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Universidad Politécnica Salesiana Máquinas Eléctricas I
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MÁQUINAS ELÉCTRICAS IInforme Práctica #5
MÁQUINA LINEAL DE CORRIENTE DIRECTA
Molina Chávez Cristian Enrique
Unier!i"a" Poit$cnica Sae!ianae-mail: cmolinac2est.u!s.edu.ec
A%STRACT& En esta práctica se basa
únicamente en el estudio de la máquina lineal, se
puntualiza en su principio de funcionamiento y como se
produce el efecto en el mismo para que funcione como
motor o generador, además de considerar las curvas
características para cada caso, además se menciona los
tipos más importantes de este tipo de máquinas que
funcionan como motores.
PALA%RAS CLA'ES& "evanado# cam!o $lu%o# !érdidas#
mono$ásico# corto# a&ierto# máquina# lineal.
( O%)ETI'OS
O%)ETI'OS *ENERALESCuando ha'a com!letado esta !ráctica usted
ha&rá a!rendido:
• ( conocer el $uncionamiento de una maquina lineal
que se com!orta como motor o )enerador# &a%ociertas condiciones.
• ( sa&er que le'es están inmersas en una máquina
lineal de corriente directa.
O%)ETI'OS ESPEC+,ICOS
Para culminar esta actividad usted de&erá:.
• Conocer los !rinci!ios de la le' de *arada' ' la le'
de la macho derecha.
• +ener conocimientos &ásicos de la o!eraci,n de un
motor.
• Conocer acerca del manual de uso de un motor
- MARCO TE.RICO
*ENERALIDADESUna máquina lineal de corriente continua es mu'
sencilla# 'a que o!era con los mismos !rinci!ios que los)eneradores ' motores que se utilizan en la actualidad.
*i) . Circuito máquina lineal de cd.En el circuito de la $i)ura se muestra la maquina
lineal de C.". la cual consta de una &atera# unaresistencia# un interru!tor# un !ar de rieles lisos sin$ricci,n ' una varilla de metal que está atravesada so&relos rieles. Se considera que el cam!o ma)nético esconstante con la direcci,n in)resando a la !á)ina.
El com!ortamiento de estas máquinas se &asa encuatro le'es !rinci!ales que son:
Le/ "e Lorent0&
/a máquina lineal !uede ser e0!licada !or laecuaci,n de la $uerza de /orentz. Esta es la ecuaci,n dela $uerza so&re un alam&re conductor en !resencia deun cam!o ma)nético:
*1 $uerza so&re el alam&re conductor.i1ma)nitud de la corriente en el alam&re.l1 lon)itud del alam&re la direcci,n está de$inida !or el$lu%o de la corriente.31 vector de densidad de $lu%o ma)nético.
Le/ "e ,ara"a/&/a ecuaci,n !ara el volta%e inducido en un
alam&re conductor que se mueve en un cam!oma)nético está dada !or la le' de *arada'.
1 volta%e inducido en el conductor.v 1 velocidad del alam&re.3 1 vector de densidad de $lu%o ma)nético./ 1 lon)itud del conductor en el cam!o ma)nético.
Le/ "e 1irc22off&Si se a!lica la le' de 4irchho$$ en la *i). se
!uede deducir que:
Le/ "e Ne3ton& Esta le' se a!lica !ara la &arra que se mueve
so&re la va.
,UNCIONAMIENTO 4 ARRANQUESu $uncionamiento inicia en re!oso 5ind16#
cuando se cierra el interru!tor# !or lo que en la &arra
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$luirá la corriente# la misma se &asa en la le' de4irchho$$:
*i) 2. (rranque máquina lineal de cd.
(l circular una corriente se ori)ina una $uerza enla &arra# la cual !odemos ver hacia donde se diri)e !or la le' de la mano derecha.
F=ilB
Por la le' de 7e8ton la &arra se acelera# esta
velocidad aumenta !or la tensi,n inducida en lose0tremos de la &arra:
Se tiene que el volta%e suministrado está ensentido contrario al inducido# entonces el inducido esinversamente !ro!orcional a la corriente:
(l tener esto la &arra alcanza la velocidadconstante de estado estacionario# es decir todos susvalores inmersos constantes# !ero con la $uerza neta de
la &arra es cero. /o que sucede cuando eind 1 93# esta
velocidad es:
*i) . ;rá$icas del arranque máquina lineal.MÁQUINA LINEAL DE CORRIENTE DIRECTA COMO
MOTOR
*i) <. Máquina lineal de cd como motor.
(l $uncionar como motor se a!lica una car)a
=*car)a> que va a estar en direcci,n contraria almovimiento# la misma que disminu'e la velocidad delmovimiento de la &arra# como el volta%e que se induce esmenor# la corriente en la &arra incrementa:
Esto !roduce que la $uerza incremente# hasta que
sea i)ual o ma'or que la $uerza de car)a lo que la &arravia%a en estado estacionario# a velocidad menor.
/a &arra consume !otencia eléctrica ' seráreem!lazada !or la mecánica# !or lo que $unciona comomotor# que al utilizar una car)a disminu'e su velocidad#
reduciendo el volta%e interno ' su cam!o incrementará loque aumenta el !ar inducido que i)ualara al !ar decar)a con una velocidad menor. Este $unciona comomotor hasta que alcance que la *in1 *car)a.
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*i) ?. ;rá$icas de la maquina lineal como motor.MÁQUINA LINEAL DE CORRIENTE DIRECTA COMO
*ENERADOR
(l !asar la &arrera de estar en *in=entrada> 1*car)a# entonces nuevamente está &a%o estadoestacionario# que va a ser menor a la inicial !roducido!or la $uerza en la direcci,n del movimiento.
*i) @. Máquina lineal de cd como )enerador.
(l tener una * a!licada en la direcci,n delmovimiento# que !roduce que la &arra se acelere en elsentido del movimiento al i)ual que su velocidad# estahace que el volta%e inducido aumente# !roduciendo que
eind A 9in# !roduciendo que la $uente que )o&ierne elcircuito sea la inducida cam&iando el )iro de la corrienteen sentido contrario:
(l cam&iar el sentido de la corriente# !rovoca quela $uerza de entrada sea i)ual a la a!licada = *in 1*a!licada> . Un )enerador real se a!lica un !ar en el e%e#!or lo que su velocidad aumenta# su volta%e internoaumenta ' la corriente va desde el )enerador a la car)a.
*i) B. ;rá$icas de la maquina lineal como)enerador.
MOTOR EN SERIE
*i) . "ia)rama motor en serie
El motor serie o motor de e0citaci,n en serie# esun ti!o de motor eléctrico de corriente continua en elcual el inducido ' el devanado inductor o de e0citaci,nvan conectados en serie. Por lo tanto# la corriente dee0citaci,n o del inductor es tam&ién la corriente delinducido a&sor&ida !or el motor.
Caracter!tica! "e motor !erie
• Se em&ala cuando $unciona en vaco# de&ido a
que la velocidad de un motor de corrientecontinua aumenta al disminuir el $lu%o inductor '#en el motor serie# este disminu'e al aumentar lavelocidad# !uesto que la intensidad en el inductor es la misma que en el inducido.
• /a !otencia es casi constante a cualquier
velocidad.
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• /e a$ectan !oco la variaciones &ruscas de la
tensi,n de alimentaci,n# 'a que un aumento deesta !rovoca un aumento de la intensidad '# !or lo tanto# del $ lu%o ' de la $uerza contraelectromotriz# esta&ilizándose la intensidada&sor&ida.
*i) D. Curva de !ar ' velocidad motor serie
,6ncionamiento
Un motor serie es un ti!o de motor eléctrico decorriente continua en el cual el devanado de cam!o=cam!o ma)nético !rinci!al> se conecta en serie con laarmadura. Este devanado está hecho !or un alam&re
)rueso# 'a que tendrá que so!ortar la corriente total dela armadura. "e&ido a esto se !roduce un $lu%oma)nético !ro!orcional a la corriente de armadura=car)a del motor>.
Cuando el motor tiene mucha car)a# el cam!oserie !roduce un cam!o ma)nético mucho ma'or# locual !ermite un es$uerzo de torsi,n , !ar mucho ma'or#' este ti!o de motores desarrolla un torque mu' elevadoen el arranque.
MOTOR EN DERI'ACI.N 7 S8UNT
*i) . "ia)rama motor en !aralelo
Es un motor de corriente continua cu'o &o&inadoinductor !rinci!al está conectado en derivaci,n con el
circuito $ormado !or los &o&inados inducidos e inductor au0iliar.
(l i)ual que en las dinamos shunt# las &o&inas!rinci!ales están constituidas !or muchas es!iras ' con
hilo de !oca secci,n# !or lo que la resistencia del
&o&inado inductor !rinci!al es mu' )rande.
/a cone0i,n !aralelo !ermite tener velocidadesconstantes se !uede conectar en vaco o con car)a=aunque car)as las car)as que so!orta no !ueden mu')rades>. 7o disminu'e su velocidad# es li)ero cuando el!ar aumenta# es decir# mantiene una velocidad derotaci,n mu' re)ular $rente a variaciones de su car)amecánica. El motor en serie =conectado a continua> nose mantiene tan esta&le# su velocidad decrece$uertemente con el aumento de la car)a.
Son adecuados !ara a!licaciones en donde se necesitaesa velocidad constante a cualquier a%uste del control oen los casos en que es necesario un ran)o a!recia&lede velocidades# como en los accionamientos !ara los)eneradores de CC en los )ru!os moto )eneradores de
CC. (%ustando los controles de la resistencia del estator ' la resistencia del cam!o ma)nético# se o&tiene uncontrol relativamente e0acto de la velocidad del motor.E%em!lo: &andas trans!ortadoras# lneas deenvasado# en las rotativas de los !eri,dicos donde unadi$erencia de velocidad entre unos rodillos ' otrossi)ni$icara la rotura del !a!el# etc.
Características
• En el arranque# !ar motor menor que en el motor
en serie.
• Si la intensidad de corriente a&sor&ida disminu'e
' el motor está en vaco# la velocidad de )iro
nominal a!enas vara# es más esta&le que enserie.
• /a intensidad aumenta !ro)resivamente con el
aumento de car)a.
• Cuando el !ar motor aumenta la velocidad de
)iro a!enas disminu'e.
• Para la re)ulaci,n de la velocidad se utilizan
re,statos que re)ulan la corriente de lae0citaci,n.
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*i). Curva de !ar ' velocidad motor shunt
9 CONCLUSIONES
• /a máquina lineal es im!ortante !orque
de!endiendo de los valores que toma en elcircuito# esta va a $uncionar como motor o)enerador. F la $uerza va a de!ender de la le' dela mano derecha considerando el cam!o#corriente ' $uerza.
• Una caracterstica !rinci!al de los motores dc# es
que la velocidad no vara al utilizar car)a o en elvaco. Es decir que al utilizar car)a disminu'e el2#G de su velocidad nominal al no usar car)a#lo que !odra ser des!recia&le.
• (l arranque la maquina lineal su volta%e inducido
' velocidad con mnimos en cam&io la intensidad' $uerza inducida son má0imas# hasta lle)ar a unestado estacionario# .donde $unciona como motor al lle)ar a la *car)a1 *in# entonces nuevamentealcanza estado estacionario menor hasta que elvolta%e inducido sea ma'or que el suministradodonde la maquina lineal $unciona como)enerador.
• (l momento de com!ararlo con un tri$ásico
tenemos que considerar que cada uno es
im!ortante de!endiendo de las caractersticasdel tra&a%o a realizar# si consideramos el torqueentre los dos el tri$ásico tiene ma'or torque queel motor lineal dc# !or lo que se considera cadauno !ara tra&a%os ' lu)ares es!ec$icos.
: RE,ERENCIAS
H. ;ua del Instructor encar)ado del la&oratorio de MáquinasEléctricas I. Universidad Politécnica Salesiana
H2. Jildi +heodore# KMáquinas eléctricas ' Sistemas dePotenciaL Editora: Pearson# Se0ta edici,n# Mé0ico# 266B.
H. Ste!hen N. Cha!man# Electric Machiner' *undamentals*undamentals. *ourth Edition Edition# Mc;ra8-Oill# 266?.
H<. Martin N. Carlos# Máquinas Eléctricas- KElectricidad y electrónicaL# Edite0.
H?. Cortes M. Cherta# Curso Moderno de Maquinas Electricasotativas# +omo II Maquinas de Corriente Continua#Editorial everté S.(. 3arcelona
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