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TALLER CORTE 1

BRYAM ANDRES GALVIS GAMBOA C.C. 1022438752 CAMARGO ORTIZ JESUS BERNARDO C.C. 1004910328

ING. YOBANY PEREIRA ORTEGA

ACCIONAMIENTO ELÉCTRICO GRUPO: AR

UNIVERSIDAD DE PAMPLONA DEPARTAMENTO DE INGENIERIAS Y ARQUITECTURA VILLA DEL ROSARIO – NORTE DE SANTANDER 2020-2

“Formando líderes para la construcción de un nuevo país en paz”

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6. DIGA LOS TRES REGÍMENES DE TRABAJO MÁS IMPORTANTES EN LOS MOTORES ELÉCTRICOS. EXPLIQUE CADA UNO DE ELLOS.  ARRANQUE Es el momento inicial en el que, partiendo del reposo, se conecta a la red, en ese instante el motor debe vencer el par resistente que se le opone constituido por las resistencias debidas a la inercia y a los rozamientos de los órganos móviles del motor, este par resistente debe ser inferior al par de arranque del motor, porque de no ser así el motor no arrancaría. Este régimen es crucial para el motor ya que la intensidad captada de la línea alcanza picos muy elevados que podrían ocasionar graves daños a la línea y quemar los bobinados del motor. 

La corriente de inducido bale: 𝐼𝑖 =



𝑉𝑖 − 𝑉𝑒𝑠𝑐 − 𝐸 𝑉𝑖 − 𝐸 ≈ 𝑅𝑖 𝑅𝑖

En el momento de arranque la velocidad n es nula, luego: 𝑛 = 0 ⟹ 𝐸 = 𝐾𝐸 . ∅. 𝑛 = 0 ⟹ 𝐼𝑖𝑎 =



 

𝑉𝑖 𝑅𝑖

La corriente de arranque Iia es bastante mayor que la asignada y resulta peligrosa para el motor. Para reducirla se usan dos métodos:  Aumentar la Resistencia del inducido Ri colocando un reóstato de arranque en serie con este devanado.  Disminuyendo la tensión Vi del inducido. Durante el arranque hay que procurar conservar un valor alto de la corriente de excitación Ie para que el flujo ∅ y el par M sean elevados. Una vez iniciado el arranque y a medida que el motor aumenta su velocidad se va reduciendo la resistencia Ri o aumentando la tensión Vi (según el método de arranque empleado) hasta finalmente dejarlos en sus valores habituales.

 RÉGIMEN NOMINAL

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Es cuando el motor ha alcanzado su marcha nominal y se mantienen todos los parámetros, en este instante el par motor debe ser igual al par resistente y de signo opuesto.

 FRENADO  El frenado a contracorriente consiste en la inversión del sentido de giro en marcha explicada antes. El motor empieza a reducir su velocidad y cuando esta se anula se desconecta de la red para evitar que empiece a girar en sentido inverso.  El frenado reóstatico o dinámico consiste en desconectar el inducido del motor de la red y conectarlo a una resistencia (suele ser el reóstato de arranque). La máquina empieza a actuar como generador, ejerciendo un par de frenado y disipando en la resistencia la energía eléctrica generada. Mediante esta Resistencia se controla el par de frenado.  El frenado con recuperación o regenerativo consiste también en hacer que la máquina pase a funcionar como generador. En este caso la energía eléctrica generada no se pierde, sino que se devuelve a la red eléctrica del inducido. Esto se consigue ajustando la tensión Vi para que en cada momento se mantenga inferior a la f.e.m. E. Mediante la tensión del inducido Vi se controla el par de frenado.  En los motores (serie y compound) con un devanado inductor serie hay que invertir la conexión de este inductor cuando la máquina pasa a funcionar como generador. Así su corriente no cambia de signo a pesar de que la corriente del inducido Ii se invierte. 7. CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS DE LOS MOTORES ELÉCTRICOS. CLASIFICACIÓN DE LOS MISMOS EN DEPENDENCIA DE LA RIGIDEZ. REPRESÉNTENLA GRÁFICAMENTE. EJEMPLOS DE CADA UNA DE ESTAS. Característica mecánica: M = f(n) o n = f(M) Muestra la relación entre el par M y la velocidad n, bien de la forma M = f(n) o bien de la forma n = f(M). En todas estas curvas características se mantienen constantes las resistencias del inducido Ri y del inductor Re, así como la tensión en bornes V (las tensiones Vi (= V) y Ve en la máquina de excitación independiente). Esta es la característica más importante para el análisis de motores. Aquí se usará en la forma n = f(M).

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 La característica mecánica para los valores asignados de V, Re y Ri (sin reóstatos en el inductor ni en el inducido) se denomina característica natural de la máquina.  A veces se muestra en una misma gráfica una familia de características mecánicas, cada una de las cuáles corresponde a diferentes valores de Vi o de Ri o de Re.  La relación entre n y M es así: 𝑉𝑖 − 𝑉𝑒𝑠𝑐 − 𝑅𝑖 ∗ 𝐼𝑖 𝑉𝑖 − 𝑅𝑖 ∗ 𝐼𝑖 𝑛= ≈ 𝐾𝐸 ∗ ∅ 𝐾𝐸 ∗ ∅ 𝑀 𝑀 = 𝐾𝑀 ∗ ∅ ∗ 𝐼𝑖 ⟹ 𝐼𝑖 = 𝐾𝑀 ∗ ∅ 𝑉𝑖 𝑅𝑖 𝑛= − ∗𝑀 𝐾𝐸 ∗ ∅ 𝐾𝐸 ∗ 𝐾𝑀 ∗ ∅2  Si el flujo ∅ se anulase, teóricamente n = ∞ ⇒ la máquina se embala (alcanza una velocidad muy elevada). Las características mecánicas de los motores eléctricos pueden dividirse en tres categorías principales.  1-CARACTERÍSTICA MECÁNICA ABSOLUTAMENTE RÍGIDA: con la que con variación del par la velocidad sigue invariable. Esta característica la poseen los motores sincrónicos (recta 1 en la fig 2-2)

Fig.2.2 característica mecánica motores sincrónico de corriente continua (1), de excitación independiente (2), y en serie (3).  2-CARACTERÍSTICA MECÁNICA RÍGIDA: con la que, con variación del par, la velocidad, aunque también disminuye no obstante en pequeño grado. Esta característica la disponen los motores de corriente continua con

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excitación independiente, así como los motores asincrónicos dentro de los límites de la parte de trabajo de la característica mecánica (curva 2, en la fig. 2.2) Para el motor sincrónico (Fig. 2-3) el grado de rigidez en distintos puntos de la característica mecánica es distinto.

Fig. 2-3 característica mecánica de un motor asincrónico Entre los valores (críticos) de los momentos en los regímenes motor Mcr.m y generador Mcr.g la característica del motor.  3-CARACTERÍSTICA MECÁNICA SUAVE: se distingue por la considerable variación de velocidad, cambiando el momento. Este tipo de característica la posee el motor en serie, particularmente en la zona de pequeños momentos (curva 3 en la Fig. 2-2). El grado de rigidez para estos motores, no queda constante en todos los puntos de las características. Los motores de excitación compuesta o compud pueden ser comprendidos en el segundo o tercer grupo, según sea el grado de rigidez de la característica mecánica.

8. CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS DE LAS CARGAS. ECUACIÓN UNIVERSAL DE LAS CARGAS. REPRESÉNTELA GRÁFICAMENTE. EJEMPLOS DE CADA UNA DE ESTAS.  CARGA DE UN MOTOR. Entendemos por carga de un motor la relación entre la carga mecánica a la que está trabajando un motor referida a la carga mecánica nominal, es decir la carga que suministra cuando consume la potencia nominal.

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Carga (%) = (Carga condiciones trabajo / Carga nominal.) x 100 Sabemos que la eficiencia o rendimiento de un motor es aceptable cuando se trabaja con una carga entre el 50 y 100 % de la carga nominal, pero se reduce drásticamente con cargas inferiores al 50 %. Así mismo para cargas inferiores al 50 % también disminuye considerablemente el factor de potencia.

Curva Carga – Rendimiento Motor Podremos calcular la carga de un motor de tres formas diferentes: 

Método de la Potencias absorbida

La carga la calcularemos como el cociente entre la potencia absorbida por el motor en las condiciones de funcionamiento y la potencia nominal. Para este cálculo necesitaremos el factor de potencia. Este método es el más exacto de los tres. 

Método de las Corrientes de línea.

Calcularemos la carga como cociente entre la intensidad absorbida en las condiciones de funcionamiento y la intensidad consumida a la potencia nominal.

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

Método del Deslizamiento.

Suponiendo que el deslizamiento es proporcional a la carga, calcularemos la carga como cociente entre el deslizamiento en las condiciones de funcionamiento y el deslizamiento nominal. Necesitaremos medir las revoluciones del motor con un tacómetro.  TIPOS DE CARGAS. Las aplicaciones de un motor según el tipo de carga, o el trabajo que realizan pueden clasificarse en tres grandes grupos. 

Par variable.

El par del motor aumenta a medida que aumenta la velocidad. Este tipo de cargas se da en bombas, ventiladores, compresores, etc. Tened en cuenta que el par es proporcional al cuadrado de la velocidad y la potencia lo es al cubo de la velocidad, esto supone que al duplicar la velocidad estaremos multiplicando por 4 el par y por 8 la potencia.



Par constante.

El par se mantiene constante al aumentar la velocidad, este es el caso de las bandas de arrastre. La potencia en este caso es directamente proporcional a la velocidad. 

Potencia constante

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La potencia que es el producto del par por la velocidad se mantiene constante al aumentar la velocidad, es decir al aumentar la velocidad disminuye el par y al disminuir la velocidad aumenta el par. Este es el caso de las máquinas enrolladoras, o de las máquinas herramientas. Al bajar la velocidad hacen más par y al revés.

9. EXPLIQUE EL MODELO EQUIVALENTE DEL MOTOR DE CD. ESQUEMA. En la figura 8-2 se muestra el circuito equivalente de un motor de cd. En esta fi gura el circuito del inducido se representa por medio de una fuente de voltaje ideal EA y un resistor RA. Esta representación es en realidad el equivalente de Thevenin de toda la estructura del rotor, la cual incluye las bobinas, interpolos y devanados de compensación, si es que éstos existen. La caída de voltaje en las escobillas se representa por medio de una pequeña batería Vescob en sentido opuesto a la dirección del flujo de corriente en la máquina. Las bobinas de campo, que producen el campo magnético en el generador, están simbolizadas por medio de un inductor LF y de un resistor RF. El resistor independiente Rajus representa un resistor variable externo utilizado para controlar la cantidad de corriente en el circuito de campo. Hay unas cuantas variaciones y simplificaciones de este circuito equivalente básico. Con frecuencia, la caída de voltaje en las escobillas es tan sólo una pequeña fracción del voltaje generado en la máquina. Por lo tanto, en los casos en que no es demasiado crítico, se puede dejar fuera la caída de voltaje en las escobillas o incluirla aproximadamente en el valor de RA. Además, en ocasiones, la resistencia interna de las bobinas de campo se agrupa con el resistor variable y al total se le llama RF (véase la fi gura 8-2b). Una tercera variación consiste en que algunos generadores tienen más de una bobina de campo y todas ellas se representan en el circuito equivalente. El voltaje interno que genera esta máquina está dado por la ecuación 𝐸𝐴 = 𝐾∅𝑊𝑚

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Y el par inducido desarrollado por la máquina está dado por 𝑇𝑖𝑛𝑑 = 𝐾∅𝐼𝐴 Estas dos ecuaciones, la ecuación de la ley de voltaje de Kirchhoff del circuito del inducido y la curva de magnetización de la máquina, son todas las herramientas necesarias para analizar el comportamiento y desempeño de un motor de cd. 10. COMPORTAMIENTO DE TRABAJO DEL MOTOR DE CD EN LOS 4 CUADRANTES. REPRESENTE EN LAS CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS ESTE COMPORTAMIENTO. El motor de c.c. es una máquina eléctrica muy versátil que permite una excelente regulación de velocidad y que puede funcionar con ambos sentidos de giro, produciendo pares electromagnéticos a favor o en contra del sentido de rotación, y es por ello que ha sido la máquina motriz por excelencia en aplicaciones de velocidad variable, conocidas

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modernamente como accionamientos eléctricos (electric drives en inglés): tracción eléctrica, trenes de laminación, maquinaria de elevación y transporte y otros. Para describir los modos de funcionamiento de una máquina de c.c. se utiliza la representación en cuatro cuadrantes mostrada en la Figura 6.49. En el eje de abscisas se representa el par electromagnético que genera la máquina y que también sirve para representar la corriente que atraviesa el inducido, al ser proporcional el par a esta corriente. En el eje de ordenadas se representa la velocidad de giro, bien sea en rad/s o en r.p.m.; si se supone el flujo inductor constante, la f.c.e.m. del motor es proporcional a la velocidad, por lo que también el eje de ordenadas puede servir para representar la f.c.e.m. del motor, y si se tiene en cuenta que, debido a la pequeña caída de tensión en el inducido, se cumple E=V, el eje de ordenadas representa también el eje de tensiones. Es decir, hay proporcionalidad de las características mecánicas n = f1(T) con V = f2(Ii).

Figura 6.49. Funcionamiento de la máquina de c.c. en cuatro cuadrantes. De acuerdo con lo anterior, en la Figura 6.49 se ha señalado el eje de abscisas con las magnitudes T e Ii y el eje de ordenadas con n y V. Estas magnitudes se toman como “Formando líderes para la construcción de un nuevo país en paz”

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positivas en el primer cuadrante, que corresponde al funcionamiento como motor girando en sentido directo o positivo (anti-horario). La potencia mecánica desarrollada por el motor es el producto del par por la velocidad angular de giro, de tal modo que si estas dos magnitudes son positivas, su producto será positivo, indicando con ello que la potencia mecánica es positiva cuando sale energía mecánica por el eje. De un modo análogo, si V e Ii son positivos, será también positivo su producto, lo que indica que la potencia eléctrica es positiva cuando la máquina absorbe energía de la red. Para facilitar el estudio se ha incluido en cada cuadrante de la Figura 6.49 el circuito del inducido con los sentidos de la corriente y las polaridades tanto de la f.c.e.m. del motor como de la tensión aplicada a la máquina. En el cuadrante 1, la velocidad y el par son positivos, y por consiguiente son positivos tanto la tensión como la corriente del inducido. De este modo es positiva la potencia eléctrica que absorbe la máquina y también la potencia mecánica que sale del eje del motor. Se produce una transformación de energía eléctrica en energía mecánica. Cuando la máquina trabaja en el cuadrante 2, la velocidad es positiva (giro directo) y por ello son también positivas tanto la tensión aplicada como la f.c.e.m. del motor; el par electromagnético y la corriente de inducido son negativos. En consecuencia, la máquina absorbe potencia mecánica por el eje (valor negativo) y se devuelve energía eléctrica a la red (valor positivo). Se ha producido un cambio en el sentido del flujo de energía en la máquina, que ahora funciona como generador en régimen de frenado regenerativo o por recuperación, aunque también esta energía eléctrica puede disiparse en una resistencia externa, como sucede en el frenado reostático o dinámico. En el cuadrante 3, tanto el par como la velocidad son negativos, por lo que son negativos la tensión aplicada y la corriente absorbida. De este modo tanto la potencia mecánica como la potencia eléctrica son magnitudes positivas. La máquina trabaja como motor girando en sentido inverso. Es evidente que para que se invierta el sentido de la corriente se debe cumplir que YVY > YEY, y de este modo el flujo energético se dirige de la red al motor. Cuando la máquina trabaja en el cuadrante 4, el par es positivo y la velocidad negativa, por lo que la potencia mecánica es negativa y procede del mecanismo accionado por el motor. La f.c.e.m. es negativa y la corriente del inducido es positiva, lo que se verifica si YEY > YVY, y se devuelve energía eléctrica a la red. La máquina funciona en régimen generador como freno regenerativo en sentido inverso, aunque también se puede frenar la máquina disipando la energía eléctrica sobre unas resistencias externas. En la Tabla 6.2 se resumen los conceptos anteriores, señalando los signos correspondientes de las diversas magnitudes implicadas, tanto eléctricas como mecánicas.

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Tabla 6.2. Signos de las diversas magnitudes en los cuatro cuadrantes 11. FRENADO DINÁMICO DEL MOTOR DE CD. REPRESENTACIÓN DE ESTE EN LAS CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS. ESQUEMA ELÉCTRICO. El frenado dinámico hace uso del comportamiento de un motor como generador. Si se desconecta el inducido de un motor de la red de alimentación mientras permanece conectada la excitación, la máquina no producirá par motor (ya que Ii = 0) y debido a la acción del par resistente se acabará parando al cabo de un cierto tiempo, que dependerá de la energía cinética almacenada en el sistema rotativo. Pero si al separar el inducido de la red se carga inmediatamente con una resistencia de carga, manteniendo en todo momento la excitación del inductor, la acción de frenado aumentará enormemente. En esta situación la energía producida por el motor que funciona como generador es transformada en calor por efecto Joule en las resistencias de carga conectadas al inducido del motor. En la Figura 6.46a se muestra el esquema eléctrico correspondiente para un motor con excitación independiente. Cuando el conmutador S de la Figura 6.46a está situado en la posición 1, el inducido se alimenta de la red de c.c. y la máquina funciona en régimen motor absorbiendo una corriente Ii de la red en el sentido señalado. Al pasar el conmutador S a la posición 2 se carga el inducido sobre una resistencia externa Rext, lo que provocará una inversión en el sentido de la corriente. Si se considera que en el momento de la conmutación la f.c.e.m. del motor es igual a E, el valor de la corriente Ii es: 𝐼𝑖 = −

𝐸 𝐾𝐸 𝑛∅ =− 𝑅𝑖 + 𝑅𝑒𝑥𝑡 𝑅𝑖 + 𝑅𝑒𝑥𝑡

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Es decir, tiene un valor negativo y por consiguiente el par de frenado desarrollado por la máquina es negativo y de valor: 𝐾𝑇 𝐾𝐸 𝑛∅2 𝑇 = 𝐾𝑇 ∅𝐼𝑖 = 𝑅𝑖 + 𝑅𝑒𝑥𝑡 Esto es, el par de frenado es proporcional a la velocidad e inversamente proporcional a la resistencia total del circuito del inducido Ri +Rext . De la ecuación anterior se obtiene el valor de la velocidad n: 𝑇(𝑅𝑖 + 𝑅𝑒𝑥𝑡) 𝐾𝑇 𝐾𝐸 𝑛∅2 En este caso de frenado reostático o dinámico, las características par-velocidad para diversas resistencias de carga externas son las mostradas en la Figura 6.46b, que son rectas que pasan por el origen de coordenadas y que tienen lugar en el segundo cuadrante. Supóngase que la máquina está funcionando como motor en el punto de trabajo A. En el momento de conectar el inducido sobre la resistencia externa Rext comienza el régimen de frenado dinámico, y como debido a la inercia del rotor, la velocidad no puede cambiar instantáneamente, no habrá variación en la f.c.e.m. del motor y el punto de funcionamiento se traslada a D, en el que se tiene un par de frenado Tf. A partir de este momento la velocidad de rotación se va reduciendo siguiendo la recta DO, hasta llegar a pararse en el punto O. En este momento debe desconectarse el motor de la red, ya que en caso contrario la máquina puede comenzar a girar en sentido contrario siguiendo el tramo de la recta OF del cuarto cuadrante. 𝑛=−

Figura 6.46. Frenado reóstatico de un motor de c.c. con excitación independiente.

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12. FRENADO POR CONTRACORRIENTE DEL MOTOR DE CD. REPRESENTACIÓN DE ESTE EN LAS CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS. ESQUEMA ELÉCTRICO. Este procedimiento de frenado se emplea cuando es necesario parar repentinamente un motor para luego poder invertir su marcha, como en ciertas aplicaciones de trenes de laminación de acerías y grúas de puerto. Sin alterar las conexiones del inductor, se aplica tensión al inducido en sentido inverso, lo que ocasiona un frenado brusco, el motor se para y luego inicia la marcha en sentido inverso. En algunos casos se abre el interruptor principal en el instante en que el rotor pasa a la situación de reposo, o sea, justamente antes de que el motor comience a girar en sentido contrario.

Figura 6.48. Frenado a contracorriente de un motor de c.c. con excitación independiente. En la Figura 6.48a se muestra el esquema eléctrico de frenado a contracorriente o contramarcha de un motor con excitación independiente. Inicialmente el conmutador S está en la posición 1 y la máquina funciona como motor absorbiendo el inducido una corriente Ii en el sentido mostrado en la Figura 6.48a. Si la resistencia limitadora de la corriente del inducido es Rr = 0, el valor de la corriente anterior es: 𝑉−𝐸 𝐼𝑖 = 𝑅𝑖 “Formando líderes para la construcción de un nuevo país en paz”

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lo que da lugar a la curva par-velocidad expresada en (6.74), y que para un par resistente Tr corresponde al punto de funcionamiento A de la característica mecánica natural de la Figura 6.48b. 13. FRENADO REGENERATIVO DEL MOTOR DE CD. REPRESENTACIÓN DE ESTE EN LAS CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS. ESQUEMA ELÉCTRICO. Este régimen de frenado solamente es posible si la máquina de c.c. que funciona en régimen motor se mueve por el mecanismo accionado con una velocidad superior a la correspondiente a su marcha en vacío n0. Considérese, por ejemplo, un motor de c.c. con excitación independiente (o también derivación) como se muestra en la Figura 6.45a; si se denomina Ri a la resistencia total del circuito del inducido, el valor de la corriente absorbida por la máquina en las condiciones de funcionamiento como motor viene expresada por: 𝐼𝑖 =

𝑉 − 𝐸 𝑉 − 𝐾𝐸 𝑛∅ = 𝑅𝑖 𝑅𝑖

En la expresión anterior E es la f.c.e.m. del motor, cuyo valor es inferior a la tensión aplicada V, por lo que la corriente absorbida Ii tiene el sentido mostrado en la Figura 6.45a. De acuerdo con la expresión (6.59), la característica par-velocidad de la máquina en régimen motor viene definida por: 𝑛=

𝑉 𝑅𝑖 − 𝐾𝐸 ∅ 𝐾𝐸 𝐾𝑇 ∅2

Que es la ecuación de una recta en un sistema de coordenadas n = f (T) cuya pendiente es proporcional a la resistencia total del circuito del rotor. Si la resistencia adicional de arranque es cero, la resistencia del inducido es Ri1 = Ri y la recta correspondiente es la CBAD señalada en la Figura 6.45b, que se denomina característica mecánica natural del motor. En esta misma figura se muestran otras dos rectas con mayor resistencia en el circuito del inducido, Ri2 y Ri3. Si se considera un régimen permanente en el que el inducido no tiene ninguna resistencia adicional en serie y se denomina Tr al par resistente de la carga, el punto correspondiente de funcionamiento en esta situación se encuentra en el primer cuadrante de la característica par-velocidad del motor, y es el señalado por A en la Figura 6.45b. “Formando líderes para la construcción de un nuevo país en paz”

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Figura 6.45. Motor con excitación independiente. Frenado regenerativo o por recuperación de energía. Para un determinado flujo inductor J, existe una velocidad para la cual la f.c.e.m. E del motor es igual a la tensión de red V y cuyo valor es la velocidad de vacío n0, de tal modo que según (6.73) se cumple: 𝑉 𝑉 = 𝐸 = 𝐾𝐸 𝑛∅ ⟹ 𝑛𝑜 = 𝐾𝐸 ∅ 14. QUE ENTIENDE USTED POR IP EN LOS MOTORES ELÉCTRICOS. PONGA EJEMPLOS DE TIPOS DE IP. SIGNIFICADO DE IP=54. El grado de protección IP es el tipo de Protección utilizado con mucha frecuencia en los datos técnicos de equipamiento eléctrico o electrónico, en general de uso industrial como sensores, medidores, controladores, etc. El grado de protección IP 54 hace referencia a las dos últimas variables: protección ante el polvo y la humedad. En concreto, a la facilidad que tiene el polvo y la humedad en entrar dentro del dispositivo. 

Ejemplos: Como elegimos un tablero que este expuesto en un ambiente industrial a chorros de agua a fuerte caudal

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 

El primer número, determina el nivel de protección contra elementos sólidos. En este caso el “6”, señala que: “El polvo no debe entrar bajo ninguna circunstancia”. El segundo número, indica el nivel de protección contra elementos líquidos, generalmente agua. En el ejemplo el “7”, significa que: “El objeto debe resistir la inmersión completa a 1 metro durante 30 minutos”.

15. QUE ENTIENDE USTED POR ISO EN LOS MOTORES ELÉCTRICOS. PONGA EJEMPLOS DE TIPOS DE ISO. SIGNIFICADO DE ISO=CLASE F. Son las normas que aplican las empresas a los motores eléctricas para que tenga un buen funcionamiento y el producto entregado al cliente sea de calidad LAS SIGUIENTES ISO SON PARA LA VIBRACION DE MOTORES ISO=2372 ISO=3945 ISO=10816 ISO=CLASE F = ES UNA EFICIENCIA BAJA PARA MOTORES 16. EXPLIQUE LOS PASOS A SEGUIR PARA CARACTERÍSTICA MECÁNICA DEL M DE CD.

CONSTRUIR

LA

 MOTOR DE EXCITACIÓN INDEPENDIENTE

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𝐸𝐴 = 𝐾𝜑𝜔𝑟 𝐸𝐴 = 𝐾𝜑𝑛𝑟 𝑇𝑒 = 𝐾𝜑𝐼𝐴 𝐸𝐴. 𝐼𝐴 𝑇𝑒 = 𝜔𝑟 EA2 = 𝑉𝑇 − 𝐼𝐴 ∗ 𝑅𝑎 EA1 𝐾 ∗ 𝜑 ∗ nr1 = EA2 𝐾 ∗ 𝜑 ∗ nr2 

Cancelando las constantes y despejando nr2 EA2 × nr1 EA1 2𝜋 × 𝑛𝑟 𝜔𝑟 = 60

nr2 =

𝑇𝑒 = 

EA2 × 𝐼𝐴 𝜔𝑟

Curva Característica mecánica par-velocidad

 MOTOR SHUNT O DE DERIVACIÓN

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𝐸𝐴 = 𝐾𝜑𝜔𝑟 𝐸𝐴 = 𝐾𝜑𝑛𝑟 𝑇𝑒 = 𝐾𝜑𝐼𝐴 𝐸𝐴. 𝐼𝐴 𝑇𝑒 = 𝜔𝑟 EA2 = 𝑉𝑇 − 𝐼𝐴 ∗ 𝑅𝑎 EA1 𝐾 ∗ 𝜑 ∗ nr1 = EA2 𝐾 ∗ 𝜑 ∗ nr2 

Cancelando las constantes y despejando nr2 EA2 × nr1 EA1 2𝜋 × 𝑛𝑟 𝜔𝑟 = 60

nr2 =

𝑇𝑒 =



EA2 × 𝐼𝐴 𝜔𝑟

Curva Característica mecánica par-velocidad

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 MOTOR SERIE

𝐸𝐴 = 𝐾𝜑𝜔𝑟 𝐸𝐴 = 𝐾𝜑𝑛𝑟 𝑇𝑒 = 𝐾𝜑𝐼𝐴 𝐸𝐴. 𝐼𝐴 𝑇𝑒 = 𝜔𝑟 EA2 = 𝑉𝑇 − 𝐼𝐴 ∗ 𝑅𝑎 EA1 𝐾 ∗ 𝜑 ∗ nr1 = EA2 𝐾 ∗ 𝜑 ∗ nr2 

Cancelando las constantes y despejando nr2 nr2 =

EA2 × nr1 EA1

𝜔𝑟 = 𝑇𝑒 =

2𝜋 × 𝑛𝑟 60

EA2 × 𝐼𝐴 𝜔𝑟

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Universidad de Pamplona Pamplona - Norte de Santander - Colombia Tels: (7) 5685303 - 5685304 - 5685305 - Fax: 5682750 www.unipamplona.edu.co

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

Curva Característica mecánica par-velocidad

17. SE TIENE UN MECANISMO DE MOMENTO CONSTANTE, E IGUAL A 3500 Nm CUYA VELOCIDAD DEBE VARIARSE DE 300 A 175 R/MIN, ESTE UTILIZA UN MOTOR DE CD DE EXCITACIÓN INDEPENDIENTE DE 220V; 300 R/MIN, 640A Y UNA EFICIENCIA NOMINAL IGUAL AL 88,7%. EL DEVANADO DE EXCITACIÓN SE ALIMENTA CON 220V DE CD Y TIENE UNA RESISTENCIA DE 14,6 Ohm. PARA ACCIONAR ESTE MECANISMO VA A UTILIZARSE EL SRC-MCD, CONSTRUYA LA CARACTERÍSTICA MECÁNICA DE ESTE MOTOR.

𝑃=

𝑉𝑇 × 𝐼𝐿 × դ 220 × 640 × 88.7 = = 124.8896 × 103 [𝑊] 100 100

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𝜔𝑚 =

𝑃 124.8896 × 103 𝑟𝑎𝑑 = = 35.68 [ ] 𝜏 3500 𝑠

𝐸𝐴 =

𝜏 × 𝜔𝑚 3500 × 35.68 = = 195.125 [𝑉] 𝐼𝐿 640

𝑅𝑎 =

𝑉𝑇 × 𝐸𝐴 220 × 195.125 = = 0.038 [Ω] 𝐼𝐿 640

Se variará la corriente IA de 50 en 50 hasta llegar a T=3500 Y siendo EA1=250 EA2 = 𝑉𝑇 − 𝐼𝐴 ∗ 𝑅𝑎 EA1 = 𝐾 ∗ 𝜑 ∗ nr1 EA2 𝐾 ∗ 𝜑 ∗ nr2 EA2 × nr1 EA1

nr2 =

𝜔𝑚 = 𝜏=

2𝜋 × 𝑛𝑟 60

EA2 × 𝐼𝐴 𝜔𝑚

TABLA DE VARACION DE CORRIENTE

IA

EA

nr

ωm

T

100 150 200 250 300 350 400 450 500

216,2 214,3 212,4 210,5 208,6 206,7 204,8 202,9 201

294,818182 292,227273 289,636364 287,045455 284,454545 281,863636 279,272727 276,681818 274,090909

30,87336 30,60204 30,33072 30,0594 29,78808 29,51676 29,24544 28,97412 28,7028

700,280112 1050,42017 1400,56022 1750,70028 2100,84034 2450,98039 2801,12045 3151,2605 3501,40056

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CARACTERISTICA MECÁNICA DEL MOTOR 300 294,818182 292,227273 289,636364 287,045455 284,454545 281,863636 279,272727 276,681818 274,090909

295 290 285 280 275

270 0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

18. CALCULE QUE RESISTENCIA ADICIONAL QUE SE NECESITA CONECTAR EN LA ARMADURA DEL MOTOR PARA QUE ESTE GIRE A 120 RPM CON CARGA NOMINAL. REPRESENTE ESTE PROCESO UTILIZANDO LAS CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS. 𝜔𝑚1 = 𝑅𝑎𝑑𝑖 =

2𝜋 ∗ (120) 𝑟𝑎𝑑 = 4𝜋[ ] 60 𝑠

𝑉𝑛 − (𝜔𝑚1 ∗ 𝐾∅) 220 − (4𝜋 ∗ 6.6) − 𝑅𝑎 = − 0.02 = 0.194 [Ω] 𝐼𝑛 640

19. CALCULE QUE RESISTENCIA DE FRENADO DINÁMICO SE NECESITA PARA PARAR A ESTE MOTOR CUANDO GIRA A 120 RPM CON CARGA NOMINAL. REPRESENTE ESTE PROCESO UTILIZANDO LAS CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS. 𝜂 = 120 [𝑟𝑝𝑚] 𝜔𝑚1 =

2𝜋 ∗ (120) 𝑟𝑎𝑑 = 4𝜋[ ] 60 𝑠

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𝜔1 ∗ 𝑘 ∗ 𝜑 𝑅𝑓𝑑 = − ( + 𝑅𝑎 ) = 0.0847 [Ω] 2 ∗ 𝐼𝑛

20. CALCULE LA RESISTENCIA DE FRENADO POR CONTRACORRIENTE SE NECESITA PARA PARAR A ESTE MOTOR CUANDO GIRA A 120 RPM CON CARGA NOMINAL. REPRESENTE ESTE PROCESO UTILIZANDO LAS CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS. 𝜂 = 120 [𝑟𝑝𝑚] 𝜔𝑚1 =

2𝜋 ∗ (120) 𝑟𝑎𝑑 = 4𝜋[ ] 60 𝑠

𝑅𝑓𝑐𝑐 = −𝑅𝑎 − (

𝜔1 ∗ 𝑘 ∗ 𝜑 + 𝑉𝑛 ) = 0.25 [Ω] 2 ∗ 𝐼𝑛

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