“UNIVERSIDAD

CATOLICA DE SANTA

MARIA”

FACULTAD DE CIENCIAS E

INGENIERIAS FISICAS Y FORMALES

INGENIERIA INDUSTRIAL

CURSO:

ELECTROTECNIA

TEMA:

INFORME N°09: ESTRUCTURA E INSTALACIÓN DE LAS MÁQUINA DE CORRIENTE CONTÍNUA

DOCENTE:

CARLOS RONDON

NOMBRE:

GARCIA CHALCO GLORIANE

GRUPO:

“06”

AREQUIPA-2015

INDICE

1. OBJETIVOS

2. FUNDAMENTO TEORICO

3. ELEMENTOS A UTILIZAR

4. PROCEDIMIENTO DE EJECUCION

5. CUESTIONARIO

6. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES

7. BIBLIOGRAFIA

1. OBJETIVOS

Revisar, estudiar y aplicar la teoría estudiada para reconocer y ubicar a los diferentes 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. FUNDAMENTO TEORICO

Introducción

Los motores eléctricos de corriente continua son el tema de base que se

amplía en el siguiente trabajo, definiéndose en el mismo los temas de más

relevancia para el caso de los motores eléctricos de corriente continua,

como lo son: su definición, los tipos que existen, su utilidad, distintas partes

que los componen, clasificación por excitación, la velocidad, la caja de

bornes y otros más.

Esta máquina de corriente continua es una de las más versátiles en

la industria. Su fácil control de posición, par y velocidad la han convertido

en una de las mejores opciones en aplicaciones de control

y automatización de procesos. Pero con la llegada de la electrónica su uso

ha disminuido en gran medida, pues los motores de corriente alterna, del

tipo asíncrono, pueden ser controlados de igual forma a precios más

accesibles para el consumidor medio de la industria. A pesar de esto los

motores de corriente continua se siguen utilizando en muchas aplicaciones

de potencia (trenes y tranvías) o de precisión (máquinas, micro motor, etc.)

Motor de corriente continua

Un motor eléctrico de Corriente Continua es esencialmente una máquina

que convierte energía eléctrica en movimiento o trabajo mecánico, a través

de medios electromagnéticos.

Fundamentos De Operación De Los Motores Eléctricos

En magnetismo se conoce la existencia de dos polos: polo norte (N) y polo

sur (S), que son las regiones donde se concentran las líneas de fuerza de

un imán. Un motor para funcionar se vale de las fuerzas de atracción y

repulsión que existen entre los polos. De acuerdo con esto, todo motor

tiene que estar formado con polos alternados entre el estator y el rotor, ya

que los polos magnéticos iguales se repelen, y polos magnéticos diferentes

se atraen, produciendo así el movimiento de rotación.

Un motor eléctrico opera primordialmente en base a dos principios: El

de inducción, descubierto por Michael Faraday en 1831; que señala, que si

un conductor se mueve a través de un campo magnético o está situado en

las proximidades de otro conductor por el que circula una corriente de

intensidad variable, se induce una corriente eléctrica en el primer

conductor. Y el principio que André Ampére observo en 1820, en el que

establece: que si una corriente pasa a través de un conductor situado en el

interior de un campo magnético, éste ejerce una fuerza mecánica o f.e.m.

(fuerza electromotriz), sobre el conductor.

El movimiento giratorio de los motores de C.C. se basa en el empuje

derivado de la repulsión y atracción entre polos magnéticos. Creando

campos constantes convenientemente orientados en estator y rotor, se

origina un par de fuerzas que obliga a que la armadura (también le

llamamos así al rotor) gire buscando "como loca" la posición de equilibrio.

Gracias a un juego de conexiones entre unos conductores estáticos,

llamados escobillas, y las bobinas que lleva el rotor, los campos magnéticos

que produce la armadura cambian a medida que ésta gira, para que el par

de fuerzas que la mueve se mantenga siempre vivo.

Utilización de los motores de corriente directa [C.D.] o corriente continua [C.C.]

Se utilizan en casos en los que es importante el poder regular

continuamente la velocidad del motor, además, se utilizan en aquellos

casos en los que es imprescindible utilizar corriente directa, como es el

caso de motores accionados por pilas o baterías. Este tipo de motores debe

de tener en el rotor y el estator el mismo número de polos y el mismo

número de carbones.

Los Motores De Corriente Directa Pueden Ser De Tres Tipos:

Serie

Paralelo

Compound

MOTOR SERIE: es un tipo de motor eléctrico de corriente continua en el

cual el devanado de campo (campo magnético principal) se conecta en

serie con la armadura. Este devanado está hecho con un alambre grueso

porque tendrá que soportar la corriente total de la armadura.

Debido a esto se produce un flujo magnético proporcional a la corriente de

armadura (carga del motor). Cuando el motor tiene mucha carga, el campo

de serie produce un campo magnético mucho mayor, lo cual permite un

esfuerzo de torsión mucho mayor. Sin embargo, la velocidad de giro varía

dependiendo del tipo de carga que se tenga (sin carga o con carga

completa). Estos motores desarrollan un par de arranque muy elevado y

pueden acelerar cargas pesadas rápidamente.

MOTOR SHUNT O MOTOR PARALELO: es un motor de corriente continua

cuyo bobinado inductor principal está conectado en derivación con el

circuito formado por los bobinados inducidos e inductor auxiliar.

Al igual que en las dinamos shunt, las bobinas principales están

constituidas por muchas espiras y con hilo de poca sección, por lo que

la resistencia del bobinado inductor principal es muy grande.

MOTOR COMPOUND: es un motor de corriente continua cuya excitación

es originada por dos bobinados inductores independientes; uno dispuesto

en serie con el bobinado inducido y otro conectado en derivación con el

circuito formado por los bobinados inducido, inductor serie e inductor

auxiliar.

Los motores compuestos tienen un campo serie sobre el tope del bobinado

del campo shunt. Este campo serie, el cual consiste de pocas vueltas de un

alambre grueso, es conectado en serie con la armadura y lleva la corriente

de armadura.

El flujo del campo serie varia directamente a medida que la corriente de

armadura varía, y es directamente proporcional a la carga. El campo serie

se conecta de manera tal que su flujo se añade al flujo del campo principal

shunt. Los motores compound se conectan normalmente de esta manera y

se denominan como compound acumulativo.

Esto provee una característica de velocidad que no es tan "dura" o plana

como la del motor shunt, ni tan "suave" como la de un motor serie. Un

motor compound tiene un limitado rango de debilitamiento de campo; la

debilitación del campo puede resultar en exceder la máxima velocidad

segura del motor sin carga. Los motores de corriente continua compound

son algunas veces utilizados donde se requiera una respuesta estable de

par constante para un rango de velocidades amplio.

LAS PARTES FUNDAMENTALES DE UN MOTOR DE CORRIENTE

CONTINUA SON:

ESTATOR: Es el que crea el campo magnético fijo, al que le

llamamos Excitación. En los motores pequeños se consigue con imanes

permanentes. Cada vez se construyen imanes más potentes, y como

consecuencia aparecen en el mercado motores de excitación permanente,

mayores.

 

ROTOR: También llamado armadura. Lleva las bobinas cuyo campo

crea, junto al del estator, el par de fuerzas que le hace girar.

Inducido de C.C.

ESCOBILLAS: Normalmente son dos tacos de grafito que hacen

contacto con las bobinas del rotor. A medida que éste gira, la conexión se

conmuta entre unas y otras bobinas, y debido a ello se producen chispas

que generan calor. Las escobillas se fabrican normalmente de grafito, y su

nombre se debe a que los primeros motores llevaban en su lugar unos

paquetes hechos con alambres de cobre dispuestos de manera que al girar

el rotor "barrían", como pequeñas escobas, la superficie sobre la que tenían

que hacer contacto.

COLECTOR: Los contactos entre escobillas y bobinas del rotor se

llevan a cabo intercalando una corona de cobre partida en sectores. El

colector consta a su vez de dos partes básicas:

DELGAS: Son los sectores circulares, aislados entre sí, que tocan

con las escobillas y a su vez están soldados a los extremos de los

conductores que conforman las bobinas del rotor.

MICAS: Son láminas delgadas del mismo material, intercaladas

entre las delgas de manera que el conjunto forma una masa compacta y

mecánicamente robusta.

Visto el fundamento por el que se mueven los motores de C.C., es facil

intuir que la velocidad que alcanzan éstos dependen en gran medida

del equilibrio entre el par motor en el rotor y el par antagonista que presenta

la resistencia mecánica en el eje.

EXCITACIÓN.

La forma de conectar las bobinas del estator es lo que se define como tipo

de excitación. Podemos distinguir entre:

INDEPENDIENTE: Los devanados del estator se conectan

totalmente por separado a una fuente de corriente continua, y el motor se

comporta exactamente igual que el de imanes permanentes. En las

aplicaciones industriales de los motores de C.C. es la configuración más

extendida.

SERIE: Consiste en conectar el devanado del estator en serie con el

de la armadura. Se emplea cuando se precisa un gran par de arranque, y

precisamente se utiliza en los automóviles. Los motores con este tipo de

excitación se embalan en ausencia de carga mecánica. Los motores con

esta configuración funcionan también con corriente alterna.

PARALELO: Estator y rotor están conectados a la misma tensión, lo

que permite un perfecto control sobre la velocidad y el par.

COMPOUND: Del inglés, compuesto, significa que parte del

devanado de excitación se conecta en serie, y parte en paralelo. Las

corrientes de cada sección pueden ser aditivas o sustractivas respecto a la

del rotor, lo que da bastante juego, pero no es este el lugar para entrar en

detalles al respecto.

Velocidad del motor de corriente continua

Como ya hemos dicho, la configuración más popular es la de excitación

independiente, y a ella se refieren las dos expresiones que vienen a

continuación:

1.      La velocidad es proporcional al valor de la tensión media de C.C. esto

es válido siempre que se mantengan constantes, las condiciones de

excitación y el par mecánico resistente.

2.      El valor de la tensión media aplicada a las conexiones de la armadura

del motor se distribuye fundamentalmente de la forma:

(1)

U: Tensión media aplicada.

RxI: Caída de tensión debida a la corriente que circula por el inducido.

E: Fuerza contra electromotriz inducida (velocidad).

Según el punto (1), la velocidad se puede variar empleando rectificadores

controlados para proporcionarle en todo momento la tensión media

adecuada. Para medir su velocidad podemos emplear, según el punto (2),

un método alternativo a la dinamo tacométrica y que consiste en restar a la

ecuación (1) la caída de tensión (RxI) en la resistencia de las bobinas de

armadura, (con amplificadores operacionales) quedándonos solo con el

valor correspondiente a la fuerza contra electromotriz (E), muestra directa

de la velocidad.

En nuestro entorno, tendemos a pensar que allá donde encontremos

motores de corriente continua es muy posible que sea debido a la

necesidad de tener que poder variar la velocidad de forma sencilla y con

gran flexibilidad.

Caja de bornes

El bornero de un motor de C.C. suele proporcionar dos parejas de

conexiones, una para la excitación, y otra para la armadura. Al tratarse de

devanados para corriente continua sus bornes estarán coloreados,

habitualmente de rojo y negro.

Las tomas de estator y rotor deben ir debidamente diferenciadas, pero aún

sin señales puede distinguirse entre unas y otras porque las de la armadura

son de sección sensiblemente mayor.

3. ELEMENTOS A UTILIZAR

Multímetro

Puente de Resistencias

Mego metro

Pulsadores

Contactores

Motor DC

4. PROCEDIMIENTO DE EJECUCION

I. 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).

II. Medir con el instrumento adecuado el valor de la resistencia interna de

cada componente, la resistencia de aislamiento del estator y de la

armadura.

III. Elaborar el diagrama completo de conexiones del motor ensayado según

normas vigentes e incluya los valores de las resistencias internas en los

símbolos graficados.

IV. 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.

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V. Implementar el circuito de arranque simple del motor de corriente

continua según las instrucciones de la práctica de contactores, graficar

los circuitos de fuerza y control aplicados.

5. CUESTIONARIO

5.1.- Defina la función de cada componente ubicado en el motor ensayado.

Inductor o estator (Arrollamiento de excitación): 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.

Inducido o rotor (Arrollamiento de inducido): Es una pieza giratoria

formada por un núcleo magnético alrededor del cual va el devanado de

inducido, sobre el que actúa el campo magnético.

Colector de delgas: Es un anillo de láminas de cobre llamadas delgas,

dispuesto sobre el eje del rotor que sirve para conectar las bobinas del

inducido con el circuito exterior a través de las escobillas.

5.2.- Los valores de resistencia de aislamiento ¿son los adecuados?, explique ¿por qué?

Si son los adecuados son comparados con registros históricos, en

condiciones atmosféricas similares, tomando en consideración que

diferencias entre estos valores muy excesivas, resaltan un deterioro o

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UCSM

contaminación del aislamiento.Otro dato de gran importancia en pruebas

individuales es el índice de polarización y de absorción.

5.3.- De acuerdo al Código Eléctrico Nacional elabore el diagrama

de representación del motor ensayado, y los circuitos de fuerza y

control correspondiente.

6.5.4.- Describa ¿por qué las diferencias de valores resistivos

entre las bobinas del estator y las bobinas del rotor?

La diferencia de los valores resistivos entre las bobinas del estator y las

del rotor que dan cuando la corriente que ingresa por el terminal positivo,

se divide en 2 flujos de corriente , que son una trayectoria del elemento

móvil ,ROTOR, que genera el torque y la otra es la trayectoria del

elemento fijo , CAMPO o ESTATOR que genera el flujo de inducción; por

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CIRCUITO DE FUERZA CIRCUITO DE CONTROL

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lo que el propósito general es generar el torque la corriente en el

elemento móvil tiene que ser mayor, por lo tanto posee una resistencia

menor a relación del elemento fijo que produce el flujo, este flujo es

necesario para producir la conversión de energía electromecánica pero

necesita menor corriente por lo que su resistencias es mayor.

7.5.5.- Describa las ventajas y desventajas de la utilización de

máquinas de Corriente Continua en aplicaciones industriales.

1. Amplio rango de variación de velocidad

2. Baja relación peso / potencia

3. Alta eficiencia

4. Bajo nivel de ruido

5. Bajo momento de inercia

6. Alta capacidad a cargas dinámicas

7. Construcción robusta

8. Alta resistencia a vibraciones

9. Óptima calidad de conmutación

8.5.6.- La evaluación de las resistencias registradas entre dos delgas

consecutivas del conmutador, ¿son iguales?, explique

brevemente.

El método usado para la medición de la resistencia de aislamiento es el

Método de lectura puntual, el cual establece que La resistencia de

aislamiento debe ser aproximadamente 1 Megohmios por cada 1.000 V,

con un valor mínimo de 1Megaohmios" , por lo que se puede decir que los

valores son adecuados para el motor.

9. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES

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El análisis de los elementos o partes de la maquina DC analizada nos

dan una visión más certera de como es el funcionamiento de cualquier

maquina ya sea de mayor envergadura como en sistemas de

potencia grandes que amplían nuestro aprendizaje como ingenieros.

Es importante el conocimiento de los símbolos normalizados para una

correcta formulación de los diagramas o esquemas ya sea de fuerza y

control que nos permiten apreciar los circuitos en cuestión.

 

Es importante adquirir los correctos conocimientos, determinación y

armado del circuito ya sea en serie, paralelo o mixto para no generar

fallas a nuestra máquina de corriente continua. 

Observamos que el circuito de control trabaja correctamente y de

manera adecuada siempre y cuando nuestros contactores hayan sido

conectados tanto la parte principal como los auxiliares.

Se comprobó además, mediante el amperímetro, que la corriente de

arranque es mayor a la nominal (corriente que requiere para un uso

continuo), ya que la de arranque es necesario para vencer la inercia del

eje.

Actualmente estas máquinas son bastante utilizadas en pequeñas

aplicaciones y están en nuestro cotidiano vivir, por lo que es de gran

utilidad saber el funcionamiento de las mismas y los posibles problemas

que podríamos tener ante estas.

10.BIBLIOGRAFIA

http://es.wikipedia.org/wiki/Motor_de_corriente_continua http://perso.wanadoo.es/luis_ju/ebasica2/mcc_01.html http://www.unicrom.com/Tut_MotorCC.asp http://www.monografias.com/trabajos74/motores-corriente-directa/

motores-corriente-directa2.shtml

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