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8/7/2019 41Motor-de-Corriente-Continua-imprimr

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LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS - ML - 244 - UNI

ALUMNO: RUDAS RAMIREZ CARLOS ALBERTO

MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA - HUBER MURILLO M

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I.- INTRODUCCION

Los motores de corriente continua, MCC, son muy importantes debido a que pueden

proporcionarnos un alto torque y pueden trabajar a velocidad variable.En su aplicacin industrial a sido irremplazable en algunos modelos y modernizados enotros dado la particularidad de sus caractersticas de funcionamiento.Los MCC mas importantes son los siguientes:

Autoexcitados (tipo shunt, serie y excitacin compuesta). Excitacin independiente.

II.- OBJETIVOS DEL LABORATORIO

Los objetivos del presente trabajo son:

Hacer conocer la constitucin electromecnica de los MCC. Familiarizarse con la simbologa y conexionado de los MCC de nuestro laborato-

rio en los ensayos segn las normas IEC y NEMA. Conexin y puesta en servicio del MCC. Inversin de giro. Determinar sus prdidas, eficiencia en funcin de la corriente de campo. A partir de los ensayos realizados obtener el modelo de la mquina. Registro de los valores caractersticos y curvas caractersticas de funcionamien

to especficas de los MCC. Evaluacin de las mediciones realizadas y registradas. Presentacin del protocolo de pruebas segn normas IEC, NEMA y IEEE.

III.- PRECAUCIONES

Dado las circunstancias del laboratorio y teniendo en cuenta que los equipos son muyvaliosos es que debemos tener muy en cuenta lo siguiente:

1. El alumno verificar el dimensionamiento de la instrumentacin a utilizarse, asmismo constatar que sus esquemas estn bien planteados.

2. Para evitar el deterioro y/o avera de los instrumentos y equipos, el alumno nodebe accionarlos por ningn motivo, sin la aprobacin previa del profesor.

3. La escala de todos los instrumentos debe ser la mxima.4. Al operar las cargas, comenzar con una carga mnima y aumentarlo en forma

gradual hasta llegar al mximo permisible.

IV.- EQUIPOS Y MAQUINAS ELECTRICAS A UTILIZAR


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BANCO ACTIVO DE PRUEBAS GENERADOR CORRIENTE CONTINUA

N de pedido SO3636 6U N 200 26 984

Tensin Nominal 230 Voltios Tensin armadura 220 VoltiosCorriente Nominal 3 Amperios. Corriente armadura 1 AmperioCorriente Arranque 9 Amperios Conexin IndependienteTorque Mximo 10 N m Conexin Shunt.Potencia Aparente 800 VA Conexin CompuestaRgimen de servicio S1 Tensin 220 VoltiosRPM max. 4000 Corriente de campo 100 mA.Grado de proteccin IP20 Rgimen de servicio S1AMPLIFICADOR INTERGRADO RPM 2000Tensin de pico 600 Voltios Grado de proteccin IP54Tensin RMS 400 Voltios Norma VDE 0530

Corriente pico 10 Amperios Termostato 120 CCorriente RMS 7 Amperios GCC/MCC LUCAS NULLE

ITEM

DESCRIPCION GENERAL DE LAS MAQUINAS Y EQUIPOS CANT.

1 Manguito de acoplamiento 012 Cubierta de acoplamiento 013 Carga universal para mquinas de 300 vatios 014 Arrancador para mquina de corriente continua de 300 vatios 015 Regulador de campo para mquina de corriente continua 016 Fuente de alimentacin de corriente continua 017 Multmetro digital FLUKE 018 Conectores de seguridad 049 Juego de cables de 4 mm 2510 Multmetro analgico/digital medidor de potencias y F.P. 02

El presente laboratorio debe facilitar los conocimientos orientados a la prcticade los motores de corriente continua. El contenido se centra en el anlisisexperimental de las mquinas auto excitadas y con excitacin independiente.Al concluir el presente laboratorio Ud habr aprendido el modo de

funcionamiento, operacin y respuesta de las caractersticas de operacin enestado permanente y transitorio.As mismo se demostrar las prcticas del control de tensin, inversin de giroy curvas caractersticas de los MCC.

V.- ENSAYOS NORMALIZADOS (IEC 34 - 2)

1.- CONEXIN DEL GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA


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SENTIDO DE ROTACION

En los arrollamientos de excitacin la corriente fluye del nmero caracterstico 1 hacia el 2.

En el esquema F1 esta conectado al ( + ) y F2 esta conectado al ( - ).

El sentido de rotacin es directa ( horaria ) donde siempre A1 ser positivo ( + ).

A1 F1 F2 A2

+ + - -

M_

Wm

Ia

If

OPERACION COMO MOTOR IECLa corriente del circuito de armadura fluye de A1 ( + ) hacia A2 ( - ).

ARROLLAMIENTO DE ARMADURA A1 ( + ) INICIO

A2 ( - ) FIN

ARROLLAMIENTO DE CONMUTACION B1 ( + ) INICIO

B2 ( - ) FIN

ARROLLAMIENTO DE COMPENSACION D1 ( + ) INICIO

D2 ( - ) FIN

ARROLLAMIENTO EXCITACION DERIVACION E1 ( + ) INICIO

E2 ( - ) FIN

ARROLLAMIENTO EXCITACION INDEPENCIENTE F1 ( + ) INICIO

F2 ( - ) FIN

DESCRIPCION DEL CIRCUITO BORNES

INVERSION DE LA ROTACION

1.- Para lograr la inversin el sentido de rotacion se deber invertir F1 y F2 A1 y A2

nunca los dos a la vez.

2.- Tener mucho cuidado cuando se realiza el cambio de polaridad en la armadura, pues si

utilizamos el bobinado de conmutacin revisar que tenga la polaridad correcta.


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Motor DC excitacin shunt Motor DC excitacinindependiente

Motor DC excitacin serie Motor DC excitacincompuesta

2.- MEDICION DE LA RESISTENCIA DEL ESTATORN0RMALIZADO (IEEE 112/1978 item 4.1)

VER APENDICE ADJUNTO A LAS GUIAS

Esta medicin se realiza aplicando los siguientes mtodos: Voltio amperimtrico en CC y CA. Ohmmetro de precisin. Puente de medicin para resistencias pequeas.

2.1.- Medicin de la Rf y Lf del circuito de campo. Ver GCC

2.2.- Medicin de la RD y LD del circuito de compensacin. Ver GCC

2.3.- Medicin de la Ra y La del circuito de armadura. Ver GCC


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3.- MEDICION DE LA RESISTENCIA DE AISLAMIENTO N0RMALIZADO(IEEE 112/1978 item 4.1) e (IEEE 43 / 1991)

VER APENDICE ADJUNTO A LAS GUIAS Ver GCC

4.- MEDIDA DE INDUCTANCIA ROTACIONAL( Gaf)VER APENDICE ADJUNTO A LAS GUIAS Ver GCC

5.- PRUEBA EN VACIO (IEEE 112 /1978 ITEM 4.6)

Unicamente para controlar las prdidas rotacionales.

6.- PRUEBA CON CARGA (IEEE 112 /1978 ITEM 4.2 )

Para la prueba con carga se tendr que conectar el freno dinmico LNcomo FRENO y seleccionado en control de TORQUE. Seguir lasindicaciones del profesor.

P til = T (N-m) x RPM (pi/30)


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EF = P til / P ingreso

7.- ENSAYO DE TEMPERATURA ( IEEE 112 /1978 ITEM 5.3 MET. 3 )

Consiste el registrar la temperatura y el tiempo y tener la curva Temp.Vs Tiempo. El tiempo mnimo es 04 horas cuando la temperaturacomienza a disminuir en 02 grados centgrados durante las dos horassiguientes.

8.- CLASIFICACION DE LOS MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA

Motor con excitacin shunt.- Se conecta el circuito del inductor en paralelocon el circuito del inducido (comparten la misma fuente externa). Amboscircuitos estn calculados para trabajar con una fuente comn.

IL = Ia + If ; V = Ea + ( Ra . Ia )

Ea = Gaf . If . Wm , Te = Gaf . If . Ia , V = Ea + VV = Vf = ( Radj + Rf ) . If Fneta = Fcampo -Farmadura

Esta mquina ha recibido este nombre debido a que su devanado inductor estconectado en derivacin a su inducido. Dicho devanado est conformado demuchas espiras y de un conductor delgado debidamente aislado.

Motor con excitacin independiente.- Con la finalidad de obtener unaintensidad de campo magntico constante e independiente a los cambiosbruscos que se presentan en la carga y para mejorar el par y mantener lavelocidad mucho mas estable que los tipos anteriores, alimentaremos al circuitode campo por medio de una fuente DC externa e independiente (evitando quelas variaciones existentes en el circuito de armadura interfieran en el circuito decampo). El circucito de la armadura tendr su propia fuente de modo que lasvariaciones existentes ( debido a la carga ), no afecten al circuito inductor. Portanto las corrientes Ia e If son independientes. A continuacin podemos detallarlas siguientes ecuaciones:

V = Ea + Ra . Ia


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Ea = Gaf . If .Wm , Te = Gaf . If . Ia , V = Ea + V

Fneta = Fcampo - Farmadura

Vf = ( Radj + Rf ) . If

El circuito de campo tiene las mismas caractersticas de construccin que el GCCtipo shunt y difiere en la utilizacin de una fuente completamenteindependiente.

Motor con excitacin compuesta.- El funcionamiento ms estable de losmotores hacen que la mquina sea de muy buena calidad. Para lograrlo losfabricantes de mquinas de CC han combinado las caractersticas de un motorserie y shunt. Se crean entonces las mquinas compuestas que renen

mejores caractersticas que las mquinas estudiadas anteriormente.

Fneta = Fcampo + Fcompen. - Farmadura

Fneta = Nf . If + Nd . Id - Na . Ia

Segn la ubicacin de la conexin del circuito inductor, esta mquinapuede denominarse de: Paso corto y largo.

9.- APLICACIONES INDUSTRIALES

Actualmente se construyen motores de corriente continua para atender cargasespeciales que tienen torque elevado tales como:

Molinos. Centrfugas Llenadotas de bebidas. Chancadoras Cargas que necesiten un torque muy elevado

10.- CUESTIONARIO

1.- Enumere y defina las caractersticas de funcionamiento

nominales del MCC


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Tome los datos de placa del motor primo y del MC.C. Utilizados ensus ensayos.

CONCEPTOS BSICOS

Velocidad, Torque y Potencia (HP)

Las caractersticas velocidad -torque dan al motor D-C unaverstil aplicacin. El torque dergimen de un motor D.C es dadoa una velocidad especfica llamadaVelocidad Base.

La velocidad base se define comolas RPM de un motor D.C cuandoopera a:

1.- Corriente de campo de rgimen2.- Voltaje de armadura dergimen

3.- Carga de rgimen (Corriente deArmadura)

La velocidad base (RPM) se muestra en la placa del motor. Tpicas velocidadesbase para motores D.C son: 850, 1150, 1750 y 2500 RPM. A velocidad base, unmotor D.C entrega la velocidad, torque y HP de rgimen (nominales).

DATOS DE PLACA

2.- De los ensayos de vacio graficar tomar datos de las prdidasrotacionales.

Haga una demostracin terica de sus resultados.


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Se demuestra q mayoresprdidas rotacionales seproducen a mayores RPM.

3.-

Del ensayo con carga graficar lassiguientes curvas.

V vs Ia, Pot vs Wm., EF vs Wm, EF vs Pot. , Pot. vs Ia, Ra Ia vsIa

Datos Del Laboratrio

Compuesto IndustrialDATOS: Con

Carga ARMADURA TORQUE

#Ea( v)

P( W )

Ia(A)

n( rpm)

T( Nm )

CAMPO 0 203.4 207.7 1.01 1770 0.94

Vf ( v ) 189 1 211.3 183.4 0.87 1870 0.84

P ( W ) 9.45 2 218.3 161.2 0.73 1970 0.74

If ( A ) 0.05 3 224.4 139.3 0.62 2040 0.64

Rf ( ) 3780 4 229.8 119.1 0.51 2110 0.54

5 236.9 88.3 0.37 2220 0.43

Ra ( ) 17 6 241.5 69.7 0.29 2280 0.35


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Formulas usadasV=Ea+Ia*Ra

Ea=Gaf*If*n

Pot.util=T*n*/30

=Pot.util[Pot.ingreso]

Te=Gaf*If*If

Pot.util Eficiencia

Gaf V V Te Pa=Ia^2*Ra

174,23 0,85 21,95 220,57 17,17 1,11 3189,55164,49 0,90 21,58 226,09 14,79 0,94 2366,60152,66 0,95 21,16 230,71 12,41 0,77 1666,22136,72 0,98 21,01 234,94 10,54 0,65 1201,90119,31 1,00 20,80 238,47 8,67 0,53 813,2599,96 1,13 20,38 243,19 6,29 0,38 428,0582,83 1,04 20,41 246,43 4,93 0,30 262,96

------1

------2

------3

-----4

4.- Que sucede en el MCC cuando se invierte la polaridad de lafuente de: solo el

campo con armadura constante y solo armadura manteniendo fijoel campo.


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Demuestre analticamente los cambios encontrados.

Cuando se invierte la polaridad de la fuente en un motor de corriente continua selogra invertir la rotacin del motor, lo mismo ocurre cuando solo invertimos la

armadura manteniendo fijo el campoa)-.Cambiando la polaridad de la excitacin.

Cambia el sentido de rotacin del M.C.C,

b).-Cambiando la polaridad del inducido

5.- Como verificara si el sistema de escobillas est calibradocorrectamente haqa un esquema. En caso de no estar bien calibrado,este efecto, como afectara en el trabajo normal del MCC? Expliquedetalladamente su respuesta.


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Las escobillas son piezas conductoras destinadas asegurar el campo deslizante. Losalojamientos deben permitir el movimiento rotatorio, una falla se observa cuando se

producen chipotazos y ciertas vibraciones. La holgura debe de tener unos 2mmaproximadamente, con ello se puede evitar la quiebra en las escobas o daos en losconmutadores.

6.- Recomendaciones y conclusiones.

Es muy importante, que el alumno no se equivoque al conectar el motor , enespecial, en los bornes de alimentacin, razn por la cual, antes de


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suministrarle alimentacin deber ser revisado inexcusablemente por elprofesor

Las Bobinas tanto de excitacin como de armadura poseen una resistenciaque puede ser medida en el laboratorio, adems estas dos resistencias

cumplen siempre con la condicion de que la de Excitacin es mayor que la dearmadura.

La corriente nunca debe pasar los limites indicados o de fabricacin, es deciren nuestro caso la corriente de excitacin nunca deba ser mayor a 0.4amperios y la de armadura nunca mayor a 3,4 amperios. Para evitar que enalgn momento se incumpla esta condicin se debe siempre apagar primerola fuente de armadura y se debe siempre encender primero la fuente deexcitacin. Esto se debe a que tericamente el flujo y la corriente dearmadura son inversamente proporcionales, si apagamos primero la fuentede excitacin estamos haciendo el flujo 0 y por tanto la corriente dearmadura tendera a infinito quemando la maquina.

Comprobamos la relacion teorica entre La corrinte de armadura y el par decarga ya que cuando aplicamos carga al rotor la corriente tambien aumentoindicando una proporcionalidad directa entre los dos valores, aqu hay quetener claro que como no variamos el voltaje de alimentacin en la bobina deexcitacin el flujo fue constante

BIBLIOGRAFIA

Stephen J. Chapman, Mquinas Elctricas (2 edicin), McGraw-Hill,1993.


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Fitzgerald, Mquinas Elctricas (2 edicin), McGraw-Hill, 1992.

Agustn Gutirrez, Teora y anlisis de Maquinas Elctricas UNI-FIEE-1996

Notas de Clase y Laboratorio


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