UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE- LATACUNGA
INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA MAQUINAS ELECTRICAS 1 INTEGRANTES: ERIKA PAREDES MAURICIO PAZMIÑO PATRICIO QUINGA CURSO: CUARTO FECHA: 23-10-2013
I. TEMA:
II.
MOTOR SHUNT DE CORRIENTE CONTINUA.
MOTOR EN SERIE DE CORRIENTE CONTINUA.
MOTOR COMPOUND DE CORRIENTE COMTINUA
OBJETIVOS:
OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS ESPECIFICO
III.
Utilizar los motores Shunt, Serie y Compound para realizar sus diferentes conexiones aplicando carga en cada uno de ellos.
Realizar las conexiones de cada motor aplicando carga, para determinar sus diferentes comportamientos en torque y velocidad cuando variemos la corriente de excitación. Seleccionar las características de un motor de corriente continua para una determinada aplicación práctica. Describir los tipos de ensayos fundamentales y normalizados que se deben realizar con los motores, identificando las magnitudes que se deben medir y explicando las curvas características que relacionan dichas magnitudes
MARCO TEORICA:
MOTOR SHUNT DE CORRIENTE CONTINUA
F I GUR A 3.1 Representación Simbólica de un motor Shunt
En el motor Shunt de corriente continua, tanto en el arranque como a la velocidad nominal de funcionamiento, la corriente de excitación (Ia) es constante para determinado ajuste del reóstato de campo, por lo que el flujo también permanece constante () [1]. El devanado de campo y la armadura se conecta en paralelo; por lo que, el voltaje de la armadura se puede decir que es constante. De acuerdo a esto, teóricamente se diría que el motor funciona a velocidad constante. Al aumentar la carga mecánica, el motor disminuye ligeramente su velocidad (n), originando una disminución de la fuerza contra electromotriz (Ec) y un aumento de la corriente de armadura (la) [2]. El motor Shunt, no tiene una eficiencia del 100% debido a las pérdidas de energía, tanto en el hierro, en el cobre y las pérdidas mecánicas, por lo tanto la potencia de entrada es mayor que la potencia de salida. El descenso de la velocidad se debe a la resistencia de armadura (Ra), que limita la corriente de caiga, por lo tanto los motores Shunt de D.C., con bajas resistencias de armadura tienen una buena regulación de velocidad (NR) [3].
MOTOR SERIE DE CORRIENTE CONTINUA
F I GU RA 3.2 Representaci ón Esquemáti ca del motor serie
En el motor de corriente continua excitado en Serie, la bobina de excitación está conectada en serie con el inducido. Por lo cual, las corrientes de excitación y de inducido son iguales.
El flujo producido por la excitación en serie, en todo momento es proporcional a la corriente de inducido. La ecuación básica del par (M) para el funcionamiento de este motor es:
El par del motor serie a cargas pequeñas, es menor que el par del motor D.C. en derivación debido a que su flujo de excitación es menor. Pero para la misma corriente del inducido a plena carga, su par es mucho mayor [3]. Bajo cargas pequeñas, la corriente del inducido es pequeña y el campo de excitación es débil, razón por la que el motor funciona a un número de revoluciones elevado. Si el motor funciona en vacío, éste tiende a embalarse y las fuerzas centrífugas relacionadas a estas velocidades harían que el motor sufra daños mecánicos. Por lo tanto es importante que el motor Serie arranque bajo carga ó en su defecto debe adoptarse medidas de seguridad, para evitar la sobre- velocidad por ejemplo acoplando una bobina suplementaria en Shunt de baja resistencia ( reóstato de arranque).La regulación de velocidad en este motor es alta [2]. Si la armadura de estos motores es de chapa magnética, entonces los motores en serie también trabajan con corriente alterna (motor universal). El campo de empleo de estos motores está orientado para el arranque con cargas de gran inercia, se utiliza como propulsores en ómnibus y trenes eléctricos, tracción de servicio pesado y elevadores [4].
MOTOR COMPOUND DE CORRIENTE CONTINUA
F I GURA 3.3 Representaci ón Simbóli ca motor Compound
El motor Compound de D.C., es una máquina que resume las características del motor Shunt de D.C. y del motor excitado en serie de D.C. Sabemos que el motor serie tiene un gran torque y se sobre – acelera con cargas ligeras. Este fenómeno se puede corregir agregando un campo en derivación, conectado de tal forma que refuerce el campo en serie, bajo esta condición el motor se convierte en Compound aditivo [2]. El motor Compound tiene un bobinado Shunt y un bobinado en serie. La corriente pasa normalmente por loa dos bobinados en el mismo sentido. La corriente en el circuito de excitación Shunt (If) y el flujo Shunt (f) durante el arranque o la marcha es constante. La corriente de exitación serie (Is), es función de la corriente de carga la, absorbida por el inducido. Por lo tanto la ecuación del torque (M) para el motor Compound aditivo es:
M = k (f + s) Ia Arrancando con un flujo igual al flujo de excitación Shunt en yació y con un flujo que aumenta con la corriente de inducido (la), el motor Compound aditivo produce un torque mayor que el torque del motor Shunt para la misma corriente [5]. Este tipo de motor, según el tipo de construcción se comporta como motor serie o motor Shunt. En conclusión, el motor Compound aditivo con velocidad en vacío no puede embalarse, puesto que el campo magnético del bobinado en Shunt subsiste. Su campo de aplicación se orienta a motores que requieran gran torque de arranque y una regulación de velocidad flexible como: propulsores de rueda volante para prensas y estampadoras [3].
IV.
EQUIPOS Y MATERIALES:
Motor de C.C Shunt
Motor de C.C Serie
Motor de C.C Compound
Multímetro digital
Medidor de velocidad en RPM
Cables de conexión
Amperímetro
V. DATOS OBTEMIDOS: MOTOR SHUNT:
F I GURA 5.1 Representación Esquemáti ca del motor shun t
Datos de Placa 120V Voltaje nominal 1,4A Intensidad Velocidad nominal 1450 R.P.M
DATOS OBTENIDOS Intensidad Velocidad Torque (τ) (Ia) (R.P.M) 0,436 1450 0 0,474 1257 0,5 0,482 1200 1 0,507 1150 1,5 0,561 1090 2 TABLA 5.1 Datos obtenidos a diferentes mediciones
Graf. Motor Shunt 1600 1400 ) 1200 V ( d 1000 a d i 800 c o 600 l e V 400
200 0 0.3
0.4
0.5
Corriente de Armadura (Ia)
0.6
Graf. Motor Shunt 2.5 2 ) T ( e 1.5 u q 1 r o T 0.5 0 0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
0.55
0.6
Corriente de Armadura (Ia)
GRAF I CAS 5.1.1 Diagrama de dispersión de (S vs. Ia) - (T vs. Ia)
MOTOR SERIE:
F I GURA 5.2 Representación E squemática del motor serie
Datos de Placa 65V Voltaje nominal Intensidad 1,4A Velocidad nominal 1380 R.P.M
DATOS TOMADOS Torque (τ) Intensidad Velocidad (Ia) (r.p.m) 0,305 1380 1 1,5 2 2,5 2,75
0,41 0,467 0,528 0,552
1025 726 450 325
TAB L A 5.2 Datos obtenidos a diferentes mediciones
Graf Motor Serie 1501 ) V ( 1001 d a d i c o l 501 e V
1 0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
0.55
0.6
Corriente de armadura (Ia)
Graf. Motor Serie 3
) T ( e u q r o T
2.5 2 1.5 1 0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
0.55
0.6
Corriente de Armadura (Ia)
GRAF I CAS 5.2.1 Diagrama de dispersión de (S vs. Ia) - (T vs. Ia)
Nota: este motor no tiene una velocidad máxima en su placa de datos, por motivo el cual tiene que arrancar siempre con carga
MOTOR COMPOUND:
F I GURA 5.3 Representación Esquemática del motor compound
Datos de Placa Voltaje nominal 120V Intensidad 1,4A Velocidad nominal 1235 R.P.M
DATOS OBTENIDOS Torque Intensidad Velocidad (Ia) (R.P.M) (τ) 0,8 1235 0,01 0,85 1236 0,04 1,1 1168 0,34 1,8 1050 0,94 2,8 916 1,85 TAB L A 5.3 Datos obtenidos a diferentes mediciones
Graf. Motor Compound 1400 1200 ) V1000 ( d 800 a d i c 600 o l e V 400
200 0 0.3
0.8
1.3
1.8
2.3
2.8
3.3
2.8
3.3
Corriente de Armadura(Ia)
Graf. M. Compound 2
) T ( e u q r o T
1.5 1 0.5 0 0.3
0.8
1.3
1.8
2.3
Corriente de Armadura (Ia)
GRAF I CAS 5.3.1 Diagrama de dispersión de (S vs. Ia) - (T vs. Ia)
VI.
CONCLUSIONES.MOTOR SHUNT
Si la intensidad de corriente absorbida disminuye y el motor está en vacío. La velocidad de giro nominal apenas varía.
Se aplica un voltaje nominal en el momento de arranque el motor tiene una velocidad muy alta, cuando se aplica carga la misma disminuye en función de la corriente que circula por la armadura porque aumenta.
En un motor en serie el torque y la velocidad son inversamente proporcionales.
El motor shunt es mucho más estable que el motor en serie, ya que en el momento de aplicar la carga su velocidad varía mucho menos que el serie
MOTOR SERIE
Si disminuye la carga del motor, disminuye la intensidad de corriente y el motor aumenta su velocidad. Esto puede ser peligroso. En vacío el motor es inestable, pues la velocidad aumenta bruscamente.
Sus bobinas tiene pocas espiras pero de gran sección. La corriente que circula por la armadura y el bobinado de excitación es la misma, por cuanto se aplica un voltaje al motor su velocidad es alta, porque se energiza cuando se trabaja en vacío.
Al aplicar una carga al motor serie este disminuye en función de la corriente, esta corriente es la misma por lo que la reducción de velocidad es mucho mayor que el motor compound y el motor shunt.
MOTOR COMPOUND
La velocidad del motor Compound es más estable que los dos motores anteriores ya que en su conexión es una mezcla del motor serie y el motor Shunt.
La velocidad inicial en vacío es mucho mayor por lo que aplicamos un voltaje menor que en los dos casos anteriores y su velocidad fue superior de los anteriormente medidos.
La velocidad final al aplicar una carga que aumentaba su corriente en la corriente de placa, llegamos a medir la misma velocidad que el Shunt pero con mucha menos tensión aplicada.
VII. RECOMENDACIONES.MOTOR SHUNT
Verificar la placa de datos del motor antes de energizar el circuito para evitar sobrecargas sobre el mismo.
Revisar los instrumentos de medida que no exista un sobredimensionamiento de las escalas, que pueden averiar el instrumento de medida.
MOTOR SERIE
Observar los datos de placa del motor antes de energizar el circuito para evitar daños en el mismo.
Iniciar siempre el arranque del motor serie bajo carga ya que este en vacío se embala.
Tener mucha precaución con el velocímetro en el momento de conectarlo al motor porque su velocidad trabajando en vacío es muy alta.
MOTOR COMPOUND
Prestar mucha atención y cuidado con este tipo de conexión porque la velocidad a la que esta conexión es muy alta y puede causar daños al momento de tomar las magnitudes de los instrumentos.
VII ANEXOS: PROCESO PARA DETERMINAR LA ZONA NEUTRA DE UN MOTOR DE CD. EQUIPOS:
Fuente de alimentación C.A conductores
Voltímetro de C.A Motor C.D 1. Primero proceda a utilizar C.A. para determinar la posición neutra de sus escobillas del motor de CD. Utilice los módulos de tanto de la fuente, como los de medición de C.A y de motor de C.D, apóyese con el circuito mostrado en la figura [6].
Fig 1. Conexión para determinar zona neutra 2. NOTA: Los terminales AV(4) y N de la fuente de alimentación proporcionaran un voltaje variable de C.A, regular voltaje mediante la perrilla de la fuente. 3.
Mover la palanca de ajuste de las escobilla hasta alcanzar el extremo máximo en sentido de las manecillas del reloj.
4. Energise tomando en consideración que el conmutador de la fuente se encuentre en la posición 4-N, proceda a mover lentamente la perrilla de la fuente hasta que el voltímetro de CA colocado en el campo de derivación tome un valor de 80V [7].
5. Proceda cuidadosamente a meter la mano en la cara frontal del módulo y lo siguiente será mover las escobillas de una posición extrema a la otra. Tomar en consideración que el voltaje de C.A inducido a través del campo disminuye a cero y luego aumenta conforme nos ubiquemos en la otra posición extrema, en este procedimiento realizarlo en sentido contrario a las manecillas d el reloj. 6. Donde el voltaje inducido es cero, proceda a dejar las escobillas en esa posición. En este punto es la zona neutra del motor. 7. Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de energía. NOTA: Cada vez que se utilice el motor CD las escobillas deben ajustarse a la zona neutral.
RECOMENDACIÓN:
El proceso para determinar la zona neutra se lo debe realizar con corriente alterna.
KARDEX DE MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA Archivo adjunto en el informe
IX. REFERENCIAS:
[1]
Wikipedia. (Noviembre de 2012). Motor Shunt . Recuperado el Abril de 2013, de http://es.m.wikipedia.org/wiki/Motor_Shunt [2]
Irving L. Kosow, P. (1982). Maquinas Eléctricas y Transformadores. New jersey : Pretice - Hall. [3]
Electricos, M. (2009). Tipos de Motores de C.C. Recuperado el Abril de 2013, de http://www.iesvillabahervastecnologia.files.wordpress.com/motores-electicos.pdf [4]
Wikipedia. (Febrero de 2013). Motor Serie . Recuperado el Abril de 2013, de http://es.m.wikipedia.org/wiki/Motor_Serie [5]
Wikipedia. (Abril de 2012). Motor Compound . Recuperado el Abril de 2013, de http://es.m.wikipedia.org/wiki/Motor_Compound [6]
Liwschitz-Garik, M. (1985). Máquinas de corriente continúa. México: D.Van
Nostrand Company.
[7]
http://www.uv.mx/personal/ryepez/files/2012/08/Maquinas-Rotatorias-de-
CD2008.pdf .
[8]
Mora,J.F.(2008).Máquinas Eléctricas. Madrid: Mc Graw Hill.Pesquer, G. S.-L.
(2004). Máquinas y accionamientos eléctricos. Barcelona: MARCOMBO S.A.
