Universidad Politécnica Salesiana
Máquinas Eléctricas I
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MÁQUINAS ELÉCTRICAS I Informe Práctica #5 MÁQUINA LINEAL DE CORRIENTE DIRECTA Molina Chávez Cristian Enrique
Unier!i"a" Poit$cnica Sae!iana e-mail: cmolinac2est.u!s.edu.ec cmolinac2est.u!s.edu.ec
A%STR %STRA ACT& CT&
*i) . Circuito máquina lineal de cd. En el circuito circuito de la $i)ura se muestra muestra la maquina maquina line lineal al de C.". C.". la cual cual cons consta ta de una una &ate &ater ra# a# una una resist resistenc encia# ia# un interr interru!t u!tor or## un !ar de rieles rieles lisos lisos sin $ricci,n ' una varilla de metal que está atravesada so&re los rieles. rieles. Se consid considera era que el cam!o cam!o ma)nét ma)nético ico es constante con la direcci,n in)resando a la !á)ina.
En est esta prác prácti tic ca se bas basa únicam únicament ente e en el estudi estudio o de la máquin máquina a lineal lineal,, se puntualiza en su principio de funcionamiento y como se produce el efecto en el mismo para que funcione como motor o generador, además de considerar las curvas características características para cada caso, además se menciona los tipos más importantes de este tipo de máquinas que funcionan como motores.
El com!ortamiento de estas máquinas se &asa en cuatro le'es !rinci!ales que son:
PALA%RAS CLA'ES& "evanado# cam!o $lu%o# !érdidas#
mono$ásico# corto# a&ierto# máquina# lineal.
Le/ "e Lorent0&
/a máquin máquina a lineal lineal !uede ser e0!lic e0!licada ada !or la ecuaci,n de la $uerza de /orentz. Esta es la ecuaci,n de la $uerza so&re un alam&re conductor en !resencia de un cam!o ma)nético:
( O%)ETI'OS O%)ETI'OS *ENERALES Cuando Cuando ha'a ha'a com!le com!letad tado o esta esta !rácti !ráctica ca usted usted ha&rá a!rendido: •
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*1 $uerza so&re el alam&re conductor. i1ma)nitud de la corriente en el alam&re. l1 lon)itud del alam&re la direcci,n está de$inida !or el $lu%o de la corriente. 31 vector de densidad de $lu%o ma)nético.
( conocer el $uncionamiento de una maquina lineal que se com!or com!orta ta como como motor motor o )enera )enerador dor## &a%o &a%o ciertas condiciones. ( sa&er que le'es están inmersas en una máquina lineal de corriente directa.
/a ecua ecuaci ci,n ,n !ara !ara el volt volta% a%e e indu induci cido do en un alam alam&r &re e cond conduc ucto torr que que se muev mueve e en un cam! cam!o o ma)nético está dada !or la le' de *arada'.
O%)ETI'OS ESPEC+,ICOS •
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Le/ "e ,ara"a/&
Para culminar esta actividad usted usted de&erá:. Conocer los !rinci!ios de la le' de *arada' ' la le' de la macho derecha. +ener conocimientos &ásicos de la o!eraci,n de un motor. Conocer acerca del manual de uso de un un motor
1 volta%e inducido en el conductor. v 1 velocidad del alam&re. 3 1 vector de densidad de $lu%o ma)nético. / 1 lon)itud del conductor en el cam!o ma)nético.
- MARCO TE.RICO
*ENERALIDADES
Si se a!lica la le' de 4irchho$$ en la *i). se !uede deducir que:
Le/ "e 1irc22off&
Una máquina lineal de corriente continua es mu' sencilla# 'a que o!era con los mismos !rinci!ios que los )eneradores ' motores que se utilizan en la actualidad.
Le/ "e Ne3ton&
Esta le' se a!lica !ara la &arra que se mueve so&re la va.
,UNCIONAMIENTO 4 ARRANQUE Su $unc $uncio iona nami mien ento to inic inicia ia en re!o re!oso so 5ind 5ind16 16## cuando se cierra el interru!tor# !or lo que en la &arra
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. $luirá la corriente# la misma se &asa en la le' de 4irchho$$:
*i) 2. (rranque máquina lineal de cd. (l circular una corriente se ori)ina una $uerza en la &arra# la cual !odemos ver hacia donde se diri)e !or la le' de la mano derecha. *i) . ;rá$icas del arranque máquina lineal.
F=ilB
MÁQUINA LINEAL DE CORRIENTE DIRECTA COMO MOTOR
Por la le' de 7e8ton la &arra se acelera# esta velocidad aumenta !or la tensi,n inducida en los e0tremos de la &arra:
Se tiene que el volta%e suministrado está en sentido contrario al inducido# entonces el inducido es inversamente !ro!orcional a la corriente:
*i) <. Máquina lineal de cd como motor. (l tener esto la &arra alcanza la velocidad constante de estado estacionario# es decir todos sus valores inmersos constantes# !ero con la $uerza neta de la &arra es cero. /o que sucede cuando eind 1 9 3# esta velocidad es:
(l $uncionar como motor se a!lica una car)a =*car)a> que va a estar en direcci,n contraria al movimiento# la misma que disminu'e la velocidad del movimiento de la &arra# como el volta%e que se induce es menor# la corriente en la &arra incrementa:
Esto !roduce que la $uerza incremente# hasta que sea i)ual o ma'or que la $uerza de car)a lo que la &arra via%a en estado estacionario# a velocidad menor. /a &arra consume !otencia eléctrica ' será reem!lazada !or la mecánica# !or lo que $unciona como motor# que al utilizar una car)a disminu'e su velocidad# reduciendo el volta%e interno ' su cam!o incrementará lo que aumenta el !ar inducido que i)ualara al !ar de car)a con una velocidad menor. Este $unciona como motor hasta que alcance que la *in1 *car)a.
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*i) B. ;rá$icas de la maquina lineal como )enerador. *i) ?. ;rá$icas de la maquina lineal como motor.
MÁQUINA LINEAL DE CORRIENTE DIRECTA COMO *ENERADOR
MOTOR EN SERIE
(l !asar la &arrera de estar en *in=entrada> 1 *car)a# entonces nuevamente está &a%o estado estacionario# que va a ser menor a la inicial !roducido !or la $uerza en la direcci,n del movimiento.
*i) . "ia)rama motor en serie El motor serie o motor de e0citaci,n en serie# es un ti!o de motor eléctrico de corriente continua en el cual el inducido ' el devanado inductor o de e0citaci,n van conectados en serie. Por lo tanto# la corriente de e0citaci,n o del inductor es tam&ién la corriente del inducido a&sor&ida !or el motor.
*i) @. Máquina lineal de cd como )enerador. (l tener una * a!licada en la direcci,n del movimiento# que !roduce que la &arra se acelere en el sentido del movimiento al i)ual que su velocidad# esta hace que el volta%e inducido aumente# !roduciendo que eind A 9in# !roduciendo que la $uente que )o&ierne el circuito sea la inducida cam&iando el )iro de la corriente en sentido contrario:
Caracter!tica! "e motor !erie •
(l cam&iar el sentido de la corriente# !rovoca que la $uerza de entrada sea i)ual a la a!licada = *in 1 *a!licada> . Un )enerador real se a!lica un !ar en el e%e# !or lo que su velocidad aumenta# su volta%e interno aumenta ' la corriente va desde el )enerador a la car)a.
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Se em&ala cuando $unciona en vaco# de&ido a que la velocidad de un motor de corriente continua aumenta al disminuir el $lu%o inductor '# en el motor serie# este disminu'e al aumentar la velocidad# !uesto que la intensidad en el inductor es la misma que en el inducido. /a !otencia es casi constante a cualquier velocidad.
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circuito $ormado !or los &o&inados inducidos e inductor au0iliar. (l i)ual que en las dinamos shunt# las &o&inas !rinci!ales están constituidas !or muchas es!iras ' con hilo de !oca secci,n# !or lo que la resistencia del &o&inado inductor !rinci!al es mu' )rande.
/e a$ectan !oco la variaciones &ruscas de la tensi,n de alimentaci,n# 'a que un aumento de esta !rovoca un aumento de la intensidad '# !or lo tanto# del $lu%o ' de la $uerza contra electromotriz# esta&ilizándose la intensidad a&sor&ida.
/a cone0i,n !aralelo !ermite tener velocidades constantes se !uede conectar en vaco o con car)a =aunque car)as las car)as que so!orta no !ueden mu' )rades>. 7o disminu'e su velocidad# es li)ero cuando el !ar aumenta# es decir# mantiene una velocidad de rotaci,n mu' re)ular $rente a variaciones de su car)a mecánica. El motor en serie =conectado a continua> no se mantiene tan esta&le# su velocidad decrece $uertemente con el aumento de la car)a. Son adecuados !ara a!licaciones en donde se necesita esa velocidad constante a cualquier a%uste del control o en los casos en que es necesario un ran)o a!recia&le de velocidades# como en los accionamientos !ara los )eneradores de CC en los )ru!os moto )eneradores de CC. (%ustando los controles de la resistencia del estator ' la resistencia del cam!o ma)nético# se o&tiene un control relativamente e0acto de la velocidad del motor. E%em!lo: &andas trans!ortadoras# lneas de envasado# en las rotativas de los !eri,dicos donde una di$erencia de velocidad entre unos rodillos ' otros si)ni$icara la rotura del !a!el# etc.
*i) D. Curva de !ar ' velocidad motor serie
Características
,6ncionamiento
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Un motor serie es un ti!o de motor eléctrico de corriente continua en el cual el devanado de cam!o =cam!o ma)nético !rinci!al> se conecta en serie con la armadura. Este devanado está hecho !or un alam&re )rueso# 'a que tendrá que so!ortar la corriente total de la armadura. "e&ido a esto se !roduce un $lu%o ma)nético !ro!orcional a la corriente de armadura =car)a del motor>.
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Cuando el motor tiene mucha car)a# el cam!o serie !roduce un cam!o ma)nético mucho ma'or# lo cual !ermite un es$uerzo de torsi,n , !ar mucho ma'or# ' este ti!o de motores desarrolla un torque mu' elevado en el arranque.
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MOTOR EN DERI'ACI.N 7 S8UNT
*i) . "ia)rama motor en !aralelo Es un motor de corriente continua cu'o &o&inado inductor !rinci!al está conectado en derivaci,n con el
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En el arranque# !ar motor menor que en el motor en serie. Si la intensidad de corriente a&sor&ida disminu'e ' el motor está en vaco# la velocidad de )iro nominal a!enas vara# es más esta&le que en serie. /a intensidad aumenta !ro)resivamente con el aumento de car)a. Cuando el !ar motor aumenta la velocidad de )iro a!enas disminu'e. Para la re)ulaci,n de la velocidad se utilizan re,statos que re)ulan la corriente de la e0citaci,n.
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. H2. Jildi +heodore# KMáquinas eléctricas ' Sistemas de PotenciaL Editora: Pearson# Se0ta edici,n# Mé0ico# 266B. H. Ste!hen N. Cha!man# Electric Machiner' *undamentals *undamentals. *ourth Edition Edition# Mc;ra8-Oill# 266?. H<. Martin N. Carlos# Máquinas Eléctricas- K Electricidad y electrónicaL# Edite0. H?. Cortes M. Cherta# Curso Moderno de Maquinas Electricas otativas# +omo II Maquinas de Corriente Continua# Editorial everté S.(. 3arcelona
*i). Curva de !ar ' velocidad motor shunt
9 CONCLUSIONES •
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/a máquina lineal es im!ortante !orque de!endiendo de los valores que toma en el circuito# esta va a $uncionar como motor o )enerador. F la $uerza va a de!ender de la le' de la mano derecha considerando el cam!o# corriente ' $uerza. Una caracterstica !rinci!al de los motores dc# es que la velocidad no vara al utilizar car)a o en el vaco. Es decir que al utilizar car)a disminu'e el 2#G de su velocidad nominal al no usar car)a# lo que !odra ser des!recia&le. (l arranque la maquina lineal su volta%e inducido ' velocidad con mnimos en cam&io la intensidad ' $uerza inducida son má0imas# hasta lle)ar a un estado estacionario# .donde $unciona como motor al lle)ar a la *car)a1 *in# entonces nuevamente alcanza estado estacionario menor hasta que el volta%e inducido sea ma'or que el suministrado donde la maquina lineal $unciona como )enerador. (l momento de com!ararlo con un tri$ásico tenemos que considerar que cada uno es im!ortante de!endiendo de las caractersticas del tra&a%o a realizar# si consideramos el torque entre los dos el tri$ásico tiene ma'or torque que el motor lineal dc# !or lo que se considera cada uno !ara tra&a%os ' lu)ares es!ec$icos.
: RE,ERENCIAS H. ;ua del Instructor encar)ado del la&oratorio de Máquinas Eléctricas I. Universidad Politécnica Salesiana
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