Informe p05 Maquina 2

8/19/2019 Informe p05 Maquina 2

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA, LABORATORIO DE CONVERSIÓN ELECTROMAGNÉTICA, MÁQUINA DC-MOTOR EN DERIVACIÓN 1

Informe P05: Máquina DC-Motor en derivaciónElkin D. Reyes M, Juan S. Riveros Ch, Camilo A. Martinez M, Jose M. Pinto G, Laura S. Rosero Z.

Abstract—Esta práctica de laboratorio se enfocó principal-mente a entender el funcionamiento de la máquina de corriente

directa como motor en derivación (shunt). Se realizo el debidomontaje con la ayuda del tutor y fue necesario comprendercomo las diferentes magnitudes eléctricas influyen en el com-portamiento de la magnitudes mecánicas , en nuestro caso lavelocidad y el torque desarrollado por el motor shunt. Es desuma importancia conocer con antelación lo que se va a medir ycomprobar ya que en el transcurso de la practica los equipospueden sufrir daños por la inadecuada manipulación de losmismos.

Index Terms—Campo Magnetico, Corriente de Campo, Polar-idad , Sentido de Giro, Conexión

I. INTRODUCCIÓN

Los motores de corriente continua se pueden clasificar segúnsu tipo de excitación: pueden ser de excitación en derivación, en serie independiente o compuesta , esto con el ánimo deobservar el mejor desarrollo de la máquina , la optimizaciónde la entrada de energía eléctrica en energía mecánica teniendoen cuenta magnitudes como el torque , la velocidad y ladiferentes tensiones y corrientes en cada uno de los circuitosmencionados anteriormente . En esta práctica dedicaremosnuestro tiempo a entender , comprender y manipular cada una

de estas magnitudes , con el ánimo de ver las ventajas quetiene el motor CC frente al de AC , el ejemplo mas claro es laflexibilidad para el control de velocidad y par , característicaque lo ha transformado en una máquina interesante para suaplicación en diversos accionamientos industriales.

II . OBJETIVO

• Determinar la relación par velocidad que existe en lamáquina.

• Observar la relación que tienen la corriente de campo yarmadura con respecto a la velocidad de giro.

• Identificar las modificaciones necesarias para realizar uncambio de giro.

III. ALCANCE

El procedimiento aplica para el conjunto demáquinas de corriente continua, que están diseñadaspara este propósito: General Electric, compound,4.5kW,125V, 36A, 1750RPM,Rf = 47.2Ω a 25

oC, I f = 2A

IV. TEORÍA VERIFICADA A. Motor en derivación en C.C

Figure 1: Modelo Motor con excitación derivación

A diferencia de los motores que están conectados conexcitación independiente ,los circuitos del inducido y el delinductor se alimenta de fuentes diferentes , según la guía quedesarrollamos par el pre-informe de antemano sabíamos que elmodelo de montaje para el motor shunt las fuentes coinciden.

Nos interesa que desde el primer momento de arranque el

, devanado de excitación este conectado a la tensión de lared , de esta manera el flujo en el entre hierro deberá estaren tener su valor máximo , según lo que vimos el de estamanera se desarrollará el par de arranque necesario para con lacorriente mínima en el inducido. Para esta situación el reóstatoRs que se encuentra conectado en serie con el bobinado deinducción deberá tener la mínima resistencia posible para quesea máxima la corriente de excitación o campo. El torquedesarrollado en la máquina será directamente proporcional alflujo Φ que pasa por los polos y de la corriente que pasa eneste caso por el inducido o rotor I i

T = K T ΦI i (1)

La tensión V en este tipo de conexión es la sumatoria dela tensión que cae en el rotor mas la que cae en la resistenciadel inducido Ri , observemos:

V = E + RiI i (2)

Ahora bien

I i = K E nΦ

Ri(3)

Esta tensión E será directamente proporcional al flujo Φ yde la velocidad desarrollada por el rotor n. De este modo se

puede ver que el motor en derivación funcionará con un par


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If [A] Vel [rpm]1,92 1302,01,81 1342,21,71 1381,81,61 1432,51,50 1490,01,40 1541,51,30 1609,11,25 1650,61,20 1687,31,17 1714,11,15 1752,31,09 1795,3

Table I: Relación If vs. Velocidad

resistente , si aumentáramos este par se producirá un frenadoen la máquina , disminuyendo la velocidad del rotor y dela misma manera disminuyendo la tensión sobre el mismo

(2), a continuación aumentará la corriente absorbida porel inducido y el par de la maquina (1) se incrementarácon el nuevo par ofrecido por la máquina según (3), si segráfica este comportamiento la curva par velocidad n = f (T )del motor en derivación será una línea recta , como se ve enla Figure6. Sustentado por la ecuación (4)

n = V −RiI i

K E Φ =

1

K E ΦV −

Ri

K E K T Φ2 (4)

Para altos pares de carga , aumentará la corriente del rotory por esta razón se puede observar que se reduce el flujo

resultante a consecuencia de la reacción del inducido , la rectamostrada en la Figure6 se desviará ligeramente , esto es unaconsecuencia de los motores en derivación , se presenta unacaracterística de carga rígida .

V. RESULTADOS

Según el desarrollo de la practica realizada se tomaron lossiguientes datos en donde se pueden identificar las relacionesexistentes entre la corriente de campo y armadura con relacióna la velocidad, y así la relación entre la velocidad y el par

electromagnético.En primera medida se tomaron los valores de corriente

de campo vs velocidad para un sentido de giro clockwiseobservando el motor desde el lado de la carga. Posterior a estose procedió a realizar la medida de la corriente de armaduravs velocidad. Por último se cambio el giro de la máquina alsentido CounterClockwise y se repitió la medida de corrientede armadura vs velocidad.

Debido a la baja resolución que se obtiene con el am-perímetro análogo del tablero, se vio la necesidad de calcularla corriente de armadura basados en la tensión existente entrelos terminales de la resistencia de armadura, según esto se

obtienen las gráficas a continuación :

A. Velocidad vs Corriente de Armadura

Vra[V] Vel [rpm] Itot [A] If[A]7,83 1273,2 5,0 1,858,60 1259,0 5,0 1,859,68 1227,4 5,0 1,84

11,17 1190,0 5,0 1,83

13,30 1219,0 4,9 1,8316,35 1181,0 4,9 1,8321,30 1119,0 4,9 1,8331,10 1000,2 4,7 1,8353,30 690,0 4,1 1,83

Table II: IRa vs Velocidad (Clockwise)

Figure 2: Gráfica IRa vs Velocidad (Clockwise)

Vra[V] Vel [rpm] Itot [A] If[A]

8,15 1463,6 6,0 1,858,50 1460,0 5,6 1,859,40 1443,0 5,5 1,85

10,67 1430,0 5,4 1,8412,37 1408,0 5,4 1,8314,60 1375,7 5,2 1,8318,00 1331,0 5,1 1,8323,57 1254,0 5,0 1,8334,50 1103,0 5,0 1,83

Table III: IRa vs Velocidad (CounterClockwise)

Figure 3: Gráfica IRa vs Velocidad (CounterClockwise)


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B. Par Electromagnetico vs Corriente de Armadura

Figure 4: Gráfica IRa vs torque (CW)

Figure 5: Gráfica IRa vs torque(CCW)

C. Velocidad vs Par Electromagnético

Figure 6: Torque desarrollado vs Velocidad

D. Velocidad vs Corriente de Campo

Figure 7: Gráfica If vs Velocidad

VI. ANÁLISIS DE RESULTADOS

1) Si quisiéramos aumentar la velocidad del motor , tansolo se debe varia la resistencia que se pone en seriecon el inductor , de esta manera con la ayuda delreóstato se produce una disminución de la corriente deexcitación como del flujo en el inductor , esto se veráreflejado en el inducido con la reducción de la tensión

del motor , lo que provoca un aumento en la corrientedel inducido absorbido por la máquina , por la relaciónque vimos en (1) , nos damos cuenta que el torque delmotor aumenta ya que la disminución del flujo en elinductor se compensa con el aumento de la corrientedel inducido. En consecuencia se vera un aumento enla velocidad de la máquina , esto no significa que elpar esté estrictamente relacionado con la velocidad , loque pasa es que si disminuimos el flujo en el inductorla velocidad aumentara pero será proporcional al torquecomo se ve en la siguiente gráfica Figure8 sustentadola gráfica obtenida en la Figure7

Figure 8: Variación del flujo inductor

2) En el caso contrario del item anterior si variamos la re-sistencia adicional del circuito del inducido en este casoel banco de resistencias la pendiente de la característicapar vs. velocidad aumentará fuertemente , sustentado porla ecuación (4)

3) Al observar la gráfica de la Figure3 se observa como laumentar la corriente de armadura la velocidad aumenta, con los resultados obtenidos nos dimos cuenta que sise disminuye esta corriente el par aumentará.

4) Ahora observemos la gráfica de la Figure6 , si man-tenemos a potencia constante y reduciendo el flujo del

motor , en este caso la corriente del inducido el torqueserá directamente proporcional a la potencia , y dela misma manera la tensión aplica a las dos ramasserá directamente proporcional al flujo y a la velocidad, el par se irá reduciendo a medida que aumenta lavelocidad , se puede describir este procedimiento comola regulación por control de flujo.

VII. CONCLUSIONES

• En funcionamiento nos dimos cuenta que si aumen-táramos el par resistente , se disminuye la velocidad en elrotor , del mismo modo la disminuirá la tensión que cae

sobre este; esto nos dejo ver que el aumenta la corriente


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absorbida por el inducido , elevando considerablementeel torque , como se observa en la Figure(8)

• Para altos pares de carga , la corriente en el rotor aumen-tará produciendo una reducción en el flujo resultante aconsecuencia de la reacción del inducido

• Al disminuir el flujo en el inductor, la corriente de ex-citación también caerá , esto producirá una disminución el

la tensión que cae sobre el motor y aumentará la corrientedel inducido y el torque, esto cambiará la pendiente dela recta de velocidad vs. par, a menor flujo la pendientese pronuncia mas .

• Cuando variamos la resistencia del inducido la elevadacorriente que pasa por esta resistencia aumenta las perdi-das por efecto Joule , no es económico llevar a cabo esteprocedimiento , solo es recomendable llevarlo a cabo enmotores de baja potencia.

• Los motores en derivación al presentar características decarga dura ó rígida son utilizados en bombas de centrifu-gado , banda transportadoras , extractores y ventiladores, en general máquinas que requieran una velocidad con-

stante.• Es posible variar la velocidad del motor manteniendo

constante la potencia mecánica modificando únicamentela corriente de campo.

T = EI a

2π n60

(5)

Se observa claramente que si se multiplica la ecuación 5por n a ambos lados, la potencia entregada por el motorserá siempre constante, siempre y cuando no se varíe lacorriente de armadura en la máquina.

REFERENCES[1] Jesús Fraile Mora Máquinas eléctricas.pp. 418—518, Madrid, 2003.[2] M.P Kostenko , L.M Piotrovski Máquinas eléctricasII .URSS, 1973.[3] ICONTEC Norma Técnica Colombiana NTC 4120:Efectos de la corri-

ente sobre seres humanos y los animales domésticos. Parte 1 Aspectos

generales.pp. 17—79, Colombia, 2013.

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