SEP.
SEIT.
DGEST.
INSTITUTO TECNOLOGICO DE LA PIEDAD INGENIERIA ELECTRONICA
6º E.
MÁQUINAS ELECTRICAS
REPORTE DE MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA A 120 VOLTS
TITULAR DE LA ASIGNATURA: Rodolfo Guadalupe Hernández
ALUMNO: Marco Antonio Jiménez Estrada
La Piedad Michoacán
06/Abril/2010
TABLA DE CONTENIDO.
I.
INTRODUCCION a. Marco Teórico
II.
DESARROLLO a. Resultados
III.
CONCLUSIONES.
INTRODUCCION.
El objetivo primordial de esta practica es tener un contacto directo con las maquinas eléctricas, en este caso en particular la practica se centra en un motor de corriente directa que trabaja a 120V, además este motor tiene un control de velocidad que se trata de un PWM (modulador por ancho de pulso). Por tanto esta práctica abarca las posibles conexiones, medición, y calculo de involucrados en el funcionamiento de este motor de corriente continua.
MARCO TEÓRICO.
CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS MOTORES ELECTRICOS. Un
motor eléctrico es esencialmente una máquina que convierte energía
eléctrica en movimiento o trabajo mecánico, a través de medios electromagnéticos. Debido a que son muchos y variados los tipos de motores eléctricos, existen numerosas formas de catalogarlos. A continuación se muestran algunas de las formas más usuales:
Por su alimentación eléctrica
Por el número de fases en su alimentación
Por su sentido de giro
Por su flecha
Por su ventilación
Por su carcasa
Por la forma de sujeción
Por la posición de su flecha
CLASIFICACION POR SU ALIMENTACION Acorde a la naturaleza de su alimentación nos encontramos con 3 tipos de motores: y
Motores de corriente directa
y
Motores de corriente Alterna
y
Universales
En esta practica nos centramos en los primeros por lo que nos limitaremos a describir este tipo de motores.
FUNDAMENTOS
DE OPERACIÓN DE LOS MOTORES ELÉCTRICOS
En magnetismo se conoce la existencia de dos polos: polo norte (N) y polo sur (S), que son las regiones donde se concentran las líneas de fuerza de un imán.
Un
motor para funcionar se vale vale de las fuerzas de atracción y
repulsión que existen entre los polos. De acuerdo con esto, todo motor tiene que estar formado con polos alternados entre el estator y el rotor, ya que los polos magnéticos iguales se repelen, y polos magnéticos diferentes se atraen, produciendo así el movimiento de rotación. En la figura 1.1 se muestra como se produce el movimiento de rotación en un motor eléctrico.
1.1 Generación del movimiento de rotación. Un
motor eléctrico opera primordialmente en base a dos principios: El de
inducción, descubierto por Michael Faraday en 1831; que señala, que si un conductor se mueve a través de un campo magnético o está situado en las proximidades de otro conductor por el que circula una corriente de intensidad variable, se induce una corriente eléctrica en el primer conductor. Y el principio que André Ampére observo en 1820, en el que establece: que si una corriente pasa a través de un conductor situado en el interior de un campo magnético, éste ejerce una fuerza mecánica o f.e.m. (fuerza electromotriz), sobre el conductor.
TIPOS Y CARACTERÍSTICAS. C ARACTERÍSTICAS.
Existen básicamente tres tipos de motores eléctricos: a)
Los Motores de Corriente Directa [C.D.] o Corriente Continua [C.C.] .
Se utilizan en casos en los que es importante el poder regular continuamente la velocidad del motor, además, se utilizan en aquellos casos en los que es imprescindible utilizar corriente directa, como es el caso de motores accionados por pilas o baterías. Este tipo de motores debe de tener en el rotor y el estator el mismo numero de polos y el mismo numero de carbones. Los motores de corriente directa pueden ser de tres tipos:
Serie
Paralelo
Mixto
b)
Los Motores de Corriente Alterna [C.A.]. Son los tipos de motores
más usados en la industria, ya que estos equipos se alimentan con los sistemas de distribución de energías ³normales´. De acuerdo a su alimentación se dividen en tres tipos:
Monofásicos (1 fase)
Bifásicos (2 fases)
Trifásicos (3 fases )
c)
Los Motores Universales. Tienen la forma de un motor de corriente
continua, la principal diferencia es que esta diseñado para funcionar con corriente alterna. El inconveniente de este tipo de motores es su eficiencia, ya que es baja (del orden del 51%), pero como se utilizan en maquinas de pequeña potencia, ésta no se considera importante, además, su operación
debe ser intermitente, de lo contrario, éste se quemaría. Estos motores son utilizados en taladros, aspiradoras, licuadoras, etc. PARTES FUNDAMENTALES DE UN MOTOR ELÉCTRICO
Dentro de las características fundamentales de los motores eléctricos, éstos se hallan formados por varios elementos, sin embargo, las partes principales son: el estator, la carcasa, la base, el rotor, la caja caja de conexi ones, las tapas y los cojinetes. No obstante, un motor puede funcionar solo con el estator y el rotor.
Figura 1.2 Esquema de las partes de un motor.
PARTES DE UN MOTOR DE CORRIENTE DIRECTA.
El motor de corriente continua está compuesto de 2 piezas fundamentales: Rotor Estator
Dentro de éstas se ubican los demás componentes como : Escobillas y porta escobillas Colector Eje Núcleo y devanado del rotor Imán Permanente Armazón Tapas o campanas
TABLA DE ESTRUCTURA
La siguiente tabla muestra la distribución de las piezas del motor:
ROTOR
ESTATOR
Eje
Armazón
Núcleo y devanado
Imán Permanente
Colector
Escobillas y Portaescobillas Tapas
ROTOR
Constituye la parte móvil del motor, proporciona el torque para mover a la la carga. Está formado por: Eje: Formado por una barra de acero fresada. Imparte la rotación al núcleo, devanado y al colector. 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). 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 movimiento rotatorio,
proporciona un cami no de conducción conmutado. 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).
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: Armazón: Denominado también yugo, tiene dos funciones primordiales: servir como soporte y proporcionar una trayectoria de retorno al flujo magnético del rotor y del imán permanente, para completar el circuito magnético. Imán permanente: Compuesto de material ferromagnético altamente remanente, se encuentra fijado al armazón 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.
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 portaescobillas. Ambos, escobillas y portaescobillas, se encuentran en una de las tapas del estator. La función de las escobillas es transmitir la tensión y corriente de la fuente de alimentación hacia el colector colector y, por consiguiente, al bobinado del roto r. La función del portaescobillas es mantener a las escobillas en su posición de contacto firme con los segmentos del colector. Esta función la realiza por medio de resortes, los cuales hacen una presión moderada sobre las escobillas contra el colector. Esta presión debe mantenerse en un nivel intermedio pues, de ser excesiva, la fricción desgastaría tanto a las escobillas como al colector; por otro lado, de ser mínima esta presión, se produciría lo que se denomina "chisporroteo", que es cuando aparecen ch ispas entre las superficies del colector y las escobillas, debido a que no existe un buen contacto.
DESARROLLO DE LA PRÁCTICA.
MATERIALES: y y y
y
Equipo de laboratorio Lab -Volt de motores motores eléctricos. Cables banana. Equipo de voltímetros y Amperímetros del laboratorio didáctico Lab-Volt. Manual de Practicas de laboratorio Lab -Volt
PROCEDIMIENTO.
Nos situamos en el laboratorio de Maquinas eléctricas donde se encuentra el laboratorio didáctico Lab -Volt el cual cuenta con un panel con módulos intercambiables y conexionables entre si para poder realizar las diferentes practicas que se describen en el manual de practicas. Los módulos consisten desde motores eléctricos que pueden ser de corriente directa y que pueden o no tener reóstatos para regular su velocidad, o alterna, también entre los módulos están aquellos que corresponden a la fuente de alimentación y los instrumentos de medición como amperímetros y voltímetros. En esta práctica en particular utilizamos el módulo correspondiente al motor de corriente directa que trabaja a 120Volts de corriente directa. Este modulo además cuenta con un reóstato por medio del cual regulamos la velocidad. A continuación unas fotos de los módulos correspondientes a esta práctica y una breve descripción.
EQUIP S U I IZA
S.
REOSTATO
BOBINADOS
Fig
1.1
l
m
Perillas de control.
Conexiones de corriente alterna con hasta 3 fases y un neutro.
Conexiones de corriente continúa.
Fig
1.2
l F
lim
i
Una
vez que colocamos en el panel principal del laboratorio laboratorio los módulos
correspondientes para esta práctica procedimos a realizar las conexiones indicadas en el manual de práctica a continuación un esquema que muestra las conexiones hechas de acuerdo al manual.
Ahora bien lo primero que hicimos como se muestra en el diagrama es conectar la terminal 7 que corresponde a la terminal positiva de la fuente de alimentación dc con una delas terminales del motor en este caso la numero 2. Después la otra terminal la numero 1 la conectamos una un extremo del primer bobinado en la terminal numero 5 , mientras el otro extremo la terminal 6 del bobinado se conecto con el numero el terminal 7 del reóstato y finalmente el terminal 8 del reóstato con la terminal 2 del motor. Una
vez terminadas estas conexiones accionamos el switch de la fuente
de poder para comenzar a analizar el comportamiento de la maquina.
RESULTADOS.
Una
vez conectado el motor de forma apropiada nos dedicamos a nalizar
su comportamiento y realizar las mediciones pertinentes mediante los instrumentos adecuados en este caso un voltímetro y amperímetro, ambos vienen incluidos en un modulo del laboratorio didáctico Lab-Volt. A continuación se muestra 3 tablas, la primera de ella presenta los resultados de las mediciones de los parámetros de funcionamiento del motor dc a 120V y la segunda lo mismo pero para la 2ª práctica y la tercera las mediciones correspondientes para un micromotor que trabaja a 5V. Motor DC 120V primera práctica Corriente a distintos
Resistencia Resistencia
Resistencia del reóstato
valores del reóstato. ¼
2.4A
MINIMA
MÁXIMA
½
2.8A
18.41
188
¾
2.8A
Max
3A
del motor.
de bobina.
8.6
185
Motor DC 120V segunda práctica Corriente a distintos
Resistencia del reóstato
valores del reóstato. ¼
0.4mA
MINIMA
MÁXIMA
½
0.45mA
18.41
188
¾
0.5mA
Max
0.6mA
Resistencia Resistencia del motor.
de bobina.
8.6
185
Micro motor como enerador
Voltaje
Resistencia del motor
Mínimo
Máximo
650mV
950mV-1mV
14.24
CONCLUSION.
Basándome en el análisis hecho y los resultados arrojados por este puedo concluir que la variación de la resistencia en el reóstato es lo que permite variar o modular el ciclo de trabajo de la señal que alimenta el motor, por tanto tener un control de la velocidad del mismo.
