INFORME DE LA PRÁCTICA No.5
Tema: Motores DC, Excitación Independiente Independiente
1. Objetivos: 1.1. Analizar la gráfica obtenida con los datos de la práctica. 1.2. Identificar los elementos de un motor DC y las principales características de funcionamiento. 1.3. Medir algunas características de un motor de corriente continua DC con la configuración de autoexcitación Shunt. 2. Equipo Equipo usado:
1.1. Fuente de poder TF-123 1.2. Fuente de poder PS-12 1.3. Voltímetro analógico 120 DC 1.4. Motor de DC MV 120 1.5. Motor DC DEM-43 1.6. Reóstato RH-11 1.7. Reóstato Shunt Regulador 440 1.8. Tacómetro Tacómetro Eléctrico MV100 1.9. Tacómetro Tacómetro Unit MD-40 3. Marco Teórico
3.1. Motor de Corriente Continua El motor de corriente continua es una máquina que convierte la energía eléctrica en mecánica, provocando un movimiento movimiento rotatorio, gracias gracias a la acción acción del campo campo magnético. magnético. Una máquina de corriente continua (generador o motor) se compone principalmente de dos partes. El estator da soporte mecánico mecánico al aparato y contiene los devanados principales de la máquina, conocidos también con el nombre de polos, que pueden ser de imanes permanentes o devanados con hilo de cobre sobre núcleo de hierro. El rotor es generalmente de forma cilíndrica, también devanado y con núcleo, alimentado con corriente directa mediante escobillas fijas (conocidas también como carbones). El principal inconveniente de estas máquinas es el mantenimiento, muy caro y l aborioso, debido principalmente al desgaste que sufren las escobillas al al entrar en contacto contacto con las delgas.
3.2. Estructura El motor de corriente continua está compuesto de 2 piezas fundamentales: Circuito inducido (Rotor) Constituye la parte móvil del motor, proporciona el troqué para mover a la carga formado por:
3.2..1. Eje: Formado por una barra de acero fresada. Imparte la rotación al núcleo, devanado y al colector. 3.2..2. Núcleo: Se localiza sobre el eje. Fabricado con capas laminadas de acero, su función es proporcionar un trayecto magnético entre los polos para que el flujo magnético del devanado circule. Las laminaciones tienen por objeto reducir las corrientes parásitas en el núcleo. El acero del núcleo debe ser capaz de mantener bajas las pérdidas por histéresis. Este núcleo laminado contiene ranuras a lo largo de su superficie para albergar al devanado de la armadura (bobinado). 3.2..3. Devanado: Consta de bobinas aisladas entre sí y entre el núcleo de la armadura. Estas bobinas están alojadas en las ranuras, y están conectadas eléctricamente con el colector, el cual debido a su movimiento rotatorio, proporciona un camino de conducción conmutado. 3.2..4. Colector: Denominado también conmutador, está constituido de láminas de material conductor (delgas), separadas entre sí y del centro del eje por un material aislante, para evitar cortocircuito con dichos elementos. El colector se encuentra sobre uno de los extremos del eje del rotor, de modo que gira con éste y está en contacto con las escobillas. La función del colector es recoger la tensión producida por el devanado inducido, transmitiéndola al circuito por medio de las escobillas (llamadas también cepillos).
Circuito inductor (estator) Constituye la parte fija de la máquina. Su función es suministrar el flujo magnético que será usado por el bobinado del rotor para realizar su movimiento giratorio. Está formado por:
3.2..1. Armazón: Denominado también yugo, tiene dos funciones primordiales: server como soporte y proporcionar una trayectoria de retorno al flujo magnético del rotor y del imán permanente, para completar el circuito magnético. 3.2..2. Imán permanente: Compuesto de material ferromagnético altamente remanente, se encuentra fijado al armazón o carcasa del estator. Su función es proporcionar un campo magnético uniforme al devanado del rotor o armadura, de modo que interactúe con el campo formado por el bobinado, y se origine el movimiento del rotor como resultado de la interacción de estos campos.
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3.2..3. Escobillas: Las escobillas están fabricadas se carbón, y poseen una dureza menor que la del colector, para evitar que éste se desgaste rápidamente. Se encuentran albergadas por los porta escobillas. Ambos, escobillas y porta escobillas, se encuentran en una de las tapas del estator.
3.3. Motor con excitación independiente: El devanado de excitación se conecta a una fuente de tensión diferente a la aplicada al inducido. Esta separación aporta la ventaja de mayores posibilidades de regulación de velocidad que el de derivación.
4. Procedimiento
4.1. Armar el circuito.
4.2. Prender la fuente de tensión variable DC, con el interruptor abierto. 3
4.3. Fijamos el voltaje la fuente de tensión variable a DC a 110V, IF = 1A 4.4. Cerramos el interruptor. 4.5. Fijamos el voltaje la fuente de tensión variable a DC a 90V, IF = máx. 4.6. Incrementamos la velocidad disminuyendo la corriente en pasos de 50 RPM hasta el valor máximo, tomar datos de V1, RPM e IF. If (A)
w (rpm)
V1 (V)
0
0
0
1
140
10
1
250
20
1
360
30
1
500
40
1
640
50
1
760
60
1
890
70
1
1000
80
1
1140
90
1
1250
100
1
1400
110
4.7. Fijar el IF en la mínima corriente, máxima velocidad, bajamos la velocidad en pasos de 50 RPS hasta 1150 RPM con V1=100V, tomar datos IF y RPMS. If (A)
w (rpm)
V1 (V)
1
1100
90
0.85
1150
90
0.74
1200
90
0.66
1250
90
0.6
1300
90
0.54
1350
90
0.5
1400
90
0.465
1450
90
0.44
1500
90
0.415
1550
90
0.395
1600
90
0,375
1650
90
0.36
1700
90
0.345
1750
90
0.335
1800
90
0.325
1850
90
0.305
1900
90
0.3
1950
90
0.285
2000
90
0.27
2050
90 4
0.26
2100
90
0.255
2150
90
0.245
2200
90
0.235
2250
90
0.23
2300
90
5. Cuestionario 5.1. Indique cuales son las características nominales del motor DC. type
112-12
prot. Class cool. Class temp. class duty type excitation
IP-23
1,2 Kw
A
115 v-
B
11A-
S2 115 V
04-09 ser.
30 MIN
2893 NR
1400 r/min DC motor
5.2. Realizar los gráficos de los datos obtenidos. Velocidad vs Corriente 1600 1400 1200
) M P 1000 R ( d 800 a d i c o 600 l e V
w (rpm)
400 200
0 0
20
40
60
80
100
120
Voltaje (V)
Velocidad vs Corriente
5
2500
2000 ] m p r 1500 [ d a d i c 1000 o l e V
W vs IF
500
0 0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
Corriente [A]
5.3. ¿Qué sucede cuando el motor DC se queda sin excitación de campo? Como pudimos observar en la práctica a recudir la corriente, aumenta la velocidad del motor de forma lineal pero en el caso que se quedara sin excitación de campo repentinamente, es decir sin la fuente que lo alimenta produciría que el motor gire sin control al punto que podría dañarse.
5.4. Explique la función del campo magnético en el circuito inductor del motor DC. Cuando un campo magnético abarca la región del espacio en que se encuentra un conductor por el que transita una corriente eléctrica, se produce sobre el conductor una fuerza física en sentido perpendicular al movimiento de electrones y a la dirección del campo magnético. Este efecto del campo magnético sobre el conductor es aprovechado para el funcionamiento del motor. El motor tiene en su periferia una parte fija (sin movimiento) que produce un campo magnético en la parte interna o central; en dicha parte del motor se coloca el rotor (una pieza que puede girar) envuelto con alambres por los que circula una corriente eléctrica. Al circular la corriente por los alambres que envuelven al rotor, éstos reciben el impulso físico mencionado impulsando tangencialmente al rotor obligándolo a girar, efectuándose de esta manera la función motora. Para hacerlo mejor lo que debe hacerse es aumentar la eficiencia, y ello puede lograrse aumentando la intensidad del campo magnético, aumentando la magnitud de la fuerza mecánica que impulsa al rotor y disminuyendo la energía eléctrica consumida por el artefacto, cómo hacerlo, eso es precisamente el reto que enfrentan los fabricantes de motores.
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5.5. Realizar el análisis de los gráficos anteriores
Podemos observar que en la primera gráfica muestra la variación de la tension con respecto a la corriente aplicada al rotor, y claramente tiene linealidad es decir es proporcional y que conforme aumenta el voltaje con el reóstato, incrementa también el número de revoluciones por minuto del rotor. La segunda gráfica, constatamos que no es lineal, es decir que no es proporcional, en este caso aumentamos la corriente y el número de revoluciones por minuto disminuye a un voltaje de excitación mayor que a la primera gráfica.
6. Conclusiones Se logró verificar la potencia de los motores industriales así como su método de encendido y sus consideraciones básicas de seguridad. Para el arranque del motor, la corriente de excitación debe ser mayor a cero, ya que si se arranca un motor con IF=0, el motor se embala. En el circuito inductor se genera el flujo magnético, el cual se controla con un reóstato en serie. Es importante seguir el procedimiento paso a paso ya que al no encender de manera adecuada el motor este podría entrar en proceso de “embalado” en el que el motor ya está fuera de nuestro control. Cabe resaltar también el cuidado debido al momento de realizar la práctica puesto que si se desconectara cualquier cable del estator del motor, este entraría igual en proceso de falla. Verificar que las conexione para las distintas configuraciones se encuentren bien para evitar cortocircuitos y daños en los transformadores.
7. Bibliografía Dorf-Sbodoba. (2006). Circuitos Electricos. Alfaomega.
Guru, B. S. (2003). Maquinas Electricas y transformadores. Alfaomega. Universidad de Aragon (2013). MOTOR DE AUTOEXITACION SHUNT Obtenido de http://educativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio//4750/4933/html/462_motor_aut oexcitacin_shunt.html Análisis comparativo de los grupos de conexión más importantes. (junio de 2015). Obtenido de Schneider Electric Sitio web: http://www2.schneiderelectric.com/resources/sites/SCHNEIDER_ELECTRIC/content/live/FAQS/171000/FA1 71237/es_ES/Grupos%20de%20Conexi%C3%B3n.pdf
8. Anexos Fotografía del circuito armado:
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