El Motor de Corriente Continua Parte1

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El Motor de Corriente Continua Universidad Nacional de Trujillo Dpto. de Mecánica y Energía Ing. Luis Miguel Rivera

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Motor de Corriente Continua

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El Motor de Corriente ContinuaEl Motor de Corriente Continua

Universidad Nacional de Trujillo Universidad Nacional de Trujillo

Dpto. de Mecánica y Energía

Ing. Luis Miguel Rivera Dpto. de Mecánica y Energía

Ing. Luis Miguel Rivera

Page 2: El Motor de Corriente Continua Parte1

La máquina de CC consta de dos devanados alimentados con La máquina de CC consta de dos devanados alimentados con CC: uno llamado CC: uno llamado inductorinductor que está en el estator de la máquina que está en el estator de la máquina y otro llamado y otro llamado inducidoinducido que está en el rotor. que está en el rotor.

Como Como GENERADORGENERADOR se alimenta con CC el inducido y se obtiene se alimenta con CC el inducido y se obtiene la FEM por el inductor (también continua).la FEM por el inductor (también continua).

Como Como MOTORMOTOR ambos devanados están alimentados con CC: ambos devanados están alimentados con CC: tanto el inductor tanto el inductor (CAMPO) (CAMPO) como el inducido como el inducido (ARMADURA)(ARMADURA)

Su funcionamiento se basa en la existencia de un mecanismo Su funcionamiento se basa en la existencia de un mecanismo llamado llamado colectorcolector (convierte voltaje alterno en voltaje continuo). (convierte voltaje alterno en voltaje continuo).

Maquina reversible.Maquina reversible.

Ventaja: Ventaja: control de la velocidad.control de la velocidad.

Desuso creciente debido a su complejo mantenimiento y al Desuso creciente debido a su complejo mantenimiento y al desarrollo de la electrónica de potencia.desarrollo de la electrónica de potencia.

1. Introducción:1. Introducción:

Page 3: El Motor de Corriente Continua Parte1

1.

1. Carcaza

2. Núcleo polar

3.3. Expansión polar

4. Núcleo del polo de conmutación

5. Expansión del polo de conmutación

6.6. Núcleo de la armadura

7. Arrollamiento de armadura

8. Arrollamiento de excitación

9. Arrollamiento de conmutación

10. Colector

11. – 12. Escobillas

1. Carcaza

2. Núcleo polar

3.3. Expansión polar

4. Núcleo del polo de conmutación

5. Expansión del polo de conmutación

6.6. Núcleo de la armadura

7. Arrollamiento de armadura

8. Arrollamiento de excitación

9. Arrollamiento de conmutación

10. Colector

11. – 12. Escobillas

2. Características 2. Características ConstructivasConstructivas

11

22 33

44

66

7755

88

991010

1111

1212

M. F. Cabanas: M. F. Cabanas: Técnicas para el Técnicas para el

mantenimiento y mantenimiento y diagnóstico de diagnóstico de

máquinas eléctricas máquinas eléctricas rotativasrotativas

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N N S S

Imanes permanentes o campo magnético creado por una corriente continua

Escobillas Anillos rozantes Instrumento de medida

Fuerza externa que hace girar a la

espira

Hipótesis: espira elemental funcionando como Hipótesis: espira elemental funcionando como GENERADOR de corriente alterna con mecanismo de GENERADOR de corriente alterna con mecanismo de

anillos rozantes y escobillas (sin colector)anillos rozantes y escobillas (sin colector)

3. El Colector3. El Colector

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0 2

2BlV

-2BlV

E N S

Polos inductoresde la máquina

0 2

2BlV

-2BlV

E N S

Polos inductoresde la máquina

De no existir colector se obtendría una onda alterna con valor máximo de:

El Colector…El Colector…

Page 6: El Motor de Corriente Continua Parte1

En el generador el colector es un dispositivo que En el generador el colector es un dispositivo que invierte el sentido de la FEM para obtener una tensión invierte el sentido de la FEM para obtener una tensión

continua y positivacontinua y positiva

0 2

2BlV

E N S

0 2

2BlV

E N S

Colector elemental (2 delgas)Colector elemental (2 delgas)0 2

2BlV

E N S

0 2

2BlV

E N S

Colector real (muchas delgas)Colector real (muchas delgas)

El Colector…El Colector…

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0+- + +- +

12

1

2

21

Sentido de rotaciónde la espira

Colector de dosdelgas

Instante Inicial Conmutación Inversión de la polaridad

¿Cómo trabaja el colector? S N

Mediante el colector las escobillas siempre están asociadas a una sola polaridad.

Escobillas fijas

Page 8: El Motor de Corriente Continua Parte1

El Colector…El Colector…… en el

generador CC

…permite obtener

un voltaje

continuo

Page 9: El Motor de Corriente Continua Parte1

El El Colector…Colector…

….en el MOTOR CC

…invierte el sentido de las corrientes en la espira de tal manera que frente a cada cara polar haya un solo sentido de corriente PAR EN UN SOLO SENTIDO !

Page 10: El Motor de Corriente Continua Parte1

El El Colector…Colector…

EscobillasEscobillas

ColectorColector

Page 11: El Motor de Corriente Continua Parte1

4. Deducción del Par 4. Deducción del Par

Motor:Motor:

IaNP

TTOTAL

2 I

aNP

TTOTAL

2

aa=nº de circuitos en paralelo =nº de circuitos en paralelo II=Corriente de armadura =Corriente de armadura (rotor)(rotor)

PAR CREADO POR EL PAR CREADO POR EL DEVANADO DEVANADO COMPLETO DE LA COMPLETO DE LA MÁQUINAMÁQUINA

PAR CREADO POR EL PAR CREADO POR EL DEVANADO DEVANADO COMPLETO DE LA COMPLETO DE LA MÁQUINAMÁQUINA

aI

rlBNTTOTAL 2aI

rlBNTTOTAL 2

NN=nº total de =nº total de espirasespiras

lrP

B

lr

PB

PAR CREADO POR UNA ESPIRAPAR CREADO POR UNA ESPIRAPAR CREADO POR UNA ESPIRAPAR CREADO POR UNA ESPIRA

aI

rlBIrlBT espiraespira 22aI

rlBIrlBT espiraespira 22

IKTTOTAL

P = pares de polos

Page 12: El Motor de Corriente Continua Parte1

IKTTOTAL

K= Constante de maquinaK= Constante de maquina

I= Corriente de armadura I= Corriente de armadura

ᵠφ = flujo magnético (depende de la = flujo magnético (depende de la corriente de campo)corriente de campo)

Deducción del Par Motor…

Page 13: El Motor de Corriente Continua Parte1

napN

E6 0

4

napN

E6 0

4 nKE nKE

5. Deducción de FCEM (en la 5. Deducción de FCEM (en la armadura) armadura)

ApB ApB

ApAp=área del =área del polopolo

plr

plr

ºNA

Appolos

Rotor

2

2p

lrp

lrºN

AAp

polos

Rotor

2

2

lrP

B

lr

PB

rnrV

60

2 rnrV

60

2 nn=Velocidad en =Velocidad en RPM r= radioRPM r= radio

FCEM EN UNA ESPIRAFCEM EN UNA ESPIRAFCEM EN UNA ESPIRAFCEM EN UNA ESPIRA

FCEM DE INDUCIDA POR FCEM DE INDUCIDA POR EL DEVANADO EL DEVANADO COMPLETO DE LA COMPLETO DE LA MÁQUINAMÁQUINA

FCEM DE INDUCIDA POR FCEM DE INDUCIDA POR EL DEVANADO EL DEVANADO COMPLETO DE LA COMPLETO DE LA MÁQUINAMÁQUINA

NN=nº total de =nº total de espiras espiras aa=nº de =nº de circuitos en circuitos en paraleloparalelo

aV Bl

NE2

a

V BlNE

2

rP

aV

NE

2r

PaV

NE

2

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nKE nKE

K= Constante de maquinaK= Constante de maquina

n= RPM del motorn= RPM del motor

ᵠφ = flujo magnético (depende de la = flujo magnético (depende de la corriente de campo)corriente de campo)

5. Deducción de FCEM (en la 5. Deducción de FCEM (en la armadura) armadura)

Page 15: El Motor de Corriente Continua Parte1

DEVANADO DE CAMPO: DEVANADO DE CAMPO: Su función es generar el Su función es generar el campo magnético mediante una alimentación de CC.. campo magnético mediante una alimentación de CC.. (también puede usarse imanes permanentes)(también puede usarse imanes permanentes)

6. Circuito Equivalente: 6. Circuito Equivalente:

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DEVANADO DE ARMADURA: DEVANADO DE ARMADURA: Su función es desarrollar Su función es desarrollar el par mecánico que permita el movimiento del rotor.el par mecánico que permita el movimiento del rotor.

6. Circuito 6. Circuito Equivalente… Equivalente…

Page 17: El Motor de Corriente Continua Parte1

CAMPO

ARMADURA

6. Circuito 6. Circuito Equivalente… Equivalente…

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Se tienen 2 tipos de excitación:Se tienen 2 tipos de excitación:

Excitación independienteExcitación independiente

Autoexcitación:Autoexcitación: Excitación SerieExcitación Serie Excitación DerivaciónExcitación Derivación Excitación Compuesta o Mixta.Excitación Compuesta o Mixta.

7. Tipos de excitación: 7. Tipos de excitación:

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Ri

Lex VT E Ui

Armadura

Campo

Resistencia de armadura

Tensión excitación

FEM Inducida

Rex

Resistencia del campo

Ri

Lex VT E Ui

Armadura

Campo

Resistencia de armadura

Tensión excitación

FEM Inducida

Rex

Resistencia del campo

Excitación independiente:Excitación independiente: la corriente que la corriente que alimenta al devanado inductor es ajena a la propia alimenta al devanado inductor es ajena a la propia máquina, procede de una fuente independiente máquina, procede de una fuente independiente externa.externa.

Excitación independiente:Excitación independiente: la corriente que la corriente que alimenta al devanado inductor es ajena a la propia alimenta al devanado inductor es ajena a la propia máquina, procede de una fuente independiente máquina, procede de una fuente independiente externa.externa.

Page 20: El Motor de Corriente Continua Parte1

a) Motor de excitación derivación o a) Motor de excitación derivación o paralelo: paralelo: el circuito de campo y el circuito de el circuito de campo y el circuito de armadura están en paralelo.armadura están en paralelo.

a) Motor de excitación derivación o a) Motor de excitación derivación o paralelo: paralelo: el circuito de campo y el circuito de el circuito de campo y el circuito de armadura están en paralelo.armadura están en paralelo.

Page 21: El Motor de Corriente Continua Parte1

a) Motor de excitación derivación o a) Motor de excitación derivación o paralelo…paralelo…a) Motor de excitación derivación o a) Motor de excitación derivación o paralelo…paralelo…

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b) Motor de excitación serie:b) Motor de excitación serie:b) Motor de excitación serie:b) Motor de excitación serie:

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b) Motor de excitación b) Motor de excitación serie…serie…

b) Motor de excitación b) Motor de excitación serie…serie…

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c) Excitación c) Excitación compuesta compuesta

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Ri

E VT

Armadura

Inductor 1

Resistencia de armadura Inductor 2

Lex2 Rex2 Rex1

Lex1

Ri

E VT

Armadura

Inductor 1

Resistencia de armadura Inductor 2

Lex2 Rex2 Rex1

Lex1

Excit. compuesta cortaExcit. compuesta cortaExcit. compuesta cortaExcit. compuesta corta

Page 26: El Motor de Corriente Continua Parte1

7. La reacción de la 7. La reacción de la armadura:armadura:

2BlV

-2BlV

E N S

FEM con reacciónde inducido

0 2

2BlV

-2BlV

E N S

FEM con reacciónde inducido

0 2

Al circular corriente Al circular corriente por la armadura se por la armadura se

va a crear un va a crear un campo que campo que

distorsiona el distorsiona el campo magnético campo magnético

principal principal

Esta distorsión del Esta distorsión del campo recibe el campo recibe el

nombre de reacción nombre de reacción de inducidode inducido

EFECTOS EFECTOS PRODUCIDOS PRODUCIDOS

POR LA POR LA REACCIÓN REACCIÓN

DE INDUCIDODE INDUCIDO

Desplazamiento de la “Desplazamiento de la “plano o línea neutra”plano o línea neutra” (plano en el que se anula el campo(plano en el que se anula el campo

Disminución del valor global del campo de la Disminución del valor global del campo de la máquinamáquina

DESPLAZAMIENTDESPLAZAMIENTO LÍNEA NEUTRAO LÍNEA NEUTRA

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Mulukutla S. Mulukutla S. Sarma: Sarma: Electric Electric machinesmachines

REDUCCIÓN PAR Y REDUCCIÓN PAR Y AUMENTO VELOCIDADAUMENTO VELOCIDAD

DesplazamienDesplazamiento de la to de la

““plano o línea plano o línea neutra”neutra”

POLOS DE POLOS DE CONMUTACIÓNCONMUTACIÓN

LOS POLOS DE CONMUTACIÓN LOS POLOS DE CONMUTACIÓN COMPENSAN LOCALMENTE LA REACCIÓN COMPENSAN LOCALMENTE LA REACCIÓN

DE ARMADURA ELIMINANDO LA DE ARMADURA ELIMINANDO LA DISTORSIÓN DEL CAMPODISTORSIÓN DEL CAMPO

Disminución Disminución del valor del valor global del global del

campo de la campo de la máquinamáquina

PROBLEMAS PROBLEMAS DURANTE LA DURANTE LA

CONMUTACIÓNCONMUTACIÓN

7. La reacción de la 7. La reacción de la armadura… armadura…