UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARIA

PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA Y

MECATRÓNICALABORATORIO DE MÁQUINAS

ELÉCTRICAS

SESIÓN 03: ESTRUCTURA E INSTALACIÓN DE LA MÁQUINA DE CORRIENTE CONTINUA

ALUMNO : LLERENA ALARCON ALDO

#GRUPO 02 : (martes 16:30-18:30)

OBJETIVO: Revisar, estudiar y aplicar la teoría estudiada para reconocer y ubicar a los diferentes componentes de las máquinas de corriente continua, tomando lectura de las resistencias internas de cada una de ellos y realizar el ensamble observando las normas de seguridad.

II. MARCO TEÓRICO:

FUNDAMENTOS FÍSICOS DEL MOTOR DE C.C.

La corriente eléctrica es suministrada externamente a través de un conmutador El conmutador inversa la corriente cada media revolución para mantener el torque rotando la

bobina en la misma dirección El torque del motor es proporcional al campo magnético F=ILB actúa perpendicular a ambos, el cable y el campo.

Un motor de corriente de continua basa su funcionamiento en la fuerza producida en un conductor a causa de la presencia de un campo magnético B sobre una intensidad de corriente eléctrica I. La expresión que la rige es:

Se obtendrá el valor máximo de fuerza cuando el campo magnético sea perpendicular al conductor y se tendrá una fuerza nula cuando el campo sea paralelo al flujo de corriente eléctrica donde 'l' es la longitud del conductor.

Esa fuente de campo magnético proviene del devanado inductor. Este es recibido por el devanado inductor, este inductor hace girar el rotor, el cual recibe la corriente eléctrica de la fuente mediante un colector y sistema de escobillas. El colector es básicamente un conmutador sincronizado con el rotor, que conmuta sus bobinas provocando que el ángulo relativo entre el campo del rotor y el del estator se mantenga, al margen de si el rotor gira o no, permitiendo de esta forma que el par motor sea independiente de la velocidad de giro de la máquina.

Al recibir la corriente eléctrica e iniciar el giro comienza a producirse una variación en el tiempo del flujo magnético por los devanados, produciendo una Fem. inducida EB que va en sentido contrario a la Fem. introducida por la fuente, ej, una batería.

Cuando el motor inicia su trabajo, este inicialmente esta detenido, existiendo un valor de EB nulo, y teniéndose así un valor de intensidad retórica muy elevada que puede afectar el rotor y producir arcos eléctricos en las escobillas. Para ello se conecta una resistencia en serie en el rotor durante el arranque, excepto en los motores pequeños. Esta resistencia se calcula para que el motor de el par nominal en el arranque.

En ciertas condiciones de trabajo, un motor de corriente continua puede ser arrastrado por la carga y entonces funciona como generador. Esto es, el motor absorbe energía cinética de masa giratoria, de manera que la corriente circula ahora en sentido inverso, pues no la suministra la línea, sino que es

I : CORRIENTE ELÉCTRICAB : CAMPO MAGNÉTICOF : FUERZA MAGNÉTICA

devuelta a ella, por la Fem. mayor del motor funcionando como generador. Esto reduce la velocidad del motor, teniéndose así un método de frenado. Se puede tener frenado regenerativo cuando la energía retorna a la línea o frenado dinámico cuando la energía se disipa en una resistencia.

Fig. Motor Eléctrico de Corriente Continua.

III.- ELEMENTOS A UTILIZAR:

Multímetro Puente de Resistencias Megómetro Autotransformador Pulsadores Contactores Motor DC Rectificador de onda completa

IV.-PROCEDIMIENTO DE EJECUCIÓN:

Reconocer e identificar los terminales del motor, elaborar el esquema de conexiones de los componentes encontrados (Indicar el tipo de motor según la información obtenida).

Medir con el instrumento adecuado el valor de la resistencia interna de cada componente, la resistencia de aislamiento del estator y la armadura.

Elaborar el diagrama completo de conexiones del motor ensayado según normas vigentes e incluya los valores de las resistencias internas en los símbolos graficados

Identificar el conmutador y con el instrumento adecuado mida la resistencia de cada dos delgas consecutivas, en un cuadro represente los valores obtenidos de todas las delgas del conmutador.

Implementar el circuito de arranque simple del motor de corriente continua según las instrucciones de la práctica de contactores, graficar los circuitos de fuerza y control aplicados.

Resistencia de AislamientoR. armadura

2000 MΩ

R. Campo 2000 MΩ

V.- CUESTIONARIO:

5.1 Defina la función de cada componente del motor ensayado.

Inductor o estator (Arrollamiento de excitación): Es un electroimán formado por un número par de polos. Las bobinas que los arrollan son las encargadas de producir el campo inductor al circular por ellas la corriente de excitación.

• Inducido o rotor (Arrollamiento de inducido): Es una pieza giratoria formada por un núcleo magnético alrededor del cual va el devanado de inducido, sobre el que actúa el campo magnético. • Colector de delgas: Es un anillo de láminas de cobre llamadas delgas, dispuesto sobre el eje del rotor que sirve para conectar las bobinas del inducido con el circuito exterior a través de las escobillas.

• Escobillas: Son unas piezas de grafito que se colocan sobre el colector de delgas, permitiendo la unión eléctrica de las delgas con los bornes de conexión del inducido.

5.2 Defina la temperatura de régimen de una máquina rotatoria ¿El motor analizado lo registra? Explique por qué.

Los efectos del calentamiento de los arrollamientos de la máquina varían 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 máquina.

En el caso analizado el motor no supera la corriente nominal por lo tanto no aumenta su temperatura.

Resistencia entre pares de delgas1-2 5.5 Ω2-3 1.1 Ω3-4 1.2 Ω4-5 1.1 Ω5-6 0.9 Ω6-7 1.2 Ω7-8 1.2 Ω8-9 1.1 Ω9-10 1.3 Ω10-11 1.1 Ω11-12 1.1 Ω12-13 1.2 Ω13-14 1.2 Ω14-15 1.2 Ω15-16 1.2 Ω16-1 1.8 Ω

5.3 De acuerdo al código Eléctrico Nacional elabore el diagrama de representación del motor ensayado, y los circuitos de fuerza y control correspondiente.

5.4 Describa ¿Por qué las diferencias de valores resistivos entre las bobinas del estator y las bobinas del rotor?

Las bobinas de campo ofrecen una mayor resistencia al ser mas robustas que las bobinas de armadura, pues estas deben generar el campo magnético relacionado con el torque de la máquina. La resistencia de las bobinas de la armadura son menores para evitar una pérdida significativa de potencial debido a la intensidad de corriente que aumenta en proporción a la carga aplicada al motor.

Resistencia internaR. Armadura

20.6 Ω

R. Campo 159.6 Ω

5.5 Describa las ventajas y desventajas de la utilización de las máquinas de corriente continua en operaciones industriales

su utilización es enorme en maquinaria industrial, maquinaria de embalaje, accionamiento de disyuntores, aplicaciones domóticas, en servomotores, maquinaría de laboratorio, etc.

Normalmente los motores, no sólo los de imán permanente, no suelen dar el par adecuado para el accionamiento de máquinas, es decir, se le deben acoplar reductores de velocidad, correas, cadenas, etc.

Los motores de corriente continua se usan comúnmente en aplicaciones de par y velocidad variable.

Su fácil control de posición y velocidad los han convertido en una de las mejores opciones en aplicaciones de control y automatización de procesos

5.6 Describa las pérdidas fijas y pérdidas variables del motor, explique brevemente las ecuaciones matemáticas que las sustentan.

La potencia introducida al motor D.C. es eléctrica y la potencia de salida es mecánica, la diferencia entre la potencia de entrada y salida son las pérdidas.

Cuando la potencia es sumistrada al motor, una porción significante es disipada por las resistencias de la armadura y las bobinas de campo como pérdidas en el cobre. Una parte de la potencia desarrollada es consumida por las pérdidas rotacionales. La diferencia es la potencia neta mecánica disponible en la flecha del motor.

VI.- OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES:

los motores sin escobillas se usan para cumplir requerimientos específicos, tales como las operaciones libres de mantenimiento, velocidades altas, y ambientes peligrosos donde el chisporroteo puede ser peligroso.

en la salida del eje del motor se suelen acoplar reductores de velocidad ya que a menor velocidad mayor par motor y a mayor velocidad menor par

Podemos ubicar los terminales +/- del motor primero, estableciendo la continuidad entre los pares de cables que salen del motor (bobinas de campo, bobinas de armadura) y luego medir la resistencia de ambas, la de mayor resistencia es la de campo y la de menor es la de armadura.

La corriente de arranque (Ia) es mayor a la corriente de vacío (Io) en el motor ensayado, esto se debe a que se necesita un toque mayor para vencer la inercia del rotor.

Io 0.53 AIa 1.12 A

VII.- BIBLIOGRAFIA:

http://electricidad-viatger.blogspot.com/2008/04/motores-de-corriente-continua-de-

imn.html http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/magnetic/motdc.html#c1 ELECTRIC MACHINERY AND TRANSFORMERS Bhag S. Guru, Huseyin R. Hiziroglu, Third

edition