INTRODUCCION
Como toda máquina eléctrica rotativa, La parte continua puede funcionar tanto como generador como motor (principio de reciprocidad de Lenz). Cuando trabaja como motor es necesario que la armadura reciba alimentación de corriente desde una fuente exterior, que puede ser la misma que alimenta la bobina de excitación, como sucede con frecuencia.
En resumen, un motor de continua recibe energía eléctrica de corriente continua y entrega en el eje energía mecánica a una carga mecánica (una bomba, un ventilador, un compresor, una grúa, una faja transportadora, un vehículo de tracción, un ascensor, un molino, una mezcladora, un generador eléctrico, una laminadora, una máquina-herramienta, etc.).
Para usar eficientemente el motor es necesario conocer sus características estáticas, las características estáticas expresan gráficamente la relación entre las señales d e entrada y salida de un componente en estado de régimen, es decir, cuando la señal de salida es estale en el tiempo, los parámetros medidos en la prueba estáticas son: linealidad, existencia de la zona muerta, puntos de saturación, histéresis y ganancia de los componentes.
OBJETIVOS
[1] Medir la familia de características estáticas del motor de CC en función de la tensión de armadura, con la corriente de frenado como parámetro. [2] Dibujar el grafico de velocidad de rotación en función de la tensión de armadura, de la corriente de frenado como armadura. [3] Identificar la zona muerta del motor usando la prueba estática. [4] Estudiar la influencia del momento de inercia e n las características estáticas. [5] Calcular la ganancia estática del motor en su alcance operacional, usando los gráficos.
MARCO TEORICO
En la actualidad los molares de continua están siendo sustituidos por motores de corriente alterna asíncronos alimentados por fuentes de frecuencia variable, en aquellas aplicaciones donde se requiere velocidad regulable. En un motor, el sentido de la corriente de armadura la es opuesto a aquél que tiene cuando opera como generador para el mismo sentido de giro del rotor, si las polaridades de la tensión no se cambian. Lo mismo puede decirse de la corriente de línea o de carga Iq. Si Vt es la tensión aplicada a los terminales del circuito de la armadura, entonces, se cumple que:
Donde Ea es la f.c.e.m. inducida.
Obsérvese que en este caso la tensión en bornes es mayor que la f.e.m. inducida:
Es importante, para la explicación de ciertos problemas que se presentan durante el funcionamiento, que se tome en cuenta que la tensión en bornes de las escobillas es igual a:
En los cálculos prácticos se ignora Erem. De aquí se deduce que la potencia electromagnética o potencia mecánica interna Pmi se puede expresar cn t0rminos de variables eléctricas o de variables mec{mica:
Esta expresión muestra la íntima relación que existe en el interior de una máquina eléctrica fOt¿ltiva entre las potencias eléctrica y mecánica. Los motores de continua se regulan automáticamente tomando más o menos Corriente de la red según aumente o disminuya la carga mecánica, tal como Se muestra a continuación. Cuando la carga mecánica (y por lo tanto el torque) de un motor de CC aumenta Desde '1' 1 hasta '1' 2 ' la velocidad del motor ro disminuirá ligeramente (debido a la tendencia de un motor a frenarse cuando se le aumenta la carga) y, por lo tanto, disminuirá Ea (recuérdese que Ea = K . Icx . ro). Esto tnlerá consigo un incrcmenLo de la corriente de armadura· la ya que:
El concepto de control, data desde la época de los griegos, en la que se construyeron diferentes tipos de mecanismos, tales como: un reloj de agua, lámparas de aceite, etc. Así como un mecanismo para abrir y cerrar las puertas de uno de los templos más concurridos en esa época (Ktesibios), el cual generaba un peculiar viento, con lo que la gente creía que era un acto de poder creado por los dioses olímpicos. El hombre, sabiéndose limitado en sus capacidades, ha creado artificios que le permitan ampliar la forma de hacer las cosas, creando dispositivos que puedan controlar algunas variables que se consideran necesarias para aplicarlas en diversos procesos industriales. Hay quienes, apoyados en el marcado desarrollo de nuevas tecnologías en este siglo que comienza, consideran que esto se puede conseguir fácilmente, con la ayuda de robots que reemplacen "el trabajo de los seres humanos", ya que a "más tecnología", "más calidad, menores costos y, por tanto, bajo precio". En las últimas décadas "la industria europea, ha invertido la mayor parte de su presupuesto en maquinaria y robótica" y "se estima que en los próximos años la cantidad de robots en Europa y EU aumentará notablemente".
PROCEDIMIENTO
Llevamos los conmutadores S1 a S5 a la posición de off. S1 se encuentra en la unidad SES-1. S2, S3, S4 , estos se encontraban en la unidad SES-6.S5 se localiza en la unidad SES-7. Retiramos las correas que conectan el eje del motor a la unidad SES-4.
Fig.1
Conectamos el osciloscopio a las terminales “salida de pulsos” que se encuentran en la unidad SES-20, tal como se observa en la figura 1. Conectamos la salida de CC de A2 en la unidad SES-100, localizada en la parte inferior izquierda, al borne. “tensión de armadura” de la unidad SES-20, tal como se muestra en la figura 1. Conectamos la entrada de cc de la unidad SES-100 a la salida E1, que se encuentra en la unidad SES-7, tal como se puede apreciar en la figura 1. Conectamos el borne libre de la tensión de armadura en la unidad SES-20 al borne de tierra de A2 en la unidad SES-20, según se detalla en la figura 1. Conectamos la entrada de referencia de CC(amarilla) de E1 en la unidad SES-7 a la salida de E2 localizada en la Unidad SES-8,tal como se muestra en la figura 1. Conectamos el multímetro digital a la salida del registrador de la unidad ESE-8, según se muestra en la figura 1. Activamos el conmutador de alimentación en la unidad SES-100. Cambiamos el potenciómetro P9 localizado en la Unidad SES-8 para obtener 8 v a la salida de E2.
Conectamos el multímetro digital al borne salida de cc en la salida de A2 de la unidad SES-100, para medir el nivel de la tensión de control aplicada al motor. Verificar que el osciloscopio muestre una forma de onda similar a la dibujada en la figura 2. El periodo de un ciclo de rotación es tr. Llevamos el conmutador S2 de la unidad SES-6 a ON. Usamos el potenciómetro P2 en la unidad SES-6 para ajustar la corriente del electroimán a 0.1 A. Esta corriente se mide en el amperímetro de la unidad SES-6. Usamos el potenciómetro P4 de la Unidad SES-7 para variar la tensión del motor, según los niveles dados en la tabla 1.2 Anotamos en dicha tabla, en la línea correspondiente la duración de un ciclo de rotación, tal como se mide en la pantalla del osciloscopio. Ajustamos la corriente del electroimán a 0.25 A, usando el potenciómetro P2 de la unidad SES-6. Repetimos el paso 15. Ajustamos la corriente del electroimán a 0.4 A, usando el potenciómetro P2 de la unidas SEs-6 Repetimos el paso 15. Gire completamente el potenciómetro P2 en sentido anti horario, y espere hasta que el motor se detenga. Llevamos el conmutador S2 a off. Giramos lentamente el potenciómetro P4 hasta que el motor comience a girar. Anotamos en la tabla 1.3 la tensión de entrada de los arrollamientos de control del motor, medida con el multímetro digital. Giramos completamente el potenciómetro P4 en sentido horario, aguarde un tiempo breve, y luego gire nuevamente en el sentido contrario del potenciómetro P4 hasta que el motor se detenga. Repetimos el paso 23. Invertimos las conexiones de la tensión del rotor, en los bornes de conexión de dich a tensión localizados en la unidad SES-20. Repetimos los pasos 20 y 22 a 25. Instalamos la correa de transmisión que conecta el eje del motor en la unidad SES -4, la correa de transmisión que interconecta los rodillos de SES-4 y la correa de transmisión entre SES-4 y SES-3 Repetimos el paso 26. Repetimos el paso 20 22 y 27. Instalamos el volante grande sobre el eje del motor. Repetimos el paso 20 22 y 27. Repetimos el paso 20. Llevamos el conmutador S2 de la Unidad SES-6 a la posición “ON” y ajuste el potenciómetro P2 para obtener una corriente de frenado de 0.25 A. Retiramos la correa de transmisión entre el motor y la u nidad SES-4.
Variamos la tensión del motor usando el potenciómetro P4 como se indica en la Tabla 1.4 Anotamos en dicha tabla la duración del ciclo de rotación tal como se observa en la pantalla del osciloscopio. Cuando la tensión del rotor llega a 20 V, desconectamos el multímetro digital y conectamos a las terminales entradas de CC de A2, que se encuentran en la unidad SES-100. Desconectamos la alimentación del instrumental de medición y del sistema experimental. Desconectamos todas las conexiones afectuadas en el sistema experimental.
TABLAS Tensión del roto (V) 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Duración del IB = 0.1 A 50 60 70 80 50 40 30 20 15 ciclo (ms/rev) Duración del IB = 0.25 A 70 65 55 50 45 40 35 30 25 ciclo (ms/rev) Duración del IB = 0.4 A 8 70 60 55 45 40 30 20 15 ciclo (ms/rev) Tabla 1.2 Duración del ciclo del motor de cc en función de la ganancia de tensión para tres corrientes de frenado.
20 10 20 10
Tensión de la zona Solo la rotación del El motor gira con correas El motor gira con correas muerta (V) motor de transmisión de transmisión y volante Comienzo de la 2.9 3.2 5 rotación en sentido horario Frenado en sentido 2.9 3.2 5 horario Comienzo de 2.9 3.2 5 rotación en sentido antihorario Frenado en sentido 2.9 3.2 5 antihorario Tabla 1.3 Tensión de la zona muerta del motor para varias condiciones de operación.
Tensión del Rotor (V) 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Duración del ciclo IB = 0.25 A 120 110 100 80 60 55 50 (ms/rev) Tabla 1.4 Duración del cciclo del motor de CC en función de la tensión del rotor con corriente de frenado constante y momento interno adicional.
20 45
ANÁLISIS DE RESULTADOS
Calcule la velocidad angular del motor usando los datos de la tabla 1.2 y anote los resultados en la tabla 1.5
Tensión del rotor (V) 2 4 6 8 10 12 14 16 Velocidad IB = 0.1 70.3 78.4 82.2 89.7 95.8 102.6 110.2 115.9 angular en A rad/s Velocidad IB = 40.6 46.8 55.6 59.1 60.9 68.5 70.8 78.5 angular en 0.25 A rad/s Velocidad IB = 0.4 20.4 29.8 36.7 42.9 51.7 59.6 64.8 72.9 angular en A rad/s Tabla1.5 Velocidad angular del motor de CC con corriente constante de frenado
18 118.4
20 122.3
80.5
88.6
84.4
90.6
Dibuje las características en estado de régimen del motor con diferentes corrientes de frenado
Estado de Regimen de un Motor 140 120 100 80 60 40 20 0
2
4
6
8 Ib=0.1
10
12 Ib=0.25
14 Ib=0.4
16
18
20
Calcule la ganancia en estado de régimen del motor, Kv, en el alcance lineal del grafico para cada corriente de frenado. Anote las ganancias en la tabla 1.36 Kv (rad/(V.s))
Ib.=0.1 A
1.90
Ib.=0.25 A
0.488
Ib.=0.4 A
0.25
Tabla1.6 Ganancia del motor en estado de régimen en función de la tensión del rotor con corriente constante de frenado
Calcule y anote el valor promedio de la ganancia. Ganancia media= 0.879 Calcule y anote el valor promedio de la tensión de la zona muerta del motor, usando los datos de la tabla 1.3 Edz= 2.9
¿Cuál es la razón de la diferencia entre los valores de la zona muerta, medidos bajo las distintitas condiciones de operación detalladas en la tabla 1.3? R/ La diferencia las ocasiona las bandas de transmisión. Utilice los resultados de la tabla 1.4 para calcular y anotar en la tabla 1.7 la velocidad angular del motor en función de la tensión del rotor.
Tensión del Rotor 2 4 6 8 10 12 14 16 18 (V) Velocidad IB = 0.25 14.7 15.9 16.7 18.3 23.4 31.8 38.7 49.2 64.9 angular w A (rad/s) Tabla 1.7 Velocidad angular de motor de CC en función de la tensión del rotor con corriente de frenado constante y momento de inercia adicional.
Compare los resultados de la tabla 1.7 con los resultados de la tabla 1.5 con corriente de frenado Ib= 0.25 A ¿Existe alguna diferencia entre los resultados? R/ La diferencia es relativamente mínima.
20 74.9
Con referencia a la ecuación del motor, ¿Posee la magnitud de la inercia alguna influencia en la velocidad del estado de régimen? R/ Ninguna, ya que no son proporcionales, la ecuación del motor es la fórmula eléctrica que describe al motor en estado de régimen. Calcula la ganancia del amplificador de potencia del motor, Kd, usando las tensiones anotadas en el paso 38 Kd=1.58 Kv (rad/(V.s)) Anote entre corchetes la unidad física de Kd {(volt*seg)/rad}
CONCLUSIONES
Al hacer la práctica de laboratorio se notó que tenía una disminución de velocidad con lo que es el par del motor.
La tensión ac que se produce en el motor (su devanado) es la misma tensión de entrada, caso contrario en lo que es la señal de salida es la velocidad de este.
Las representaciones de la señal de entrada y la señal de salida son esencialmente las características estáticas que presento este motor, se nota que este tiene un crecimiento de voltaje y velocidad con un parámetro de corriente controlado que no tiene un aumento creciente
