• Author / Uploaded
• Gibran Josue Cortes Burguete

Citation preview

UNIVERSIDAD MICHOACANA DE SAN NICOLÁS DE HIDALGO FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA PRÁCTICA 8.- MÁQUINA DE CD, OPERACIÓN COMO MOTOR.

NOMBRE DEL ALUMNO: Gibrán Josué Cortés Burguete

MATRICULA: 0906103d PROFESOR: Ing. Víctor Quintero Rojas MATERIA: Laboratorio de Máquinas Eléctricas I SECCION: 502-01

Morelia, Mich. A 13 de enero del 2017

INTRODUCCIÓN: Las máquinas de corriente continua fueron las primeras que se construyeron. Actualmente tienden a utilizarse poco como generador, puesto que se sustituye por las de corriente alterna. Como motor tiene grandes inconvenientes: son más caros, tienen problemas de mantenimiento, técnicos... Éstos se utilizan en siderurgia, en tracción eléctrica de trayectos cortos. Las máquinas de corriente continua son reversibles, es decir, la misma máquina puede trabajar como generador o como motor. La corriente continua presenta grandes ventajas, entre las cuales está su capacidad para ser almacenada de una forma relativamente sencilla. Esto, junto a una serie de características peculiares de los motores de corriente continua, y de aplicaciones de procesos electrolíticos, tracción eléctrica, entre otros, hacen que existen diversas instalaciones que trabajan basándose en la corriente continua. No existe diferencia real entre un generador y un motor, a excepción del sentido de flujo de potencia. Los motores convierten energía eléctrica de corriente continua en energía mecánica. Las máquinas de corriente continua tienen corriente continua sólo en su circuito exterior debido a la existencia de un mecanismo que convierte los voltajes internos de corriente alterna en voltajes corriente continua en los terminales. Este mecanismo se llama colector, y por ello las máquinas de corriente continua se conocen también como máquinas con colector

 

 

Estator: Parte fija formada por polos salientes y culata. Inductor: Devanado formado por bobinas situadas alrededor del núcleo de los polos principales, que al ser recorridos por la corriente de excitación crea el campo magnético inductor. Rotor: Parte móvil que gira alrededor del eje. Entrehierro: Distancia entre los polos principales y el rotor.



  



 











Inducido: Devanado situado en las ranuras del rotor y que por la influencia del campo eléctrico, es objeto de fuerzas electromotrices inducidas y de fuerzas mecánicas. Zonas neutras: Puntos del inducido en los que el campo es nulo. Colector: Cilindro formado por delgas de cobre endurecido separadas por aislante, conectadas al inducido y giran conjuntamente con él. Escobillas: Piezas conductoras metalografíticas resistentes al rozamiento que estando fijas frotan con el colector móvil conectando el inducido con el exterior, al tiempo que provoca la conmutación para que trabaje con corriente continua. Polos auxiliares: Polos salientes situados entre los polos principales. cuyo arrollamiento está conectado en serie con el inducido de forma que al crear un campo contrario al de reacción del inducido evita sus problemas y provoca una buena conmutación sin chispas. En las máquinas de c.c. el inductor está en el estator, que es de polos salientes, y el inducido está en el rotor. Ambos devanados se conectan a tensiones continuas, pero el devanado inducido recibe su tensión a través de un colector de delgas, por lo que la corriente que circula por él es alterna (aunque no sinusoidal). En estas máquinas el núcleo magnético del rotor se construye apilando chapas magnéticas; pues al girar se ve sometido a un campo magnético variable y, en consecuencia, tiene pérdidas magnéticas. El circuito magnético del estator puede ser de hierro macizo, pues está sometido a un campo magnético constante por lo que carece de pérdidas magnéticas. Aun así, a veces los polos se construyen apilando chapas magnéticas. Cuando actúa como motor la interacción del campo magnético inductor con las corrientes alternas que circulan por el devanado del rotor produce el giro de éste. Cuando la máquina actúa como motor da lugar en el eje a un par motor; es decir, un par que actúa en el mismo sentido que la velocidad de giro (luego produce energía mecánica), y en bornes del inducido a una fuerza contraelectromotriz (f.c.e.m.), que se opone a la circulación de la corriente que le impone la red eléctrica externa (luego, absorbe energía eléctrica de la red). Para que la máquina pueda funcionar como motor las corrientes de los conductores del inducido que están frente a un polo inductor dado deben ser siempre del mismo sentido. Esto obliga a que la corriente de un conductor se invierta cuando el movimiento del rotor lo hace pasar de estar frente a un polo a estar frente a otro de polaridad contraria. Esto se consigue mediante el colector de delgas.



Por lo tanto, el colector de delgas hace que la corriente continua que le llega del exterior se convierta en una corriente alterna (aunque no sinusoidal) en el bobinado inducido.

MATERIAL Y EQUIPO:       

1 Máquina de CD 1 Electrodinamómetro 1 Módulo de Resistencias 3 Multímetros 1 Tacómetro 15/15 puntas para conexión 1 Banda

DESARROLLO: 1.- Identificación de partes: Parámetros nominales.



Conexión Shunt

-Incremente VCD -> Giro del electrodinamómetro -Reóstato máxima excitación-horario -Mida If (Corriente de campo) -Electrodinamómetro 120 VCA, acóplelo -Llenar la siguiente tabla Volts (V) 120.60 120.80 120.50 120.80 120.20

Par (lb-plg) 0 3 6 9 12

Velocidad (RPM) 1312.1 1309.6 1274.0 1236.2 1204.1

If (mA) 1.66 1.65 2.06 2.55 2.93

o Calcule la regulación de velocidad: 𝑽𝒆𝒍. 𝑽𝒂𝒄𝒊𝒐 − 𝑽𝒆𝒍. 𝑷𝒍𝒆𝒏𝒂 𝑪𝒂𝒓𝒈𝒂 𝟏𝟑𝟏𝟐. 𝟏 − 𝟏𝟐𝟑𝟔. 𝟐 %𝑹𝑬𝑮 = = 𝑽𝒆𝒍. 𝑷𝒍𝒆𝒏𝒂 𝑪𝒂𝒓𝒈𝒂 𝟏𝟐𝟑𝟔. 𝟐 𝟕𝟓. 𝟗 = = 𝟎. 𝟎𝟔𝟏 𝟏𝟐𝟑𝟔. 𝟐



o Calcule la eficiencia a plena carga: 𝟏. 𝟓𝟗(𝑹𝑷𝑴)(𝒍𝒃 − 𝒑𝒍𝒈) (𝟏. 𝟓𝟗)(𝟏𝟐𝟑𝟔. 𝟐)(𝟗) 𝑷. 𝑺𝒂𝒍𝒊𝒅𝒂 = = 𝟏𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎 𝟏𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎 𝟏𝟕𝟔𝟗𝟎. 𝟎𝟐𝟐 = = 𝟎. 𝟏𝟕𝟔𝟗 𝟏𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎 𝑷. 𝑬𝒏𝒕𝒓𝒂𝒅𝒂 = (𝑽𝒐𝒍𝒕𝒂𝒋𝒆)(𝑪𝒐𝒓𝒓𝒊𝒆𝒏𝒕𝒆) = (𝟏𝟐𝟎. 𝟖𝟎)(𝟎. 𝟎𝟎𝟐𝟓𝟓) = 𝟎. 𝟑𝟎𝟖𝟎𝟒 𝑷. 𝑺𝒂𝒍𝒊𝒅𝒂 𝟎. 𝟏𝟕𝟔𝟗 ŋ= = = 𝟎. 𝟎𝟓𝟕𝟒𝟑 → 𝟓𝟕. 𝟒𝟑% 𝑷. 𝑬𝒏𝒕𝒓𝒂𝒅𝒂 𝟎. 𝟑𝟎𝟖𝟎𝟒 Conexión Serie

-Incremente VCD -> Giro del electrodinamómetro -Reóstato máxima excitación-horario -Mida If (Corriente de campo) -Electrodinamómetro 120 VCA, acóplelo -Llenar la siguiente tabla Volts (V) 120.50 120.60 120.20 120.10 120.30

Par (lb-plg) 0 3 6 9 12

Velocidad (RPM) 5223.4 2123.2 1752.4 1513.2 1372.1

If (mA) 1.35 1.73 2.22 2.72 3.14

o Calcule la regulación de velocidad: 𝑽𝒆𝒍. 𝑽𝒂𝒄𝒊𝒐 − 𝑽𝒆𝒍. 𝑷𝒍𝒆𝒏𝒂 𝑪𝒂𝒓𝒈𝒂 𝟓𝟐𝟐𝟑. 𝟒 − 𝟏𝟓𝟏𝟑. 𝟐 %𝑹𝑬𝑮 = = 𝑽𝒆𝒍. 𝑷𝒍𝒆𝒏𝒂 𝑪𝒂𝒓𝒈𝒂 𝟏𝟓𝟏𝟑. 𝟐 𝟑𝟕𝟏𝟎. 𝟐 = = 𝟐. 𝟒𝟓𝟐 𝟏𝟓𝟏𝟑. 𝟐 o Calcule la eficiencia a plena carga: 𝟏. 𝟓𝟗(𝑹𝑷𝑴)(𝒍𝒃 − 𝒑𝒍𝒈) (𝟏. 𝟓𝟗)(𝟏𝟓𝟏𝟑. 𝟐)(𝟗) 𝑷. 𝑺𝒂𝒍𝒊𝒅𝒂 = = 𝟏𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎 𝟏𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎 𝟐𝟏𝟔𝟓𝟑. 𝟖𝟗𝟐 = = 𝟎. 𝟐𝟏𝟔𝟓 𝟏𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎 𝑷. 𝑬𝒏𝒕𝒓𝒂𝒅𝒂 = (𝑽𝒐𝒍𝒕𝒂𝒋𝒆)(𝑪𝒐𝒓𝒓𝒊𝒆𝒏𝒕𝒆) = (𝟏𝟐𝟎. 𝟏𝟎)(𝟎. 𝟎𝟎𝟐𝟕𝟐) = 𝟎. 𝟑𝟐𝟔𝟔 𝑷. 𝑺𝒂𝒍𝒊𝒅𝒂 𝟎. 𝟐𝟏𝟔𝟓 ŋ= = = 𝟎. 𝟎𝟔𝟔𝟐𝟗 → 𝟔𝟔. 𝟐𝟗% 𝑷. 𝑬𝒏𝒕𝒓𝒂𝒅𝒂 𝟎. 𝟑𝟐𝟔𝟔



Conexión Compleja Aditiva

-Incremente VCD -> Giro del electrodinamómetro -Reóstato máxima excitación-horario -Mida If (Corriente de campo) -Electrodinamómetro 120 VCA, acóplelo -Llenar la siguiente tabla Volts (V) 120.20 120.00 120.40 120.50 120.00

Par (lb-plg) 0 3 6 9 12

Velocidad (RPM) 2508.7 1204.4 1161.4 1099.2 1033.0

If (mA) 1.23 1.54 1.88 2.26 2.62

o Calcule la regulación de velocidad: 𝑽𝒆𝒍. 𝑽𝒂𝒄𝒊𝒐 − 𝑽𝒆𝒍. 𝑷𝒍𝒆𝒏𝒂 𝑪𝒂𝒓𝒈𝒂 𝟐𝟓𝟎𝟖. 𝟕 − 𝟏𝟎𝟗𝟗. 𝟐 %𝑹𝑬𝑮 = = 𝑽𝒆𝒍. 𝑷𝒍𝒆𝒏𝒂 𝑪𝒂𝒓𝒈𝒂 𝟏𝟎𝟗𝟗. 𝟐 𝟏𝟒𝟎𝟗. 𝟓 = = 𝟏. 𝟐𝟖𝟐 𝟏𝟎𝟗𝟗. 𝟐 o Calcule la eficiencia a plena carga: 𝟏. 𝟓𝟗(𝑹𝑷𝑴)(𝒍𝒃 − 𝒑𝒍𝒈) (𝟏. 𝟓𝟗)(𝟏𝟎𝟗𝟗. 𝟐)(𝟗) 𝑷. 𝑺𝒂𝒍𝒊𝒅𝒂 = = 𝟏𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎 𝟏𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎 𝟏𝟓𝟕𝟐𝟗. 𝟓𝟓𝟐 = = 𝟎. 𝟏𝟓𝟕𝟑 𝟏𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎 𝑷. 𝑬𝒏𝒕𝒓𝒂𝒅𝒂 = (𝑽𝒐𝒍𝒕𝒂𝒋𝒆)(𝑪𝒐𝒓𝒓𝒊𝒆𝒏𝒕𝒆) = (𝟏𝟐𝟎. 𝟓𝟎)(𝟎. 𝟎𝟎𝟐𝟐𝟔) = 𝟎. 𝟐𝟕𝟐𝟑 𝑷. 𝑺𝒂𝒍𝒊𝒅𝒂 𝟎. 𝟏𝟓𝟕𝟑 ŋ= = = 𝟎. 𝟓𝟕𝟕𝟕 → 𝟓𝟕. 𝟕𝟕% 𝑷. 𝑬𝒏𝒕𝒓𝒂𝒅𝒂 𝟎. 𝟐𝟕𝟐𝟑

Título del gráfico 6000 5000 4000

3000 2000 1000 0 Shunt

Serie

Compuesta

CONCLUSIONES: En esta práctica, aprendimos que el motor de corriente continua, denominado también motor de corriente directa, motor CC o motor DC, es una máquina que convierte la energía eléctrica en mecánica, provocando un movimiento rotatorio, gracias a la acción del campo magnético y se compone principalmente de dos partes. El estator da soporte mecánico al aparato y contiene los devanados principales de la máquina, conocidos también con el nombre de polos, que pueden ser de imanes permanentes o devanados con hilo de cobre sobre núcleo de hierro. El rotor es generalmente de forma cilíndrica, también devanado y con núcleo, alimentado con corriente directa mediante escobillas fijas, conocidas también como carbones. El principal inconveniente de estas máquinas 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 tracción sobre un riel, o bien los motores de imanes permanentes. Los motores de corriente continua (CC) también se utilizan en la construcción de servomotores y motores paso a paso. En cuanto a su uso como motor, tiene gran importancia en la industria automotriz ya que los vehículos, cuentan con un número importante de motores de pequeña potencia (limpiaparabrisas, motor de arranque, levanta vidrios, calefactor, etc). Además existen motores de CD sin escobillas.

Con relación a las características externas de los motores, se pueden hacer los siguientes comentarios. – Motor Shunt i) ii) iii)

Velocidad aproximadas constante, del orden de 5% de variación entre vacío y plena carga. Tp y Tmáx, limitados por Ia. Fácil control de velocidad, mediante la inserción de un reóstato en el circuito de campo, obteniéndose un gran margen de variación de velocidad (5:1). También es posible variar la velocidad, variando Vt.

Mantiene la velocidad constante. Motor Serie i) ii)

Debido a su alto torque de partida, se emplea en equipos que deben partir con carga nominal. Puede ser sometido a grandes sobrecargas de torque, pues responde bajando su velocidad.

Tiene mucho par, pero disminuye la velocidad del dinamómetro. Motor Conexión compleja aditiva i)

ii)

Puede, como en el caso de los generadores, ser acumulativo, en que el campo serie refuerza el campo Shunt, o diferencial, donde el flujo del campo serie se resta al del campo Shunt; es poco usado. Tiene características intermedias entre el tipo Shunt y el serie y se puede lograr cualquier característica combinando adecuadamente los campos shunt y serie.

Buen par de arranque y velocidad constante. BIBLIOGRAFIA Y CONSULTA: • • • • • •

STEPHEN J. CHAPMAN Máquinas Eléctricas. Manual de la ingeniería eléctrica, decimotercera edición, Tomo IIDonald G. Fink/H. Wayne Beaty. Mc Graw Hill. MAQUINA DE CORRIENTE CONTINUA Prof. : Waldemar Godoy V. http://maquinaselectricasunam.jimdo.com/temario/m%C3%A1quinas-decorriente-directa/ http://www.monografias.com/trabajos82/maquinas-corrientedirecta/maquinas-corriente-directa.shtml http://maquinaselectricasunam.jimdo.com/temario/m%C3%A1quinas-decorriente-directa/