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Manual de trabajo Con CD-ROM Festo Didactic 571785 es Principios básicos de los motores de corriente continua L1 N PE V A1 A2 E2 E1 L+ L- L+ L- M -P1 -M1 -T1 -T2 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 mA 1/min n IE n I =f[ ] E

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Manual de trabajo

Con CD-ROM

Festo Didactic

571785 es

Principios básicos de losmotores de corriente continua

L1

N

PE

VA1 A2 E2 E1

L+

L-

L+

L-

M

-P1

-M1

-T1 -T2

30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330

1800

2000

2200

2400

2600

2800

3000

3200

3400

3600

mA

1/min

n

IE

n I= f [ ]E

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Referencia: 571785

Datos actualizados en: 05/2011

Autores: Jürgen Stumpp

Redacción: Frank Ebel

Artes gráficas: Anika Kuhn, Jürgen Stumpp

Maquetación: 08/2011, Frank Ebel, Susanne Durz

© Festo Didactic GmbH & Co. KG, D-73770 Denkendorf, 2013

Internet: www.festo-didactic.com

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de su empresa, así como el derecho de copiar partes del contenido con el propósito de crear material

didáctico propio a utilizar durante los cursos de capacitación de sus empleados localmente en su propia

empresa, aunque siempre indicando la fuente. En el caso de escuelas / universidades y centros de

formación profesional, el derecho de utilización aquí definido también se aplica a los escolares,

participantes en cursos y estudiantes de la institución receptora.

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Internet o en plataformas LMS y bases de datos (por ejemplo, Moodle), que permitirían el acceso a una

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Índice

Utilización debida y convenida _____________________________________________________________ IV

Prólogo ______________________________________________________________________________ V

Introducción ____________________________________________________________________________ VII

Indicaciones de seguridad y utilización _____________________________________________________ VIII

Equipo didáctico "Principios básicos de motores de corriente continua" ___________________________ IX

Objetivos didácticos ________________________________________________________________________X

Atribución de los ejercicios en función de objetivos didácticos ___________________________________ XII

Componentes ___________________________________________________________________________ XIV

Informaciones para el instructor ____________________________________________________________ XVI

Estructura de los ejercicios _______________________________________________________________ XVII

Denominación de los componentes ________________________________________________________ XVII

Contenido del CD-ROM __________________________________________________________________ XVIII

Ejercicios y soluciones

Motores de corriente continua _______________________________________________________________ 3

Ejercicio 1 – Principios básicos del motor shunt (motor de excitación en paralelo) de corriente continua ___ 5

Ejercicio 2 – Motor shunt: mediciones y cálculos en funcionamiento sin carga y con diversas cargas _____ 11

Ejercicio 3 – Motor shunt de corriente continua: mediciones con el software DriveLab ________________ 23

Ejercicio 4 – Principios básicos del motor serie de corriente continua ______________________________ 37

Ejercicio 5 – Motor serie de corriente continua: mediciones y cálculos en

funcionamiento sin carga y con diversas cargas _____________________________________ 43

Ejercicio 6 – Motor serie de corriente continua: mediciones con el software DriveLab _________________ 53

Ejercicios y hojas de trabajo

Motores de corriente continua _______________________________________________________________ 3

Ejercicio 1 – Principios básicos del motor shunt (motor de excitación en paralelo) de corriente continua ___ 5

Ejercicio 2 – Motor shunt: mediciones y cálculos en funcionamiento sin carga y con diversas cargas _____ 11

Ejercicio 3 – Motor shunt de corriente continua: mediciones con el software DriveLab ________________ 23

Ejercicio 4 – Principios básicos del motor serie de corriente continua ______________________________ 37

Ejercicio 5 – Motor serie de corriente continua: mediciones y cálculos en

funcionamiento sin carga y con diversas cargas _____________________________________ 43

Ejercicio 6 – Motor serie de corriente continua: mediciones con el software DriveLab _________________ 53

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IV © Festo Didactic GmbH & Co. KG 571785

Uso apropiado

El equipo didáctico "Principios básicos de motores de corriente continua" deberá utilizarse únicamente

cumpliendo las siguientes condiciones:

Utilización apropiada y convenida en cursos de formación y perfeccionamiento profesional

Utilización en perfecto estado técnico

Los componentes del conjunto didáctico cuentan con la tecnología más avanzada actualmente disponible y

cumplen las normas de seguridad. A pesar de ello, si se utilizan indebidamente, es posible que surjan

peligros que pueden afectar al usuario o a terceros o, también, provocar daños en el sistema.

El sistema para la enseñanza de Festo Didactic ha sido concebido exclusivamente para la formación y el

perfeccionamiento profesional en materia de sistemas y técnicas de automatización industrial. La empresa

u organismo encargados de impartir las clases y/o los instructores deben velar por que los

estudiantes/aprendices respeten las indicaciones de seguridad que se describen en el presente manual.

Festo Didactic excluye cualquier responsabilidad por lesiones sufridas por el instructor, por la empresa u

organismo que ofrece los cursos y/o por terceros, si la utilización del presente conjunto de aparatos se

realiza con propósitos que no son de instrucción, a menos que Festo Didactic haya ocasionado dichos daños

premeditadamente o de manera culposa.

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Prólogo

El sistema de enseñanza en materia de sistemas y técnica de automatización industrial de Festo se rige por

diversos planes de estudios y exigencias que plantean las profesiones correspondientes. En consecuencia,

los equipos didácticos están clasificados según los siguientes criterios:

Conjuntos didácticos de orientación tecnológica

Mecatrónica y automatización de procesos de fabricación

Automatización de procesos continuos y técnica de regulación

Robótica móvil

Equipos didácticos híbridos

El sistema para enseñanza de la técnica de automatización se actualiza y amplía regularmente, a la par que

avanzan los métodos utilizados en el sector didáctico y se introducen nuevas tecnologías en el sector

industrial.

Los equipos didácticos técnicos abordan los siguientes temas: neumática, electroneumática, hidráulica,

electrohidráulica, hidráulica proporcional, controles lógicos programables, sensores, electrotecnia,

electrónica y actuadores eléctricos.

Los equipos didácticos tienen una estructura modular, por lo que es posible dedicarse a aplicaciones que

rebasan lo previsto por cada uno de los equipos didácticos individuales. Por ejemplo, es posible trabajar

con controles lógicos programables para actuadores neumáticos, hidráulicos y eléctricos.

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Todos los conjuntos didácticos incluyen lo siguiente:

Hardware (equipos técnicos)

Material didáctico

Seminarios

Hardware (equipos técnicos)

El hardware incluye componentes y equipos industriales que han sido adaptados para fines didácticos. La

selección de componentes de los equipos didácticos y su ejecución se realiza específicamente según los

proyectos previstos para cada nivel.

Material didáctico

Los medios relacionados con cada tema se clasifican en teachware (material didáctico) y software. El

«teachware» orientado hacia la práctica, incluye lo siguiente:

Libros técnicos y libros de enseñanza (publicaciones estándar para la adquisición de conocimientos de

carácter fundamental).

Manuales de trabajo (con ejercicios prácticos, informaciones complementarias y soluciones modelo)

Diccionarios, manuales, publicaciones técnicas (profundizan los temas técnicos)

Transparencias para proyección y vídeos (para crear un entorno de estudio ilustrativo y activo)

Pósters (para la representación esquematizada de temas técnicos)

El software incluye programas para las siguientes aplicaciones:

Programas didácticos digitales (temas de estudio preparados didácticamente, aprovechando diversos

medios digitalizados)

Software de simulación

Software de visualización

Software para la captación de datos de medición

Software para diseño de proyectos y construcción

Software de programación para controles lógicos programables

Los medios de estudio y enseñanza se ofrecen en varios idiomas. Fueron concebidos para la utilización en

clase, aunque también son apropiados para el estudio autodidacta.

Seminarios

Los contenidos que se abordan mediante los equipos didácticos se completan mediante una amplia oferta

de seminarios para la formación y el perfeccionamiento profesional.

¿Tiene alguna sugerencia o desea expresar una crítica en relación con el presente manual?

Envíe un e-mail a: [email protected]

Los autores y Festo Didactic están interesados en conocer su opinión.

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Introducción

El presente manual de trabajo forma parte del sistema para la enseñanza en materia de sistemas y técnica

de automatización industrial de Festo Didactic GmbH & Co. KG. El sistema constituye una sólida base para la

formación y el perfeccionamiento profesional de carácter práctico. El equipo didáctico TP 1410 "Sistema de

servomotor y freno" aborda los siguientes temas:

Principios básicos de los motores de corriente continua

Principios básicos de los motores de corriente alterna

Principios básicos de los motores trifásicos

En la actualidad de la técnica del accionamiento, los motores de corriente continua desempeñan un papel

importante para soluciones móviles de accionamiento. El manual Principios básicos de los motores de

corriente continua trata de manera selectiva el tema de los motores de corriente continua. En primer lugar

se explican las bases teóricas y, a continuación, se profundiza en el tema con ejercicios. Además de la

estructura de los motores, se explican también sus circuitos y los campos de aplicaciones en proyectos

orientados a la industria.

Para el montaje deben cumplirse las siguientes condiciones técnicas:

Un puesto de laboratorio equipado con un bastidor A4

El conjunto didáctico TP 1410 con sistema de servomotor y freno

Una unidad de alimentación eléctrica de 0 – 250 VDC, 4 A y 60 – 250 VDC, 1,5 A

Motor shunt de corriente continua

Motor serie de corriente continua

Componentes para el accionamiento de las máquinas eléctricas

Cables de seguridad de laboratorio

Para solucionar las tareas de los 6 ejercicios se necesitan los componentes incluidos en el conjunto TP 1410

y los motores de corriente continua. La teoría necesaria para entender los ejercicios consta en el manual

titulado

«Teoría para profesiones del sector eléctrico» (referencia 567297).

Adicionalmente se ofrecen hojas de datos de los motores (motor shunt de corriente continua, motor serie de

corriente continua).

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Indicaciones de seguridad y utilización

Informaciones generales

Los estudiantes únicamente podrán trabajar con los equipos en presencia de un instructor.

Lea detenidamente las hojas de datos correspondientes a cada uno de los componentes y respete

especialmente las respectivas indicaciones de seguridad.

Los fallos que podrían mermar la seguridad no deberán ocasionarse durante las clases y deberán

eliminarse de inmediato.

Parte mecánica

Incluya todos los componentes necesarios en el bastidor A4.

Respete las indicaciones sobre el posicionamiento de los componentes.

Parte eléctrica

Poner en funcionamiento el sistema de servomotor y freno únicamente con un cable adicional de

seguridad adicional.

PE

L1DC+

L2 L3/NDC-

Input

Output

PE

El termostato del motor siempre deberá conectarse a la entrada "Motor " del banco de pruebas.

Las conexiones eléctricas únicamente deberán conectarse y desconectarse sin tensión.

Utilizar únicamente cables eléctricos provistos de conectores de seguridad.

Al desconectar los cables, tire únicamente de los conectores de seguridad, nunca de los cables.

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Equipo didáctico "Principios básicos de motores de corriente continua"

Esta parte del conjunto didáctico TP 1410 fue concebido para ofrecer informaciones sobre los fundamentos

de motores de corriente continua. Algunos componentes del equipo didáctico TP 1410 también pueden

formar parte del contenido de otros equipos didácticos.

Componentes principales del TP 1410

Puesto de trabajo fijo con bastidor A4

Conjuntos de componentes o componentes individuales (motor shunt de corriente continua, motor

serie de corriente continua)

Cables de laboratorio de seguridad

Instalaciones de laboratorio completas

Material didáctico

El material didáctico del equipo didáctico TP 1410 incluye tres manuales de trabajo. Los manuales de

trabajo incluyen las hojas de ejercicios, las soluciones y un CD-ROM. Cada manual de trabajo se entrega

con las hojas de ejercicios y de trabajo correspondientes a cada tarea a resolver.

El equipo didáctico se entrega con hojas de datos correspondientes a los componentes del hardware.

Material didáctico

Manuales de trabajo Fundamentos de motores de corriente continua

Fundamentos de motores de corriente alterna

Fundamentos de motores trifásicos

Programas de estudio digitalizados WBT (curso a través de la red) motores eléctricos 1

WBT (curso a través de la red) motores eléctricos 2

Cuadro general de los medios correspondientes al equipo didáctico TP 1410

Software didáctico correspondiente al conjunto TP 1410: programas de estudio "Motores eléctricos 1" y

"Motores eléctricos 2". Estos programas didácticos ofrecen explicaciones exhaustivas sobre los

fundamentos de los motores eléctricos. Los contenidos didácticos abordan estos temas de modo

sistemático y recurriendo a ejemplos reales.

Los materiales didácticos disponibles constan en los catálogos y en Internet. Los equipos didácticos de la

tecnología de la automatización industrial se actualizan y amplían constantemente. Los juegos de

transparencias, las películas, los CD-ROM y DVD, los programas y otros medios didácticos se ofrecen en

diversos idiomas.

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Objetivos didácticos

Principios básicos de motores de corriente continua – Motor shunt

El estudiante sabrá cómo funciona un motor de corriente continua.

El estudiante sabrá lo que son las resistencias óhmicas del devanado del inducido y del inductor de un

motor shunt.

El estudiante podrá evaluar los valores de resistencia del inducido y del inductor.

El estudiante conocerá la denominación de los devanados de un motor de corriente continua.

El estudiante conocerá el significado de los números detrás de las letras de identificación de los

devanados.

El estudiante podrá definir el sentido de giro de motores de corriente continua.

El estudiante sabrá cómo se produce una alta corriente de arranque en un motor de corriente continua.

El estudiante sabrá cómo funciona el control de la velocidad de giro de un motor de corriente continua.

El estudiante conocerá el circuito de medición para la puesta en funcionamiento de un motor shunt.

El estudiante conocerá el significado de los valores que aparecen en la placa de identificación del

motor.

El estudiante sabrá cómo se pone en funcionamiento de un motor shunt.

El estudiante conocerá los valores del motor funcionando sin carga en comparación con los valores que

aparecen en la placa de identificación del motor.

El estudiante conocerá la dependencia entre la velocidad de giro y la tensión del rotor.

El estudiante sabrá como representar gráficamente la dependencia entre la velocidad de giro y la

tensión del rotor.

El estudiante conocerá la dependencia entre la velocidad de giro y la corriente de excitación.

El estudiante sabrá como representar gráficamente la dependencia entre la velocidad de giro y corriente

de excitación.

El estudiante conocerá el circuito necesario para medir el comportamiento del funcionamiento del

motor.

El estudiante podrá realizar las mediciones y los cálculos necesarios.

El estudiante sabrá cómo representar gráficamente las líneas características de carga.

El estudiante podrá evaluar las líneas características.

Principios básicos de motores de corriente continua – Motor serie

El estudiante podrá explicar qué es un motor serie.

El estudiante sabrá lo que son las resistencias óhmicas del devanado del inducido y del inductor de un

motor universal.

El estudiante podrá evaluar los valores de resistencia del inducido y del inductor.

El estudiante conocerá la corriente de arranque de un motor sin sistema de arranque.

El estudiante conocerá el problema que tiene el motor serie al funcionar sin carga.

El estudiante conocerá el problema que tiene el motor serie al conectarlo a una máquina.

El estudiante sabrá cómo incide una elevada corriente de arranque en la velocidad de giro y en el

momento de giro del motor.

El estudiante conoce los usos más frecuentes de motores serie y sabe explicar las razones.

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El estudiante conocerá el circuito de medición para la puesta en funcionamiento de un motor serie de

corriente continua.

El estudiante sabrá cómo se pone en funcionamiento de un motor serie de corriente continua.

El estudiante conocerá la dependencia entre la velocidad de giro y la tensión del rotor.

El estudiante sabrá como representar gráficamente la dependencia entre la velocidad de giro y la

tensión del rotor.

El estudiante conocerá el circuito necesario para medir el comportamiento del funcionamiento del

motor.

El estudiante podrá realizar las mediciones y los cálculos necesarios.

El estudiante sabrá cómo representar gráficamente las líneas características de carga.

El estudiante podrá evaluar las líneas características.

Utilización del sistema de servomotor y freno y del software DriveLab

El estudiante sabrá utilizar el sistema de servomotor y freno y el software DriveLab.

El estudiante sabrá cómo conectar y poner en funcionamiento los motores con el sistema de servomotor

y freno y el software DriveLab.

El estudiante conocerá la interfaz de usuario del software DriveLab.

El estudiante sabrá seleccionar y modificar las magnitudes de medición en los ejes X e Y.

El estudiante sabrá cómo modificar el color y el estilo de las curvas de medición.

El estudiante sabrá cómo ajustar la velocidad de giro y el momento de giro desde el ordenador.

El estudiante sabrá cómo preparar e iniciar un proceso de medición desde el ordenador.

El estudiante sabrá cómo incluir un motor nuevo en la biblioteca de motores.

Utilizando el ordenador, el estudiante sabrá cómo obtener las líneas características del motor sometido

a carga y podrá incluirlas en la documentación del proyecto.

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Atribución de ejercicios en función de objetivos didácticos

Ejercicio 1 2 3 4 5 6

Objetivo didáctico

El estudiante sabrá cómo funciona un motor de corriente continua. •

El estudiante sabrá lo que son las resistencias óhmicas del devanado del inducido y del

inductor de un motor shunt. •

El estudiante podrá evaluar los valores de resistencia del inducido y del inductor. •

El estudiante conocerá la denominación de los devanados de un motor de corriente continua. •

El estudiante conocerá el significado de los números detrás de las letras de identificación de

los devanados. •

El estudiante podrá definir el sentido de giro de motores de corriente continua. •

El estudiante sabrá cómo se produce una alta corriente de arranque en un motor de corriente

continua. •

El estudiante sabrá cómo funciona el control de la velocidad de giro de un motor de corriente

continua. •

El estudiante conocerá el circuito de medición para la puesta en funcionamiento de un motor

shunt. •

El estudiante conocerá el significado de los valores que aparecen en la placa de identificación

del motor. •

El estudiante sabrá cómo se pone en funcionamiento de un motor shunt. •

El estudiante conocerá los valores del motor funcionando sin carga en comparación con los

valores que aparecen en la placa de identificación del motor. •

El estudiante conocerá la dependencia entre la velocidad de giro y la tensión del rotor. •

El estudiante sabrá como representar gráficamente la dependencia entre la velocidad de giro y

la tensión del rotor. •

El estudiante conocerá la dependencia entre la velocidad de giro y la corriente de excitación. •

El estudiante sabrá como representar gráficamente la dependencia entre la velocidad de giro y

corriente de excitación. •

El estudiante conocerá el circuito necesario para medir el comportamiento del funcionamiento

del motor. •

El estudiante podrá realizar las mediciones y los cálculos necesarios. •

El estudiante sabrá cómo representar gráficamente las líneas características de carga. •

El estudiante podrá evaluar las líneas características. •

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Ejercicio 1 2 3 4 5 6

Objetivo didáctico

El estudiante sabrá utilizar el banco de pruebas y el software DriveLab. • •

El estudiante podrá conectar y poner en funcionamiento el motor shunt utilizando el banco de

pruebas y el software DriveLab. •

El estudiante podrá conectar y poner en funcionamiento el motor serie utilizando el banco de

pruebas y el software DriveLab. •

El estudiante conocerá la interfaz de usuario del software de programación DriveLab. • •

El estudiante sabrá seleccionar y modificar las magnitudes de medición en los ejes X e Y. • •

El estudiante sabrá cómo modificar el color y el estilo de las curvas de medición. • •

El estudiante sabrá cómo ajustar la velocidad de giro y el momento de giro desde el ordenador. • •

El estudiante sabrá cómo preparar e iniciar un proceso de medición desde el ordenador. • •

El estudiante sabrá cómo incluir un motor nuevo en la biblioteca de motores. • •

El estudiante conocerá la dependencia entre la velocidad de giro y la tensión del rotor. •

Utilizando el ordenador, el estudiante sabrá cómo obtener las líneas características del motor

sometido a carga e incluirlas en la documentación del proyecto. • •

El estudiante podrá explicar qué es un motor serie. •

El estudiante sabrá lo que son las resistencias óhmicas del devanado del inducido y del

inductor de un motor serie. •

El estudiante podrá evaluar los valores de resistencia del inducido y del inductor. •

El estudiante conocerá la corriente de arranque de un motor sin sistema de arranque. •

El estudiante conocerá el problema que tiene el motor serie al funcionar sin carga. •

El estudiante conocerá el problema que tiene el motor serie al conectarlo a una máquina. •

El estudiante sabrá cómo incide una elevada corriente de arranque en la velocidad de giro y en

el momento de giro del motor. •

El estudiante conoce los usos más frecuentes de motores serie y sabe explicar las razones. •

El estudiante conocerá el circuito de medición para la puesta en funcionamiento de un motor

serie de corriente continua. •

El estudiante sabrá cómo se pone en funcionamiento de un motor serie de corriente continua. •

El estudiante conocerá la dependencia entre la velocidad de giro y la tensión del rotor. •

El estudiante sabrá como representar gráficamente la dependencia entre la velocidad de giro y

la tensión del rotor. •

El estudiante conocerá el circuito necesario para medir el comportamiento del funcionamiento

del motor. •

El estudiante podrá realizar las mediciones y los cálculos necesarios. •

El estudiante sabrá cómo representar gráficamente las líneas características de carga. •

El estudiante podrá evaluar las líneas características. •

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Componentes

Utilizando los componentes contenidos en el equipo didáctico "Principios básicos de motores eléctricos de

corriente continua" el estudiante adquiere conocimientos sobre la construcción, las conexiones y las

aplicaciones de motores de corriente continua. Para que los circuitos funcionen, se necesita adicionalmente

el puesto de trabajo de laboratorio (opcionalmente con bastidor A4), el conjunto didáctico TP 1410

"Sistema de servomotor y freno", una conexión a corriente continua de 250 V y los sistemas de

accionamiento de las máquinas eléctricas.

Equipo didáctico TP 1410 "Sistema de servomotor y freno"

Componente Referencia Cantidad

Sistema de servomotor y freno 571870 1

Motores eléctricos "Principios básicos de los motores de corriente continua"

Componente Referencia Cantidad

Motor paralelo de corriente continua 571868 1

Motor en serie de corriente continua 571869 1

Sistemas de accionamiento de motores eléctricos

Componente Referencia Cantidad

Alimentación de corriente trifásica para EduTrainer 571812 1

Fuente de alimentación de 24 V para EduTrainer 571813 1

Tablero de contactores, EduTrainer 571814 1

Juego de contactores (técnica de motores) 571816 1

Unidad de control e indicación, EduTrainer 571815 1

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© Festo Didactic GmbH & Co. KG 571785 XV

Símbolos de los componentes

Componente Símbolo gráfico

Motor paralelo de corriente continua

M

Motor en serie de corriente continua

M

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Informaciones para el instructor

Objetivos didácticos

La meta didáctica general del presente manual de trabajo consiste en que el estudiante conozca los

principios básicos del funcionamiento de motores eléctricos de corriente continua. La interacción directa

entre la teoría y la práctica segura un rápido y sostenible progreso de los estudios. Los objetivos detallados

constan en la lista anterior correspondiente. Los objetivos didácticos concretos e individuales están

relacionados con cada ejercicio específico.

Duración aproximada

El tiempo necesario para desarrollar los ejercicios depende de los conocimientos previos de los alumnos.

Con aprendices/estudiantes del sector de electricidad: aprox. 3 días. Con operarios con nivel de

capacitación de oficiales o estudiantes de mayor nivel: aprox. 1 día.

Componentes

El contenido del manual de trabajo y los componentes se corresponden. Para resolver las tareas de los

ejercicios 1, 2 y 3 se necesita un motor shunt de corriente continua. Para resolver las tareas de los ejercicios

1, 2 y 3 se necesita un motor shunt de corriente continua.

Las normas

En el presente manual de trabajo se aplican las siguientes normas:

EN 60617-2 hasta

EN 60617-8: Símbolos gráficos para esquemas de distribución

EN 81346-2: Sistemas industriales, equipos, máquinas y productos industriales;

principios de estructuración e identificaciones de referencia

Identificación de las soluciones

Los textos con las soluciones y las informaciones complementarias en las representaciones gráficas

aparecen en color rojo.

Identificaciones utilizadas en la colección de ejercicios

Las partes que deben completarse en los textos aparecen marcadas con líneas o con celdas sombreadas en

las tablas.

Las gráficas que deben completarse están identificadas mediante un fondo matricial.

Sugerencias para las clases

Aquí se ofrecen informaciones adicionales sobre cada componente y circuito. Estas informaciones no

aparecen en las hojas de trabajo.

Soluciones

Las soluciones que se ofrecen en el presente manual de trabajo se obtuvieron llevando a cabo mediciones

de prueba. Por lo tanto, los resultados obtenidos por el instructor pueden ser diferentes.

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Especialidades de estudio

A continuación se establece una relación entre las especialidades técnicas / profesiones y los temas

incluidos en el manual "Principios básicos de motores eléctricos de corriente continua".

Profesión Tema

Electrónico especializado en

técnicas de automatización

Analizar sistemas electrotécnicos y comprobar las funciones

Analizar y adaptar sistemas de control

Analizar equipos y comprobar su seguridad

Mecatrónico Instalar aparatos eléctricos considerando aspectos de seguridad

Analizar flujos de energía y transmisión de datos en módulos eléctricos, neumáticos e

hidráulicos

Crear sistemas parciales de mecatrónica

Poner en funcionamiento, localizar de fallos y realizar reparaciones

Estructura de los ejercicios

La estructura metódica es la misma para todos los 6 ejercicios. Los ejercicios están estructurados de la

siguiente manera:

Título

Objetivos didácticos

Descripción de la tarea a resolver

Esquema de situación

Finalidad del proyecto

Medios auxiliares

Hojas de ejercicios

El manual de trabajo contiene las soluciones de las tareas incluidas en las hojas de trabajo.

Denominación de los componentes

La denominación de los componentes incluidos en los esquemas se ha establecido conforme a la norma DIN

EN 81346-2. Dependiendo del componente específico, se agregan letras de identificación. Si un circuito

incluye varios componentes iguales, éstos están numerados correlativamente.

Relés: K, K1, K2, …

Pulsadores y conmutadores: S, S1, S2, …

Contactores: Q, Q1, Q2, …

Fusibles: F, F1, F2, ...

Equipos de señales: P, P1, P2, ...

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Contenido del CD-ROM

El manual de trabajo está incluido en el CD-ROM adjunto en forma de archivo de formato pdf. El CD-ROM del

presente equipo didáctico incluye material didáctico complementario.

Estructura del contenido del CD-ROM:

Instrucciones de utilización

Imágenes

Hojas de datos

Instrucciones de utilización

Instrucciones para la utilización apropiada de los diversos componentes incluidos en el equipo didáctico.

Estas instrucciones son útiles al efectuar el montaje y poner en funcionamiento los componentes

respectivos.

Imágenes

Mediante fotografías y representaciones gráficas se muestran aplicaciones industriales reales. Estas

imágenes pueden aprovecharse para entender mejor la tarea a resolver en cada ejercicio. Además, pueden

utilizarse para ampliar y completar la presentación de proyectos.

Hojas de datos

Las hojas de datos de los componentes constan en archivos de formato PDF.

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Índice

Ejercicios y soluciones

Motores de corriente continua _______________________________________________________________ 3

Ejercicio 1 – Principios básicos del motor shunt (motor de excitación en paralelo) de corriente continua ___ 5

Ejercicio 2 – Motor shunt: mediciones y cálculos en funcionamiento sin carga y con diversas cargas _____ 11

Ejercicio 3 – Motor shunt de corriente continua: mediciones con el software DriveLab ________________ 23

Ejercicio 4 – Principios básicos del motor serie de corriente continua ______________________________ 37

Ejercicio 5 – Motor serie de corriente continua: mediciones y cálculos en

funcionamiento sin carga y con diversas cargas _____________________________________ 43

Ejercicio 6 – Motor serie de corriente continua: mediciones con el software DriveLab _________________ 53

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Motores de corriente continua

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Ejercicio 1

Principios básicos del motor shunt o motor de excitación en paralelo, de

corriente continua

Objetivo didáctico

Una vez realizado este ejercicio, el estudiante habrá adquirido los conocimientos que se indican a

continuación y, por lo tanto, habrá alcanzado las metas didácticas correspondientes:

El estudiante conocerá la construcción un motor de corriente continua.

El estudiante sabrá cómo funciona un motor de corriente continua.

El estudiante sabrá lo que son las resistencias óhmicas del devanado del inducido y del inductor de un

motor shunt.

El estudiante podrá evaluar los valores de resistencia del inducido y del inductor.

El estudiante conocerá la denominación de los devanados de un motor de corriente continua.

El estudiante conocerá el significado de los números detrás de las letras de identificación de los

devanados.

El estudiante podrá definir el sentido de giro de motores de corriente continua.

El estudiante sabrá cómo se produce una alta corriente de arranque en un motor de corriente continua.

El estudiante sabrá cómo funciona el control de la velocidad de giro de un motor de corriente continua.

Descripción de la tarea a resolver

Un estudiante de nivel avanzado que realiza prácticas en la sección de entrada de material de una planta

recibe motores eléctricos y debe controlarlos.

El instructor le ofrece informaciones detalladas y, a continuación, le entrega al estudiante un motor para

que lo analice. El estudiante deberá dejar constancia documentada de su trabajo.

Importante

En este ejercicio no se pone en funcionamiento el motor.

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Ejercicio 1 – Principios básicos del motor shunt o motor de excitación en paralelo, de corriente continua

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Tareas a resolver

1. Describa el funcionamiento de un motor de corriente continua.

2. Utilizando un ohmímetro, mida las resistencias del devanado del inducido y del inductor.

3. Evalúe los valores de resistencia del inducido y del inductor del motor shunt.

4. Explique cuál es la denominación de los devanados.

5. Explique el significado que tienen los números detrás de las letras de identificación de los devanados.

6. ¿Cómo puede definirse el sentido de giro de un motor de corriente continua?

7. Explique por qué fluye una corriente relativamente alta en el momento de poner en funcionamiento un

motor de corriente continua.

8. Describa cómo se la velocidad de giro de un motor de corriente continua.

9. Describa el significado de los polos de conmutación de un motor de corriente continua.

Medios auxiliares

Libros de texto técnicos, tablas con datos técnicos

Extractos de los catálogos de los fabricantes de los componentes

Hojas de datos

Internet

WBT (curso a través de la red): actuadores eléctricos 1

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Ejercicio 1 – Principios básicos del motor shunt o motor de excitación en paralelo, de corriente continua

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1. Principio de funcionamiento de un motor de corriente continua

– Describa el funcionamiento de un motor de corriente continua.

El principio de funcionamiento del motor de corriente continua se basa en el conductor que se

encuentra dentro del campo magnético. Este conductor hace las veces de rotor y el campo magnético

se crea mediante el bobinado de excitación.

En el caso de motores pequeños, el campo magnético puede crearse mediante un imán permanente.

Tratándose de motores grandes, el campo magnético se crea mediante un electroimán (bobinado de

excitación).

2. Resistencia del inducido y del inductor.

Información

Es importante conocer las resistencias óhmicas del devanado del inducido y del inductor para

entender el funcionamiento de un motor shunt.

– Mida con un ohmímetro y calcule los valores que deben incluirse en la tabla.

R []

Devanado del rotor 11

Devanado del estator 595

3. Evalúe los valores de resistencia del inducido y del inductor del motor shunt.

– Evalúe los valores de resistencia medidos del inducido y del inductor.

Devanado del rotor

Valor de la resistencia: 11

Evaluación

La resistencia del rotor es de baja impedancia.

Por lo tanto, la corriente de arranque es alta. Esta corriente debe disminuirse durante el arranque

aplicando una medida apropiada (rectificador regulado, regulador de corriente continua PWM, motor

de arranque [ya no suele utilizarse]). Durante el funcionamiento del motor se produce una

contratensión que mantiene la corriente a un determinado nivel.

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Ejercicio 1 – Principios básicos del motor shunt o motor de excitación en paralelo, de corriente continua

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Devanado del estator

Valor de la resistencia: 595

Evaluación

La resistencia del devanado del estator es relativamente alta.

El devanado del estator debe tener esa alta resistencia (numerosas espiras, cable delgado) porque el

devanado está conectado a la tensión nominal de la red de corriente continua (220 V) y porque en

caso de corriente continua únicamente tiene efecto la resistencia de cobre (resistencia óhmica) del

devanado.

4. Denominación de los devanados de motores de corriente continua

– Complete la tabla agregando las denominaciones que faltan.

Bobinado Denominación

Devanado del rotor:

Conexión shunt

Conexión serie

A1 – A2

A1 – A2

Devanado de excitación:

Conexión shunt

Conexión serie

E1 – E2

D1 – D2

Devanado de compensación 1C1 – 1C2

Devanado del polo de

conmutación 1B1 – 1B2

Denominación de los devanados de motores de corriente continua

5. Significado de los números detrás de las letras de identificación de los devanados

– Explique el significado que tienen los números detrás de las letras de identificación de los devanados

Los números detrás de las letras de identificación de los devanados indican el inicio (1) y el final (2)

del devanado.

Si en todos los devanados la corriente fluye desde 1 hacia 2, el motor gira hacia la derecha

(giro horario).

Si se cambia el sentido de flujo de la corriente en un devanado (flujo de corriente desde 2 hacia 1), el

motor gira hacia la izquierda (giro antihorario).

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Ejercicio 1 – Principios básicos del motor shunt o motor de excitación en paralelo, de corriente continua

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6. Sentido de giro de un motor de corriente continua

a) Defina el sentido de giro mediante flechas en los devanados (giro horario, giro antihorario).

b) Describa cómo se modifica el sentido de giro en la práctica.

Para cambiar el sentido de giro de motores de corriente continua en aplicaciones reales se cambia el

sentido de flujo de corriente en el rotor (A1 - A2) invirtiendo los polos.

En el caso de motores con polos de conmutación debe ponerse cuidado en que también estos polos

se inviertan (1B1 - 1B2).

7. Corriente de arranque en un motor de corriente continua

– Describa por qué no debe conectarse un motor de corriente continua directamente a la red de corriente

continua.

El momento de giro que se obtiene en un motor de corriente continua se basa en la fuerza que ejerce

un conductor a través del que fluye corriente y que se encuentra en el campo magnético. El campo

magnético puede crearse por un imán permanente o por un electroimán.

Al girar el rotor en el campo magnético se induce una tensión en el devanado del rotor que se opone a

la tensión de la red.

Cuando el rotor no gira, la contratensión es igual a cero. Cuando se pone en funcionamiento el motor

únicamente tiene efecto la resistencia óhmica del devanado del rotor. Esa resistencia es muy

pequeña. La corriente de arranque tendría valores muy altos, por lo que es necesario limitarla

adoptando las medidas apropiadas.

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Ejercicio 1 – Principios básicos del motor shunt o motor de excitación en paralelo, de corriente continua

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8. Modificación de la velocidad de giro de un motor de corriente continua

Existen dos márgenes de regulación para controlar motores de corriente continua:

1. Inferior a la velocidad de giro nominal

2. Superior a la velocidad de giro nominal

a) Describa cómo puede regularse la velocidad de giro inferior a la velocidad de giro nominal.

Para que la velocidad de giro sea inferior a la velocidad de giro nominal, se reduce la tensión del rotor

dentro del margen comprendido entre cero y la tensión nominal (antiguamente motor de arranque).

b) Describa cómo puede regularse la velocidad de giro superior a la velocidad de giro nominal.

Si el fabricante no ofrece datos para el control de la velocidad de giro por encima de la velocidad de

giro nominal, la velocidad de giro regulada no deberá superar la velocidad de giro nominal en más de

10%.

Para obtener una velocidad de giro superior a la velocidad nominal se reduce la corriente de

excitación. La corriente de excitación se reduce reduciendo la tensión de excitación (antiguamente

regulador de campo)

9. Significado de los polos de conmutación de un motor de corriente continua

– ¿Qué significado tienen los polos de conmutación de motores de corriente continua?

Los polos de conmutación son polos magnéticos pequeños complementarios.

Los polos de conmutación generan un campo magnético que se opone al campo transversal del rotor.

Si los polos de conmutación están dimensionados correctamente, su campo magnético compensa el

desplazamiento transversal del campo del rotor.

Considerando que el campo transversal del rotor depende de la corriente de carga, el campo

magnético de los polos de conmutación debe depender también de la corriente de carga. Por esta

razón se conectan en serie el devanado del rotor y el devanado del polo de conmutación.

Considerando que los polos de conmutación compensan el campo transversal del rotor en la zona

neutral, se evita en buena medida la formación de chispas al producirse la inversión del flujo de

corriente.

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Índice

Ejercicios y hojas de trabajo

Motores de corriente continua _______________________________________________________________ 3

Ejercicio 1 – Principios básicos del motor shunt (motor de excitación en paralelo) de corriente continua ___ 5

Ejercicio 2 – Motor shunt: mediciones y cálculos en funcionamiento sin carga y con diversas cargas _____ 11

Ejercicio 3 – Motor shunt de corriente continua: mediciones con el software DriveLab ________________ 23

Ejercicio 4 – Principios básicos del motor serie de corriente continua ______________________________ 37

Ejercicio 5 – Motor serie de corriente continua: mediciones y cálculos en

funcionamiento sin carga y con diversas cargas _____________________________________ 43

Ejercicio 6 – Motor serie de corriente continua: mediciones con el software DriveLab _________________ 53

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Motores de corriente continua

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© Festo Didactic GmbH & Co. KG 571785 5

Ejercicio 1

Principios básicos del motor shunt o motor de excitación en paralelo, de

corriente continua

Objetivo didáctico

Una vez realizado este ejercicio, el estudiante habrá adquirido los conocimientos que se indican a

continuación y, por lo tanto, habrá alcanzado las metas didácticas correspondientes:

El estudiante conocerá la construcción un motor de corriente continua.

El estudiante sabrá cómo funciona un motor de corriente continua.

El estudiante sabrá lo que son las resistencias óhmicas del devanado del inducido y del inductor de un

motor shunt.

El estudiante podrá evaluar los valores de resistencia del inducido y del inductor.

El estudiante conocerá la denominación de los devanados de un motor de corriente continua.

El estudiante conocerá el significado de los números detrás de las letras de identificación de los

devanados.

El estudiante podrá definir el sentido de giro de motores de corriente continua.

El estudiante sabrá cómo se produce una alta corriente de arranque en un motor de corriente continua.

El estudiante sabrá cómo funciona el control de la velocidad de giro de un motor de corriente continua.

Descripción de la tarea a resolver

Un estudiante de nivel avanzado que realiza prácticas en la sección de entrada de material de una planta

recibe motores eléctricos y debe controlarlos.

El instructor le ofrece informaciones detalladas y, a continuación, le entrega al estudiante un motor para

que lo analice. El estudiante deberá dejar constancia documentada de su trabajo.

Importante

En este ejercicio no se pone en funcionamiento el motor.

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Ejercicio 1 – Principios básicos del motor shunt o motor de excitación en paralelo, de corriente continua

6 Nombre: __________________________________  Datum: ____________ © Festo Didactic GmbH & Co. KG 571785

Tareas a resolver

1. Describa el funcionamiento de un motor de corriente continua.

2. Utilizando un ohmímetro, mida las resistencias del devanado del inducido y del inductor.

3. Evalúe los valores de resistencia del inducido y del inductor del motor shunt.

4. Explique cuál es la denominación de los devanados.

5. Explique el significado que tienen los números detrás de las letras de identificación de los devanados.

6. ¿Cómo puede definirse el sentido de giro de un motor de corriente continua?

7. Explique por qué fluye una corriente relativamente alta en el momento de poner en funcionamiento un

motor de corriente continua.

8. Describa cómo se la velocidad de giro de un motor de corriente continua.

9. Describa el significado de los polos de conmutación de un motor de corriente continua.

Medios auxiliares

Libros de texto técnicos, tablas con datos técnicos

Extractos de los catálogos de los fabricantes de los componentes

Hojas de datos

Internet

WBT (curso a través de la red): actuadores eléctricos 1

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Ejercicio 1 – Principios básicos del motor shunt o motor de excitación en paralelo, de corriente continua

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1. Principio de funcionamiento de un motor de corriente continua

– Describa el funcionamiento de un motor de corriente continua.

2. Resistencia del inducido y del inductor.

Información

Es importante conocer las resistencias óhmicas del devanado del inducido y del inductor para

entender el funcionamiento de un motor shunt.

– Mida con un ohmímetro y calcule los valores que deben incluirse en la tabla.

R []

Devanado del rotor

Devanado del estator

3. Evalúe los valores de resistencia del inducido y del inductor del motor shunt.

– Evalúe los valores de resistencia medidos del inducido y del inductor.

Devanado del rotor

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Ejercicio 1 – Principios básicos del motor shunt o motor de excitación en paralelo, de corriente continua

8 Nombre: __________________________________  Datum: ____________ © Festo Didactic GmbH & Co. KG 571785

Devanado del estator

4. Denominación de los devanados de motores de corriente continua

– Complete la tabla agregando las denominaciones que faltan.

Bobinado Denominación

Devanado del rotor:

Conexión shunt

Conexión serie

Devanado de excitación:

Conexión shunt

Conexión serie

Devanado de compensación

Devanado del polo de

conmutación

Denominación de los devanados de motores de corriente continua

5. Significado de los números detrás de las letras de identificación de los devanados

– Explique el significado que tienen los números detrás de las letras de identificación de los devanados

Page 37: Principios básicos de los motores de corriente continua · Adicionalmente se ofrecen hojas de datos de los motores (motor shunt de corriente continua, ... (motor shunt de corriente

Ejercicio 1 – Principios básicos del motor shunt o motor de excitación en paralelo, de corriente continua

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 571785 Nombre: __________________________________  Fecha: ____________ 9

6. Sentido de giro de un motor de corriente continua

a) Defina el sentido de giro mediante flechas en los devanados (giro horario, giro antihorario).

A1

A2

E2 E1

Giro horario

A1

A2

E2 E1

Giro antihorario

M M

b) Describa cómo se modifica el sentido de giro en la práctica.

7. Corriente de arranque en un motor de corriente continua

– Describa por qué no debe conectarse un motor de corriente continua directamente a la red de corriente

continua.

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Ejercicio 1 – Principios básicos del motor shunt o motor de excitación en paralelo, de corriente continua

10 Nombre: __________________________________  Datum: ____________ © Festo Didactic GmbH & Co. KG 571785

8. Modificación de la velocidad de giro de un motor de corriente continua

Existen dos márgenes de regulación para controlar motores de corriente continua:

1. Inferior a la velocidad de giro nominal

2. Superior a la velocidad de giro nominal

a) Describa cómo puede regularse la velocidad de giro inferior a la velocidad de giro nominal.

b) Describa cómo puede regularse la velocidad de giro superior a la velocidad de giro nominal.

9. Significado de los polos de conmutación de un motor de corriente continua

– ¿Qué significado tienen los polos de conmutación de motores de corriente continua?