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Universidad Nacional De San Agustín 1 Ingeniería Eléctrica

MAQUINAS ELECTRICAS

LABORATORIO 6:

PRESENTADO POR:

GRUPO: 01

Arequipa – Perú 2017

Universidad Nacional De San Agustín 2 Ingeniería Eléctrica

ESTRUCTURA E INSTALACIÓN DE LAS MÁQUINAS DE CORRIENTE CONTINUA 1. OBJETIVO Revisar, estudiar y aplicar la teoría estudiada para reconocer y ubicar a los deferentes componentes de las máquinas de corriente continua, tomando lectura de las resistencias internas de cada uno de ellos y realizar el ensamble observando las normas de seguridad. 2. FUNDAMENTOS TEORICO  MOTOR DC Un motor de corriente continua utiliza una fuerza eléctrica para transformarla en energía mecánica. Las características de par o momento de torsión-velocidad de los motores de c.c. pueden ser variadas dentro de un amplio intervalo sin perder su alta eficiencia, esto lo hace indispensable en muchas aplicaciones, algunos ejemplos de su utilización son: elevadores, malacates, ventiladores, bombas, prensas y aplicaciones marinas; también son utilizados en industrias como la del papel, plástico, aceros, minas, automotriz y textiles por mencionar algunas. Su principio de funcionamiento se basa en la aplicación de diferentes leyes tales como la ley de inducción electromagnética de Faraday, ley de Lenz y la ley de Ampere. El motor de c.c. tiene también dos circuitos principales para su funcionamiento: el circuito de campo o estator y el circuito de la armadura o rotor. El voltaje es suministrado a la armadura a través de las escobillas y el conmutador.

Figura 1 Características de un motor de corriente directa El giro o rotación de un motor de corriente directa obedece a la interacción de los dos circuitos magnéticos que tiene, es decir al campo magnético del estator; el cual puede ser producido por imanes permanentes o bien por un devanado de campo y al campo magnético de la armadura, el cual es producido por la corriente resultante al aplicar una tensión a través de las escobillas y el conmutador. Como sabemos siempre que fluye una corriente por un conductor, se genera un campo magnético alrededor del mismo.

Universidad Nacional De San Agustín 3 Ingeniería Eléctrica Sistema eléctrico del motor de corriente continúa Los elementos que forman el motor de corriente continua generalmente son:  Estator o Inductor: En él se encuentra el devanado inductor o de excitación para generar el campo magnético. 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.  Rotor o Inducido (armadura): Es una pieza cilíndrica ranurada formada por chapas de material ferromagnético, en sus ranuras se dispone el devanado de inducido, sobre el que actúa el campo magnético.  Colector de delgas: Es un anillo de láminas de cobre llamadas delgas, aisladas entre sí por delgadas láminas de mica casi pura, 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 están en contacto con el colector de delgas, permitiendo la unión eléctrica de las delgas con los bornes de conexión del inducido. Al girar el rotor, las escobillas van rozando con las delgas, conectando la bobina de inducido correspondiente a cada par de delgas con el circuito exterior. Así mismo también se tiene:  Culata o yugo: corona de material ferromagnético, que forma parte del estator, donde se disponen los polos.  Polos: salientes dispuestos en el yugo, en número par y provistos de expansiones en los extremos. En torno a ellos se arrollan los devanados de excitación (inductor).  Polos auxiliares o de conmutación: salientes de menores dimensiones, dispuestos en el estator, sin expansiones en los extremos que están rodeados de unas bobinas.



MULTIMETRO Un multímetro, también denominado polímetro,1 es un instrumento eléctrico portátil para medir directamente magnitudes eléctricas activas como corrientes y potenciales (tensiones) o pasivas como resistencias, capacidades y otras. Las medidas pueden realizarse para corriente continua o alterna y en varios márgenes de medida cada una. Los hay analógicos y posteriormente se han introducido los digitales cuya función es la misma (con alguna variante añadida).

Universidad Nacional De San Agustín 4 Ingeniería Eléctrica 

PUENTE DE WHEATSTONE La Figura 1.0 siguiente muestra la disposición eléctrica del circuito y la Figura 2.0corresponde a la imagen real de un puente de Wheatstone típico. En la Figura 1 vemos que, Rx es la resistencia cuyo valor queremos determinar, R1, R2 y R3son resistencias de valores conocidos, además la resistencia R2 es ajustable. Si la relación de las dos resistencias del brazo conocido (R1/R2) es igual a la relación de las dos del brazo desconocido (Rx/R3), el voltaje entre los dos puntos medios será nulo y por tanto no circulará corriente alguna entre esos dos puntos C y B. Para efectuar la medida lo que se hace es variar la resistencia R2 hasta alcanzar el punto de equilibrio. La detección de corriente nula se puede hacer con gran precisión mediante el voltímetro V. La dirección de la corriente, en caso de desequilibrio, indica si R2 es demasiado alta o demasiado baja. El valor de la F.E.M. (E) del generador es indiferente y no afecta a la medida. Cuando el puente está construido de forma que R3 es igual a R2, Rx es igual a R1 en condición de equilibrio. (Corriente nula por el galvanómetro). Asimismo, en condición de equilibrio siempre se cumple que:

Si los valores de R1, R2 y R3 se conocen con mucha precisión, el valor de Rx puede ser determinado igualmente con precisión. Pequeños cambios en el valor de Rx romperán el equilibrio y serán claramente detectados por la indicación del galvanómetro. De forma alternativa, si los valores de R1, R2 y R3 son conocidos y R2 no es ajustable, la corriente que fluye a través del galvanómetro puede ser utilizada para calcular el valor de Rx siendo este procedimiento más rápido que el ajustar a cero la corriente a través del medidor.



EL MEGOMETRO El término megóhmetro hace referencia a un instrumento para la medida del aislamiento eléctrico en alta tensión. Se conoce también como "Megger", aunque este término corresponde a la marca comercial del primer instrumento portátil medidor de aislamiento introducido en la industria eléctrica en 1889. El nombre de este instrumento, megóhmetro, deriva de que la medida del aislamiento de

Universidad Nacional De San Agustín 5 Ingeniería Eléctrica cables, transformadores, aisladores, etc. se expresa en megohmios (MΩ). Es por tanto incorrecto el utilizar el término "Megger" como verbo en expresiones tales como: se debe realizar el megado del cable... y otras similares. En realidad estos aparatos son un tipo especial de óhmetro en el que la batería de baja tensión, de la que normalmente están dotados estos, se sustituye por un generador de alta tensión, de forma que la medida de la resistencia se efectúa con voltajes muy elevados. El megóhmetro consta de dos partes principales: un generador de corriente continua de tipo magneto-eléctrico, movido generalmente a mano (manivela) o electrónicamente (Megóhmetro electrónico), que suministra la corriente para llevar a cabo la medición, y el mecanismo del instrumento por medio del cual se mide el valor de la resistencia que se busca. Son dos imanes permanentes rectos, colocados paralelamente entre sí. El inducido del generador, junto con sus piezas polares de hierro, está montado entre dos de los polos de los imanes paralelos, y las piezas polares y el núcleo móvil del instrumento se sitúan entre los otros dos polos de los imanes. El inducido del generador se acciona a mano, regularmente, aumentándose su velocidad por medio de engranajes. Para los ensayos de resistencia de aislamiento, la tensión que más se usa es la de 500 voltios, pero con el fin de poder practicar ensayos simultáneos a alta tensión, pueden utilizarse tensiones hasta 2500 voltios, esto de acuerdo al voltaje de operación de la máquina bajo prueba. 3. ELEMENTOS A UTILIZAR    

Multímetro Puente de resistencias Motor DC Megometro

4. PREOCEDIMIENTO DE EJECUCION 1. 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) Los terminales que presenta el motor son los terminales del bobinado de armadura: A – AA; y los terminales del bobinado de campo: F – FF. El motor se dispondrá en configuración shunt. ESQUEMA DE CONEXION

Universidad Nacional De San Agustín 6 Ingeniería Eléctrica TIPO DE MOTOR (DATOS DE PLACA)

Tipo

AA296

VOLTAJE

50 V

CORRIENTE

D.C

N°

203935

R.P.M.

3000

AMP.

1.0 A

2. Medir con el instrumento adecuado el valor de la resistencia interna de cada componente, la resistencia de aislamiento del estator y de la armadura. Resistencia de campo F-FF: 155Ω Resistencia de armadura A-AA: 13.7Ω 3. Elaborar el diagrama completo de conexiones del motor ensayado según normas vigentes que incluya los valores de las resistencias internas y los símbolos graficados.

Universidad Nacional De San Agustín 7 Ingeniería Eléctrica 4. Identificar el conmutador y con el instrumento adecuado mida la resistencia cada dos delgas consecutivas, en un cuadro represente los valores obtenidos de todas las delgas del conmutador. Delgas

Resistencias(Ω) Delgas

Resistencias(Ω) Delgas

Resistencias(Ω)

1-2

2.1

9-10

2

17-18

2

2-3

2

10-11

1.9

18-19

2

3-4

1.8

11-12

1.9

19-20

2

4-5

1.9

12-13

1.9

20-21

1.9

5-6

2

13-14

1.8

21-22

1.9

6-7

2

14-15

1.8

22-23

1.9

7-8

1.9

15-16

1.8

23-24

2

8-9

1.9

16-17

1.8

5. Implementar el circuito de arranque simple del motor de corriente continua según las instrucciones del Código Eléctrico Nacional, graficar los circuitos de fuerza y control aplicados. Circuito de fuerza

circuito de mando

Universidad Nacional De San Agustín 8 Ingeniería Eléctrica 5. CUESTIONARIO 5.1 Defina la función de cada componente ubicado en el motor ensayado. Los componentes que presenta el motor son:  Estator o Inductor: En el se encuentra el devanado inductor o de excitación para generar el campo magnético. 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.  Rotor o Inducido (armadura): Es una pieza cilíndrica ranurada formada por chapas de material ferromagnético, en sus ranuras se dispone el devanado de inducido, sobre el que actúa el campo magnético.  Colector de delgas: Es un anillo de láminas de cobre llamadas delgas, aisladas entre sí por delgadas láminas de mica casi pura, 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 están en contacto con el colector de delgas, permitiendo la unión eléctrica de las delgas con los bornes de conexión del inducido. Al girar el rotor, las escobillas van rozando con las delgas, conectando la bobina de inducido correspondiente a cada par de delgas con el circuito exterior.  Polos: salientes dispuestos en el yugo, en número par y provistos de expansiones en los extremos. En torno a ellos se arrollan los devanados de excitación (inductor).  Polos auxiliares o de conmutación: salientes de menores dimensiones, dispuestos en el estator, sin expansiones en los extremos que están rodeados de unas bobinas.

5.2 Los valores de resistencia de aislamiento ¿son los adecuados?, explique por qué. Los valores de resistencia de aislamiento medidos si son los adecuados, pues cumplen con la regla de que por cada 1000 voltios de voltaje de operación la resistencia de aislamiento debe ser 1 megaohnmio como mínimo. La ANSI/IEEE 43-2000 recomienda un procedimiento para la medición de la resistencia de aislamiento de los bobinados de la armadura y del campo en máquinas rotatorias de potencias de 1hp, 750 W o mayor, y se aplica a:  

máquinas síncronas máquinas de inducción

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máquinas de CC (corriente continua) condensadores síncronos.

La norma indica la tensión de c.c. que se debe aplicar a la prueba de aislamiento (basada en los potencia de la máquina, y durante un minuto) y los valores mínimos aceptables de la resistencia de aislamiento para los bobinados de las máquinas rotatorias para CA y CC (es decir, la resistencia medida al cabo de un minuto). La siguiente tabla proporciona las guías para el voltaje de c.c. que será aplicado durante una prueba de resistencia de aislamiento. Nótese que los voltajes de hasta 10 kV son recomendados para bobinados clasificados a voltajes mayores de 12kV.

5.3 De acuerdo al Código Eléctrico Nacional elabore el diagrama de representación del motor ensayado, y los circuitos de fuerza y control correspondiente. Según el CNE el diagrama para un Motor DC Shunt (paralelo) es:

Para el circuito de fuerza y mando tenemos:

Universidad Nacional De San Agustín 10 Ingeniería Eléctrica 5.4 Describa ¿por qué las diferencias de valores resistivos entre las bobinas del estator y las del rotor? Porque en el estator están solamente los campos de excitación, estos devanados de campo consumen muy poca corriente porque solamente generan un campo magnético, por tal motivo tienen mucha resistencia eléctrica, mientras que el rotor o armadura es el que hace el trabajo mecánico y es quien realmente transforma la potencia eléctrica en mecánica por lo que su resistencia es baja para permitir el paso de la corriente o amperaje necesario, claro que muchos motores tienen en el estator además de sus bobinas de excitación principal; devanados serie que tienen resistencias muy bajas pero esto es porque se conectan en serie con el rotor y por lo tanto circula la misma corriente por estas bobinas y por el rotor. Por ejemplo un motor de Cd de 40 kw a 200 vcd, solamente utiliza aproximadamente 6 amperes para la excitación mientras que la armadura utiliza 200 amperes, como sabemos la corriente es inversamente proporcional a la resistencia del circuito, por lo tanto en este ejemplo verificaríamos que la resistencia ó impedancia de la excitación andaría alrededor de 33 ohms mientras que la de la armadura seria de aprox. de 1 ohm. 5.5 Describa las ventajas y desventajas de la utilización de máquinas de CC en aplicaciones industriales. 

Los motores de corriente continua son apropiados cuando se requiere gran precisión de velocidad o posición, en general se emplean en configuración de excitación separada, ya que con esta conexión es posible desacoplar las variables y establecer estrategias de control lineal.



La aplicación de los motores de C.C. se lleva a cabo en potencias bajas o medias y velocidades no muy altas. La velocidad queda limitada desde el punto de vista del desgaste del colector y las escobillas, además, para potencias altas la diferencia de potencial entre delgas es muy alta lo cual desgasta prematuramente el colector debido a los grandes arcos eléctricos que se producen por el efecto de armadura. También, la existencia de chisporroteo en el colector (aún en los casos en que la máquina cuenta con interpolos) hace que los motores de C.C. sean prohibitivos en ambientes de trabajo donde existan gases o materiales inflamables.



Aunque el precio de un motor de corriente continua es considerablemente mayor que el de un motor de inducción de igual potencia, existe una tendencia creciente a emplear motores de corriente continua en aplicaciones especiales.

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La gran variedad de la velocidad, junto con su fácil control y la gran flexibilidad de las características par-velocidad del motor de corriente continua, han hecho que en los últimos años se emplee éste cada vez más con máquinas de velocidad variable en las que se necesite amplio margen de velocidad y control fino de las mismas.

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Existe un creciente número de procesos industriales que requieren una exactitud en su control o una gama de velocidades que no se puede conseguir con motores de corriente alterna. El motor de corriente continua mantiene un rendimiento alto en un

Universidad Nacional De San Agustín 11 Ingeniería Eléctrica amplio margen de velocidades, lo que junto con su alta capacidad de sobrecarga lo hace más apropiado que el de corriente alterna para muchas aplicaciones. 

Los motores de corriente continua empleados en juguetes, suelen ser del tipo de imán permanente, proporcionan potencias desde algunos vatios a cientos de vatios. Los empleados en giradiscos, unidades lectoras de CD, y muchos discos de almacenamiento magnético son motores en los que el rotor es de imán fijo y sin escobillas. En estos casos el inductor, está formado por un juego de bobinas fijas, y un circuito electrónico que cambia el sentido de la corriente a cada una de las bobinas para adecuarse al giro del rotor. Este tipo de motores proporciona un buen par de arranque y un eficiente control de la velocidad.



Una última ventaja es la facilidad de inversión de marcha de los motores grandes con cargas de gran inercia, al mismo tiempo que devuelven energía a la línea actuando como generador, lo que ocasiona el frenado y la reducción de velocidad.

5.6 La evaluación de las resistencias registradas entre dos delgas consecutivas del conmutador, ¿son iguales?, explique brevemente. Las lecturas obtenidas de la evaluación dos delgas consecutivas tienen un valor muy cercano, pero no exactamente igual, esto debido a que no se puede tener dos bobinas exactamente iguales ya que su fabricación no es exacta en materiales de construcción 6. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES  Los motores de corriente continua son de menos utilización que los motores de corriente alterna en el área industrial, debido que los motores de corriente alterna se alimentan con los sistemas de distribución de energías "normales".  Los motores de corriente continua son apropiados cuando se requiere gran precisión de velocidad o posición, en general se emplean en configuración de excitación separada, ya que con esta conexión es posible desacoplar las variables y establecer estrategias de control lineal.  Un motor eléctrico de corriente continua es esencialmente una máquina que convierte energía eléctrica en movimiento o trabajo mecánico, a través de medios electromagnéticos, que para funcionar se vale de las fuerzas de atracción y repulsión que existen entre los polos.  La aplicación de los motores de C.C. se lleva a cabo en potencias bajas o medias y velocidades no muy altas  Las características de par o momento de torsión-velocidad de los motores de c.c. pueden ser variadas dentro de un amplio intervalo sin perder su alta eficiencia  Los motores de corriente directa se ven generalmente en aplicaciones en las que la velocidad del motor debe ser controlada externamente.

Universidad Nacional De San Agustín 12 Ingeniería Eléctrica  Todos los motores de CD son monofásicos  la velocidad del motor eléctrico de corriente continua puede ser controlada dentro de la bobina, mediante el cambio de la tensión aplicada a la armadura del motor, o mediante el ajuste de la corriente del marco del campo.  Los terminales que presenta el motor son los terminales del bobinado de armadura: A – AA; y los terminales del bobinado de campo: F – FF. El motor se dispondrá en configuración shunt.  Su principio de funcionamiento se basa en la aplicación de diferentes leyes tales como la ley de inducción electromagnética de Faraday, ley de Lenz y la ley de Ampere  Las lecturas obtenidas de la evaluación dos delgas consecutivas tienen un valor muy cercano, pero no exactamente igual, esto debido a que no se puede tener dos bobinas exactamente iguales ya que su fabricación no es exacta en materiales de construcción 7. BIBLIOGRAFIA       

https://www.google.com.pe/?gws_rd=cr&ei=wwhLUpjTM4Gc9gTe6IG4DA#q=aut omatismos+electricos file:///F:/lab%20maq/info-lab%201/Contactor%20%20Wikipedia,%20la%20enciclopedia%20libre.htm http://en.wikipedia.org/wiki/Contactor http://www.upnfm.edu.hn/bibliod/images/stories/tindustrial/libros%20de%20e lectricidad/Controles%20Electromecanicos/elementos%20electromecanicos.pdf http://es.wikipedia.org/wiki/Rel%C3%A9 http://platea.pntic.mec.es/~pcastela/tecno/documentos/apuntes/rele.pdf http://www.monografias.com/trabajos82/maquina-corriente-continua-comomotor/maquina-corriente-continua-como-motor2.shtml#ixzz2hIKJOenE