Universidad Nacional De San Agustín Ingeniería Eléctrica
ESTRUCTURA E INSTALACIÓN DE LAS MÁQUINAS DE CORRIENTE CONTINUA 1. OBJETIVO Revisar, estudiar y aplicar la teoría estudiada para reconocer y ubicar a los deferentes componentes de las máquinas de corriente continua, tomando lect lectur ura a de las las resi resist sten enci cias as inter interna nas s de cada cada uno uno de ello ellos s y real realiz izar ar el ensamble observando las normas de seguridad.
2. FUNDAMENTOS TEORICO MOTOR DC Un moto motorr de corr corrie ient nte e cont ontinua inua uti utiliza liza una una fuerz uerza a eléct léctri ric ca para ara transform transformarla arla en energía energía mecánica. mecánica. Las característ características icas de par o momento momento de torsiónvelocidad de los motores de c.c. pueden ser variadas dentro de un amplio intervalo sin perder su alta e!ciencia, esto lo "ace indispensable en muc"as aplicaciones, algunos e#emplos de su utilización son$ elevadores, elevadores, malacates, ventiladores, bombas, prensas y aplicaciones marinas% también son utiliz utilizado ados s en indust industrias rias como como la del papel, papel, plásti plástico, co, acero aceros, s, minas, minas, automotriz y te&tiles por mencionar algunas. 'u principio de funcionamiento se basa en la aplicación de diferentes leyes tales como la ley de inducción electromagnética de (araday, ley de Lenz y la ley de )mpere. *l motor de c.c. tiene también dos circuitos principales para su func funcion ionam amie ient nto$ o$ el circ circui uito to de camp campo o o esta estato torr y el circ circui uito to de la armadura o rotor. *l volta#e es suministrado a la armadura a través de las escobillas y el conmutador.
(igura + aracterísticas de un motor de corriente directa *l giro o rotación de un motor de corriente directa obedece a la interacción de los dos circuitos magnéticos que tiene, es decir al campo magnético del estator% el cual puede ser producido por imanes permanentes o bien por un devanado de campo y al campo magnético de la armadura, el cual es producido por la corriente resultante al aplicar una tensión a través de las
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escobillas y el conmutador. omo sabemos siempre que -uye una corriente por un conductor, se genera un campo magnético alrededor del mismo.
Sistema el!t"i!# $el m#t#" $e !#""ie%te !#%ti%&a Los elementos que forman el motor de corriente continua generalmente son$
*stator o nductor$ *n él se encuentra el devanado inductor o de e&citación para generar el campo magnético. *s un electroimán formado por un n/mero par de polos. Las bobinas que los arrollan son las encargadas de producir el campo inductor al circular por ellas la corriente de e&citación. Rotor o nducido 0armadura1$ *s una pieza cilíndrica ranurada formada por c"apas de material ferromagnético, en sus ranuras se dispone el devanado de inducido, sobre el que act/a el campo magnético. olector de delgas$ *s un anillo de láminas de cobre llamadas delgas, aisladas entre sí por delgadas láminas de mica casi pura, dispuesto sobre el e#e del rotor que sirve para conectar las bobinas del inducido con el circuito e&terior a través de las escobillas. *scobillas$ 'on unas piezas de gra!to que están en contacto con el colector de delgas, permitiendo la unión eléctrica de las delgas con los bornes de cone&ión del inducido. )l girar el rotor, las escobillas van rozando con las delgas, conectando la bobina de inducido correspondiente a cada par de delgas con el circuito e&terior. )sí mismo también se tiene$
ulata o yugo$ corona de material ferromagnético, que forma parte del estator, donde se disponen los polos. 2olos$ salientes dispuestos en el yugo, en n/mero par y provistos de e&pansiones en los e&tremos. *n torno a ellos se arrollan los devanados de e&citación 0inductor1. 2olos au&iliares o de conmutación$ salientes de menores dimensiones, dispuestos en el estator, sin e&pansiones en los e&tremos que están rodeados de unas bobinas.
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MULTIMETRO
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Un multímetro, también denominado polímetro,+ es un instrumento eléctrico portátil para medir directamente magnitudes eléctricas activas como corrientes y potenciales 0tensiones1 o pasivas como resistencias, capacidades y otras. Las medidas pueden realizarse para corriente continua o alterna y en varios márgenes de medida cada una. Los "ay analógicos y posteriormente se "an introducido los digitales cuya función es la misma 0con alguna variante a3adida1.
'UENTE DE ()EATSTONE La (igura +.4 siguiente muestra la disposición eléctrica del circuito y la (igura 5.4corresponde a la imagen real de un puente de 6"eatstone típico. *n la (igura + vemos que, R & es la resistencia cuyo valor queremos determinar, R+, R5 y R7son resistencias de valores conocidos, además la resistencia R5 es a#ustable. 'i la relación de las dos resistencias del brazo conocido 0R+8R51 es igual a la relación de las dos del brazo desconocido 0R&8R71, el volta#e entre los dos puntos medios será nulo y por tanto no circulará corriente alguna entre esos dos puntos y 9. 2ara efectuar la medida lo que se "ace es variar la resistencia R5 "asta alcanzar el punto de equilibrio. La detección de corriente nula se puede "acer con gran precisión mediante el voltímetro :. La dirección de la corriente, en caso de desequilibrio, indica si R 5 es demasiado alta o demasiado ba#a. *l valor de la (.*.;. 0*1 del generador es indiferente y no afecta a la medida. uando el puente está construido de forma que R 7 es igual a R5, R & es igual a R+ en condición de equilibrio. 0orriente nula por el galvanómetro1. )simismo, en condición de equilibrio siempre se cumple que$
'i los valores de R +, R 5 y R 7 se conocen con muc"a precisión, el valor de R& puede ser determinado igualmente con precisión. 2eque3os cambios en el valor de R & romperán el equilibrio y serán claramente detectados por la indicación del galvanómetro.
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EL ME*OMETRO *l término megó"metro "ace referencia a un instrumento para la medida del aislamiento eléctrico en alta tensión. 'e conoce también como =;egger=, aunque este término corresponde a la marca comercial del primer instrumento portátil medidor de aislamiento introducido en la industria eléctrica en +>>?. *l nombre de este instrumento, megó"metro, deriva de que la medida del aislamiento de cables, transformadores, aisladores, etc. se e&presa en mego"mios 0;@1. *s por tanto incorrecto el utilizar el término =;egger= como verbo en e&presiones tales como$ se debe realizar el megado del cable... y otras similares. *n realidad estos aparatos son un tipo especial de ó"metro en el que la batería de ba#a tensión, de la que normalmente están dotados estos, se sustituye por un generador de alta tensión, de forma que la medida de la resistencia se efect/a con volta#es muy elevados. *l megó"metro consta de dos partes principales$ un generador de corriente continua de tipo magnetoeléctrico, movido generalmente a mano 0manivela1 o electrónicamente 0;egó"metro electrónico1, que suministra la corriente para llevar a cabo la medición, y el mecanismo del instrumento por medio del cual se mide el valor de la resistencia que se busca. 'on dos imanes permanentes rectos, colocados paralelamente entre sí. *l inducido del generador, #unto con sus piezas polares de "ierro, está montado entre dos de los polos de los imanes paralelos, y las piezas polares y el n/cleo móvil del instrumento se sit/an entre los otros dos polos de los imanes. *l inducido del generador se acciona a mano, regularmente, aumentándose su velocidad por medio de engrana#es. 2ara los ensayos de resistencia de aislamiento, la tensión que más se usa es la de A44 voltios, pero con el !n de poder practicar ensayos simultáneos a alta tensión, pueden utilizarse tensiones "asta 5A44 voltios, esto de acuerdo al volta#e de operación de la máquina ba#o prueba.
+. ELEMENTOS A UTILI,AR
;ultímetro 2uente de resistencias ;otor < ;egometro
-. 'REOCEDIMIENTO DE EJECUCION
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1. Re!#%#!e" e i$e%ti!a" l#s te"mi%ales $el m#t#"/ ela0#"a" el esema $e !#%e3i#%es $e l#s !#m4#%e%tes e%!#%t"a$#s. 5I%$i!a" el ti4# $e m#t#" se6&% la i%7#"ma!i8% #0te%i$a9 Los terminales que presenta el motor son los terminales del bobinado de armadura$ ) B ))% y los terminales del bobinado de campo$ ( B ((. *l motor se dispondrá en con!guración s"unt.
ESQUEMA DE CONE:ION
TI'O DE MOTOR 5DATOS DE 'LACA9
Cipo :ELC)F* ERR*GC* GH R.2.;. );2.
))5?D A4 : <. 547?7A 7444 +.4 )
2. Me$i" !#% el i%st"me%t# a$e!a$# el ;al#" $e la "esiste%!ia i%te"%a $e !a$a !#m4#%e%te/ la "esiste%!ia $e aislamie%t# $el estat#" < $e la a"ma$"a. Resistencia de campo ((($ +AA@ Resistencia de armadura )))$ +7.I@
+. Ela0#"a" el $ia6"ama !#m4let# $e !#%e3i#%es $el m#t#" e%sa
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-. I$e%ti!a" el !#%mta$#" < !#% el i%st"me%t# a$e!a$# mi$a la "esiste%!ia !a$a $#s $el6as !#%se!ti;as/ e% % !a$"# "e4"ese%te l#s ;al#"es #0te%i$#s $e t#$as las $el6as $el !#%mta$#". >?
Resistencias0 @1 5.+ 5 +.> +.? 5 5 +.? +.?
Resistencias0 @1 5 +.? +.? +.? +.> +.> +.> +.>
5 +>+? 5 +?54 5 545+ +.? 5+55 +.? 5557 +.? 575J 5
A. mplementar el circuito de arranque simple del motor de corriente continua seg/n las instrucciones del ódigo *léctrico Gacional, gra!car los circuitos de fuerza y control aplicados. ircuito de fuerza
circuito de mando
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>. CUESTIONARIO >.1 De%a la 7%!i8% $e !a$a !#m4#%e%te 0i!a$# e% el m#t#" e%sa
*stator o nductor$ *n el se encuentra el devanado inductor o de e&citación para generar el campo magnético. *s un electroimán formado por un n/mero par de polos. Las bobinas que los arrollan son las encargadas de producir el campo inductor al circular por ellas la corriente de e&citación. Rotor o nducido 0armadura1$ *s una pieza cilíndrica ranurada formada por c"apas de material ferromagnético, en sus ranuras se dispone el devanado de inducido, sobre el que act/a el campo magnético. olector de delgas$ *s un anillo de láminas de cobre llamadas delgas, aisladas entre sí por delgadas láminas de mica casi pura, dispuesto sobre el e#e del rotor que sirve para conectar las bobinas del inducido con el circuito e&terior a través de las escobillas. *scobillas$ 'on unas piezas de gra!to que están en contacto con el colector de delgas, permitiendo la unión eléctrica de las delgas con los bornes de cone&ión del inducido. )l girar el rotor, las escobillas van rozando con las delgas, conectando la bobina de inducido correspondiente a cada par de delgas con el circuito e&terior. 2olos$ salientes dispuestos en el yugo, en n/mero par y provistos de e&pansiones en los e&tremos. *n torno a ellos se arrollan los devanados de e&citación 0inductor1.
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2olos au&iliares o de conmutación$ salientes de menores dimensiones, dispuestos en el estator, sin e&pansiones en los e&tremos que están rodeados de unas bobinas.
>.2 L#s ;al#"es $e "esiste%!ia $e aislamie%t# ?s#% l#s a$e!a$#s@/ e34lie 4#" . Los valores de resistencia de aislamiento medidos si son los adecuados, pues cumplen con la regla de que por cada +444 voltios de volta#e de operación la resistencia de aislamiento debe ser + megao"nmio como mínimo. La )G'8*** J75444 recomienda un procedimiento para la medición de la resistencia de aislamiento de los bobinados de la armadura y del campo en máquinas rotatorias de potencias de +"p, IA4 6 o mayor, y se aplica a$ • • • •
máquinas síncronas máquinas de inducción máquinas de 0corriente continua1 condensadores síncronos.
La norma indica la tensión de c.c. que se debe aplicar a la prueba de aislamiento 0basada en los potencia de la máquina, y durante un minuto1 y los valores mínimos aceptables de la resistencia de aislamiento para los bobinados de las máquinas rotatorias para ) y 0es decir, la resistencia medida al cabo de un minuto1. La siguiente tabla proporciona las guías para el volta#e de c.c. que será aplicado durante una prueba de resistencia de aislamiento. Gótese que los volta#es de "asta +4 K: son recomendados para bobinados clasi!cados a volta#es mayores de +5K:.
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>.+ De a!e"$# al C8$i6# El!t"i!# Na!i#%al ela0#"e el $ia6"ama $e "e4"ese%ta!i8% $el m#t#" e%sa
2ara el circuito de fuerza y mando tenemos$
>.- Des!"i0a ?4#" las $i7e"e%!ias $e ;al#"es "esisti;#s e%t"e las 0#0i%as $el estat#" < las $el "#t#"@ 2orque en el estator están solamente los campos de e&citación, estos devanados de campo consumen muy poca corriente porque solamente generan un campo magnético, por tal motivo tienen muc"a resistencia eléctrica, mientras que el rotor o armadura es el que "ace el traba#o mecánico y es quien realmente transforma la potencia eléctrica en mecánica por lo que su resistencia es ba#a para permitir el paso de la corriente o ampera#e necesario, claro que muc"os motores tienen en el estator además de sus bobinas de e&citación principal% devanados serie que tienen resistencias muy ba#as pero esto es porque se conectan en serie con
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el rotor y por lo tanto circula la misma corriente por estas bobinas y por el rotor. 2or e#emplo un motor de d de J4 K a 544 vcd, solamente utiliza apro&imadamente D amperes para la e&citación mientras que la armadura utiliza 544 amperes, como sabemos la corriente es inversamente proporcional a la resistencia del circuito, por lo tanto en este e#emplo veri!caríamos que la resistencia ó impedancia de la e&citación andaría alrededor de 77 o"ms mientras que la de la armadura seria de apro&. de + o"m.
>.> Des!"i0a las ;e%taas < $es;e%taas $e la tilia!i8% $e mi%as $e CC e% a4li!a!i#%es i%$st"iales. •
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Los motores de corriente continua son apropiados cuando se requiere gran precisión de velocidad o posición, en general se emplean en con!guración de e&citación separada, ya que con esta cone&ión es posible desacoplar las variables y establecer estrategias de control lineal. La aplicación de los motores de .. se lleva a cabo en potencias ba#as o medias y velocidades no muy altas. La velocidad queda limitada desde el punto de vista del desgaste del colector y las escobillas, además, para potencias altas la diferencia de potencial entre delgas es muy alta lo cual desgasta prematuramente el colector debido a los grandes arcos eléctricos que se producen por el efecto de armadura. Cambién, la e&istencia de c"isporroteo en el colector 0a/n en los casos en que la máquina cuenta con interpolos1 "ace que los motores de .. sean pro"ibitivos en ambientes de traba#o donde e&istan gases o materiales in-amables. )unque el precio de un motor de corriente continua es considerablemente mayor que el de un motor de inducción de igual potencia, e&iste una tendencia creciente a emplear motores de corriente continua en aplicaciones especiales.
La gran variedad de la velocidad, #unto con su fácil control y la gran -e&ibilidad de las características parvelocidad del motor de corriente continua, "an "ec"o que en los /ltimos a3os se emplee éste cada vez más con máquinas de velocidad variable en las que se necesite amplio margen de velocidad y control !no de las mismas.
*&iste un creciente n/mero de procesos industriales que requieren una e&actitud en su control o una gama de velocidades que no se puede
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conseguir con motores de corriente alterna. *l motor de corriente continua mantiene un rendimiento alto en un amplio margen de velocidades, lo que #unto con su alta capacidad de sobrecarga lo "ace más apropiado que el de corriente alterna para muc"as aplicaciones.
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Los motores de corriente continua empleados en #uguetes, suelen ser del tipo de imán permanente, proporcionan potencias desde algunos vatios a cientos de vatios. Los empleados en giradiscos, unidades lectoras de <, y muc"os discos de almacenamiento magnético son motores en los que el rotor es de imán !#o y sin escobillas. *n estos casos el inductor, está formado por un #uego de bobinas !#as, y un circuito electrónico que cambia el sentido de la corriente a cada una de las bobinas para adecuarse al giro del rotor. *ste tipo de motores proporciona un buen par de arranque y un e!ciente control de la velocidad.
Una /ltima venta#a es la facilidad de inversión de marc"a de los motores grandes con cargas de gran inercia, al mismo tiempo que devuelven energía a la línea actuando como generador, lo que ocasiona el frenado y la reducción de velocidad.
>. La e;ala!i8% $e las "esiste%!ias "e6ist"a$as e%t"e $#s $el6as !#%se!ti;as $el !#%mta$#"/ ?s#% i6ales@/ e34lie 0"e;eme%te. Las lecturas obtenidas de la evaluación dos delgas consecutivas tienen un valor muy cercano, pero no e&actamente igual, esto debido a que no se puede tener dos bobinas e&actamente iguales ya que su fabricación no es e&acta en materiales de construcción
. OBSERVACIONES CONCLUSIONES
Los motores de corriente continua son de menos utilización que los motores de corriente alterna en el área industrial, debido que los motores de corriente alterna se alimentan con los sistemas de distribución de energías =normales=.
Los motores de corriente continua son apropiados cuando se requiere gran precisión de velocidad o posición, en general se emplean en con!guración de e&citación separada, ya que con esta cone&ión es posible desacoplar las variables y establecer estrategias de control lineal.
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Un motor eléctrico de corriente continua es esencialmente una máquina que convierte energía eléctrica en movimiento o traba#o mecánico, a través de medios electromagnéticos, que para funcionar se vale de las fuerzas de atracción y repulsión que e&isten entre los polos.
La aplicación de los motores de .. se lleva a cabo en potencias ba#as o medias y velocidades no muy altas
Las características de par o momento de torsiónvelocidad de los motores de c.c. pueden ser variadas dentro de un amplio intervalo sin perder su alta e!ciencia
Los motores de corriente directa se ven generalmente en aplicaciones en las que la velocidad del motor debe ser controlada e&ternamente.
Codos los motores de < son monofásicos
la velocidad del motor eléctrico de corriente continua puede ser controlada dentro de la bobina, mediante el cambio de la tensión aplicada a la armadura del motor, o mediante el a#uste de la corriente del marco del campo.
Los terminales que presenta el motor son los terminales del bobinado de armadura$ ) B ))% y los terminales del bobinado de campo$ ( B ((. *l motor se dispondrá en con!guración s"unt.
'u principio de funcionamiento se basa en la aplicación de diferentes leyes tales como la ley de inducción electromagnética de (araday, ley de Lenz y la ley de )mpere
Las lecturas obtenidas de la evaluación dos delgas consecutivas tienen un valor muy cercano, pero no e&actamente igual, esto debido a que no se puede tener dos bobinas e&actamente iguales ya que su fabricación no es e&acta en materiales de construcción
. BIBLIO*RAFIA "ttps$88.google.com.pe8M gsNrdOcrPeiO"LUp#C;JQc?gCeDQJ<)qOautomatismosSelectri cos !le$888($8labT54maq8infolabT54+8ontactorT54T546iKipedia,T54la T54enciclopediaT54libre."tm "ttp$88en.iKipedia.org8iKi8ontactor "ttp$88.upnfm.edu."n8bibliod8images8stories8tindustrial8libros T54deT54electricidad8ontrolesT54*lectromecanicos8elementos T54electromecanicos.pdf "ttp$88es.iKipedia.org8iKi8RelT7T)?
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