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Tema: Motor DC, Excitación independiente Fecha límite de entrega: 14 de enero del 2020 Documentación a entregar: Trabajo Preparatorio Objetivos Identificar características del motor DC en conexión Shunt. Medir las características de velocidad y corriente de excitación. Materiales y equipos  Fuente de voltaje TF-123  Fuente de voltaje PS-12  Voltímetro analógico 120 DC  Motor de DC MV 120  Motor DC DEM-43  Reóstato RH-11  Reóstato Shunt Regulador 440  Tacómetro Eléctrico MV100  Tacómetro Unit MD-40  Interruptor TO-30 6. Procedimiento a. Leer y registrar las características de placa de la maquina DC b. Observe el diagrama de la figura 1, y compatibilice los elementos del esquema con los dispositivos de laboratorio Característica ω=f(EA) con IF Constante c. Conectar un generador y la maquina DC como motor en configuración excitación independiente Figura 1.

FIGURA 1 : Conexión del motor DC con excitación independiente d. Verificar que el Interruptor de la carga S este abierto.

e. Revisar que RF este en posición de tal manera que produzca una corriente de excitación de 1.2 A; mantenga este valor en el procedimiento siguiente. f. Encender la fuente variable e incrementar el voltaje de salida, variando la fuente en pasos de 10 Voltios, empezando en 0 (cero) hasta 100 V, observe la velocidad y registre EA, IF, ω para cada intervalo. g. Reducir a 0 el voltaje de la armadura (EA). h. Reducir la corriente de excitación a 1.0 A i. Repetir el procedimiento desde 3.4 con esta nueva corriente. Característica ω=f(IF) con EA Constante. j.

En el mismo circuito anterior, Verificar que el Interruptor de la carga S este abierto. k. Verificar que RF este en la posición tal de manera que produzca una corriente de excitación de 1,2A. l. Conectar la fuente variable y correr el cursor hasta obtener 100 V, mantenga este valor en el procedimiento siguiente. m. Variar RF de manera que la corriente de excitación disminuya en pasos de 0.1 A hasta 0.6 A. Observe la velocidad y registre EA, IF, ω en cada paso. 7. Preguntas  Consultar las configuraciones de una máquina de DC como Motor. Según el método de conexión del devanado de campo, máquina de DC como motor se clasifica de la siguiente manera:

{

Generador shunt o en derivación Generador serie Excitación mútua derivación larga Generador compound o compuesto derivación corta

{

{

Excitación independiente

Figura 1. Tipos de motores de C.C.

Motor de excitación independiente -Par de arranque muy elevado. -Fácil control de velocidad en forma automática. -Requiere reóstato de arranque. -Se utiliza en motores pequeños. Motor de excitación serie -Par de arranque muy elevado. -Difícil control de velocidad. -Requiere reóstato de arranque. -Se utiliza para tracción eléctrica. Motor con excitación derivación (shunt) -Par de arranque menor que en el motor serie. -Muy estable. -Requiere reóstato de arranque en el inducido. -Utilizado en máquinas herramientas. Motor con excitación compuesta -Par de arranque más elevado que el motor en derivación. -Muy estable. -Requiere reóstato de arranque en el inducido. -Utilizado en máquinas herramientas y para tracción.



Consultar el procedimiento de arranque de una máquina DC.

En estos motores la fem inducida en reposo es cero, y por consiguiente, la corriente y el par de arranque sólo quedan limitados por la resistencia del circuito de inducido. Los motores de corriente continua pueden arrancar por diferentes procedimientos actuando sobre la tensión. Los más utilizados son el reóstato de regulación y los dispositivos electrónicos de rectificación controlada. Arranque de motores de corriente continua por reóstatos Los reóstatos se conectan en serie con el inducido, de manera de producir una caida que disminuya la tensión efectivamente aplicada sobre el mismo. En el caso del motor derivación, se deduce que conservando constantes el flujo y la tensión total, la pendiente de la característica velocidad / par es proporcional a la resistencia del circuito de inducido. Aumentando esta resistencia, la característica cortará al eje de velocidad cero en un punto de menor par (y corriente) de arranque. Por su parte en el caso del motor serie el efecto de la resistencia adicional es semejante, obteniéndose un determinado par de arranque con una sobrecorriente menor que en el motor derivación, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de tracción. Arranque de motores de corriente continua por dispositivos electrónicos En estos arrancadores el equipo electrónico, generalmente de tiristores, recibe un suministro de corriente alterna monofásica o trifásica y lo convierte en un suministro de tensión continua variable, que permiten el arranque con aplicación progresiva de tensión, con la consiguiente limitación de corriente y par de arranque. En general se pueden hacer consideraciones análogas a las realizadas en el apartado  Consultar las características de la velocidad con la configuración excitación independiente.

la característica de velocidad representa como se modifica la velocidad de giro en función de la intensidad de inducido mientras se mantiene constate la intensidad de excitación. En la excitación independiente la intensidad de excitación es siempre la misma y puesto que cien de otra alimentación, no cambia pase lo que pase en el inductor. Con el modelo considerado hasta ahora para el generador de excitación independiente, esta característica se calcula de la ecuación del circuito de armadura del generador V L=V a=Ea −Ra · I a, siendo Ea, n e Ic constantes. De la ecuación se deduce que la característica de carga es una recta de pendiente negativa pequeña, puesto que, en general, Ra es de valor bajo en motores de potencias medias. En la práctica, existen otras caídas internas de voltaje aparte de que pueden ser importantes, tales como la caída de voltaje en escobillas y la caída de voltaje por reacción de armadura.

Figura 2. Característica VL vs IL

Figura 3. Característica n(velocidad de la armadura) vs IL

 Consultar las diferentes formas de conectar el reóstato para limitar la corriente en un circuito. Las diferentes formas de conectar el reóstato para limitar la corriente de campo dependen del tipo de motor que vayamos a usar. A continuación, se presentan los esquemas correspondientes:

Figura 4. Circuito equivalente de un generador de excitación separada

Figura 5. Circuito equivalente de un generador shunt.

Figura 6. Circuito equivalente de un generador serie.

Figura 7. Circuito equivalente de un generador compound

RL : Resistencia de carga alimentada por el generador. VL : Voltaje en los terminales de la carga. IL : Corriente en la carga. Ea : Voltaje generado en la armadura. Ra : Resistencia del enrollado de armadura. Ia : Corriente de armadura. Rcs : Resistencia del enrollado de campo serie. Rcp : Resistencia del enrollado de campo paralelo.

Va : Voltaje en los terminales de armadura. Ic : Corriente por el enrollado de campo paralelo. n : Velocidad del rotor, proporcionada por una máquina motriz externa. Rr : Resistencia variable (reóstato) que normalmente se conecta a los terminales del generador para controlar la magnitud de Ic φs : Flujo de campo serie. φp : Flujo de campo paralelo

Bibliografía    

Teoría y análisis de las máquinas eléctricas A.E. Fitzgerald Máquinas eléctricas y trasformadores Irving L. Kosow, PH.D Máquinas eléctricas Estifan Chapman Máquinas eléctricas M.P. Kostenko, LM Riotrouski