sesión 6 motor dc

MOTORES DE CORRIENTE DIRECTA

OBJETIVOSReconoce las partes de un motor y un generador DC. Reconocer los tipos de conexión de un motor DC.Medir los parámetros eléctricos y evalúa la operación de las maquinas DC.

INTRODUCCIÓN¿Qué es un motor Eléctrico?• Un motor eléctrico es una máquina que

convierten la Energía Eléctrica en Energía Mecánica de Rotación.

MOTOR DC• Es una maquina que transforma energía

eléctrica en mecánica.• Por su fácil control de velocidad, paro y

posición son los mas usados en control y automatización.

• Poseen alto torque.• Su uso se ha extendido mas allá de la

industria.

Partes de un Motor DC

RotorEstator

Partes de un Motor DC1.- Carcasa2.- Núcleo Polar3.- Polo4.- Polo Auxiliar6.- Armadura o Inducido7.- Bobinas del Inducido8.- Bobina de Campo9.- Bobina Auxiliar10.- Colector o Delgas11.- Escobillas

Partes de un Motor DC

Partes de un Motor DC

Partes de un Motor DC

Carcasa

Campo o Inductor

Rotor

Armadura o Inducido

Conmutador o delgas

Escobillas

3

3

1

1

24

4

53

1

5

2

66

4

¿Cómo funciona un motor dc?

El funcionamiento de los motores esta basado en las propiedades de los imanes y electroimanes.

¿Cómo funciona un motor dc?

Fuerzas de Atracción y Repulsión

IMAN

ELECTRO IMANCampo Magnético Generado a partir de una corriente continua

Si enrollamos un conductor y lo atravesamos con corriente, se genera un electroimán

Funcionamiento del Motor

Funcionamiento del Motor

Tipos de ConexiónLos motores DC se clasifican según la conexión de sus bobinas.• Independiente• Auto-excitadas– Serie– Shunt o en Derivación– Compound o compuesta

Designación de Bornes (Generadores y Motores)

• Arrollamiento de inducido. A−B• Arrollamiento inductor en derivación o shunt

C−D• Arrollamiento inductor en serie. E−F• Arrollamiento de polos de conmutación o

compensador G−H• Arrollamiento inductor de excitación

independiente K−L

Conexión IndependienteIi

Ie

Donde:Ie = Corriente de ExcitaciónIi = Corriente en Inducido

Conexión SerieI

Ie = Ii = I

Características• Posee gran torque.• Cuando disminuye la carga, disminuye su corriente aumentando su velocidad rápidamente.• Por este motivo se requiere que este motor siempre esté conectado a la carga.• Sus bobinas tienen pocas espiras pero de gran sección por lo cual pueden manejar grandes corrientes.

Usos• Se utiliza para mover grandes cargas.• Grúas, Trenes.

Conexión Serie

Conexión Serie

Curva característica de funcionamiento de un motor serie

Conexión Shunt o Derivación

I

IeIi

Conexión Shunt o DerivaciónCaracterísticas• Su torque es menos que el motor serie.• La velocidad se mantiene casi constante con carga o en vacio.• Sus bobinas tienen pocas espiras pero de gran sección por lo cual pueden manejar grandes corrientes.

Usos• Se utiliza generalmente en herramientas tales como taladros.

Motor Shunt

Curva característica de funcionamiento de un motor shunt

Conexión Compuesto

Caben dos posibilidades de conexión

Conexión Compuesto Larga

I

Ies

Ied

Conexión Compuesto Corta

I

Ies

Ied

Características•Se caracteriza por tener un par elevado de arranque sin peligro de desestabilizarse como el motor serie, aunque puede llegar a alcanzar velocidades altas.

Usos• En la industria.

Conexión Compuesto

Conexión compuesto

Curva característica de funcionamiento de un motor compuesto

Línea neutra geométricaEs la línea que divide al inducido y sobre la cual se sitúan las escobillas.

Par de una Máquina DC

Donde:

Me = Par total de la máquinaK = Constante constructiva de la máquinaФ = Flujo útil por polo, depende del valor de la corriente de excitación, que es máximo con las escobillas situadas en la línea geométrica.Ii= Corriente que circula por el inducido

Par de una Máquina DC

Velocidad de una Máquina DC

Donde:

K = Constante constructiva de la máquinaФ = Flujo útil por polo, depende del valor de la corriente de excitación, que es máximo con las escobillas situadas en la línea geométrica.n = Velocidad angular del rotor en rpm

Pérdidas y Eficiencia en una máquina DC

Si a la siguiente ecuación:

Despejamos Eb y lo multiplicamos por la corriente Ii, obtenemos

Pérdidas y Eficiencia en una máquina DC

Donde:

Pérdidas y Eficiencia en una máquina DC

Rendimiento de un máquina DC

Donde:

Eficiencia como generador

Eficiencia como Motor

Arranque de un motor DCConsiderando un motor con conexión independiente:

Donde:Eg = Voltaje en el inducido.Eb = Voltaje en los bornes.Ri = Resistencia del inducidoIi = Corriente en el inducido

Arranque de un motor DCDespejamos la corriente

De acá podemos ver que para el arranque, Eg, es 0, es decir no hay fuerza electro motriz, por lo cual la corriente de arranque es:

I arranq = Eb Ri

Arranque de un motor DC

Debemos limitar el valor de la corriente de arranque limitando la tensión aplicada al inducido.

Para mantener el par de arranque superior al de la carga y la corriente en valores máximos admisibles, debemos aumentar la tensión de los bornes en forma escalonada. Hasta alcanzar los valores nominales de funcionamiento.

Arranque por reóstato

Arranque por contactos temporizados

Arranque por grupos rotativos especiales

Arranque por dispositivos electrónicos

Inversión de GiroLa inversión se logra de dos manera:Invirtiendo el sentido de la corriente del inducido IiInvirtiendo el sentido de la corriente del inductor Ie

Frenado de un motor DC

Cuando se requiere el frenado rápido de una máquina se pueden utilizar:

Frenado regenerativoFrenado dinámico o reostático.Frenado a contracorrienteFrenado mecánico.

CUESTIONARIO

• Que es un motor eléctrico• Bajo que principios trabaja un motor eléctrico• Que elementos tiene un Rotor• Cual es la diferencia de un motor serie y un

motor shunt.• Del experimento, según su conexión que tipo de

motor es.• Que modificaciones harías para invertir el giro

del motor

Referencias• Stephen J. Chapman, Máquinas Electricas 3ra Edición, Mac Graw Hill.• Jesún F. Mora, Máquinas Electricas, 5ta Edición, Mac Graw Hill, España

2003• Tepsuc, Variadores de Velocidad• Motores Electricos de Corriente continua, Disponible en Web

http://es.wikipedia.org/wiki/Motor_de_corriente_continua• DC Motor Operation, Disponible en Web

http://zone.ni.com/devzone/cda/ph/p/id/39• Motores Eléctricos, Disponible en Web

http://iesvillalbahervastecnologia.wordpress.com/category/tecnologia-industrial-i/