DEPARTAMENTO DE ELECTRICA Y ELECTRONICA

LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS

INFORME 7

ALUMNA: ARMIJOS JOHANNA

20151. TEMA: Motor DC, Excitacin Independiente.

2. OBJETIVOS

2.1. Analizar la grfica obtenida con los datos de la prctica.2.2. Identificar algunas caractersticas del motor DC en conexin Shunt.2.3. Medir las caractersticas de velocidad y corriente de excitacin.

3. MARCO TERICO

3.1. Motor de corriente continua

El motor de corriente continua es una mquina que convierte la energa elctrica en mecnica, provocando un movimiento rotatorio, gracias a la accin del campo magntico.

Una mquina de corriente continua (generador o motor) se compone principalmente de dos partes. El estator da soporte mecnico al aparato y contiene los devanados principales de la mquina, conocidos tambin con el nombre de polos, que pueden ser de imanes permanentes o devanados con hilo de cobre sobre ncleo de hierro. El rotor es generalmente de forma cilndrica, tambin devanado y con ncleo, alimentado con corriente directa mediante escobillas fijas (conocidas tambin como carbones).

El principal inconveniente de estas mquinas es el mantenimiento, muy caro y laborioso, debido principalmente al desgaste que sufren las escobillas al entrar en contacto con las delgas.

Algunas aplicaciones especiales de estos motores son los motores lineales, cuando ejercen traccin sobre un riel, o bien los motores de imanes permanentes. Los motores de corriente continua (CC) tambin se utilizan en la construccin de servomotores y motores paso a paso. Adems existen motores de CD sin escobillas.

Es posible controlar la velocidad y el par de estos motores utilizando tcnicas de control de motores CD.

3.2. Circuito Inducido

Constituye la parte mvil del motor, proporciona el troqu para mover a la carga formado por:

Eje:Formado por una barra de acero fresada. Imparte la rotacin al ncleo, devanado y al colector.Ncleo:Se localiza sobre el eje. Fabricado con capas laminadas de acero, su funcin es proporcionar un trayecto magntico entre los polos para que el flujo magntico del devanado circule.

Las laminaciones tienen por objeto reducir las corrientes parsitas en el ncleo. El acero del ncleo debe ser capaz de mantener bajas las prdidas por histresis. Este ncleo laminado contiene ranuras a lo largo de su superficie para albergar al devanado de la armadura (bobinado).

Devanado:Consta de bobinas aisladas entre s y entre el ncleo de la armadura. Estas bobinas estn alojadas en las ranuras, y estn conectadas elctricamente con el colector, el cual debido a su movimiento rotatorio, proporciona un camino de conduccin conmutado.Colector:Denominado tambin conmutador, est constituido de lminas de material conductor (delgas), separadas entre s y del centro del eje por un material aislante, para evitar cortocircuito con dichos elementos. El colector se encuentra sobre uno de los extremos del eje del rotor, de modo que gira con ste y est en contacto con las escobillas. La funcin del colector es recoger la tensin producida por el devanado inducido, transmitindola al circuito por medio de las escobillas (llamadas tambin cepillos).

3.3. Circuito Inductor

Constituye la parte fija de la mquina. Su funcin es suministrar el flujo magntico que ser usado por el bobinado del rotor para realizar su movimiento giratorio. Est formado por:

Armazn:Denominado tambin yugo, tiene dos funciones primordiales: server como soporte y proporcionar una trayectoria de retorno al flujo magntico del rotor y del imn permanente, para completar el circuito magntico. Imn permanente:Compuesto de material ferromagntico altamente remanente, se encuentra fijado al armazn o carcasa del estator. Su funcin es proporcionar un campo magntico uniforme al devanado del rotor o armadura, de modo que interacte con el campo formado por el bobinado, y se origine el movimiento del rotor como resultado de la interaccin de estos campos. Escobillas:Las escobillas estn fabricadas se carbn, y poseen una dureza menor que la del colector, para evitar que ste se desgaste rpidamente. Se encuentran albergadas por los porta escobillas. Ambos, escobillas y porta escobillas, se encuentran en una de las tapas del estator.

Partes esenciales de una dinamo de rotor devanado.

Un sistema trifsico se puede transformar empleando 3 transformadores monofsicos. Los circuitos magnticos son completamente independientes, sin que se produzca reaccin o interferencia alguna entre los flujos respectivos.

Otra posibilidad es la de utilizar un solo transformador trifsico compuesto de un nico ncleo magntico en el que se han dispuesto tres columnas sobre las que sitan los arrollamientos primario y secundario de cada una de las fases, constituyendo esto un transformador trifsico.

3.4. Principios de funcionamiento

Si se tiene una espira como la de la figura 3, sumergida en un campo magntico de induccin "B y mediante una fuente externa hacemos circular una corriente se producir una fuerza normal a la direccin B".

Figura 3.

Si la espira puede girar sobre su eje se desplazar hasta que quede en la posicin horizontal fig. 4, tal vez continuara girando un poco por inercia pero ni bien sobrepasa la posicin horizontal las fuerzas comenzarn a actuar en contra del movimiento.

Figura 4.

Para que contine girando ser necesario invertir el sentido de la corriente.

Figura 5.

Esto se logra, al igual que en el generador de corriente continua, mediante un conmutador o colector (Figura 6.), obteniendo una cupla rectificada pulsante que hace que la mquina contine girando en el mismo sentido.

Figura 6.

Al igual que en el generador de corriente continua, aumentando el nmero de espiras y distribuyndolas en forma radial se obtiene un resultado mejor.

4. EQUIPO Y MATERIALES

Equipo utilizado: Fuente de poder TF-123 Fuente de poder PS-12 Voltmetro analgico 120 DC Motor de DC MV 120 Motor DC DEM-43 Restato RH-11 Restato Shunt Regulador 440 Tacmetro Elctrico MV100 Tacmetro Unit MD-40 Interruptor TO-30

5. PROCEDIMIENTO

5.1. Prender la fuente de tension fija DC, en el circuito inductor con el reostato incrementar la corriente de campo aproximadamente a 1A.5.2. Energizar la fuente de DC variable, incrementar la velocidad aumentando voltaje a pasos de 10V hasta 110, tomar datos de V1, RPM e If5.3. Fijar el If en la mxima corriente minima velocidad, aumentar la velocidad en pasos de 50 RPMS hasta 2500, tomar datos de If y RPMS.5.4. Realizar las conexiones segn el circuito especificado en clase.

6. CUESTIONARIO

6.1. Indique cuales son las caractersticas nominales del motor DC.

Potencia nominalPara un motor es la potencia entregada en el eje (medida en vatios, W) en condiciones nominales.

Tensin nominalLa tensin nominal es la tensin entre bornes de la mquina en condiciones de referencia definidas.

Para los motores en general con la tensin nominal el motor entrega la potencia nominal correspondiente a la velocidad denominada base, de referencia.

Alimentacin elctricaEn los motores de corriente continua alimentados por medio de un convertidor esttico de potencia, la ondulacin de la tensin y de la corriente influyen sobre las caractersticas de funcionamiento de la mquina.

Al comparar un motor con este tipo de alimentacin, con otro que se alimenta con una fuente de corriente continua pura, se observa que las prdidas y el calentamiento se incrementan y la conmutacin se dificulta, para el primer caso.

En el diseo de los motores es necesario tener en cuenta las caractersticas de la alimentacin, que puede asemejarse a una fuente de corriente continua con armnicas superpuestas.

Para reducir la ondulacin en algunos casos se incluyen en el circuito de alimentacin inductancias adicionales (que cumplen la funcin de filtros).

Sobreintensidad ocasionalLos motores de corriente continua deben poder soportar para la mxima velocidad, con la plena excitacin y su correspondiente tensin de armadura, una corriente igual a 1.5 veces la corriente nominal durante un tiempo no menor de 1 minuto.

Para mquinas grandes se puede, adoptar una tiempo menor, pero este no podr ser inferior a 30 s.

La posibilidad de que se presente una sobreintensidad ocasional en una mquina rotante, se indica con el objeto de coordinar la mquina con los dispositivos de comando y proteccin, no estableciendo las normas ensayos para verificar esta condicin.

Los efectos del calentamiento de los arrollamientos de la mquina varan aproximadamente como el producto del tiempo por el cuadrado de la corriente, en consecuencia una corriente superior a la nominal produce un incremento de la temperatura de la mquina.

VelocidadPara las mquinas de corriente continua se define una velocidad base, que corresponde a una condicin de funcionamiento en la cual la mquina entrega potencia y par nominales.

El modo ms simple de regular la velocidad de un motor es variando la tensin de armadura debido a que la velocidad de un motor de corriente continua es directamente proporcional a ella.

Aumentando la tensin de armadura y manteniendo el flujo, la velocidad del motor puede incrementarse continuamente desde el reposo hasta alcanzar la velocidad base.

El par desarrollado permanece constante (a corriente de armadura constante), mientras no se vare la corriente de campo y consecuentemente el flujo.

Si se requiere incrementar la velocidad por arriba del valor base, se puede recurrir a la regulacin del campo, es decir reducir la corriente de excitacin.

6.2. Realizar los grficos de la velocidad vs la corriente de campo en el circuito inductor.

IfwIfw

0,8515500,542050

0,816000,52100

0,816500,492150

0,72517000,4752200

0,717500,452250

0,62518000,452300

0,618500,4252350

0,57519000,4252400

0,5519500,42450

0,5520000,42500

IfwIfw

0,4925000,652050

0,524500,6752000

0,5124000,711950

0,5223500,731900

0,52523000,7751850

0,5522500,8251800

0,57522000,91750

0,621500,951700

0,62521001,021650

1,11600

La relacin velocidad y corriente de excitacin, es inversamente proporcional, es decir conforme voy aumentado la corriente de excitacin disminuye la velocidad del motor. Conforme aumento la corriente de excitacin, disminuye la velocidad de giro del motor.

6.3. Que sucede cuando el motor DC se queda sin excitacin de campo.

Si el motor no tiene excitacin de campo gira rpidamente, es decir la velocidad del motor se dispara a altas velocidades.

7. CONCLUSIONES

7.1. La velocidad de giro del motor es proporcional a la fuerza contra electromotriz (FCEM) e inversamente proporcional a la densidad del flujo magntico producida por la corriente de excitacin del circuito inductor. 7.2. Para el arranque del motor, la corriente de excitacin debe ser mayor a cero, ya que si se arranca un motor con IF=0, el motor girara demasiado rpido.

8. BIBLIOGRAFA

Electrnica industrial moderna, Timothy J. Maloney. Motor DC. Disponible en: http://www.monografias.com/trabajos74/motores-corriente-directa/motores-corriente-directa2.shtml#ixzz3M6bfiGX3, Recuperado el 5 de enero del 2015. Motor de Corriente Continua. Disponible en: http://e-ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio//3000/3017/html/334_conexin_de_los_motores_de_cc_aplicaciones.html, recuperado el 6 de enero del 2015. Motor de excitacin independiente. Disponible en: http://html.rincondelvago.com/motores-dc-de-excitacion-independiente.html, recuperado el 6 de enero del 2015.