1 UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPELATACUNGA. MQUINAS ELCTRICAS 1 INFORME DE LABORATORIO Conexiones y anlisis de las caractersticas de velocidad, torque y carga de los motores de Corriente Continua Nombres: Max ChiluisaJoan Saltos. Jonathan Ubilluz Claudio Pillajo Andrs Salazar Andrs Rueda David Maya Docente: Ing. Vicente Hallo Latacunga Ecuador 2015 2 Indice Tema 3 Objetivos .. 3 Objetivo Principal . 3 Objetivos Especficos . 3 Equipos e Instrumentos de Medicin...... 3 Marco Terico. 5 Procedimientos . 7 Esquemas .. 9 Anlisis y Resultados .10 Actividades extras . 15 Conclusiones . 18 Recomendaciones 19 Bibliografa . 19 3 OBJETIVO GENERAL Conocer operativamente las conexiones, y la relacin que existe entre la carga velocidad torque de los motores de Corriente Continua. OBJETIVOS ESPECFICOS RealizaroperativamentelasconexionesenelmotorShunt,Seriey Compound para determinar la relacin de velocidad, torque en funcin de la carga. Analizarelfuncionamientoylascaractersticasdecadaunodeestos motores. Realizar una grfica de la Carga vs La Velocidad y la Carga vs El Torque, en cada uno de los motores. EQUIPOS UTILIZADOS Motor Shunt o Derivacin CC (VL 220 v DC) Motor Serie CC (VL 220 v DC) Motor Derivacin Compound CC (VL 220 v DC) Voltmetro(250 V CD) Ampermetro (0.5 2.5 A) CARACTSTICAS DE LOS EQUIPOS UTILIZADOS Motor Shunt ElmotorShuntesunmotorelctricodecorrientecontinuacuyobobinado inductorprincipalestconectadoenderivacinoparaleloconelcircuitoformado por los bobinados inducidos e inductor. Fig 1. Motor Shunt Motor Serie Esuntipodemotorelctricodecorrientecontinuaenelcualelinducidoyel devanadoinductorodeexcitacinvanconectadosenserie.Porlotanto,la corrientedeexcitacinodelinductorestambinlacorrientedelinducido absorbida por el motor. 4 Motor Compound Es un motor elctrico de corriente continuacuya excitacin es generada por dos bobinadosinductoresindependientes,unodispuestoenserieconelbobinado inducido(rotor)yotroconectadoenderivacinconelcircuitoformadoporlos bobinados: inducido, inductor serie e inductor auxiliar. Voltmetro (250 VCD) Instrumento que mide el voltaje entre dos puntos de un circuito elctrico. Ampermetro (0.5 A / 2.5 A) Instrumento para medir la intensidad de corriente elctrica. Fig 2. Motor Serie Fig 3. Motor Compound Fig 4. Voltmetro Fig 5. Ampermetro 5 MARCO TERICO Motor Corriente Continua El motor de corriente continua (denominado tambin motor de corriente directa, motorCComotorDC)esunamquinaqueconviertelaenergaelctricaen mecnica,provocandounmovimientorotatorio,graciasalaaccinquese genera del campo magntico. Unamquinadecorrientecontinua(generadoromotor)secompone principalmentededospartes.Elestatordasoportemecnicoalaparatoy contienelosdevanadosprincipalesdelamquina,conocidostambinconel nombre de polos, que pueden ser de imanes permanentes o devanados con hilo decobresobrencleode hierro.Elrotores generalmentede formacilndrica, tambindevanadoyconncleo,alimentadoconcorrientedirectamediante escobillas fijas (conocidas tambin como carbones). Fig 6. Motor Corriente Directa Motor Serie El motor serie o motor de excitacin en serie, es un tipo de motor elctrico de corriente continua en el cual el inducido y el devanado inductor o de excitacin van conectados en serie. El voltaje aplicado es constante, mientras que el campo de excitacin aumenta con la carga, puesto que la corriente es la misma corriente de excitacin. El flujo aumenta en proporcin a la corriente en la armadura, como el flujo crece con la carga, la velocidad cae a medida que aumenta esa carga. Las principales caractersticas de este motor son: Seembalacuandofuncionaenvaco,debidoaquelavelocidaddeun motor de corriente continua aumenta al disminuir el flujo inductor y, en el motorserie,estedisminuyealaumentarlavelocidad,puestoquela intensidad en el inductor es la misma que en el inducido. La potencia es casi constante a cualquier velocidad. 6 Le afectan poco la variaciones bruscas de la tensin de alimentacin, ya queunaumento de estaprovocaunaumentodelaintensidady,porlo tanto,delflujoydelafuerzacontraelectromotriz,estabilizndosela intensidad absorbida. Fig 7. Motor Serie Motor Shunt Elmotorshuntomotordeexcitacinenparaleloesunmotorelctricode corriente continua cuyo bobinado inductor principal est conectado en derivacin o paralelo con el circuito formado por los bobinados inducido e inductor auxiliar. Al igual que en las dinamos shunt, las bobinas principales estn constituidas por muchas espiras y con hilo de poca seccin, por lo que la resistencia del bobinado inductor principal es muy grande. En el instante del arranque, el par motor que se desarrolla es menor que en el motor serie (tambin uno de los componentes del motor de corriente continua). Al disminuir la intensidad absorbida, el rgimen de giro apenas sufre variacin. Es el tipo de motor de corriente continua cuya velocidad no disminuye ms que ligeramentecuandoelparaumenta.Losmotoresdecorrientecontinuaen derivacinsonadecuadosparaaplicacionesendondesenecesitavelocidad constante a cualquier ajuste del control o en los casos en que es necesario un rango apreciable de velocidades (por medio del control del campo). Fig 8. Motor Shunt 7 Motor Compound Un motor compound (o motor de excitacin compuesta) es un Motor elctrico de corrientecontinuacuyaexcitacinesoriginadapordosbobinadosinductores independientes;unodispuestoenserieconelbobinadoinducidoyotro conectadoenderivacinconelcircuitoformadoporlosbobinados:inducido, inductor serie e inductor auxiliar. Los motores compuestos tienen un campo serie sobre el tope del bobinado del campo shunt. Este campo serie, el cual consiste de pocas vueltas de un alambre grueso, es conectado en serie con la armadura y lleva la corriente de armadura. Elflujodelcamposerievaradirectamenteamedidaquelacorrientede armaduravara,yesdirectamenteproporcionalalacarga.Elcamposeriese conecta de manera tal que su flujo se aade al flujo del campo principal shunt. Losmotorescompoundseconectannormalmentedeestamanerayse denominan como compound acumulativo. Esto provee una caracterstica de velocidad que no es tan dura o plana como la del motor shunt, ni tan suave como la de un motor serie. Un motor compound tieneunlimitadorangodedebilitamientodecampo;ladebilitacindelcampo puede resultar en exceder la mxima velocidad segura del motor sin carga. Los motores de corriente continua compound son algunas veces utilizados donde se requiera una respuesta estable de par constante para un rango de velocidades amplio. Elmotorcompoundesunmotordeexcitacinocampoindependientecon propiedades de motor serie. El motor da un par constante por medio del campo independiente al que se suma el campo serie con un valor de carga igual que el del inducido. Cuantos ms amperios pasan por el inducido ms campo serie se origina, claro est, siempre sin pasar del consumo nominal. Fig 9. Motor Compound PROCEDIMIENTO Conexin Motor Serie. 1.El motor para la conexin debe ser seleccionado de acuerdo al nombre que posee en la placa. 2.Elreadetrabajodebeestarlibredeobjetos,apagadalacargay ubicando el motor en el electro dinammetro. 8 3.Registrar los datos de placa del motor serie. 4.Medianteelesquemaproporcionadoporelmotor(sentidohorario) replantear el diagrama a la conexin establecido en clases. 5.El motor debe estar conectado de acuerdo al diagrama (sentido horario) que se plantea y verificar que no exista ningn corto. 6.Verificarquelafuentevariableseencuentreencero,lacargaest apagada y no exista objetos en el electro dinammetro. 7.Conectar la fuente trifsica a la fuente variable. 8.Realizarlaconexindelmotoralafuentevariable,voltmetro, ampermetro y el electro dinammetro al velocmetro.9.Antes de arrancar el motor se debe colocar una carga, si no es as el motor se en bala. 10. Elevar el voltaje de la fuente variable hasta que marque en el voltmetro el voltaje aplicado. 11. Recopilarlosdatosdelavelocidad,carga,corriente,elevandolacarga pero verificando que la corriente no pase el nominal en el ampermetro. 12. Bajar el voltaje y la carga al mismo tiempo hasta llegar a cero y proceder con la desconexin y la ubicacin correcta del motor serie. Conexin Motor Shunt. 1.El motor para la conexin debe ser seleccionado de acuerdo al nombre que posee en la placa. 2.Elreadetrabajodebeestarlibredeobjetos,apagadalacargay ubicando el motor en el electro dinammetro. 3.Registrar los datos de placa del motor Shunt. 4.Medianteelesquemaproporcionadoporelmotor(sentidohorario) replantear el diagrama a la conexin establecido en clases. 5.Conectardeacuerdoaldiagrama(sentidohorario)queseplanteay verificar que no exista ningn corto. 6.Verificarquelafuentevariableseencuentreencero,lacargaest apagada y no exista objetos en el electro dinammetro. 7.Conectar la fuente trifsica a la fuente variable. 8.Conectar el motor a la fuente variable, voltmetro, ampermetro y el electro dinammetro al velocmetro. 9.Elevar el voltaje de la fuente variable hasta que marque en el voltmetro el voltaje nominal. 10. Recopilarlosdatosdelavelocidad,carga,corriente,elevandolacarga verificando que en el ampermetro la corriente no exceda el nominal. 11. Bajar el voltaje y la carga al mismo tiempo hasta llegar a cero y proceder con la desconexin y la ubicacin correcta del motor shunt. Conexin de Motor Compound. 1.El motor para la conexin debe ser seleccionado de acuerdo al nombre que posee en la placa. 2.Elreadetrabajodebeestarlibredeobjetos,apagadalacargay ubicando el motor en el electro dinammetro. 9 3.Registrar los datos de placa del motor compound. 4.Medianteelesquemaproporcionadoporelmotor(sentidoantihorario) replantear el diagrama a la conexin establecido en clases. 5.Conectar de acuerdo al diagrama (sentido anti horario) que se plantea y verificar que no exista ningn corto. 6.Verificarquelafuentevariableseencuentreencero,lacargaest apagada y no exista objetos en el electro dinammetro. 7.Conectar la fuente trifsica a la fuente variable. 8.Conectar el motor a la fuente variable, voltmetro, ampermetro y el electro dinammetro al velocmetro. 9.Elevarelvalordelvoltajedelafuentevariablehastaquemarqueenel voltmetro el valor nominal. 10. Recopilarlosdatosdelavelocidad,carga,corriente,elevandolacarga verificando que en el ampermetro la corriente no exceda el nominal. 11. Bajar el voltaje y la carga al mismo tiempo hasta llegar a cero y proceder con la desconexin y la ubicacin correcta del motor compound. ESQUEMAS Motor Serie EsquemaElctrico 1.Motor Serie Motor Shunt Esquema Elctrico 2.Motor Shunt 10 Motor Compound Esquema Elctrico 3.Motor Compound ANALISIS Y RESULTADOS Motor Serie Tabla 1. Datos Motor Serie = 175 TORQUE (N.m) CARGA / CORRIENTE (Amp) VELOCIDAD (rev / min) 0.250.252550 0.350.52000 0.50.71650 0.7511500 11.21350 1.21.31250 56 2 : 004.001 = 220 = 1.4 = 0.17 11 Grfica 1. Carga / Velocidad Grfica 2. Carga / Torque Anlisis: Enelmotorseriecuandodisminuyelacarga,disminuyelacorriente aumentado su velocidad rpidamente.Debido a esto es importante que este motor siempre est conectado a una carga. Sus bobinas tiene pocas espiras pero de gran seccin por lo cual pueden manejar grandes corrientes El motor serie posee un gran torque. 0500100015002000250030000.25 0.5 0.7 0.9 1.2 1.3Carga / VelocidadI(A)V (rev/min) Carga / Torque I(A) T(N*m) 12 Motor Derivacin / Shunt Tabla 2. Datos Motor Shunt = 220 TORQUE (N.m) CARGA / CORRIENTE (Amp) VELOCIDAD (rev / min) 00.51575 0.250.751500 0.511475 0.751.21400 11.351370 1.251.501300 Grfica 3. Carga / Velocidad 0200400600800100012001400160018000.5 0.7 0.9 1.15 1.35 1.55Carga / VelocidadV (rev/ min)I (A) 56 2 : 004.060 = 220 = 1.9 = 0.27 1380 / 13 Grafica 4. Carga / Torque Anlisis: La velocidad est en funcin de la carga, a ms corriente ms velocidad. En el motor Shunt, de acuerdo a los datos obtenidos de velocidad y carga, podemos decir que la velocidad se mantiene casi constante con carga o en vaco. Posee un gran torque peromenor al del motor. Motor en Derivacin Compound Tabla 3. Datos Motor Compound =200 56 2 : 004.030 = 220 = 1.4 = 0.175 = 1450 / Carga / Torque I(A) T(N*m) 14 TORQUE (N.m) CARGA / CORRIENTE (Amp) VELOCIDAD (rev / min) 0.30.51675 0.450.71650 0.60.91600 0.711550 11.251510 Grfica 5. Carga / Velocidad Grfica 6. Carga / Torque 1450150015501600165017000.5 0.7 0.9 1 1.25Carga / VelocidadI(A)V(rev/ min)Carga / Torque I(A) T(N*m) 15 Anlisis: Lavelocidaddelmotorcompoundquenoesplanacomoladelmotor shunt, ni tan suave como la de un motor serie, como se puede apreciar en las grficas (carga / velocidad). Un motor compound tiene un limitado rangodedebilitamientodecampo;ladebilitacindelcampopuede resultar en exceder la mxima velocidad segura del motor sin carga.El torque de un motor compound es elevado, pero estable en comparacin con el motor serie. De acuerdo con la grfica de velocidad el motor compound tambin puede alcanzar velocidades altas sin desestabilizarse. ACTIVIDADES EXTRAS DETERMINACIN DE LA ZONA NEUTRA DE LASESCOBILLAS ENUN MOTOR Zona Neutra: Las zonas neutras son aquellos lugares en la superficie de la armadura donde la densidad de flujo es cero. Las zonas neutras se encuentran exactamente entre los polos. Si una mquina tiene dos polos, tenemos tambin dos zonas neutras.En el siguiente grafico podemos ver la zona neutra Zona neutra Fig10.Zona Neutra 16 Determinacin de la zona neutra enun motor1.SeutilizaraCAparadeterminarlaposicinneutradelasescobillasdel motor de C.D. 2.Lo primero que se debe haceres energizar la armaduraa una tensin variablede0-127VC.Adelacorrientenominal,lomximopor30 segundos, el campo deber permanecer desconectado. Fig 11. Circuito adesarrollar 3.Abrimos el motor de C.D yse lo adelanta aproximadamente en 10cm, si este se muevela zona neutra esa desajustada y se debergirar el anillo de los porta escobillas, en sentido contrario al sentido de giro del motor.4.Volvemos a colocarla tensin nominal yverificamos los dos sentidos derotacin,ysiobservamosqueladiferenciaesmayorque1%se deberseguirgirandoelanillodelosportaescobillas,ensentido contrario al sentido de giro del motor hastaque la diferencia sea de 1% o menos. 5. Al final dejamos las escobillas en la posicin en donde la tensin indicada es cero.Este punto corresponde al plano neutro del motor de C.D. Aplicacin de los Motores de Corriente Continua El motor de corriente continua fue uno de los primeros motores elctricos. Pero con el pasar del tiempo aparecieron los motores de AC; y debido a susventajas competitivasllegaronaserlosfavoritosdelaindustria.Apesardela predominancia de los motores AC trifsicos, los motores DC tienen ventajas en ciertas aplicaciones industriales y son todava ampliamente usados. Las ventajas de los motores DC incluyen un excelente control de la velocidad y la capacidad de proporcionar alto par a bajas velocidades. Sin embargo, una mayora de los motores DC usan escobillas para transferir energa elctrica al rotor del motor. 17 Motor Serie Las caractersticas principales de este motor, debido a su torque hace apropiado para la traccin elctrica; donde es necesario un torque alto a baja velocidad. Es necesario arrancar con carga para evitar el empalamiento del motor. Usado para mover grandes cargas. Arranque de los trolebuses, trenes, transvas, etc. Gras y montacargas. Motor Shunt Son utilizados, debido a su gran caracterstica demantener la velocidad con carga o en vaco y debido la inversin de giro. Mquinas Herramientas Taladro La Caja Norton en el torno (Variar velocidades y sentido de giro). Motor Compound ElmotorCompoundesmuycaracterizadoporteneruntorqueelevadode arranque sin ningn peligro de desestabilizar la mquina, como es elcaso del motor serie. Tambin pueden llegar a alcanzar velocidades altas. Muy utilizado en la industria, ya que posee caractersticas del motor Shunt y serie en un mismo motor. Elascensordeunedificio,yaquenecesitaunarranquefuerteyuna velocidad es rpida. Las bandas transportadoras Para operar vlvulas de control. Hoja Cardex de un Motor Elctrico 18 CONCLUSIONES Enel motorshuntelvoltajeesconstanteporlocualeltorque depende nicamente de la carga.En el motor serie el torque aumentar o disminuir variando la corriente de la armadura es decir depende de la carga. En el motor compound el torque depende del voltaje aplicado y la carga. En el motor shunt para bajar la velocidad se baja el voltaje aplicado y para aumentar la velocidad disminuimos la corriente de excitacin. Enelmotorserieparaaumentarodisminuirlavelocidadaadimos restatos a la bobina de excitacin serie. Enelmotorcompoundalmomentodeaadircargasalabobinala velocidad se reduce. 19 RECOMENDACIONES Antes de aplicar el voltaje en el motor serie hay que aplicar carga, el motor serie arranca con carga mecnica, caso contrario se embala el motor. Sitenemosunamalaconexinenelmotorcompoundseformarun compound diferencial y si aplicamos una carga en el compound diferencial hay destruccin del motor. Para evitar el embalamiento del motor shunt existen rels de corriente que abrirn el circuito. Utilizartodoelequipodeproteccinytenerpresentelasreglasde seguridadelctricaantesdeentrarallaboratorioparaevitarcualquier accidente.Revisar las conexiones del esquema y tener presente que tipo de ensayo se quiere realizarantes de suministrarvoltaje al circuito para evitar que los equipos y los instrumentos de medicin se quemen.No manipular la punta de los cables de conexin con los dedos cuando yaseestnenergizados,puedeocasionarlamuerteinstantneade personal que est en el rea de trabajo.BIBLIOGRAFA Sarabia, L. R. (28 de Junio de 2011). Monografias. Recuperado el 18 de Junio de2015,dehttp://www.monografias.com/trabajos61/motores-corriente-continua/motores-corriente-continua.shtml http://e-ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio//3000/3017/html/334_conexin_de_los_motores_de_cc_aplicaciones.html. http://www.monografias.com/trabajos82/maquina-corriente-continua-como-motor/maquina-corriente-continua-como-motor2.shtml. http://www.monografias.com/trabajos74/motores-corriente-directa/motores-corriente-directa2.shtml.