MAQUINAS ELECTRICAS
INFORME DE LABORATORIO Nº8 APLICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE CONTROL DE VELOCIDAD
1. OBJETIVOS :
Aplicar la tecnología de electricidad de potencia para el control de velocidad de maquinas de corriente continua y realizar el montaje del circuito respectivo .
2. FUNDAMENTO TEORICO :
Hay numerosas aplicaciones donde el control de velocidad es requerido, así como en los elevadores, maquinas de corriente corriente continua especiales, máquinas herramientas, sistemas de tránsito y locomotoras. Los motores de corriente continua son muy utilizados en mucha de éstas aplicaciones. El control de velocidad de los motores DC por debajo y encima de la velocidad base, puede ser fácilmente diseñada. Además, los métodos de control son simples y menos costosos que los controles de los motores de corriente alterna (A.C.) . La tecnología del control de velocidad de los motores DC se ha desarrollado considerablemente. En el caso cuando las maquinas funcionan como generadores tienen que tener una velocidad constante para mantener un voltaje constante a la salida y tengan una buena eficiencia.
= . ∅ .
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Cuando queremos variar la velocidad de un motor ya sea acelerar o desacelerar solo requerimos de un reóstato . Para poder lograr esto se realiza a partir de tres métodos de control de la velocidad para los motores de CD, son:
De ajuste del flujo, que por lo común se realiza
controlando la corriente de campo, ajustando la resistencia asociada con el circuito de la armadura y ajustando el voltaje en las terminales de la armadura.
Ecuación de la velocidad del motor:
=
− ∅
Podemos ver que la velocidad es inversamente proporcional al flujo ∅ . Por consiguiente cariando este flujo se podrá variar la velocidad del motor y esto se logra fácilmente colocando un reóstato de campo en el circuito shunt de excitación. Con él se puede regular la excitación del motor que es la que produce el flujo principal ∅ (Figura 1).
Figura 1
También puede variarse la velocidad variando la tensión aplicada al motor: a mayor tensión mayor ES la velocidad. Finalmente una tercera posibilidad consiste en variar la resistencia del circuito de armadura, mediante una Resistencia en serie tal como se puede ver (Figura 2).
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Figura 2
De las tres formas mencionadas la del reóstato actuando sobre el circuito de armadura es poco utilizada por las excesivas perdidas que se producen en el reóstato que se encuentra en serie. Se emplea a veces con los motores que están conectados en serie.
1. CONTROL DE VELOCIDAD ACTUANDO SOBRE EL CIRCUITO DE CAMPO: El reóstato de campo permite variar la corriente de excitación del motor shunt y del motor compuond . Es importante observar que la velocidad aumenta al reducirse la corriente de excitación, por lo que la velocidad minima o de base se obtiene con R e = 0. Al aumentarse la resistencia, aumenta también la velocidad. Al mismo tiempo se reduce el par motor ((T T = K A ∅dIa ) mientras que la potencia se mantiene ωT). constante (P (P = Vt Ia = ωT). Por consiguiente este método se denomina de potencia constante y puede emplearse cuando la carga tiene esa característica. En la figura 1. Pueden verse las curvas del par y de la potencia en función de la velocidad. Con este método se obtienen variaciones de velocidad de 4 a 1 aproximadamente .
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Figura 1 2. CONTROL DE VELOCIDAD ACTUANDO SOBRE EL CIRCUITO DE LA ARMADURA: Este método se basa en que la velocidad es proporcional a la tensión aplicada. A plena tensión tendremos la velocidad máxima de base y reduciendo la tensión podremos bajar la velocidad hasta cero. Al mismo tiempo se reducirá la potencia del motor ((P P = Vt Ia) mientras que el par permanecerá constante (T ( T = K A ∅d Ia ) razón por la cual a este método se le denomina de par constante. La desventaja de este método es que la velocidad es inestable , varia mucho el torque no es practico en los procesos industriales por que en estos procesos requerimos un velocidad estable que si podemos controlar.
3. CONTROL DE VELOCIDAD WARD LEONARD: Este sistema Ward Leonard consiste de un grupo motor-generador que alimenta con tensión tensión variable al motor bajo control. La variación de tensión tensión se obtiene regulando el reóstato es decir la excitación excitación del generador. Además hay una excitatriz que proporciona la corriente de excitación tanto del generador como del motor. Para ampliar aun más el rango de variación de velocidad del motor puede colocarse un reóstato reóstato en su circuito circuito de campo. campo. De esta manera se combinan los dos métodos de control: el de tensión de armadura y el de reóstato de campo. La velocidad de base corresponde a la tensión normal de armadura y a plena excitación.
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3. PROCEDIMIENTO DE EJECUCION :
a) utilizando las herramientas herramientas y materiales adecuados adecuados realizar el montaje del del circuito del motor de corriente continua, según indicaciones en el laboratorio.
50.9
0.85
43.265
42.5
0
0
η
% Carga
0
0
50.8 50.4
0.92 1.03
46.736 51.912
37.6 34
0.1 0.2
3.76 6.8
0.0804519 0.13099091
10% 20%
40.8
1.1
44.88
30
0.3
9
0.20053476
30%
49.7
1.16
57.652
25.4 25 .4
0.4
10.16
0.17622979
40%
49.5
1.26
62.37
19.2
0.5
9.6
0.15392015
50%
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GRAFICO η vs _2 25
20
15
10
5
0 0
0.1
1.1 5 10
0 26.3 53.8
15
81.5
20 25
111 144.223
30
175
35
210
40
230
45
300
50
330
0 .2
0 .3
0 .4
En los valores medidos medidos obtuvimos )
0.5
0 .6
que : la corriente corriente de arranque arranque (
es mayor que la corriente de vació ( ) esto se debe a
que la corriente corriente de arranque arranque es la que se utiliza para iniciar el movimiento de la maquina, la potencia al inicio tiene que ser mayor puesto que debe debe
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vencer la inercia estática estática en el motor, por ende se requiere mayor energía solo para el primer giro.
Al estar parado el motor su velocidad es nula, por lo que la fuerza contraelectromotriz, que es proporcional a la velocidad también es nula. Esto provoca que toda la tensión de alimentación caiga en el devanado del inducido, por lo que en el instante del arranque la intensidad que recorre el motor es muy elevada, Por esta razón razón
que es es mayor
la corriente de
arranque que la corriente de vació.
La corriente de vació es la corriente de funcionamiento del motor pero sin carga, normalmente es la corriente estabilizada luego de la corriente de arranque, recordando que la de arranque solo es un pico requerido para el primer movimiento del motor ya que los demás movimientos ya no usan la misma corriente, sino que se usa una menor corriente. En el caso no hubiera carga en el motor se llamaría corriente de vació y si hubiera carga se llamaría corriente nominal.
1. Siguiendo las normas de código eléctrico nacional elabore el diagrama completo de instalación del motor ensayado, para los diferentes métodos de control de velocidad.
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2. Explique ¿ Como se regula la corriente de línea que toma el motor cuando se varia la carga aplicada al eje ?
Podemos regular la corriente de línea de la siguiente manera : La corriente de línea que toma nuestro nuestro motor, se logra regular regular al poner una resistencia en paralelo paralelo variable para para poder lograrlo lograrlo y asi poder variar variar la cantidad requerida de corriente.
3. De los métodos de control de velocidad ensayados en el laboratorio. ¿cual es el mas optimo? Explique por qué.
De los tres métodos de control de velocidad velocidad de la maquina DC se llega a la conclusión de que el más efectivo es el tercer método, en el cual se actual sobre el circuito de campo.
Este es el método más óptimo debido a las pocas perdidas por efecto de joule, es el que menor cantidad de corriente consume, ya que como se observa en los datos tomados de la práctica, al aumentar la velocidad del motor, este va reduciendo el consumo de la intensidad de corriente, disminuyendo así sus costos y es utilizado sobre todo en sistemas de alta velocidad.
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4. ¿ Que ventaja o desventaja ofrece el control de velocidad con la tensión de la armadura ?
Ofrece una desventaja muy importante para tener en cuenta, la velocidad es inestable porque por la la resistencia de armadura armadura pasa la mayor corriente corriente y una mínima variación hace que la velocidad se dispare y no se pueda controlar. También tenemos otras desventajas como :
Las perdidas de potencia son considerables en la resistencia de control.
Disminuye considerablemente la eficiencia en nuestro motor.
No podemos controlar la regulación de la velocidad en los motores shunt y motores compound.
No es práctico y no se usa con mucha frecuencia.
5. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
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El motor eléctrico DC puede ser exigido mas allá de sus datos de placa, pero solo en lo que a velocidad se refiere.
-
El método más efectivo de controlar la velocidad es el tercero, en el cual aumenta la velocidad y disminuye la corriente.
-
Al variar una resistencia de entrada al circuito se puede controlar la corriente que ingresa a este y por ende también la velocidad del motor.
-
Con el ensayo tres se puede ver claramente que se comprueba la teoría de que la corriente disminuye al aumentar la velocidad de funcionamiento del motor, y el motivo principal por el que hace a este método el más eficiente de los tres.
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El segundo método no se usa con frecuencia y no es practico.
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Cuando actuamos sobre el flujo la variación de velocidad es exponencial creciente, la velocidad de embolamiento puede destruir la armadura.
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El método de de la variación de la resistencia de campo también tiene sus limitaciones. Por ejemplo no es muy útil en motores cd pequeños, porque un incremento en la resistencia de campo puede no tener ningún efecto o incluso puede disminuir la velocidad del motor.
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La corriente de arranque de un motor de corriente continua normalmente es 6 veces mayor que la corriente nominal de dicho motor.
6. BIBLIOGRAFIA
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http://www.monografias.com/trabajos36/maquinas-electricas/maquinaselectricas2.shtml
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http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alterna
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http://www.slideshare.net/fabricio_salgado_diaz/control-de-velocidad-de-mquinasde-corriente-continua
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http://es.wikipedia.org/wiki/Motor_de_corriente_continua
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http://www.inducor.com.ar/academicos/calculo-de-maquinas-electricas/maquinaselectricas-capitulo6.html
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http://educativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio//4750/4933/html/45 _arranque_de_los_motores_de_cc.html _arranque_de_los_motore s_de_cc.html
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Maquinas Eléctricas II. Ing. Darío Biela Bianchi.
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