LABORATORIO DE INSTALACIONES Y MÁQUINAS ELÉCTRICAS DC

INTRODUCCIÓN

La energía eléctrica en la industria es de vital importancia, brinda un sin número de aplicaciones y básicamente, la mayoría de los equipos empleados en una planta la necesitan para operar.

La energía eléctrica puede además transformarse en energía mecánica, pero necesita de un equipo capaz de lograr transformarla; en la industria los más empleado son los motores.

Los motores pueden funcionar con corriente alterna o continua, estos equipos presentan una gran eficiencia la cual es beneficiosa para cualquier industria. En las empresas se utilizan desde motores pequeños hasta grandes equipos, dependiendo de su utilidad.

En la actualidad, las empresas requieren que los operarios que controlan estos equipos sean capaces de conocerlo a cabalidad, emplear su E.P.P de manera adecuada y sobre todo, realizar tareas de mantenimiento autónomo al equipo.

En el presente laboratorio detallamos las partes de un motor DC, las conexiones que se pueden lograr realizar en un motor de estas características y visualizar su funcionamiento.

“MOTOR DC”

1. OBJETIVOS.

• Conocer las conexiones básicas del motor.

• Observar las características de operación de motores conectados en serie y en derivación.

1. FUNDAMENTO TEÓRICO.

El motor de corriente continua (denominado también motor de corriente directa, motor CC o motor DC) es una máquina que convierte la energía eléctrica en mecánica, provocando un movimiento rotatorio, gracias a la acción del campo magnético.

1. Partes de un motor DC.

[pic 5]

Estátor: Parte fija de una máquina rotativa y uno de los dos elementos fundamentales para la transmisión de potencia. Su construcción puede ser de imán permanente o de electroimán, en cuyo caso la bobina que lo energiza se denomina devanado de campo.

Rotor. Componente que gira (rota) en una máquina eléctrica, junto con el estátor, forma el conjunto fundamental para la transmisión de potencia.

Armadura. Tiene dos funciones primordiales: servir como soporte y proporcionar una trayectoria de retorno al flujo magnético del rotor y del imán permanente, para completar el circuito magnético.

1. Conexiones en los motores DC.

1. Motores serie: es un tipo de motor eléctrico de corriente continua en el cual el inducido y el devanado inductor o de excitación van conectados en serie. El voltaje aplicado es constante, mientras que el campo de excitación aumenta con la carga, puesto que la corriente es la misma corriente de excitación. El flujo aumenta en proporción a la corriente en la armadura, como el flujo crece con la carga, la velocidad cae a medida que aumenta esa carga.

Características:

• Se embala cuando funciona en vacío, debido a que la velocidad de un motor de corriente continua aumenta al disminuir el flujo inductor y, en el motor serie, este disminuye al aumentar la velocidad, puesto que la intensidad en el inductor es la misma que en el inducido.

• La potencia es casi constante a cualquier velocidad.

1. Motores derivación: es un motor eléctrico de corriente continua cuyo bobinado inductor principal está conectado en derivación o paralelo con el circuito formado por los bobinados inducido e inductor auxiliar, la resistencia del bobinado inductor principal es muy grande.

Características:

• Mantienen la velocidad de rotación constante, por lo cual son empleados en donde se necesita velocidad constante a cualquier ajuste del control o en los casos en que es necesario un rango apreciable de velocidades.

• Al disminuir la intensidad absorbida, el régimen de giro apenas sufre variación.

1. TIPOS DE MOTOR DC

Los motores DC se clasifican según los tipos de conexión de sus bobinas:

• Motores independiente:
• Motor en serie
• Motor en motor Shunt o de derivación en paralelo.
• Motor compound

MOTOR INDEPENDIENTE

Es tal que el inductor y el inducido se alimentan de dos fuentes de energía independientes.

MOTOR SERIE

[pic 6]

DEFINICIÓN:

En este tipo de motores las bobinas inductoras las inducidas estan coenctadas en serie.

La intensidad absorbida por el motor al conectarlo a la red es la misma, tanto para la bobina conductora (del estator) como para la bobina inducida (del rotor).

CARACTERÍSTICAS:

• Posee gran torque.
• Cuando disminuye la carga, disminuye su corriente aumentando su velocidad rápidamente.
• Por este motivo se requiere que este motor siempre se mantenga conectado a la carga.
• Sus bobinas tiene pocas espiras pero de gran sección por lo cual pueden manejar grandes corrientes.

APLICACIÓN:

• Se utiliza para mover grandes cargas.
• Ejemplos: Grúas, trenes.
• Un taladro no podría tener un motor serie, porque al terminar de efectuar el orificio en la pieza, la maquina quedaría en vacío (sin carga) y la velocidad en la broca aumentaría tanto que llegaría a ser peligrosa la máquina para el usuario.

MOTOR EN SHUNT  O DE DERIVACIÓN  EN PARALELO  [pic 7]

DEFINICIÓN:

Las bobinas inductoras van conectadas en paralelo (derivación) con las inducidas. De este modo toda la corriente absorbida por el motor, una parte circula por las bobinas inducidas y la otra por las inductoras.

CARACTERÍSTICAS:

• Su torque es menos que el motor serie.
• El arranque par motor es menor que en el motor serie.
• Si la intensidad del motor disminuye y el motor esta en vacío. La velocidad nominal apenas varía.
• Cuando el par motor aumenta, la velocidad de giro apenas disminuye.
• Sus bobinas tienen pocas espiras pero de gran sección por lo cual pueden manejar grandes corrientes.

APLICACIONES:

• Se usan en aquellos casos en los que no se requiera un par elevado a pequeñas velocidades y no produzca grandes cargas.  Si la carga desaparece (vacío) el motor varía a penas su velocidad.
• Se utiliza generalmente en herramientas tales como taladros.

MOTOR COMPOUND (COMPUESTO)

[pic 8]

DEFINICIÓN:

En este caso, se puede decir que el motor es una combinación del motor serie y el motor shunt, puesto que una de las bobinas inductoras esta en serie con el inducido mientras que la otra esta en paralelo con él.

Una parte de la intensidad de corriente circula por las bobinas inducidas y, por ende, por una de las inductoras; mientras que el resto de la corriente recorre la otra bobina inductoras.

CARACTERÍSTICA:

• Se caracteriza por tener un par elevado de arranque sin peligro de desestabilizarse como el motor serie, aunque puede llegar a alcanzar velocidades altas.

Existen 4 tipos de arranques diferentes:

1. Arranque por reóstato.
2. Arranque por contactos temporizados.
3. Arranque por grupos rotativos especiales.
4. Arranque por dispositivos electrónicos.

INVERSIÓN DE GIRO

La inversión se logra de dos maneras:

• Invirtiendo el sentido de la corriente del inducido Ii.
• Invirtiendo el sentido de la corriente del  inductor Ie.

1. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE MOTOR DC

1. EQUIPOS Y MATERIALES.

1. PROCEDIMIENTO.

• El profesor responsable del laboratorio brindó una pequeña introducción teórica sobre el laboratorio.

• Se observó e identificó las partes del motor DC que se emplearía para realizar las pruebas de laboratorio.

• Se determinó los materiales a utilizar y se verificó si la mesa de trabajo contaba con ellos, en caso de no tenerlos, se pidió al profesor.

• Se realizó la conexión en serie del motor DC, se observó el sentido del giro, se utilizó en tacómetro para determinar la velocidad.

• Se realizó la misma conexión cambiando la polaridad de alimentación en la armadura del motor, luego se observó el sentido del giro y la velocidad.

• Se realizó la conexión derivación en el motor DC, se observó el sentido del giro y la velocidad.

• Se realizó la misma conexión cambiando la polaridad en la armadura del motor, luego se observó el sentido del giro y la velocidad.

1. RESULTADOS.

1. Conexión del motor en serie:

1. Se realizó el circuito mostrado a continuación:[pic 9]

1. Conecte la fuente de energía y nuevamente coloque en la posición de 7-n el conmutador del voltímetro de la fuente de energía. Ajuste el voltaje de salida a 120 Vdc.

• ¿Gira el motor rápidamente?

• SI

• Use el tacómetro manual y mida la velocidad del motor en revoluciones por minuto.

• Velocidad en serie =         r/min

1. Reduzca el voltaje de la fuente de energía y observe el efecto que se produce en la velocidad del motor:

• Se reduce la velocidad conforme se disminuye el voltaje de la fuente.

1. Reduzca el voltaje hasta que pueda determinar la dirección de rotación.

• Sentido de giro: Horario.

1. Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación.

1. Conecte el circuito mostrado, observe que es similar al circuito anterior, solo se han cambiado las conexiones en la armadura[pic 10]

1. Ajuste el voltaje de salida a 120 Vdc.

• Velocidad de serie (inversión):        r/min

• Rotación: Antihorario.

1. Escriba una regla para cambiar la dirección de rotación de un motor DC en serie.

• Si ingresamos la corriente de 1 a 2, el sentido de rotación es horario, mientras que si la corriente vá directo de 1 a 3, la dirección de rotación es antihorario.

CONEXIONES DEL MOTOR EN DERIVACIÓN

1. Se realizó el circuito mostrado a continuación:[pic 11]
2.  Realizar el siguiente procedimiento

1. Se ajustó el reóstato a la resistencia mínima (aproximadamente cero Ohms cuando se hace girar a la posición extrema en el sentido de la manecilla del reloj)

1. Se conectó la fuente de la energía y ajústela a 120 Vdc.

1. Mida la velocidad del motor con el tacómetro.

• Velocidad en derivación (0 Ω) =      r/min

1. El reóstato fue ajustado a la resistencia máxima (500 Ω Aprox.)

• Velocidad en derivación (500 Ω) =     r/min

1. Determinamos la dirección de rotación.

• Rotación: Horario.

1. Reduzca a cero el voltaje y desconecte la fuente de energía.

1. Invierta la polaridad del voltaje de entrada intercambiando solo los cables de conexión de la fuente de energía.

1. Se ajustó el reóstato a la resistencia mínima (aproximadamente cero Ohms cuando se hace girar a la posición extrema en el sentido de la manecilla del reloj)

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