FECHA: martes, 2 de agosto del 2022
Preparatorio de la Práctica N.º 6
ESTUDIANTES Marlon Jahir Hualpa Vivanco
TEMA: MÁQUINA DE CORRIENTE CONTINUA COMO MOTOR EN DERIVACIÓN
Bobinado ondulado: Después dehaber recorridolasección1, se avanzaporlacara anterior para buscar el principio de la otra sección inducida que se halle colocada bajo el campo magnético del siguiente polo, aunque con posición similar a la sección 2. Este tipo de bobinado avanza en la periferia del inducido tanto por la cara posterior como por la anterior.
1. Consultar acerca de los métodos empleados para determinar los devanados de la máquina de c.c. Se conoce que, en un bobinado de corriente continua, la conexión entre secciones sucesivas puede ser efectuada de dos formas diferentes, las cuales se muestran a continuación: Bobinado imbricado: Después de haber recorrido la sección 1, se retrocede por la parte anterior para buscar el principiodelaseccióninmediata,esdecirlasección2.Estetipode bobinadosedistingueporqueel bobinadoavanza por su cara posterior y retrocede por la anterior.
��2 =��1 �������� →���������������������������������� (1) ��2 =�������� ��1 →�������������������������������� (2)
Escuela Politécnica Nacional
Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica Laboratorio de Conversión Electromecánica de Energía GR3-2
Figura 1. Esquemático del bobinado imbricado [1]
Figura 2. Esquemático del bobinado ondulado [1]
Tomando en cuenta lo anterior, se presentan los métodos solicitados: Paso de conexión: Recibe el nombre de paso de conexión la distanciamedida en secciones inducidas, existenteentre el haz activo que constituye el final de una sección y el haz activo principio de la siguiente, tomando en cuenta el curso del bobinado, se designa por “��2 ” Una vez calculado el signo del resultado, si es negativo, el bobinado será imbricado, mientras que, si es positivo, el bobinado será ondulado.
I. DESARROLLO DE LAS PREGUNTAS
Otro método, consiste en conectar en serie con un capacitor, este procedimiento se debe a que el momento de arranque del motor no existe una diferencia de fuerza magnetomotriz de las perdidas, y la fuerza correspondiente a la generación de movimiento, por lo cual, se pone un capacitor par que esta sea más alta que la de las pérdidas y así se pueda provocar el arranque. Cabe recalcar que este método no es comúnmente usado para máquinas de CC, dado que el mismo tiene un mejor rendimiento para máquinas de CA donde si exista corriente trifásica y esta diferencia de fuerzas magnetomotrices sea más significante.
������
2. Consultar acerca de los métodos empleados para arrancar un motor de c.c con conexión en derivación. Dibujar el circuito necesario e indicar la disposición de los equipos de medida En el momento de arranque de un motor, donde este se conecta a la red, el par motor deberá ser mayor que el par resistente que se opone a la carga. Aquí al estar parado el motor, su velocidad será nula, por lo tanto, la fuerza contraelectromotriz que es proporcional a la velocidad también será nula. Provocando así que toda la tensión de alimentación caiga en el devanado del inducido, por lo cual, en el instante de arranque la intensidad que recorre el motor resulta ser muy elevada, llegando a alcanzar valores hasta diez veces la corriente nominal en régimen de funcionamiento estable, y más aún para motores de gran potencia, cuando el motor ha alcanzado una velocidad que se mantiene constante, debido a que el par motor y el par resistente de la carga se encuentran equilibrados. La intensidad que recorre el inducido viene dada de la siguiente forma: (6)
�������� =�� (5)
Por lo cual, para limitar la corriente de arranque a valores compatibles con los requerimiento del trabajo, y que no se provoquen efectos perjudiciales para los devanados, se introduce una resistencia en serie con el inducido, que consistirá en unreóstatodearranque que estarátotalmenteintroducidoy que durante el proceso decebado delmotor hastaalcanzar el régimen nominal se va extrayendo, de manera manual o automática mediante el uso de dispositivos electrónicos, el número de saltos presentes en el reóstato de arranque dependerá de la suavidad que precise el arranque y de la potencia del motor [2]
“
���� = �� �� 2���� ���� ≈ �� �� ����
Paso de colector: Recibe el nombre de paso colector el número de delgas que es necesario saltar para ir desde la delga de partida de una sección hasta la delga de partida de la sección siguiente, recorriendo el bobinado. Se designa por “�� ”. Donde, este deberá de tener el mismo valor que el paso resultante.
Figura 4. Esquemático de la conexión en derivación con arranque de un capacitor.
consecut
�� =��1 ��2 →���������������������������������� (3) �� =��1 +��2 →�������������������������������� (4)
Figura 3 Esquemático de la conexión en derivación.
Dado que el arranque en tiempo cero es igual a cero, resulta que la corriente de arranque es: (7)
���� = �� ����
Paso resultante: Es la distancia medida en secciones inducidas existente entre los haces activos superiores o principios de dos secciones ivas siguiendo el curso del bobinado. Se designa como ��”.
3. Consultar acerca de los métodos empleados para controlar la velocidad en vacío de un motor de c.c con conexión en derivación. Dibujar el circuito necesario e indicar la disposición de los equipos de medida. El control de velocidad de un motor de CC lo realiza manualmente el operador o mediante un dispositivo de control automático [2]. Esto es diferente a la regulación de velocidad, donde la velocidad está tratando de mantenerse (o ‘regularse’) contra el cambio natural de velocidad debido a un cambio en la carga en el eje. La velocidad de un motor de CC (N) es igual a:
�� = �� �������� ���� (8)
• Control de armadura desviada: La combinación de un reóstato que desvía el inducido y un reóstato en serie con el inducido está involucrada en este método de control de velocidad. El voltaje aplicado al inducido varía según el reóstato en serie R1. La corriente de excitación se puede variar mediante la variación de la armadura de maniobras resistencia R2. Este método de control de velocidad no es económico debido a las considerables pérdidas de potencia en las resistencias de control de velocidad. Aquí el control de velocidad se obtiene en un amplio rango, pero por debajo de la velocidad normal.
Figura 5. Esquemático del control de la resistencia de armadura.
La pérdida de potencia en la resistencia de control del motor de la serie de CC puede despreciarse porque este método de control se utiliza durante una gran parte del tiempo para reducir la velocidad en condiciones de carga ligera. Este método de control de velocidad es más económico para par constante. Este método de control de velocidad se emplea para motores de la serie DC que accionan grúas, montacargas, trenes, etc.
• Método de desvío de campo: Este método utiliza un desviador. Aquí, el flujo de campo se puede reducir derivando una parte de la corriente del motor alrededor del campo en serie. Cuanto menor es la resistencia del desviador, menor es la corriente de campo,menor flujo,por lotanto, mayor velocidad. Este método proporciona
• Método de control de la resistencia de la armadura: Este es el método más común empleado. Aquí la resistencia de control está conectada directamente en serie con la alimentación del motor como se muestra en la figura 5.
��: Flujo por polo.
��: Voltaje terminal del inducido.
����: Resistencia externa del circuito inducido:
B. Métodos de control de campo
El voltaje terminal y la resistencia externa implican un cambio que afecta el circuito del inducido, mientras que el flujo implica un cambio en el campo magnético. Por lo tanto, el control de velocidad del motor de CC se puede clasificar en: A. Métodos de control de inducido.
• Control de voltaje del terminal del inducido: El control de velocidad del motor de la serie de CC se puede lograr suministrando energía al motor desde una fuente de voltaje variable separada. Este método implica un alto costo por lo que rara vez se usa.
Figura 6. Esquemático del control de armadura desviada.
Donde:
• Control de campo aprovechado: Este es otro método para aumentar la velocidad mediante la reducción del flujo y se realiza reduciendo el número de vueltas del devanado de campo a través del cual fluye la corriente. En este método, se llevan al exterior varias tomas del devanado de campo. Este método se emplea en tracción eléctrica.
Figura 8. Esquemático del control de campo aprovechado
4.- Consultaracercadelosmétodos defrenado porinversión de giroydinámico parael motordec.cconconexión en derivación.
Figura 9. Esquemático del frenado por inversión de giro.
Existen dos tipos de frenado que son comunes, sin embargo, ambos difieren en el aspecto de no malograr el motor, entre estos se tienen:
Figura 7. Esquemático del desvió de campo.
una velocidad superior a la normal y se utiliza en accionamientos eléctricos en los que la velocidad debe aumentar bruscamente tan pronto como se reduce la carga.
A. Inversión de giro: consiste en conectar la armadura por medio de un switch a la misma fuente, pero con sentidos contrarios. Al momento que el motor ya se encuentre rotando, se procede a cambiar abruptamente a la fuente en sentido contrario, lo cual causa que el motor frene para girar en sentido contrario. El problema con este método es que es muy brusco para el motor y dentro del switch y los cepillos del motor empiezan a salir chispas lo cual a lo largo de tiempo esto va a dañar a la máquina y se necesita más mantenimiento [3].
B. Frenado dinámico: este es el más utilizado, el cual consiste en poner por medio de un switch, una resistencia la cual va a permitir que al momento de activar el switch en motor empiece actuar como generador causando que todo el voltaje se descargue en la resistencia y así ir frenando. El tiempo de frenado dependerá de la resistencia que se ponga. A medida que la resistencia sea más baja, el motor se detendrá más pronto dado que la corriente va a ser mayor y se va a descargar más rápido
���� =7[Ω] (12)
II. BIBLIOGRAFÍA
[2] A. N. Fitzgerald, “Máquinas de inducción polifásica” de Máquinas eléctricas, sexta edición, 2008, Mc Graw Hill, New York, pp. 247 296, [Online], Aviable: Maquinas Electricas 6a Edición A.e. Fitzgerald Charles Kingsley, Jr Stephen D. Umans [yl4wvx3r57qr] (doku.pub)
���� = 120[��] 10[��] 5[Ω] (11)
���� = ���� ���� ���� +����
Por lo cual, se tendrá el siguiente esquemático:
Donde, dado que la tensión ���� es cero en el arranque, entonces: (10)
5. Calcular el valor adecuado de la resistencia para limitar la corriente de armadura, para el frenado por inversión de giro. Dibujar el circuito necesario e indicar la disposición de los equipos de medida. Asumiendoquese disponede unamáquina con unvoltajede 120 [V], juntoconuna corriente de 10[A] yunaresistencia interna de 5 [Ω], se obtiene que la resistencia para limitar la corriente de la armadura vendrá dada de la siguiente forma: (9)
Figura 11. Esquemático del circuito para realizar el frenado dinámico.
[1] J. Rapo, “Máquinas eléctricas rotativas” de Teoría y cálculo de los bobinados eléctricos, quinta edición, 1996, Editorial Vagma, Bilbao, pp 15 36, [Online], Aviable: https://es.scribd.com/document/500132149/Scan1 19
[3] J. F. Mora, “Circuitos magnéticos excitados con corriente continua” de Máquinas eléctricas, quinta edición, 2008, MonoComp. S.A, Madrid, pp. 40 45, [Online], Aviable: https://www.academia.edu/42010234/Maquinas_electricas_6a_ed_Fraile_Mora_Jesus
Figura 10. Esquemático del frenado dinámico [3]
���� = ���� ���� ����