a medir, cuidadosamente cada una de las resistencias eléctricas de los bobinados de la maquina BOBINADO A – HB C–D E-F
RESISTENCIA (Ω) 5.8 M 999 M 1.5 M
MORSA MAGNETICA y BOBINADO DE UN MOTOR
PRACTICA N°02 TEMA: “MEDICION DE LA RESISTENCIA DE AISLAMIENTO PARA UNA MAQUINA DE CORRIENTE CONTINUA”
OBJETIVO: Determinar el nivel de resistencia de aislamiento existente entre la parte activa y pasiva de una maquina eléctrica de corriente continua; empleando el megómetro.
PROCEDIMEINTO: Utilizando el megometro como instrumento; antes de proceder a efectuar las mediciones, revise previamente al megometro. Revision con las puntas de pruebas separadas; gire la manivela del MEGOMETRO; la aguja del instrumento deberá orientarse. b) Revisión con las puntas de prueba en contacto directo, si gira la manivela la aguja deberá orientarse a R = 0 MΩ. a)
Probando ya el megometro: procede a realizar las mediciones siguientes:
CUADRO PARA MEDICIONES
BORNES/CARCAZA A–D C–F A – CARCAZA D – CARCAZA F - CARCAZA
RESISTENCIA M Ω 110 M 130 M 20 M 100 M 90 M
MEGOMETRO Y REOSTATO
PRACTICA N°03 TEMA: “CARACTERISTICAS DE TENSION DE UN GENERADOR SHUNT”
OBJETIVO: Determinar las características externas de tensión de los generadores con autoexcitación shunt, en régimen de carga.
MATERIALES: Un grupo motir-generador de C.C Un reóstato de campo (RC) apropiado Un multitester digital Una pinza amperimetrica Un banco de resistencia para la carga 5m de cable flexible n°12 AWG 1 caja de herramientas
PROCEDIMIENTO: Identifique el grupo de maquinas, revísela, tome sus datos de placa 1. Identifique los terminales A – HB; C – D del generador.
2. Las conexiones; previamente, con el grupo en marcha, mida la tensión remanente en los bornes A – HB con un voltimetro de C.C 3. Armar el circuito 4. Active el circuito, haciendo girar el grupo de maquinas 5. Regule RC hasta que V=230 6. Cierre S, conecte las cargas progresivamente y mida para cada caso V y I carga 7. Los valores de V e I carga, anótelos en una tabla 8. Grafique curva V vs Ic.
N° 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16
V 19.27 235.7 230 222.5 215.4 207.5 198 195.8 186 181 170 169 154 141 128 117
I 0 0 0.5 0.9 1.3 1.8 2.1 2.2 2.5 2.7 3 3.2 3.4 3.6 3.7 3.9
Iex 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
GRUPO MOTOR – GENERADOR DE C.C
RPM 1750 1750 1750 1750 1750 1750 1750 1750 1750 1750 1750 1750 1750 1750 1750 1750
PRACTICA N°04 TEMA: “CARACTERISTICAS DE TENSION DE UN GENERADOR DE EXITACION INDEPENDIENTE”
OBJETIVO: Determinar las características externas de tensión de los generadores con autoexcitación separada en régimen de carga.
MATERIALES:
Un grupo motor – generador de C.C 230 V, 24 A. 1750 RPM excitación separda con un motor trifásico de impulsión con arranque estrella - triangulo 2 voltimetros de C.C – 600 V Un multitester digital Una pinza amperimetrica digital 0 – 6 A Una resistencia shut Una banco de resistencia para carga (BRC) Cables de conexión flexible n°12 y 14 AWG
PROCEDIMIENTO:
Identifique el grupo motor – generador asignado, tome los datos de placa Revise los terminales y continuidad de las bobinas Realice las conexión de acuerdo al circuito mostrado Anote los datos leídos en los instrumentos I carga, I ex, Vex y V en brone del generador para cada una de las lecturas tomadas. Grafique la curva de características de tensión V vs I carga Hacer un informe de la experiencia realizada
N° 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10
V 202.1 230 226 221.6 217 213 208 206.8 201.5 199
I 0 0 0.4 0.9 1.4 1.8 2.2 2.2 2.6 2.8
Iex 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
RPM 1750 1750 1750 1750 1750 1750 1750 1750 1750 1750
11 12 13 14 15 16
194.2 188.8 186.4 172.1 177.1 171.9
3.2 3.5 3.7 4.1 4.4 4.7
0 0 0 0 0 0
1750 1750 1750 1750 1750 1750
Diagrama V-I 250 200 150 Este 100 50 0
0
9 0 .
2 2 .
8 2 .
5 3 .
4 4 .
PRACTICA N°05 TEMA: CARACTERISTICAS DE TENSION DE UN GENERADOR DE COMPOUND DE C.C”
“
OBJETIVO: Determinar las características externas de tensión de los generadores con autoexcitación separada en régimen de carga.
MATERIALES:
Un grupo motor – generador de C.C Un banco de reóstato de campo RC Un multitester digital Una pinza amperimetrica digital Un banco de resistencia para la carga BRC 5m de cable flexible n 12 AWG Caja de herramientas.
PROCEDIMIENTO: Recepcione el grupo de maquinas, revísela, tome sus datos de placa. 1. Ponga en marcha el grupo de maquina y con el voltimetro mida la tensión remanente VR entre los bornes de armadura A – HB – VR 2. Gradué la tensión del generador, mediante el RC hasta conseguir que su valor sea V = 230 3. Cierre el interruptor S1 y conecte progresivamente la carga, midiendo simultáneamente para cada caso V y Ic (estos valores anótelos en la tabla) 4. Con los valores V vs IC, grafique la curva características de tensión del generador ensayado.
N° 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 Diagrama V- I
V 230.6 236 242 246 247 248 248.2 248.6 247.5 247 246.5 244.5 243.1 242 240 238 230
I 0 0.4 0.9 1.4 1.9 2.4 2.5 2.4 2.5 2.9 3.2 3.6 4 4.3 4.7 5.2 5.7
Iex 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
RPM 1750 1750 1750 1750 1750 1750 1750 1750 1750 1750 1750 1750 1750 1750 1750 1750 1750
250 245 240 Este
235 230 225 220 0
1.4
2.5
2.9
4
5.2
CUADRO DE RESISTENCIAS EN REGIMEN DE CARGA
PRACTICA N°06 TEMA:
“Puesta en funcionamiento de un motor de corriente continua con auto excitación Shunt” OPERACIONS REALIZADAS: Arranque manual con mando de resistencia o reóstato de arranque Cambio de sentido de giro Cambio de velocidad Frenado dinámico, por fuerza contra electromotriz Medición de la fuerza contra electromotriz
MATERIALES: Un grupo de C.C 220V con auto exc. Shunt Un arrancador manual o reóstato de arranque Rarq. Un reóstato de campo RC Un interruptor bipolar de 20 A(S1) Un interruptor de conmutación tipo cuchilla Sc.
PROCEDIEMINTO: 1. Monte el circuito tal como se muestra en la figura 2. Ponga en marcha el motor con Sc en la posición de M 3. Para cambiar el sentido del rotación, permute los terminales en A – HB o en C- D 4. Para frenar el motor, desconecte al arrancador Rarq. Y luego ponga al conmutador en la posición F (colocar un puente en los bordes) 5. Para variar la velocidad del motor, varié el reóstato RC del campo y observe la variación de la aguja del amperímetro y la velocidad del motor.
6. Mida la fuerza contra electromotriz del motor, con el conmutador en la posición F, instalado en sus bornes, un voltímetro de C.C (previamente, retire el puente de frenado) Cuando el motor va ha ser puesto en funcionamiento N = 0 RPM y FCEM = K.ØN
FCEM = 200 voltios Y en marcha n = RPM normal
Im = (Ub- FCEM )/Ra Im = (220-200)/0.5
Im = 40 Amp
