maquinas de c. continua

República Bolivariana de Venezuela

Ministerio de educación superior

Universidad Nacional Experimental Politécnica

“Antonio José de Sucre”

Departamento de Ing. Eléctrica

Máquinas Eléctricas

Jesús Urbina

Jean Marcano

Julio, 2007

Identificación de los Devanados de la Máquina.

1.- Apareamiento de Terminales: Mediante la ayuda del Ohmnímetro; se determina la continuidad entre los pares de terminales de la maquina:


2.- Determinación de la Resistencia de cada Devanado: Se alimenta con corriente directa cada devanado identificado en el paso anterior, mediante ensayo Voltiamperimétrico se mide tensión y corriente para cada devanado y se determina su resistencia.

Nota: El devanado que posea mayor resistencia corresponde al devanado de Excitación o devanado de Campo; esto debido a la pequeña área transversal del material conductor.


3.- Si se tiene acceso a las escobillas de la máquina, separándolas físicamente del rotor, se determina nuevamente la continuidad de los terminales de la máquina; el par de terminales que no posee continuidad corresponde al devanado de Armadura, mientras que el par de terminales con continuidad corresponden al devanado Serie.


Simbología: Comúnmente, en el análisis de las máquinas de corriente continua, se acostumbra a representar de cierta forma cada devanado para diferenciarlos los unos de los otros; generalmente se representan:

Polaridad Relativa de los Devanados.

Método de Corriente Alterna para la determinación de la polaridad relativa:

Este método consiste en puentear uno de los terminales del devanado de campo de la máquina con uno de los terminales del devanado serie de la máquina, se alimenta mediante un variac hasta una tensión apropiada para realizar la comparación entre la tensión aplicada y la tensión medida entre los terminales libres de los devanados de campo y serie.


Si Vt<Vr Polaridad Sustractiva

F y S tienen igual polaridad ó

FF y SS tienen igual polaridad.

Si Vt>Vr Polaridad Aditiva

F y SS tienen igual polaridad o

FF y S tienen igual polaridad.

Nota: Este método es valido solo cuando el devanado de campo representa el lado primario.

+

-Vt

+

-

Vr

S

SS

FF

F

+

-Vt

+

-

Vr

S

SS

FF

F


Polaridad Relativa de la Armadura:Se alimenta el devanado de Campo:

Se hace girar el eje de la máquina, si el voltímetro deflecta hacia la derecha, el terminal A representa el punto de polaridad y el terminal AA representar el punto de No-polaridad. Y viceversa.

Generadores de Corriente Continua.

De acuerdo a la forma en que se encuentran conectados los devanados del generador, este puede ser:

• De Excitación Independiente.

• En Derivación.

• Serie.

•Compuesto:

- Acumulativo.

- Diferencial.


Generador de Excitación Independiente:El flujo de campo se origina en una fuente de potencia externa, independiente del generador en si mismo.

Donde:

)( fajff RRIV aata RIVE .


Generador en Derivación:El flujo de campo se obtiene al conectar el circuito de campo directamente a través de los terminales del generador, esto se logra mediante el proceso de autoexitación.

Donde:

aata RIVE )( fajft RRIV

fla III


Generador en Serie:Es aquel en cuyo campo está conectado en serie con su Inducido. En este caso el campo Serie contará con unas pocas vueltas y de área transversal del conductor relativamente gruesa debido a que la corriente nominal circula por el mismo.

Donde:

)( aSata RRIVE Sa II


Generador Compuesto:En esta conexión, se tiene un Generador de corriente continua tanto con un campo en serie como con un campo en derivación.

Donde:

SLaata RIRIVE fLa III


Generador Compuesto (Acumulativo):Si las corrientes de campo y de serie entran ambas por punto de polaridad o por punto de no-polaridad de tal manera que los flujos tienen el mismo sentido.


Generador Compuesto (Diferencial):Caso contrario al compuesto acumulativo, los devanados de campo y serie están conectados de forma que las corrientes fluyan una entrando por punto de polaridad y la otra saliendo por punto de polaridad, en este caso los flujos se restan uno con el otro.

Motor de Corriente Continua.

De acuerdo a la forma en que se encuentran conectados los devanados del motor, este puede ser:

• De Excitación Independiente.

• En Derivación.

• Serie.

•Compuesto:

- Acumulativo.

- Diferencial.


Motor con Excitación Independiente:

Un motor con excitación independiente es aquel cuyo circuito de campo es alimentado por una fuente de potencia separada.

If Ia

Donde:

)( fajff RRIV aaat RIEV .

Ea

Motor de Corriente Continua.Motor en Derivación:Es aquel cuyo circuito de campo obtiene su potencia directamente de los terminales del inducido del motor.

Donde:

aaat RIEV )( fajft RRIV

faL III


Motor Serie:Un motor serie es aquel cuyos devanados de campo constan de unas pocas vueltas conectadas en serie con el circuito del inducido del motor.

)( Saaat RRIEV La II

Donde:

Motor de Corriente Continua.Motor Compuesto:Un motor de Corriente Continua compuestos es aquel que incluye tanto un campo en derivación como un campo en serie. Puede ser Acumulativo o Diferencial tomando en cuenta las mismas consideraciones que para el generador compuesto.

Donde:

SLaaat RIRIEV fLa III

Características de Magnetización de una Máquina de C.C.

El Voltaje interno generado en un motor de C.C. está dado por:

KEa Por tanto, es directamente proporcional al flujo en la máquina y a la velocidad de rotación de la misma. Además la corriente de campo en una máquina de C.C. produce una fuerza magnetomotriz de campo dada por . Esta fuerza magnetomotriz produce un flujo en la máquina de acuerdo a su curva de magnetización.

aE

FF IN

Puesto que la corriente de campo es directamente proporcional a la fuerza magnetomotriz y puesto que es directamente proporcional al flujo, se acostumbra a representar la curva de magnetización de la máquina como una gráfica a una velocidad dada

aE

Fa IvsE . 0

Características de Magnetización de una Máquina de C.C.

KEa

FI

0

Es importante resaltar que para obtener la máxima potencia en una máquina de C.C. la mayoría de los motores y generadores están diseñados para operar cerca del punto de saturación de la curva de magnetización, esto implica que para obtener un pequeño aumento en el voltaje es necesario un gran incremento de aE FI

Características Externas (Generadores)

Generador de Excitación Independiente:Las características en los terminales de un generador en excitación independiente es una grafica de frente a a una velocidad constante. Puesto que el voltaje generado es independiente de la característica en los terminales es una línea recta, cuando se incrementa la carga suministrada al generador aumenta, por tanto aumenta lo que incrementa la caída y el voltaje en los terminales cae.

tV LIaI

LIaI aaRI


Generador de Excitación Independiente:

En Vacío:

En Carga:

IaRaEaVt

IaRaVtEa

0 IaIaRaVtEaEaVt


Generador en Derivación:Inicialmente el generador se encuentra en vacío, conforme se incrementa la carga en el generador, se incrementa y por tanto también aumenta lo que incrementa la caída en el inducido provocando que disminuye al igual que en el generador de excitación independiente, sin embargo cuando disminuye la corriente de la máquina disminuye provocando que el flujo disminuya lo que hace disminuir lo que provoca otra disminución en .

LIaItV

tV

aE tV


Generador en Derivación:

En Vacío:

0 IaIaRaVtEaEaVt

En Carga:

IaRaVtEa IaRaEaVt

IaRaDebilitami

ento de Campo


Generador Serie:En vacío no hay corriente de campo por lo que se reduce a un pequeño valor dado por el flujo residual de la máquina, conforme se incrementa la carga aumenta la corriente de campo por lo que crece mucho más rápido que la caída por lo que incrementa ; después de cierto tiempo la máquina se acerca al punto de saturación y se vuelve casi constante. En este punto, la caída resistiva es predominante y comienza a disminuir.

tV

aE

aE)( Saa RRI tV

tV


Generador Serie:

En Vacío:

VtRaRsIaEa EaVtIa 0remKEar

En Carga:

RaRsIaEaVt ..KEa

RaRsIa


Generador Compuesto (Acumulativo-Diferencial):En condiciones de vacío, se puede llevar a la máquina a su tensión nominal (Operando como Generador en Derivación), al conectar la carga aumenta por el rápido crecimiento de , al cabo de cierto tiempo la máquina llega a saturarse y se vuelve casi constante, en ese momento comienza a imperar el efecto resistivo y comienza a disminuir.

tV aEaE

tV

En Vacío:

VtRsIIaRaEa L En Carga:

RsIIaRaEaVt L


Generador Compuesto (Acumulativo-Diferencial):Se tiene para cada caso:

Características Externas (Motores)

Motor en Derivación:En un motor, las cantidades de salida son el par y la velocidad del eje. Al incrementar la carga en el eje del motor en derivación el par de carga excederá al par inducido de la máquina y el motor comenzará a perder velocidad.

Ecuaciones:

IaRaEaVt

mKEa

K

IaIaK Así:

RaK

KVt m


Motor en Derivación:

m

Finalmente:

2K

Ra

K

Vtm

La cual representa una línea recta con pendiente negativa.

Características Externas (Motores)Motor Serie:El motor serie presenta a su salida dos tipos de comportamiento de acuerdo a la curva de magnetización.

Un comportamiento se presenta en la zona lineal de la curva y el otro se presenta en la zona de saturación; así pues, para un motor serie no saturado la velocidad varia de acuerdo con el inverso de la raíz cuadrada del par, esto representa una desventaja pues en condiciones de vacío, su velocidad aumenta a infinito. Para la zona de saturación el motor serie opera de forma similar al motor en derivación.


Motor Serie:)( RsRaIaEaVt KEa

KcIaKcIa

2)( RsRa

KcKVt

cIacIa

IaK cK

2

De Ahí que:

K

c

Sustituyendo:

)( RsRaKcK

cKVt


Motor Serie:

m

Finalmente:

Kc

RsRa

Kc

Vt )(1


Motor Compuesto:En el motor compuesto acumulativo hay un componente de flujo constante y otro que es proporcional a la corriente del inducido, por esta razón el motor compuesto acumulativo tiene un par de arranque mayor que el motor en derivación. En cierto sentido el motor compuesto acumulativo combina las mejores características tanto del motor en derivación como el motor serie; es decir, tiene un par extra de arranque y no se desboca en vacío.

m

Características Externas (Motores)Motor Compuesto:En un motor compuesto diferencial, la fuerzas magnetomotrices en derivación y en serie se restan la una de la otra, esto significa que cuando la carga aumenta la corriente de armadura aumenta y el flujo del motor diminuye, como el flujo disminuye la velocidad aumenta, este aumento de velocidad provoca otro aumento de la corriente de armadura, disminuye más el flujo y aumenta la velocidad de nuevo, por esta razón el motor compuesto diferencial es inestable y tiende a desbocarse.

m

maquinas de c. continua

Documents