Motores de corriente continua

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MOTORES DE CORRIENTE CONTINUAEn general, los motores de corriente continua son similares en su construccin a los generadores. De hecho podran describirse como generadores que funcionan al revs. Cuando la corriente pasa a travs del rotor de un motor de corriente continua, se genera un par de fuerzas por la reaccin magntica, y el rotor gira. La accin del conmutador y de las conexiones de las bobinas del campo de los motores son exactamente las mismas que usan los generadores. La revolucin del rotor induce un voltaje en las bobinas de sta. Este voltaje es opuesto en la direccin al voltaje exterior que se aplica a el rotor, y de ah que se conozca como voltaje inducido o fuerza contraelectromotriz. Cuando el motor gira ms rpido, el voltaje inducido aumenta hasta que es casi igual al aplicado. La corriente entonces es pequea, y la velocidad del motor permanecer constante siempre que el motor no est bajo carga y tenga que realizar otro trabajo mecnico que no sea el requerido para mover el rotor.

Bajo carga, el rotor gira ms lentamente, reduciendo el voltaje inducido y permitiendo que fluya una corriente mayor en el rotor. El motor puede as recibir ms potencia elctrica de la fuente, suministrndola y haciendo ms trabajo mecnico. Debido a que la velocidad de rotacin controla el flujo de la corriente en el rotor, deben usarse aparatos especiales para arrancar los motores de corriente continua. Cuando el rotor est parada, sta no tiene realmente resistencia, y si se aplica el voltaje de funcionamiento normal, se producir una gran corriente, que podra daar el conmutador y las bobinas del rotor. El medio normal de prevenir estos daos es el uso de una resistencia de encendido conectada en serie a el rotor, para disminuir la corriente antes de que el motor consiga desarrollar el voltaje inducido adecuado. Cuando el motor acelera, la resistencia se reduce gradualmente, tanto de forma manual como automtica.

La velocidad a la que funciona un motor depende de la intensidad del campo magntico que acta sobre el rotor, as como de la corriente de sta. Cuanto ms fuerte es el campo, ms bajo es el grado de rotacin necesario para generar un voltaje inducido lo bastante grande como para contrarrestar el voltaje aplicado. Por esta razn, la velocidad de los motores de corriente continua puede controlarse mediante la variacin de la corriente del campo.

Ver esquema Los carbones cierran el circuito de la fuente con las dos delgas y la espira conectada a ellas, de esta forma circula corriente por las espiras, como esto ocurre dentro de un campo magntico, aparecen fuerzas sobre las espiras y el rotor comienza a girar. Como la espira gira dentro del campo lo hace cortando lneas de campo, lo mismo ocurre con las fuerzas, pero esto induce una fuerza electromotriz que se opone a la de la fuente y se denomina fuerza contra electromotriz (fcem) segn la ley de Lenz. V = f cem + I.Ri Donde: V: tensin de la fuente. fcem: fuerza contra electromotriz (E). Ri: resistencia interna de la mquina (resistencia de las espira ms resistencia de los carbones). Multiplicando ambos trminos por la corriente: V.I = I.E + I .Ri Donde: V.I: Potencia absorbida.

I.E: Potencia mecnica. I .Ri: Potencia disipada en el cobre. Si: E = k. .n Donde: : Flujo del campo. n: velocidad de giro (rpm) Se tiene la frmula principal de la mquina: V = k. .n + I .R De donde se deduce que para cualquier mquina de corriente continua disminuye el campo disminuyendo el nmero de vueltas. n = (V - I.Ri).(k. ) En cuanto a la potencia mecnica tenemos: P mec = 1,027.T(kgm).n(rpm) = 0,104.T(Nm).n(rpm) Donde la constante k depende de las unidades que se usen. Con respecto al torque (T) o cupla o par tenemos: T = k.P mecnica/n T = k.E.I/n T = k.k. .n.I/n T = k.k. .I Finalmente: T = k2. .I Para el momento del arranque de la mquina n = 0. I = (V - k. .n)/Ri I = V/Ri Como Ri es pequea la corriente sera muy grande, por lo tanto se debe agregar una resistencia para el arranque lo suficientemente grande como para que la corriente este dentro de valores admisibles. I = (V - k. .n)/Ri I arranque = V/(Ri + R arranque) Esta resistencia es variable y su valor se reduce a medida que aumentan las vueltas del motor. http://www.fisicanet.com.ar/fisica/electrotecnia/ap10_motor_de_corriente_continua.php http://www.wikiciencia.org/electronica/electricidad/motores-cc/index.php

1. Fundamentos de las Mquinas de Corriente ContinuaLas mquinas de corriente continua son generadores que convierten energa mecnica en energa elctrica de corriente continua, y motores que convierten energa elctrica de corriente continua en energa mecnica. La mayora las mquinas de corriente continua son semejantes a las mquinas de corriente alterna ya que en su interior tienen corrientes y voltajes de corriente alterna. Las mquinas de corriente continua tienen corriente continua slo 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 mquinas de corriente continua se conocen tambin como mquinas con colector. 1.1 Partes bsicas de las mquinas de corriente continua reales La mquina de corriente continua consta bsicamente de las partes siguientes: 1.1.1 Inductor: Es la parte de la mquina destinada a producir un campo magntico, necesario para que se produzcan corrientes inducidas, que se desarrollan en el inducido. El inductor consta de las partes siguientes: Pieza polar: Es la parte del circuito magntico situada entre la culata y el entrehierro, incluyendo el ncleo y la expansin polar. Ncleo: Es la parte del circuito magntico rodeada por el devanado inductor. Devanado inductor: es el conjunto de espiras destinado a producir el flujo magntico, al ser recorrido por la corriente elctrica. Expansin polar: es la parte de la pieza polar prxima al inducido y que bordea al entrehierro. Polo auxiliar o de conmutacin: Es un polo magntico suplementario, provisto o no, de devanados y destinado a mejorar la conmutacin. Suelen emplearse en las mquinas de mediana y gran potencia. Culata: Es una pieza de sustancia ferromagntica, no rodeada por devanados, y destinada a unir los polos de la mquina. 1.1.2 Inducido: Es la parte giratoria de la mquina, tambin llamado rotor.

El inducido consta de las siguientes partes: Devanado inducido: es el devanado conectado al circuito exterior de la mquina y en el que tiene lugar la conversin principal de la energa. Colector: es el conjunto de lminas conductoras (delgas), aisladas unas de otras, pero conectadas a las secciones de corriente continua del devanado y sobre las cuales frotan las escobillas. Ncleo del inducido: Es una pieza cilndrica montada sobre el cuerpo (o estrella) fijado al eje, formada por ncleo de chapas magnticas. Las chapas disponen de unas ranuras para alojar el devanado inducido. 1.1.3 Escobillas: Son piezas conductoras destinadas a asegurar, por contacto deslizante, la conexin elctrica de un rgano mvil con un rgano fijo. 1.1.4 Entrehierro: Es el espacio comprendido entre las expansiones polares y el inducido; suele ser normalmente de 1 a 3 mm, lo imprescindible para evitar el rozamiento entre la parte fija y la mvil. 1.1.5 Cojinetes: Son las piezas que sirven de apoyo y fijacin del eje del inducido. 1.1.6 Diagrama de una mquina de corriente continua: 1. Culata 2. Ncleo polar 3. Pieza polar 4. Ncleo de polo auxiliar 5. Pieza polar de polo auxiliar 6. Inducido 7. Arrollado del inducido 8. Arrollado de excitacin 9. Arrollado de conmutacin 10. Colector 11. Escobillas positivas 12. Escobillas negativas La parte de 1 a la 5 forman el inductor. En conjunto las partes 2 y 3 se designan por polo inductor. La parte 6 constituye el inducido, al que va arrollado un conductor de cobre formando el arrollamiento del inducido.

Alrededor de los ncleos polares, va arrollando, en forma de hlice, el arrollamiento de excitacin (8). Anlogamente cada ncleo de los polos de conmutacin lleva un arrollamiento de conmutacin (9). La parte 10 representa el conmutador o colector, que esta constituido por varias lminas aisladas entre s, formando un cuerpo cilndrico. El arrollamiento del inducido est unido por conductores con las laminas del colector; inducido y colector giran conjuntamente. Sobre la superficie del colector rozan unos contactos a presin mediante unos muelles. Dichas piezas de contacto se llaman escobillas. El espacio libre entre las piezas polares y el inducido se llama entrehierro.

3. Motores de Corriente ContinuaLos motores de corriente continua se usan en una amplia variedad de aplicaciones industriales en virtud de la facilidad con la que se puede controlar la velocidad. La caracterstica velocidad-par se puede hacer variar para casi cualquier forma til. Es posible la operacin continua sobre un rango de velocidades de 8:1. En tanto que los motores de corriente alterna tienden a pararse, los motores de corriente continua pueden entregar ms de cinco veces el par nominal (si lo permite la alimentacin de energa elctrica). Se puede realizar la operacin en reversa sin conmutar la energa elctrica.

3.1 Clases de motores de corriente continua:Se pueden dividir dentro de dos grandes tipos: > Motores de imn permanente, entre ellos:y y

Motores de corriente continua sin escobilla. Servomotores.

> Y en capacidades nominales de fracciones de caballo de potencia y los motores de corriente continua de campo devanado, los que a su vez se clasifican como:y y

Motor en derivacin, en el que el devanado del campo est conectado en paralelo con la armadura. Motor devanado en serie, en el que el devanado del campo est conectado en serie con la armadura.

y

Motor en compound, en el que se tiene un devanado del campo en serie y otro en paralelo.

Ms adelante, la clasificacin de los motores segn el tipo de excitacin se profundizar en los sistemas de excitacin de las mq