Motores DC

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA - ELECTRONICA I - LABORATORIO 1 - AGOSTO 2008 1 ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE UN MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA Luis Felipe De La Hoz Cubas, María Ilse Dovale Pérez, Fabio García Rodríguez División de Ingenierías Universidad del Norte Barranquilla Abstract— Los motores de DC son dispositivos que convierten la energía eléctrica en energía mecánica, a través de un movimiento rotatorio, en el presente informe se quiere corroborar la teoría a través de la práctica midiendo las resistencias de los devanados de un motor y haciendo una prueba de vacío para un motor de corriente continua. I. INTRODUCCION En el siguiente artículo se pretende dar a conocer los aspectos fundamentales de un motor de corriente continua con el fin de identificar sus diferentes bobinados, determinar la resistencia de sus devanados, las pérdidas mecánicas, las pérdidas de hierro y corroborar que la suma de sus pérdidas sea igual a la potencia que se necesita para hacer funcionar Figura 1: Vista en perspectiva de una espira giratoria entre el motor en vacío a su velocidad nominal sin considerar las caras polares. pérdidas en el circuito de excitación. Como se puede ver, el campo magnético de la máquina se alimenta de los polos magnéticos norte y sur que se observan en el estator que vemos en la Figura1, y la espira de alambre II. MOTORES DE DC del rotor se encuentra en una ranura labrada en el núcleo ferromagnético. OS motores DC son máquinas eléctricas que como se L ha dicho anteriormente convierten energía eléctrica en energía mecánica, en cierto aspecto las máquinas de DC son A. MEDIDA DE LA RESISTENCIA DE LOS DEVANADOS DE UN MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA muy parecidas a las de AC ya que por dentro tienen voltajes y En el caso de un motor DC la fuerza de éste depende de corrientes de AC dentro de ellas, la diferencia con la máquina los sentidos de la corriente que circula por su devanado de de DC es el mecanismo con el que cuentan para convertir los excitación y de la corriente que circula por el devanado del voltajes internos AC en voltajes DC en sus terminales. inducido. Cabe resaltar que un motor de DC real difiere de La frecuencia con la que gira un motor de DC puede mod- una máquina líneal estudiada previamente en su forma de ificarse si se tienen en cuenta diversos aspectos tales como: movimiento ya que estos giran, mientras que las máquinas la tensión aplicada al devanado de inducido y la corriente de líneales se movían en línea recta. excitación, esto se debe a que cuando aumentamos la corriente Para su correcto funcionamiento el motor esta basado en dos de excitación y aumentamos la tensión aplicada al inducido partes fundamentales, el rotor y el estator. Como su nombre hay una reducción en la frecuencia de giro. lo indica el rotor es la parte giratoria de la máquina el cual La resistencia de los devanados de un motor de corriente tiene una espira de alambre que gira sobre un eje fijo, en este continua puede establecerce a través de la ley de Ohm, config- caso el estator, la cual es la parte estacionaria de la máquina. urando el circuito del motor tal que el devanado de inducción A continuación se encuentra una imágen tomada del la se encuentre en serie con el devanado de excitación serie, referencia [1] de como está constituido un motor. permitiendo medir el voltaje en el devanado de excitación serie y la corriente que circula por toda la rama.

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA - ELECTRONICA I - LABORATORIO 1 - AGOSTO 2008 2 En la Figura 2 se puede ver la configuración del circuito c:) Resistencia referida a 75o para el devanado de ex- montado: citación paralelo R75o = 495:8 Luego de realizadas las medidas indirectas de las resistencias, logramos identificar la resistencia en cada uno de ellos, cuya variación sirve como método de control de los campos al interior del motor. Observando los resultados obtenidos, encontramos que el devanado con mayor resistencia era el de excitación en paralelo, esto para lograr una corriente adecuada para la generación del flujo de la máquina. B. PRUEBA DE VACIO PARA UN MOTOR DE CORRIENTE Figura 2: Bornes de un motor DC CONTINUA Como toda máquina, los motores también experimentan una serie de pérdidas debido a factores reales, la suma de estas pérdidas es igual a la potencia necesaria para hacer funcionar Ahora con los valores de las corrientes y los voltajes un motor en vacío a su velocidad nominal. se calculan las resistencias correspondientes al devanado de Existen dos clases de pérdidas en el motor, las cuales se inducción , al devanado de excitación en serie y al devanado pueden clasificar en: de excitación en paralelo. Pérdidas mecánicas: Se presentan debido al rozamiento propio entre los rodamientos y el rozamiento con el aire entre las partes de la máquina y el aire encerrado en el entrehierro. Pérdidas en el núcleo: Son causadas por la histéresis y las corrientes parásitas en el metal del motor, pueden varíar con TABLA1: Registros en el devanado de inducción. el cuadrado de la densidad de flujo B 2 y con la potencia de la velocidad de rotación elvado a la 1.5ésima potencia, n1:5 : A su velocidad nominal no hay potencia de salida en el motor ya que se encuentra operando sin carga, por otra parte, la corriente que circula en el inducido es despreciable. Para proceder con la prueba de vacío para un motor de DC TABLA2: Registros en el devanado de excitación paralelo. primero se energizó el campo de excitación a su valor nominal de tensión el cual era de 220V , luego de esto se procedió a energizar de igual forma el circuito de armadura a tan sólo el 50% de su valor nominal de tensión es decir 110V . El circuito montado se puede ver a continuación en la Figura 3. TABLA3: Registros en el devanado de excitación serie. Al igual que con los transformadores, con los motores tambien es necesario referir las resistencias a 75o , para esto se utiliza la misma fórmula que se utilizó para la práctica del estudio de los transformadores, esta ecuación es: R75o = R[1 + t (75 t )] Entonces tomando como t = 0:00393 y t = 24o se tiene que: Figura 3: Motor DC con excitación independiente a:) Resistencia referida a 75o para el devanado de inducción R75o = 11:92 Se procedió a ajustar la velocidad del motor a su valor b:) Resistencia referida a 75o para el devanado de ex- nominal variando la alimentación del campo de excitación, por citación serie R75o = 0:456 otra parte el voltaje de armadura se incrementó en décadas hasta llegar a su voltaje nominal variando simultáneamente

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA - ELECTRONICA I - LABORATORIO 1 - AGOSTO 2008 3 el voltaje de alimentacion del campo de excitación, se ha se convierte en las pérdidas, tanto mecánicas, como por el de tener en cuenta que uno de los objetivos era mantener material del núcleo. las revoluciones por minuto en aproximadamente 3600, los Cabe resaltar que la prueba no puede se puede llevar al resultados arrojados fueron consignados en la siguiente tabla: valor de tensión nominal del motor, debido que como se ve en la tabla, la corriente se excedería de su valor máximo que es 0:4A y causaría graves daños en la máquina. III. CONCLUSIONES Como se pudo comprobar los motores de DC convierten potencia eléctrica en potencia mecánica por medio de su movimiento rotatorio, el motor actualmente es una gran ayuda para la sociedad ya que gracias a él muchas máquinas que basan su funcionamiento en ellos pueden funcionar. Es una de las máquinas más versátiles en la industria, ya que gracias a su fácil control de posición, par y velocidad permite que se pueda aplicar en muchos ámbitos, tales como el control y la aplicación de procesos Una de las príncipales características de un motor de DC es que puede regular su velocidad de vacío a plena carga. En un motor la velocidad a la que se presenta el par máximo TABLA4: Registro de tensión en el devanado de inducción. se puede controlar variando la resistencia del rotor, el valor del par máximo es independiente de la resistencia del rotor, pero una alta resistencia del rotor disminuye la velocidad a la que Se debe tener en cuenta de la Figura 3 que la potencia que se se presenta el par máximo y por tanto incrementa el par de calculó fue la potencia absorbida por el circuito de armadura: arranque del motor, aunque esto afecta ya que su regulación de velocidad no es la mejor en su intervalo normal de operación, P = IA1 V en contraste, una baja resistencia en el rotor reduce el par de arranque y mejora la regulación de velocidad. Por otra parte el control de velocidad se puede lograr en La gráﬁca de voltaje contra potencia absorbida que resulta los motores de inducción por medio del cambio del número de los datos obtenidos se puede ver a continuación en la Figura de polos en la máquina, del cambio de frecuencia eléctrica 4. aplicada, del cambio de voltaje aplicado en los terminales o del cambio en la resistencia del rotor. Finalmente es importante tener en cuenta que una máquina de corriente continua puede ser motor o generador depen- diendo del sentido de giro de las espiras, los últimos seran estudiados más adelante. IV. BIBLIOGRAFIA [1].Máquinas Eléctricas, Stephen Chapman. Mac Graw Hill. [2].Maquinaria Eléctrica. Fitzgerald, Kingsley, Kusko. Mc Graw Hill. [3].Notas de Clase, Ing.Javier Guerrero. Figura 4: Gráﬁca de voltaje contra potencia absorbida. En esta segunda prueba buscábamos realizar una estimación de las pérdidas que toman lugar en un motor de DC real, esto, despreciando las pérdidas en el cobre, ya que debido a la resistencia de estos y la baja corriente que manejan se hace despreciable, y la diferencia entre la potencia entregada por la fuente DC, y la que entrega el rotor de la máquina,

Motores DC

by María Dovale on Jun 10, 2009

Accessibility

Categories

Upload Details

Usage Rights

1 Embed 1

Statistics

Motores DC Document Transcript