RESUMEN DE LA HISTORIA DE LOS MOTORES DC
Las Maquinas dc son generadores que convierten energía mecánica en energía eléctrica y motores que convierten energía eléctrica dc en energía mecánica.
Champan [1] hace referencia a que la mayoría de las maquinas dc son semejantes a las maquinas ac porque tienen voltajes y corrientes ac dentro de ellas, las maquinas dc tienen una salida dc dolo por que existe un mecanismo que convierte los voltajes ac internos en voltajes dc en sus terminales, este mecanismo es denominado conmutador, es por eso que la maquinaria dc también se conoce como MAQUINARIA DE COLECTOR O CONMUTADA. La historia de las maquinas de corriente continua nace al igual que los transformadores del descubrimiento de la ley de la inducción ELECTROMAGNETICA. En el trabajo de investigación que se presenta en estas páginas, y se pone énfasis en la evolución de la máquina de corriente continua, y se abunda además en los elementos constructivos de ella. Es importante destacar también la importancia de las máquinas de corriente continua:
En el mundo del transporte ya que tienen facilidad de mantener constante la velocidad de rotación. En la fabricación de micro-motores utilizados en la electrónica.
Hay cinco clases principales de motores de cd de uso general a) Motor con excitación en derivación b) Motor con devanado en serie c) Motor compuesto d) Motor de excitación separada e) Motor de imán permanente Con el descubrimiento de la ley de la inducción electromagnética por Faraday, empieza la historia de las máquinas eléctricas y hasta mediados de la octava década del siglo XX, representa en esencia la historia del desarrollo de la máquina de corriente continua. Para explicar sus etapas se las a calcificado en 4 periodos:
El primer periodo de desarrollo de la máquina de corriente continua, que abarca el tiempo desde 1831 hasta 1851, está enlazado con los nombres de los científicos rusos H.Lenz y Moritz von Jacobi ,el Herrero estadounidense Thomas Davenport construye un motor eléctrico que produce la energía suficiente para alimentar un modelo de tren eléctrico pequeño. Más tarde se iba a utilizar su motor para suministrar energía a las máquinas en su taller.
Fig2. Motor eléctrico de Davenport
La pagina Magnet-lab [2 ] hace referencia a la ley de Lenz y nos dice que de acuerdo con la ley, la cantidad total de energía en el universo debe permanecer constante. Si el campo magnético asociado con los movimientos actuales en la mi sma dirección que el cambio en el campo magnético que la creó, estos dos campos magnéticos se combinan para crear un campo magnético neto que podría inducir una corriente con el doble de magnitud.
Fig1. Imagen de Lenz y Moritz von Jacobi.
El segundo y tercero periodo de desarrollo de la máquina de corriente continua, que abarcan los años de 1851 a 1871, se caracterizan por el paso a las máquinas del tipo electromagnético, al principio, con excitación independiente, y luego, con autoexcitación, y así como por el paso de la máquina bipolar a la multipolar. En el cuarto período de su desarrollo (de 1871 a 1886) la máquina de corriente continua adquirió los rasgos fundamentales de la construcción moderna. Fueron propuestas y realizadas: 1869 Zénobe-Théophile Gramme, un ingeniero eléctrico nacido en Bélgica, inventa una práctica continua-generador de corriente eléctrica conocida como el dinamo de Gramme, que unos años más tarde se descubre por accidente al ser reversible de modo que también puede ser utilizado como un motor eléctrico.
La máquina con autoexcitación de Gramme según la pagina Magnet-lab [2] nos comenta que a pesar de que Gramme no era el primer motor eléctrico que se haya construido, fue el primero de importancia comercial, ayudando a la transición de Europa y América más lejos de los caballos y los motores de vapor y más cerca el uso generalizado de la energía eléctrica.
El desarrollo posterior de las máquinas de corriente continua tuvo gran importancia la creación del convertidor con un inducido de corriente alterna a continua y el convertidor inverso de corriente continua a alterna; la creación de instalaciones potentes según el sistema Leonardo Ilgner que según la paguina de internet uncp [3] no dice que se utilizo para la industria (instalaciones metalúrgicas y máquinas de extracción), instalaciones con convertidores a vapor de mercurio para la alimentación de las máquinas de corriente continua de los dispositivos industriales y los, ferrocarriles electrificados tanto en las subestaciones de tracción, como en las locomotoras eléctricas. En la tercera década de nuestro siglo se comienza la elaboración de tipos especiales de máquinas eléctricas con campo transversal según el sistema de Rosenberg para : o
o
la iluminación de los trenes
la soldadura eléctrica
Las máquinas de corriente continua obtuvieron amplio empleo al principio como :
Turbogeneradores de alta velocidad y de potencia limitada Excitadores de los turbogeneradores sincrónicos de alta velocidad y alta potencia.
Paralelamente a la perfección de la construcción de las máquinas de corriente continua se realizaba un gran trabajo teórico y de investigación es decir los trabajos de A. G. Stolétov sobre la investigación de las propiedades magnéticas de los materiales ferromagnéticos, que se adoptaron como base de los métodos racionales de cálculo.de los circuitos magnéticos de las máquinas eléctricas.
COMPARATIVA SOBRE EL MOTOR DE NUCLEO DE HIERRO Y EL ROTOR HUECO En el Pdf. Motores de C.C [4] Se muestras las siguientes generalidades.
Motor DC Rotor de Núcleo de Hierro
Ventajas Construcción mas fácil. Precio elevado. No tan ligero
Rotor de hueco
Baja inercia (grandes aceleraciones). Pérdidas nulas en el estator y en el hierro del rotor. Baja saturación Baja constante de tiempo eléctrica (L↑) Bajos pares de retención Relación tensión-velocidad LINEAL Relación corriente-par LINEAL Volumen bajo Baja tensión de arranque Menores problemas de mantenimiento del colector
Desventajas Alta inercia (pequeñas aceleraciones). Perdidas en el estator y en el hierro del rotor Alta constante de tiempo eléctrica (L↑) Problemas del mantenimiento del colector
Construcción más compleja. Precio elevado.
MANTENIMIENTO DE MOTORES Primeramente para poder definir los pasos del mantenimiento es necesario conocer ciertos parámetros: como por ejemplo:
la selección de una máquina de c-d, se realiza en función de las condiciones paramétricas de : velocidad carga mecánica par de arranque voltaje de la fuente condiciones de trabajo situación de montaje
Según el manual de la Universidad Tecnológica del Norte De Coahuila [4] nos dice que una vez sabiendo las características de operación es necesario conocer el principio de peración, distinguir sus componentes y su forma de montaje y construcción Motor en derivación El motor en derivación se utiliza en aplicaciones de velocidad constante, como en los accionamientos para los generadores de corriente continua en los grupos moto generadores de corriente directa, así como también en aplicaciones como son ventiladores y bombas. Motor serie El motor devanado en serie se usa en aplicaciones en las que se requiere un alto par de arranque, como en la tracción eléctrica, grúas, malacates, bombas hidráulicas de pistón y en general en aquellos procesos donde lo importante sea vencer un par de gran precisión en la velocidad. Motor compound En los motores en compound, la caída de la característica velocidad-par se puede ajustar paraque se adecue a la carga.El mayor uso del motor compound aditivo es en estrujadoras, grúas tracción, calandras,ventiladores, prensas, limadores.El motor compound diferencial presenta el peligro de embalarse para fuertes cargas, por lo que su empleo es muy limitado. Motor con excitación en derivación (shunt)
Mantenimiento de motores eléctricos Los mantenimientos de los motores eléctricos son de gran importancia para el funcionamiento óptimo de estos, ya que con esto se logra mayor vida útil del motor y menores fallas en los procesos. Hay dos tipo de mantenimientos, el mantenimiento preventivo y el mantenimiento correctivo. Mantenimiento preventivo El mantenimiento preventivo reduce la necesidad de reemplazar las partes, ya que a lo largo del tiempo permite un mayor cuidado del motor. Mantenimiento correctivo El mantenimiento correctivo se lleva a cabo cuando aparece algún problema. Durante esta fase es común el reemplazo de partes y componentes de los motores. El cumplimiento de un programa de mantenimiento para : o o
Inspeccionar Limpiar
o o o
Lubricar ajustar Probar
Todos los motores accesibles de una instalación, debe ser en forma sistemática, ya que con esto prevenimos fallas prematuras en el sistema eléctrico. Un programa de mantenimiento preventivo ayuda a limitar el número de interrupciones en el servicio, para esto podemos verificar periódicamente los Siguientes puntos:
E1) Limpieza general
8) Las condiciones en que se encuentran escobillas y porta escobillas(en el caso de rotor devanado )
9) Efectuar mediciones de las características eléctricas del motor (Voltaje y corriente detrabajo) y compararlos con los valores nominales marcados por el fabricante.
2) Las condiciones eléctricas
7) Las condiciones en que se encuentran el conmutador o anillos rozantes del rotor (en el caso de rotor devanado )
10) Inspección de los circuitos de control de mando, así como los dispositivos de potenciacon los que se arranca el motor.
3) La temperatura ambiente y la ventilación apropiada
6) El deterioro del aislamiento de los devanados del motor
4) El alineamiento del motor con carga.
5) La lubricación apropiada y el desgaste de las chumaceras del motor y de la carga
BIBLIOGRAFIA [1] CHAPMAN,Sthepen, ”Maquinas Eléctricas”,3era edición ;McGrawHill,2000 ,pag483 [2] http://www.magnet.fsu.edu/education/tutorials/pioneers/lenz.html
[3]http://www.uncp.edu.pe/newfacultades/ingenieriasarqui/newelectrica/phocadownload/descargas/maq uinas%20de%20corriente%20continua.pdf [4]es.scribd.com/doc/49679080/49/CLASIFICACION-DE-LOS-MOTORES-DE-CORRIENTECONTINUA, Página46
