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SEP. SEIT. DGEST.

INSTITUTO TECNOLOGICO DE LA PIEDAD

INGENIERIA ELECTRONICA

6º E.

MÁQUINAS ELECTRICAS

REPORTE DE MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA A 120 VOLTS

TITULAR DE LA ASIGNATURA: Rodolfo Guadalupe Hernández

ALUMNO: Marco Antonio Jiménez Estrada

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La Piedad Michoacán 06/Abril/2010

TABLA DE CONTENIDO.

I. INTRODUCCION

a. Marco Teórico

II. DESARROLLO

a. Resultados

III. CONCLUSIONES.

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INTRODUCCION.

El objetivo primordial de esta practica es tener un contacto directo con las

maquinas eléctricas, en este caso en particular la practica se centra en un

motor de corriente directa que trabaja a 120V, además este motor tiene un

control de velocidad que se trata de un PWM (modulador por ancho de pulso).

Por tanto esta práctica abarca las posibles conexiones, medición, y calculo de

involucrados en el funcionamiento de este motor de corriente continua.

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MARCO TEÓRICO.

CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS MOTORES ELECTRICOS.

Un motor eléctrico es esencialmente una máquina que convierte energía

eléctrica en movimiento o trabajo mecánico, a través de medios

electromagnéticos.

Debido a que son muchos y variados los tipos de motores eléctricos,

existen numerosas formas de catalogarlos. A continuación se muestran

algunas de las formas más usuales:

• Por su alimentación eléctrica

• Por el número de fases en su alimentación

• Por su sentido de giro

• Por su flecha

• Por su ventilación

• Por su carcasa

• Por la forma de sujeción

• Por la posición de su flecha

CLASIFICACION POR SU ALIMENTACION

Acorde a la naturaleza de su alimentación nos encontramos con 3 tipos

de motores:

Motores de corriente directa

Motores de corriente Alterna

Universales

En esta practica nos centramos en los primeros por lo que nos

limitaremos a describir este tipo de motores.

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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. En la figura 1.1 se muestra como

se produce el movimiento de rotación en un motor eléctrico.

1.1 Generación del 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.

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TIPOS Y CARACTERÍSTICAS.

Existen básicamente tres tipos de motores eléctricos:

a) 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 numero de polos y el mismo numero de carbones. Los motores de

corriente directa pueden ser de tres tipos:

• Serie

• Paralelo

• Mixto

b) Los Motores de Corriente Alterna [C.A.]. Son los tipos de motores

más usados en la industria, ya que estos equipos se alimentan con los

sistemas de distribución de energías “normales”. De acuerdo a su alimentación

se dividen en tres tipos:

• Monofásicos (1 fase)

• Bifásicos (2 fases)

• Trifásicos (3 fases)

c) Los Motores Universales. Tienen la forma de un motor de corriente

continua, la principal diferencia es que esta diseñado para funcionar con

corriente alterna. El inconveniente de este tipo de motores es su eficiencia, ya

que es baja (del orden del 51%), pero como se utilizan en maquinas de

pequeña potencia, ésta no se considera importante, además, su operación

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debe ser intermitente, de lo contrario, éste se quemaría. Estos motores son

utilizados en taladros, aspiradoras, licuadoras, etc.

PARTES FUNDAMENTALES DE UN MOTOR ELÉCTRICO

Dentro de las características fundamentales de los motores eléctricos,

éstos se hallan formados por varios elementos, sin embargo, las partes

principales son: el estator, la carcasa, la base, el rotor, la caja de conexiones,

las tapas y los cojinetes. No obstante, un motor puede funcionar solo con el

estator y el rotor.

Figura 1.2 Esquema de las partes de un motor.

PARTES DE UN MOTOR DE CORRIENTE DIRECTA.

El motor de corriente continua está compuesto de 2 piezas

fundamentales:

• Rotor

• Estator

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Dentro de éstas se ubican los demás componentes como :

• Escobillas y porta escobillas

• Colector

• Eje

• Núcleo y devanado del rotor

• Imán Permanente

• Armazón

• Tapas o campanas

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TABLA DE ESTRUCTURA

La siguiente tabla muestra la distribución de las piezas del motor:

ROTOR ESTATOR

Eje Armazón

Núcleo y devanado Imán Permanente

Colector Escobillas y Portaescobillas

Tapas

ROTOR

Constituye la parte móvil del motor, proporciona el torque para mover a la

carga.

Está formado por:

• Eje: Formado por una barra de acero fresada. Imparte la rotación al

núcleo, devanado y al colector.

• Núcleo: Se localiza sobre el eje. Fabricado con capas laminadas de

acero, su función es proporcionar un trayecto magnético entre los polos

para que el flujo magnético del devanado circule.

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Las laminaciones tienen por objeto reducir las corrientes parásitas en el

núcleo. El acero del núcleo debe ser capaz de mantener bajas las pérdidas por

histéresis. Este núcleo laminado contiene ranuras a lo largo de su superficie

para albergar al devanado de la armadura (bobinado).

• Devanado: Consta de bobinas aisladas entre sí y entre el núcleo de la

armadura. Estas bobinas están alojadas en las ranuras, y están conectadas

eléctricamente con el colector, el cual debido a su movimiento rotatorio,

proporciona un cami no de conducción conmutado.

• Colector: Denominado también conmutador, está constituido de láminas

de material conductor (delgas), separadas entre sí y del centro del eje por un

material aislante, para evitar cortocircuito con dichos elementos. El colector se

encuentra sobre uno de los extremos del eje del rotor, de modo que gira con

éste y está en contacto con las escobillas. La función del colector es recoger la

tensión producida por el devanado inducido, transmitiéndola al circuito por

medio de las escobillas (llamadas también cepillos).

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ESTATOR.

Constituye la parte fija de la máquina. Su función es suministrar el flujo

magnético que será usado por el bobinado del rotor para realizar su

movimiento giratorio.

Está formado por:

• Armazón: Denominado también yugo, tiene dos funciones primordiales:

servir como soporte y proporcionar una trayectoria de retorno al flujo magnético

del rotor y del imán permanente, para completar el circuito magnético.

• Imán permanente: Compuesto de material ferromagnético altamente

remanente, se encuentra fijado al armazón o carcasa del estator. Su función es

proporcionar un campo magnético uniforme al devanado del rotor o armadura,

de modo que interactúe con el campo formado por el bobinado, y se origine el

movimiento del rotor como resultado de la interacción de estos campos.

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• Escobillas: Las escobillas están fabricadas se carbón, y poseen una

dureza menor que la del colector, para evitar que éste se desgaste

rápidamente. Se encuentran albergadas por los portaescobillas. Ambos,

escobillas y portaescobillas, se encuentran en una de las tapas del estator.

La función de las escobillas es transmitir la tensión y corriente de la fuente

de alimentación hacia el colector y, por consiguiente, al bobinado del rotor.

La función del portaescobillas es mantener a las escobillas en su posición

de contacto firme con los segmentos del colector. Esta función la realiza por

medio de resortes, los cuales hacen una presión moderada sobre las escobillas

contra el colector. Esta presión debe mantenerse en un nivel intermedio pues,

de ser excesiva, la fricción desgastaría tanto a las escobillas como al colector;

por otro lado, de ser mínima esta presión, se produciría lo que se denomina

"chisporroteo", que es cuando aparecen chispas entre las superficies del

colector y las escobillas, debido a que no existe un buen contacto.

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DESARROLLO DE LA PRÁCTICA.

MATERIALES:

Equipo de laboratorio Lab-Volt de motores eléctricos. Cables banana. Equipo de voltímetros y Amperímetros del laboratorio didáctico

Lab-Volt. Manual de Practicas de laboratorio Lab-Volt

PROCEDIMIENTO.

Nos situamos en el laboratorio de Maquinas eléctricas donde se

encuentra el laboratorio didáctico Lab-Volt el cual cuenta con un panel con

módulos intercambiables y conexionables entre si para poder realizar las

diferentes practicas que se describen en el manual de practicas.

Los módulos consisten desde motores eléctricos que pueden ser de

corriente directa y que pueden o no tener reóstatos para regular su velocidad, o

alterna, también entre los módulos están aquellos que corresponden a la fuente

de alimentación y los instrumentos de medición como amperímetros y

voltímetros.

En esta práctica en particular utilizamos el módulo correspondiente al

motor de corriente directa que trabaja a 120Volts de corriente directa. Este

modulo además cuenta con un reóstato por medio del cual regulamos la

velocidad.

A continuación unas fotos de los módulos correspondientes a esta

práctica y una breve descripción.

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EQUIPOS UTILIZADOS.

Figura 1.1 Modulo de motor dc con reóstato

Figura 1.2 Modulo Fuente de alimentación

REOSTATOBOBINADOS

Conexiones de corriente alterna con

hasta 3 fases y un neutro.

Conexiones de corriente continúa.

Perillas de control.

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Una vez que colocamos en el panel principal del laboratorio los módulos

correspondientes para esta práctica procedimos a realizar las conexiones

indicadas en el manual de práctica a continuación un esquema que muestra las

conexiones hechas de acuerdo al manual.

Ahora bien lo primero que hicimos como se muestra en el diagrama es

conectar la terminal 7 que corresponde a la terminal positiva de la fuente de

alimentación dc con una delas terminales del motor en este caso la numero 2.

Después la otra terminal la numero 1 la conectamos una un extremo del

primer bobinado en la terminal numero 5, mientras el otro extremo la terminal 6

del bobinado se conecto con el numero el terminal 7 del reóstato y finalmente el

terminal 8 del reóstato con la terminal 2 del motor.

Una vez terminadas estas conexiones accionamos el switch de la fuente

de poder para comenzar a analizar el comportamiento de la maquina.

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RESULTADOS.

Una vez conectado el motor de forma apropiada nos dedicamos a nalizar

su comportamiento y realizar las mediciones pertinentes mediante los

instrumentos adecuados en este caso un voltímetro y amperímetro, ambos

vienen incluidos en un modulo del laboratorio didáctico Lab-Volt.

A continuación se muestra 3 tablas, la primera de ella presenta los

resultados de las mediciones de los parámetros de funcionamiento del motor dc

a 120V y la segunda lo mismo pero para la 2ª práctica y la tercera las

mediciones correspondientes para un micromotor que trabaja a 5V.

Motor DC 120V primera práctica

Corriente a distintos

valores del reóstato.Resistencia del reóstato

Resistencia

del motor.

Resistencia

de bobina.

¼ 2.4A MINIMA MÁXIMA 8.6Ω 185Ω

½ 2.8A 18.41Ω 188Ω

¾ 2.8A

Max 3A

Motor DC 120V segunda práctica

Corriente a distintos

valores del reóstato.

Resistencia del reóstato Resistencia

del motor.

Resistencia

de bobina.

¼ 0.4mA MINIMA MÁXIMA 8.6Ω 185Ω

½ 0.45mA 18.41Ω 188Ω

¾ 0.5mA

Max 0.6mA

Micro motor como generador

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Voltaje Resistencia del motor

Mínimo Máximo

650mV 950mV-1mV 14.24Ω

CONCLUSION.

Basándome en el análisis hecho y los resultados arrojados por este puedo

concluir que la variación de la resistencia en el reóstato es lo que permite variar

o modular el ciclo de trabajo de la señal que alimenta el motor, por tanto tener

un control de la velocidad del mismo.