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El Motor de Corriente ContinuaEl Motor de Corriente Continua
Universidad Nacional de Trujillo Universidad Nacional de Trujillo
Dpto. de Mecánica y Energía
Ing. Luis Miguel Rivera Dpto. de Mecánica y Energía
Ing. Luis Miguel Rivera
La máquina de CC consta de dos devanados alimentados con La máquina de CC consta de dos devanados alimentados con CC: uno llamado CC: uno llamado inductorinductor que está en el estator de la máquina que está en el estator de la máquina y otro llamado y otro llamado inducidoinducido que está en el rotor. que está en el rotor.
Como Como GENERADORGENERADOR se alimenta con CC el inducido y se obtiene se alimenta con CC el inducido y se obtiene la FEM por el inductor (también continua).la FEM por el inductor (también continua).
Como Como MOTORMOTOR ambos devanados están alimentados con CC: ambos devanados están alimentados con CC: tanto el inductor tanto el inductor (CAMPO) (CAMPO) como el inducido como el inducido (ARMADURA)(ARMADURA)
Su funcionamiento se basa en la existencia de un mecanismo Su funcionamiento se basa en la existencia de un mecanismo llamado llamado colectorcolector (convierte voltaje alterno en voltaje continuo). (convierte voltaje alterno en voltaje continuo).
Maquina reversible.Maquina reversible.
Ventaja: Ventaja: control de la velocidad.control de la velocidad.
Desuso creciente debido a su complejo mantenimiento y al Desuso creciente debido a su complejo mantenimiento y al desarrollo de la electrónica de potencia.desarrollo de la electrónica de potencia.
1. Introducción:1. Introducción:
1.
1. Carcaza
2. Núcleo polar
3.3. Expansión polar
4. Núcleo del polo de conmutación
5. Expansión del polo de conmutación
6.6. Núcleo de la armadura
7. Arrollamiento de armadura
8. Arrollamiento de excitación
9. Arrollamiento de conmutación
10. Colector
11. – 12. Escobillas
1. Carcaza
2. Núcleo polar
3.3. Expansión polar
4. Núcleo del polo de conmutación
5. Expansión del polo de conmutación
6.6. Núcleo de la armadura
7. Arrollamiento de armadura
8. Arrollamiento de excitación
9. Arrollamiento de conmutación
10. Colector
11. – 12. Escobillas
2. Características 2. Características ConstructivasConstructivas
11
22 33
44
66
7755
88
991010
1111
1212
M. F. Cabanas: M. F. Cabanas: Técnicas para el Técnicas para el
mantenimiento y mantenimiento y diagnóstico de diagnóstico de
máquinas eléctricas máquinas eléctricas rotativasrotativas
N N S S
Imanes permanentes o campo magnético creado por una corriente continua
Escobillas Anillos rozantes Instrumento de medida
Fuerza externa que hace girar a la
espira
Hipótesis: espira elemental funcionando como Hipótesis: espira elemental funcionando como GENERADOR de corriente alterna con mecanismo de GENERADOR de corriente alterna con mecanismo de
anillos rozantes y escobillas (sin colector)anillos rozantes y escobillas (sin colector)
3. El Colector3. El Colector
0 2
2BlV
-2BlV
E N S
Polos inductoresde la máquina
0 2
2BlV
-2BlV
E N S
Polos inductoresde la máquina
De no existir colector se obtendría una onda alterna con valor máximo de:
El Colector…El Colector…
En el generador el colector es un dispositivo que En el generador el colector es un dispositivo que invierte el sentido de la FEM para obtener una tensión invierte el sentido de la FEM para obtener una tensión
continua y positivacontinua y positiva
0 2
2BlV
E N S
0 2
2BlV
E N S
Colector elemental (2 delgas)Colector elemental (2 delgas)0 2
2BlV
E N S
0 2
2BlV
E N S
Colector real (muchas delgas)Colector real (muchas delgas)
El Colector…El Colector…
0+- + +- +
12
1
2
21
Sentido de rotaciónde la espira
Colector de dosdelgas
Instante Inicial Conmutación Inversión de la polaridad
¿Cómo trabaja el colector? S N
Mediante el colector las escobillas siempre están asociadas a una sola polaridad.
Escobillas fijas
El Colector…El Colector…… en el
generador CC
…permite obtener
un voltaje
continuo
El El Colector…Colector…
….en el MOTOR CC
…invierte el sentido de las corrientes en la espira de tal manera que frente a cada cara polar haya un solo sentido de corriente PAR EN UN SOLO SENTIDO !
El El Colector…Colector…
EscobillasEscobillas
ColectorColector
4. Deducción del Par 4. Deducción del Par
Motor:Motor:
IaNP
TTOTAL
2 I
aNP
TTOTAL
2
aa=nº de circuitos en paralelo =nº de circuitos en paralelo II=Corriente de armadura =Corriente de armadura (rotor)(rotor)
PAR CREADO POR EL PAR CREADO POR EL DEVANADO DEVANADO COMPLETO DE LA COMPLETO DE LA MÁQUINAMÁQUINA
PAR CREADO POR EL PAR CREADO POR EL DEVANADO DEVANADO COMPLETO DE LA COMPLETO DE LA MÁQUINAMÁQUINA
aI
rlBNTTOTAL 2aI
rlBNTTOTAL 2
NN=nº total de =nº total de espirasespiras
lrP
B
lr
PB
PAR CREADO POR UNA ESPIRAPAR CREADO POR UNA ESPIRAPAR CREADO POR UNA ESPIRAPAR CREADO POR UNA ESPIRA
aI
rlBIrlBT espiraespira 22aI
rlBIrlBT espiraespira 22
IKTTOTAL
P = pares de polos
IKTTOTAL
K= Constante de maquinaK= Constante de maquina
I= Corriente de armadura I= Corriente de armadura
ᵠφ = flujo magnético (depende de la = flujo magnético (depende de la corriente de campo)corriente de campo)
Deducción del Par Motor…
napN
E6 0
4
napN
E6 0
4 nKE nKE
5. Deducción de FCEM (en la 5. Deducción de FCEM (en la armadura) armadura)
ApB ApB
ApAp=área del =área del polopolo
plr
plr
ºNA
Appolos
Rotor
2
2p
lrp
lrºN
AAp
polos
Rotor
2
2
lrP
B
lr
PB
rnrV
60
2 rnrV
60
2 nn=Velocidad en =Velocidad en RPM r= radioRPM r= radio
FCEM EN UNA ESPIRAFCEM EN UNA ESPIRAFCEM EN UNA ESPIRAFCEM EN UNA ESPIRA
FCEM DE INDUCIDA POR FCEM DE INDUCIDA POR EL DEVANADO EL DEVANADO COMPLETO DE LA COMPLETO DE LA MÁQUINAMÁQUINA
FCEM DE INDUCIDA POR FCEM DE INDUCIDA POR EL DEVANADO EL DEVANADO COMPLETO DE LA COMPLETO DE LA MÁQUINAMÁQUINA
NN=nº total de =nº total de espiras espiras aa=nº de =nº de circuitos en circuitos en paraleloparalelo
aV Bl
NE2
a
V BlNE
2
rP
aV
NE
2r
PaV
NE
2
nKE nKE
K= Constante de maquinaK= Constante de maquina
n= RPM del motorn= RPM del motor
ᵠφ = flujo magnético (depende de la = flujo magnético (depende de la corriente de campo)corriente de campo)
5. Deducción de FCEM (en la 5. Deducción de FCEM (en la armadura) armadura)
DEVANADO DE CAMPO: DEVANADO DE CAMPO: Su función es generar el Su función es generar el campo magnético mediante una alimentación de CC.. campo magnético mediante una alimentación de CC.. (también puede usarse imanes permanentes)(también puede usarse imanes permanentes)
6. Circuito Equivalente: 6. Circuito Equivalente:
DEVANADO DE ARMADURA: DEVANADO DE ARMADURA: Su función es desarrollar Su función es desarrollar el par mecánico que permita el movimiento del rotor.el par mecánico que permita el movimiento del rotor.
6. Circuito 6. Circuito Equivalente… Equivalente…
CAMPO
ARMADURA
6. Circuito 6. Circuito Equivalente… Equivalente…
Se tienen 2 tipos de excitación:Se tienen 2 tipos de excitación:
Excitación independienteExcitación independiente
Autoexcitación:Autoexcitación: Excitación SerieExcitación Serie Excitación DerivaciónExcitación Derivación Excitación Compuesta o Mixta.Excitación Compuesta o Mixta.
7. Tipos de excitación: 7. Tipos de excitación:
Ri
Lex VT E Ui
Armadura
Campo
Resistencia de armadura
Tensión excitación
FEM Inducida
Rex
Resistencia del campo
Ri
Lex VT E Ui
Armadura
Campo
Resistencia de armadura
Tensión excitación
FEM Inducida
Rex
Resistencia del campo
Excitación independiente:Excitación independiente: la corriente que la corriente que alimenta al devanado inductor es ajena a la propia alimenta al devanado inductor es ajena a la propia máquina, procede de una fuente independiente máquina, procede de una fuente independiente externa.externa.
Excitación independiente:Excitación independiente: la corriente que la corriente que alimenta al devanado inductor es ajena a la propia alimenta al devanado inductor es ajena a la propia máquina, procede de una fuente independiente máquina, procede de una fuente independiente externa.externa.
a) Motor de excitación derivación o a) Motor de excitación derivación o paralelo: paralelo: el circuito de campo y el circuito de el circuito de campo y el circuito de armadura están en paralelo.armadura están en paralelo.
a) Motor de excitación derivación o a) Motor de excitación derivación o paralelo: paralelo: el circuito de campo y el circuito de el circuito de campo y el circuito de armadura están en paralelo.armadura están en paralelo.
a) Motor de excitación derivación o a) Motor de excitación derivación o paralelo…paralelo…a) Motor de excitación derivación o a) Motor de excitación derivación o paralelo…paralelo…
b) Motor de excitación serie:b) Motor de excitación serie:b) Motor de excitación serie:b) Motor de excitación serie:
b) Motor de excitación b) Motor de excitación serie…serie…
b) Motor de excitación b) Motor de excitación serie…serie…
c) Excitación c) Excitación compuesta compuesta
Ri
E VT
Armadura
Inductor 1
Resistencia de armadura Inductor 2
Lex2 Rex2 Rex1
Lex1
Ri
E VT
Armadura
Inductor 1
Resistencia de armadura Inductor 2
Lex2 Rex2 Rex1
Lex1
Excit. compuesta cortaExcit. compuesta cortaExcit. compuesta cortaExcit. compuesta corta
7. La reacción de la 7. La reacción de la armadura:armadura:
2BlV
-2BlV
E N S
FEM con reacciónde inducido
0 2
2BlV
-2BlV
E N S
FEM con reacciónde inducido
0 2
Al circular corriente Al circular corriente por la armadura se por la armadura se
va a crear un va a crear un campo que campo que
distorsiona el distorsiona el campo magnético campo magnético
principal principal
Esta distorsión del Esta distorsión del campo recibe el campo recibe el
nombre de reacción nombre de reacción de inducidode inducido
EFECTOS EFECTOS PRODUCIDOS PRODUCIDOS
POR LA POR LA REACCIÓN REACCIÓN
DE INDUCIDODE INDUCIDO
Desplazamiento de la “Desplazamiento de la “plano o línea neutra”plano o línea neutra” (plano en el que se anula el campo(plano en el que se anula el campo
Disminución del valor global del campo de la Disminución del valor global del campo de la máquinamáquina
DESPLAZAMIENTDESPLAZAMIENTO LÍNEA NEUTRAO LÍNEA NEUTRA
Mulukutla S. Mulukutla S. Sarma: Sarma: Electric Electric machinesmachines
REDUCCIÓN PAR Y REDUCCIÓN PAR Y AUMENTO VELOCIDADAUMENTO VELOCIDAD
DesplazamienDesplazamiento de la to de la
““plano o línea plano o línea neutra”neutra”
POLOS DE POLOS DE CONMUTACIÓNCONMUTACIÓN
LOS POLOS DE CONMUTACIÓN LOS POLOS DE CONMUTACIÓN COMPENSAN LOCALMENTE LA REACCIÓN COMPENSAN LOCALMENTE LA REACCIÓN
DE ARMADURA ELIMINANDO LA DE ARMADURA ELIMINANDO LA DISTORSIÓN DEL CAMPODISTORSIÓN DEL CAMPO
Disminución Disminución del valor del valor global del global del
campo de la campo de la máquinamáquina
PROBLEMAS PROBLEMAS DURANTE LA DURANTE LA
CONMUTACIÓNCONMUTACIÓN
7. La reacción de la 7. La reacción de la armadura… armadura…