6 maquina cc

Upload: lucas-flamarique

Post on 05-Jul-2018

215 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    1/99

    MÁQUINA DE CORRIENTE CONTINUA

    27/07/2012

    Máquinas Eléctricas

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    2/99

    Máquinas Eléctricas 27/07/2012 2

    Se Clasifican por su potencia en W, tensión en V,

    velocidad en rpm, Nº de polos y formas de excitación.

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    3/99

    • Aspectos Constructivos básicos

    Máquinas Eléctricas 27/07/2012 3

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    4/99

    • Aspectos Constructivos básicos

    Máquinas Eléctricas 27/07/2012 4

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    5/99

    • AspectosConstructivos básicos

    Máquinas Eléctricas 27/07/2012 5

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    6/99

    Esquema básico6Máquinas Eléctricas

    Elementos móviles:

    • Rotor o inducido• Colector• Delgas• Escobillas

    • Arrollamiento del inducido

    Parte fija (estator):

    • Corona del estator culata!• "olos inductores n#cleo$olar % e&$ansiones $olares!• "olos de conmutaci'n• De(anados de e&citaci'n %

    conmutaci'n)

    27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    7/99

    Máquinas Eléctricas 27/07/2012 7

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    8/99

    Esquema básico*

    Parámetros:

    • $otencia +,-. tensi'n (elocidad orma de cone&i'nn#mero de $olos inductores)

    Máquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    9/99

    • !á"uina de Corriente ContinuaMáquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    10/99

    10Máquinas Eléctricas

    Motor de corriente continua tetrapolar

    27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    11/99

    11Máquinas Eléctricas

    Partes de Maquina de C.C.

    27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    12/99

    12Máquinas Eléctricas

    Partes de Maquina de C.C.

    27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    13/99

    Máquinas Eléctricas 1327/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    14/99

    Generación de la em!14

    Consideremos:

    • una muina bi$olar con un inducido ue

    $osee una bobina cu%os e&tremos se conectan ados anillos ue gira en sentido antiorario comogenerador.

    de 1 a 2: crece B y la fem. cinética generada.

    de 2 a 3: la bobina recorre el entrehierro donde:

    de 3 a 4: decrece B y decrece la fem.

    zonas 1 y 4: bobina paralela a líneas de campo,entonces no genera fem.

    Máquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    15/99

    Generación de la em!

    15

    zona neutra ZN: entre líneas 1 y 4.

    paso polar: distancia entre dos zonasneutras o entre líneas medias polares, medidasobre el perímetro del inducido.

     p

     D

    t  p .2

    .

    = p: número de pares de polos.

    convención: en los generadores el bornepor el cual sale la corriente se lo designa como

    (+); el otro será el (-).

    En una máquina multipolar, labobina generará un ciclo cada e!

    que pase ba"o un par de polos.

    Máquinas Eléctricas

    Una vuelta del inducido enuna máquina bipolar

    27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    16/99

    Generación de la em!16

    Conclusión: Dado que los bornes cambiande polaridad en el ejemplo estudiado,concluimos que:

    #as bobinas del inducido $eneran corrientesalternas, no senoidales.

    %or ello se construye el inducido laminado.

    colector: rectificador mecánico.Constituido por delgas:

    • dispuestas de modo que la inversión dela conexión se produzca sobre la ZN.

    • cada delga contiene el fin de una

    bobina y el principio de la siguiente.

    Máquinas Eléctricas

     

    27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    17/99

    Generación de la em!17

    Conclusión: para teneruna onda lo más continua

    posible, conviene disponerde muchas bobinas en elinducido.

    circuito equivalente:

    • conductor => 1V• bobina => 2V (2 conductores por bobina)

    a: n°de pares de ramas en paralelo.

    N: n°de conductores activos.

    • la tensión generada en escobillas:

    siendo

    V a

     N  62

    122 ==

    Máquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    18/99

    • #$#%&'($)Máquinas Eléctricas 27/07/2012 1*

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    19/99

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    20/99

    Máquinas Eléctricas 2027/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    21/99

    E"ci#ación del cam$o induc#or

    21

    a) Imanes permanentes: débiles, para pequeñas potencias, no regulables,

    no permite variar el flujo.

    b) Electroimanes: de uso general. Las distintas formas de alimentación danlugar a distintas máquinas (en cuanto a su funcionamiento, no a su

    construcción).

    • máquinas de excitación independiente;

    • máquinas de excitación propia;

    • máquinas auto excitadas (serie, derivación y compuesta)

    Máquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    22/99

    %rinci$io de au#o e"ci#ación22

    -+

    N

    S

    Iex Rex

    n

    • a muina ue gira en sentido antiorario sus $olos tienen un magnetismoremanente considerable

    • Cuando se establece el euilibrio

    La máquina genera por sí sola, al hacerlo girar, debidoal magnetismo remanente preexistente.

    Máquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    23/99

    %rinci$io de au#o e"ci#ación

    23

    Consideraciones:

    1.Deben concordar el sentido del flujo del arrollamiento excitador con el del

    magnetismo remanente.2. Debe haber concordancia entre el magnetismo remanente, el sentido de giro yel sentido del arrollamiento de los polos inductores.

    3. Causas de no excitación de la máquina:

    a) Falta de magnetismo remanente

    b) Falta de concordancia entre los elementos mencionados en el punto 2°.c) En algunas conexiones (derivación) por cortocircuito exterior.

    d) Poca presión en los resortes de escobillas (falso contacto)

    Máquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    24/99

    27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    25/99

    &ormas de cone"ión

    25

    Distintas conexiones entre excitación e inducido dan lugar a distintasmáquinas (en lo funcional).

    Máquinas con excitación separada

    Máquinas autoexcitadas

    • Excitación independiente• Excitación propia

    • Excitación derivación• Excitación serie• Excitación compuesta

    • Corta• Larga

    C8RC98:; E:E

    • resistencia de inducido Ri

    • fem. que genera E

    • polos de conmutación RC

    • polos principales Rex , Rd , Rs

    Máquinas Eléctricas 27/07/2012

    627/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    26/99

    Generador e"ci#ación inde$endien#e

    26

     E = U + (Ri + Rc).I 

    Máquinas Eléctricas 27/07/2012

    á lé 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    27/99

    Generador e"ci#ación $ro$ia

    27

     E = U + (Ri + Rc).I 

    Los polos son alimentados por un generador independiente, acoplado al mismo eje,denominado excitatriz. Cuando la excitatriz es muy grande, suele necesitar seralimentada a su vez, por otra máquina pequeña, llamada excitatriz piloto, también

    montada sobre el mismo eje

    Máquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    28/99

    2Máquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    29/99

    Generador e"ci#ación serie2

     I i R Rc RU  E  S +++=Figura 20

    Máquinas Eléctricas 27/07/2012

    30Máquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    30/99

    Generador e"ci#ación com$ues#a cor#a

    30

    Figura 21

    d  I  I 

    i I    +=

    i I i Rc R I s

     RU  E    +++=   I s RU d  I r  Rd  R   +=+     

     

     

    Máquinas Eléctricas / /

    31Máquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    31/99

    31

    Generador e"ci#ación com$ues#a lar(a

    Bornera Tipo

    d  I 

    r  R

    d  RU   

     

      

      +=d 

     I  I i

     I    +=

    i I i Rc Rs RU  E    +++=

    Figura 22

    Máquinas Eléctricas

    Máquinas Eléctricas 27/07/2012 32

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    32/99

    Máquinas Eléctricas 32

    33Máquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    33/99

    33q

    'eacción del (nducido

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    34/99

    Máquinas Eléctricas 27/07/2012 35

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    35/99

    • *eacci+n del %nducido

    Como cambia la ubicaci+n del

    lu"o resultante debe girarse

    un cierto ángulo la -nea &eutra

    Eléctrica -&E, con el ob"eto de

    que la conmutaci+n se realice

    cuando los conductores se mueen

    paralelamente a las lneas de

    inducci+n.

    35

    Máquinas Eléctricas 27/07/2012 36

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    36/99

    • *eacci+n del %nducido

    Si hacemos una representaci'n grfica del campo magn?tico en funci'n del ngulo:

    3

    Máquinas Eléctricas 27/07/2012 37

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    37/99

    • *eacci+n del %nducido

    A consecuencia de lareacción del inducido la l)neaneutra *l)nea "ue une losconductores "ue no

    producen fem+ en car$a,adelanta respecto delsentido de $iro un án$ulo α,

    tomando como referencia lal)nea neutra en vac)o.

    Máquinas Eléctricas 27/07/2012 3*

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    38/99

    • *eacci+n del %nducido

    Máquinas Eléctricas 27/07/2012 3

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    39/99

    • *eacci+n del %nducido

    • Disminuye la fem en carga E

    • Disminuye indirectamente el rendimiento (se debe aumentar la corriente de

    excitación para compensar el efecto anterior) ⇒ aumentan las Pérdidas deJoule y ⇒ disminuye el rendimiento

    • Aumenta las dificultades para realizar una buena conmutación

    • Crea peligro de chispas en el colector

    40Máquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    40/99

    'eacción del (nducido

    41Máquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    41/99

    Consecuencias de la reacción de inducido

    42Máquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    42/99

    Conmu#ación

    Máquinas Eléctricas 27/07/2012 43

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    43/99

    • Conmutaci+n

    44Máquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    44/99

    &enómeno de Conmu#ación

    ó ó

    45Máquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    45/99

    &enómeno de Conmu#ación

    ↑ℜ⇒

    ℜ=−=

    ↓⇒Λ=−=

     I  N 

    dt 

    e

     N  N  Ldt di Le

    r  .

    ;

    .;. 2

    φ 

    φ 

    46Máquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    46/99

    &enómeno de Conmu#ación

    )oluciones $osiblesranuras abier#as

    en#re*ierros (randes

    !ucas bobinas pero, de pocas espiras N

    47Máquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    47/99

    Conmu#ación

    )oluciones $osibles%olos de Conmu#ación

    4*Máquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    48/99

    Conmu#ación

    o#ra al#erna#i'aem de conmu#ación

    4Máquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    49/99

    Conmu#ación +obinado Com$ensador

    Zona

    de φφφφc

    • Arrollamiento Compensador

    Máquinas Eléctricas 27/07/2012 50

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    50/99

    •  Arrollamiento Compensador

    Máquinas Eléctricas 27/07/2012 51

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    51/99

    52Máquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    52/99

    •Característica magnética: Φ  = f (θ  ), relaciona las variaciones de flujo, enfunción de la fmm. A velocidad n = cte. Y corriente de carga I = cte. = 0

    •Características en vacío:  E = f(I ex ) relaciona las variaciones de Fem. enfunción de la excitación, a n = cte e I = cte. = 0

    •Característica en carga: U = f ( I ex

     ), variación de tensión en función de

    corriente de excitación, a n = cte y corriente de carga I = cte = I1

    •Característica externa: U = f ( I ), variación de la tensión en función de lacorriente de carga a n = cte e   I exc = cte.

    •Curva de regulación: I ex

     = f ( I ), variación de la excitación en función de lacorriente de carga a n = cte y U = cte

    53

    Generador e"ci#ación inde$endien#e

    Máquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    53/99

    Generador e"ci#ación inde$endien#e

    Característica magnética   ΦΦΦΦ = f ( θ θθ θ  )

    ΦΦΦΦ = ΛΛΛΛ. N I = Λ⋅θ Λ⋅θ Λ⋅θ Λ⋅θ θ  θθ θ = N I ex 

    Aumentando la excitación, aumenta el flujo,pero la variación no es lineal porque:

    1. Hay flujo debido al magnetismo remanente(tramo A-B de la curva), aunque no haya excitación.

    2. En valores normales de excitación crece el flujoaproximadamente en forma lineal. (Tramo B-C).

    3. Para grandes excitaciones, el circuito magnéticose satura y no se obtiene mayor ganancia de flujo(Tramo C-D).

    Exagerar la excitación no nos resulta en más

    flujo, y nos aumenta las pérdidas R ex . I2ex

    54

    G d i# ió i d di #

    Máquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    54/99

    Generador e"ci#ación inde$endien#e

    Característica en vacío

     E = f ( Iex )

    La curva es semejante a la característicamagnética, pero a escala diferente.

     I ex 

    na

     N  p E  ..

    .60

    .Φ=

    θ = N I ex    Φ = Λ⋅θ 

    Φ = Λ⋅θ 

    • La máquina genera cierta E aún sin excitacióndeido al magnetismo remanente!

    • Aumentando I ex  " aumenta E " #asta cierto l$mite"que es cuando se satura!

    55

    G d i ió i d di

    Máquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    55/99

    Generador e"ci#ación inde$endien#e

    Característica en carga U = f ( I ex  )

    Elementos que ligan E con U:

    • reacción de inducido: un puntocualquiera va desde B hasta l.

    • caídas de tensión interna: el punto sedesplaza de l hasta m.

     BA = ∆U = ( Ri + Rc ) I i  + 2∆U 

    %o parte del origen dado que la máquina requiere"antes de entregar tensión a sus ornes" ciertaexcitación primero para vencer la reacción de inducido!

    56

    Generador e"ci#ación

    Máquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    56/99

    Generador e"ci#ación

    inde$endien#eCaracterística externa U = f (I)

    Máquina ideal: la tensión de bornes nodebería variar con la carga (línea punteada).

    Máquina real: la reacción de inducido y lascaídas de tensión aumentan con la corriente,

    entonces:• Al aumentar la corriente I cae la tensión U .

    • En el límite, el cortocircuito, la corriente I cc es

    máxima (destructiva) y la tensión es cero.

    • Rango de trabajo normal: zona ≈ recta hasta In.

    Este tipo de conexión tiene una tensión mu&

    constante con la carga!

    57

    Generador e"ci#ación inde$endien#e

    Máquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    57/99

    Generador e"ci#ación inde$endien#e

    Curva de regulación  I ex = f (I)

    Para tener tensión constante a medida queaumenta la carga, se debe aumentar laexcitación.

    %ecesidad de tener un dispositivo automático

    que regule la excitación!

    5*

    Generador deri'ación IMáquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    58/99

    Generador deri'ación

    Característica en vacío

    • REC:A DE :E>@8>

     E = f ( I d  )

    U = ( Rd  + Rr ) I d 

    tg α  = U / I d  = Rd  + Rr

    • La corriente de excitación I d aumentará cuando:

    Id

    fem. del

    inducido

    tensión del

    circuito derivación>

    • En el equilibrio (punto A) éstas se igualan, y seobtiene la tensión de régimen.

    5

    Generador deri'aciónMáquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    59/99

    Generador deri'ación

    Característica en vacío

    Conclusiones 

    1) Pequeñas ∆ Rr provocan grandes ∆U no lineales(desplazamiento del punto de interacción A)

    2) Para cierto valor de Rr coinciden la recta con laparte rectilínea de la característica en vacío, hay

    indeterminación => no se pueden regular bajastensiones.

    3) Al bajar la velocidad, manteniendo la recta de tensiónconstante llega un momento en que ésta no corta a la

    curva, no hay punto de equilibrio, no habrá tensión.

    Las máquinas derivación sin Rr no generan

    a a'as velocidades!

     E = f ( I d  )

    60

    Generador deri'aciónMáquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    60/99

    Generador deri'aciónCaracterística cargaPrácticamente iguales a las de

    excitación independiente.

    La tensión en el circuito deexcitación proviene de los bornes

    de la máquina, la que puede sufrirvariaciones.

    U = f ( I ex  )

     I ex = f (I)

    Característicade regulación

    61

    Generador deri'aciónMáquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    61/99

    Generador deri'ación

    Característica externa

    Máquina real: dado que está alimentada

    por la tensión de bornes ( tramo A - B ):

    • presenta una disminución más rápida que la deexcitación independiente, porque la I d  = cte.

    • para cargas elevadas, se llega al cortocircuito enel cual U = 0, se anula I d  y se hace I =0.

    1( Estas máquinas soportan cortocircuitos sin

    deteriorarse!

    2( Esto explica porqu) un cortocircuito exteriora la máquina" #ace que la misma nogenere!

    U = f (I)

    62

    Generador serieMáquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    62/99

    Generador serieCaracterísticas magnéticas y en vacío

    La corriente de carga es igual a la de excitación

    y solo podrá funcionar teniendo conectada una carga(para que cierre el circuito).

    *or ello no se pueden tra+ar las caracter$sticas magn)ticas & en vac$o!

     I = I i = I ex 

    63

    Generador serieMáquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    63/99

    Generador serie

    Característica en carga o externa U = f (I s ) = f (I)

    • tramo A-B: Al aumentar la carga,aumenta la excitación y por lo tanto,la tensión.

    • tramo C-D: Grandes cargas. La

    reacción de inducido y las caídas detensión crecen considerablemente,reduciendo la tensión de bornes.

    • cortocircuito : carga máxima, la tensión escero y la corriente máxima I cc .

    %o sirve como generador!

    64

    Generador com$ues#o

    Máquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    64/99

    Generador com$ues#o

    Característica magnética y en vacío

    Tres máquinas distintas, segúnpredominancia de un arrollamiento respectoal otro:

    Dos arrollamientos en los polos ppales, el

    derivación Rd y el serie Rs.

    θ d > θ s devanados en igual sentido: compuesta normalθ d < θ s devanados en igual sentido: sobre compuesta

    θ d > θ s devanados en sentido contrario: compuesta

    diferencial

    Característica:

    • %o traa'a el arrollamiento serie en estas condiciones!• *ara los , casos" es igual a la de excitación derivación)

    65

    Generador com$ues#o

    Máquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    65/99

    Generador com$ues#oCaracterística en carga

    Compuesta normal & sore compuesta-la influencia del arrollamiento seriehace que la reacción del inducidosea menor.

    U = f ( I ex  )

    66

    Generador com$ues#o

    Máquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    66/99

    Ge e ado co $ues#o

    Características externas

    U = f (I)

    Compuesta normal (curva 1): Máquina paracarga de baterías, y generadores en general.

    Sobre compuesta (curva 2): Mientras máscarga posee, más tensión entrega.

    Compuesta diferencial (curva 3): Máquinas

    para soldadura eléctrica en corriente continua.

    θ d > θ s devanados en igual sentido: compuesta normal

    θ d < θ s devanados en igual sentido: sobre compuesta

    θ d > θ s devanados en sentido contrario: compuesta diferencial

    Máquinas Eléctricas 27/07/2012 67

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    67/99

    6*

    %aráme#rosMáquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    68/99

    Ecuación de la velocidad

    a p N n E 

    .60...φ =

    U = E + RI 

     R

     E U  I 

      −=

    )..(...60  I  RU  p N an   −= φ 

    • Para variar la velocidad, se puede actuar sobre la tensión U , flujo Φ, ocaídas internas R.I 

    • Con mayor o menor excitación (flujo Φ) se obtiene menor o mayor velocidad.

    • Si un motor se queda sin excitación, la velocidad tiende a infinito, la máquinase "embala".

    &-. Subte. /s.As. 0 !otores tetrapolares de12 3W 456 V721 A 8 7076 rpm

    6

    %aráme#rosMáquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    69/99

    Corriente de arranque

     R

     E U 

     I 

      −

    =(corriente absorbida, máquina en marcha)

     R

    U  I  Arr  = ; E = 0  (corriente absorbida grande, momento del

    arranque)

     A

     Arr  R R

    U  I 

    +=

    • Reducción por resistencias de arranque  R A :

    • 'esistencias de Arran"ue7027/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    70/99

    Hoy día con contactores y relees de tiempo para la

    conmutación de las resistencias.

    71

    %aráme#ros

    Máquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    71/99

    Ecuación del Momento resistente y de rotación

     BliF r F  ..;.   ==En orma general

    9uer:a en los N conductores del inducido

     Bil N F  ...=

     B  φ =   lt S   p .=

     p

     Dt  p

    .2

    .π =   r  D .2=

    a

     I i   i

    .2

    =

    ii   I K  I a

     N  p....

    ..2

    .φ φ 

    π τ    τ ==

    Considerando

    surge:

    +>Bm. +-b. +A.

    • !otor y ;enerador

    7227/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    72/99

    • Motor

    7327/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    73/99

    En el Generador la fem es mayor que la tensión en bornes de salida E = U + Ri.I i

    Si quitamos el motor de arrastre, se invierte el flujo de energía y la máquina siguegirando como motor, absorbiendo energía de la red. El par antagónico se transformó en

    par motor y ahora la fem es menor que la Tensión U = E + Ri .I i

    • /alance de %otencias y &cuación del %ar

    7427/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    74/99

    ii I  R E U  .+=Para motor la ecuación de equilibrio es:Si multiplicamos m. a m. por (i

    2... iii   I  R I  E  I U    +=

    Pero U.I i es la Potencia que llega al Inducido 

     Ri.I 12 representa las pérdidas de Joule en los bobinados

     E.I ies la potencia electromagnética transerida en el

    entreierro, por lo tanto igual a la potencia mecánica

     E.I i = τ .w   ⇒   τ  = E.I i /w ⇒  sustituyendo E 3 w resulta el par

    iiii  I K  I 

    a

     N  p

    n

     I n

    a

     N  p

    w

     I n

    a

     pN ....

    ..2

    .

    60

    ..2...

    .60

    ....

    60φ φ 

    π π φ φ τ    τ ====

    Motor, potencia electromagnética 3 Par

    7527/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    75/99

    iiii  I K  I 

    a

     N  p

    n

     I n

    a

     N  p

    w

     I n

    a

     pN ....

    ..2

    .

    60

    ..2...

    .60

    ....

    60φ φ 

    π π φ φ τ    τ ====

    nulo par aK 

    U n

    K K 

     R

    U n

    resultadosustituyenK 

     I del

     I 

     R

    U n I  RU nK  E 

     E  E 

    i

     E 

    i

    i

     E 

    i

     E 

    ii E 

    φ τ 

    φ φ 

    φ τ 

    τ φ φ 

    φ 

    τ 

    τ 

    .;.

    ...

    :.

    .

    ..

    ;...

    02  =−=

    =⇒

    −=−==

    • Caracterstica de 4elocidad

    7627/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    76/99

    nulo par aK U n

    K K  R

    K U n

     E  E 

    i

     E    φ τ φ φ    τ  .

    ;....

    02   =−=

    Si aumenta el parresistente

    disminuye n ytambién la Fem.

     E = K  E .Φ .n y como

     I i = (U-K  E .Φ .n)/Riaumentará la I i & elpar τ  = K τ .Φ .I i

    • Caracterstica de 4elocidad7727/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    77/99

    Para altos pares aumenta Ii y por reacción de inducido se reduce el flujo resultante.

    De ahí la característica “rígida o “dura de los motores deri!aci"n.

    • Caracter)stica de velocidad7*27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    78/99

    Si la U = Un entonces la

    Iex = Iexn y P = Pn

    El motor gira a la velocidadbase o nominal nn

    • Cone5i+n 6ard -eonardMotor asincr+nico triásico acopladoa un generador de C.C. de e5citaci+n independiente que alimenta el

    727/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    79/99

    inducido de un motor de c.c. con e5citaci+n independiente. -a e5citatri!que alimenta ambos campos generador 3 motor también a acoplada ale"e mecánico del grupo. -a polaridad del generador se puede inertir paracambiar el sentido de marca.

    inducidoelentensióndecaidaladodespreciancteC C  I k  i ===Φ= .;.. 11 τ τ    τ 

    *027/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    80/99

    • Cone5i+n 6ard-eonard

    cte AU  AU C C nPU C K 

    U n E 

    =====Φ=;...

    602.

    60..2;.

    .212 π π τ 

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    81/99

    MOTOR: BALANCE DE POTENCIAS

    *227/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    82/99

     Pexc = Rexc .I exc 2 - Perdidas en el Cobre de la Excitación ;

     Pescobillas = ∆∆∆∆U.I i – Pérdidas en las escobillas ; P cui = Ri .I i 2 – Pérdidas en el Cobre delInducido ;  P fe = Pérdidas en el Hierro ; P R+V = Pérdidas mecánicas por rozamiento y

    ventilación

    100.%1P

    Pu=η 

    100.%1P

    Pu=η 

    *3

    Mo#or de e"ci#ación inde$endien#e

    Máquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    83/99

    Arranque

    • Toda la R A está incluida (punto A).• Una vez en marcha, se elimina(punto M) para tener pleno par ( I i ) y

    no tener pérdidas inútiles  R A  I 2i !)

    Velocidad

    Se regula:• Variando la tensión U (motores pequeños).• Variando R r , varía la excitación, equivale a variar Φ• Con el agregado de Ri

    • Desde valores nominales en adelante)Momento

    • En el arranque conviene tener mucho par, o sea gran excitación, punto A de Rr

    • Este motor arranca con gran par a baja velocidad.

    *4

    Mo#or de e"ci#ación inde$endien#e

    Máquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    84/99

    Inversión de marcha

    Por cambio de polaridad en los bornes.

    Frenado

    1. Por disipación de energía.2. Por contracorriente

    (inversión de marcha), ladetención es muy brusca.

    Curvas características

     n = f ( τ ττ τ  ) , I exc = cte. ; la velocidad es independiente del par. Las caídas RI son pequeñas. Esun motor de velocidad muy constante.

     I = f ( τ ττ τ  ) ; la I crece proporcionalmente a τ ττ τ , no es rectilínea por reacción de inducido.

    *5

    Mo#or deri'ación*5Máquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    85/99

    Arranque• La R A debe colocarse en la ramadel inducido.• No igual al motor de excitación

    independiente, porque de ser asíreduciría el Φ y por consiguiente elpar de arranque.

    Velocidad y momento

    • Ídem excitación independiente.• Velocidad varía con la tensión en menor grado que en las de excitaciónindependiente, porque:

    n = f (U/ Φ  ) • cuando disminuyeU ,• disminuye  I 

     d ,

    • disminuye el flujo,• aumenta la velocidad.

    *6

    Mo#or deri'ación*6Máquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    86/99

    Inversión de marcha

    • Si se invierte la polaridad de los bornes,

    continúa girando en el mismo sentido.• Se deben invertir entre si la excitación y elinducido, con la misma polaridad de bornes.

    Frenado1. Por disipación de energía.2. Por contracorriente. La detención es muy

    brusca.

    Curvas características

    • n = f ( τ  ): n varía poco con el par, debido a la Ri  pequeña.• I = f ( τ  ): la corriente crece con el par τ = φ .I 

    *7

    Mo#or serie*7Máquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    87/99

    Arranque

    • De necesitarse arranque con corriente reducida,

    la R A va en serie con el motor.• Considerar la reducción de par que trae aparejada.

    Velocidad

    1. Variando la tensión U.

    2. Variando la excitación Φ.

    a) Con Rr  en paralelo con laexcitación: en tracción

    eléctrica. Se puede embalar.

    b) Con R r

    en paralelo conel inducido: ventaja de noembalarse. I 

    ex 

    = I i 

    + I r

    • Motor serie Curas Caractersticas

    .i d K I id d K I lt K K I2 á

    **27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    88/99

    .iendo τ = K τ ττ τ  .Φ ΦΦ Φ  .I i & considerando que Φ ΦΦ Φ  = K 1 .I resulta τ ττ τ = K τ ττ τ  . K 1 .I  2 será-

    1.K K  I 

    τ 

    τ = Lo que nos conduce a una característica velocidad-par:

    11

    1111.

    .;.

    1;.

    ...

    1

    ...

    .

    K K 

     Rb

    K adondeb

    U an

    K K 

     RU 

    K K K 

     R

     I K K 

     I  RU n

     E 

    i

     E 

     E 

    i

     E  E 

    i

     E  E 

    i

    ==−=

    −=−=Φ

    −=

    τ 

    τ 

    τ 

    τ 

    #a curva n < f*τ+ tiene forma iperbólica y se aparta tanto mas de ellaCuanto más se satura la má"uina. El par de arranque para n 0ale

    22

    2

    U a

    barr  =τ  22

    2

    U a

    barr  =τ 

    *

    Mo#or serie*

    Curvas características

    Máquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    89/99

     

      

     =

     

      

     =

    τ φ 11

     f  f n

    • Si aumenta el par al doble τ’ = 2τ,• aumenta la corriente absorbida I’ = 1,4.I 

    • aumenta el flujo φ ,• disminuye la velocidad n al 70% de la inicial,según la hipérbola.

    • n = f ( τ  )

    • I = f ( √τ  )

    τ = K τ . φ .I 

    La curva es una hipérbola

    /ran par a a'a velocidad" ideal en el arranque!

    bU 

    an   −=τ 

    .

    22

    2

    U a

    barr  =τ 

    E,em$lo de1

    1

    .

    I

    U C 

    IKK

    K

    K

     I  RU n i

    E

    i

    E

    i

    E

    ii ==≅−

    =

    027/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    90/99

    a$licación demo#or serie 22211

    .....

    ....

     I C  I K K  I K T 

     I  I K K K K 

    T T 

     E  E  E 

    ==Φ=ΦΦ

    • Acoplamiento en serie y en paralelode motores serie para tracción

    127/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    91/99

    Conexión Serie U i= U/2 ; I i = I 

    2

    21 .;2.   I C 

     I 

    U C n S s   ==   τ 

    Conexión Paralelo: Ui = U ; Ii = I

    S  pS  p   I C n

     I 

    U C n   τ τ    ==== 221 .;.2.

    Conclusión: a igualdad de par puede conseguirse el doble develocidad solo cambiando la conexión de SERIE A PARALELO

    • Motor )erie

    2Máquinas Eléctricas

    2

    27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    92/99

    Frenado

    Inversión de marcha

    • Ídem anterior.

    • Al invertir la polaridad de los bornes gira en igualsentido. Motor universal)

    • Ídem derivación.

    3

    Mo#or com$ues#o3Máquinas Eléctricas 27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    93/99

    Arranque, par y velocidad

    Ídem casos anteriores.

    Curvas características

    Inversión de marcha y frenado

    Ídem casos anteriores.

    • Este motor no se embala porque al tenerarrollamiento derivación las curvas siemprecortan el eje de ordenadas.

    • No se usa el motor compuesto diferencialporque al disminuir el flujo le quita par.

    • 8renado Eléctrico 3 8renado mecánico• a 8renado *egeneratio o por recuperaci+n de energa

    'plicable a tracci+n eléctrica aparatos de eleaci+n 3 transporte

    427/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    94/99

    • 'plicable a tracci+n eléctrica, aparatos de eleaci+n 3 transportecomo ascensores, montacargas, gr9as 3 otros

    U = E = KE.Φ.n0 ⇒ n0= U/KE.ΦLa maquina en B y Ii = 0

    y τ = 0

    Régimenmotor

    Régimen

    Generador

    • b 8renado reostático o por disipaci+n de energa2

    ;

    ...

    ;

    ..

    +

    Φ

    Φ+

    Φ

    +

     E 

    i

    e

    RR

    nK K 

    IKRR

     N k 

    RR

     E 

    I

    τ 

    ττ

    527/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    95/99

    2

    )

    ..

    .(

    ;..;

    Φ

    +−=

    +=Φ=+−=+−=

     E 

    ext i

    ext iext iext i

    K K 

     R Rnentonces

     R R I K  R R R R I 

    τ 

    τ 

    τ τ 

    • Frenado dinámico de un motor Serie627/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    96/99

    • *c+ 9renado por contracorriente

    Si S está en *7+ r=$imen !otor e (  i   en el sentido del dibu-o Si 'r < 6

    727/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    97/99

    i

    i R

     E U  I 

      −=

    i R R

     E U  I 

    ++

    −=

    ( )  DFGK K 

     R RK 

    U n R R E U K  I K 

     E 

    r i

     E r i

    i   →Φ+−

    Φ−=⇒+

    +Φ−=Φ=   τ τ τ 

    τ τ  ....

    ....2

    Si S está en *7+ r=$imen !otor e en el sentido del dibu-o. Si ' 6'ecta /A y el par corresponde a un punto A. Cdo. S pasa a

    > la fem & invariable y la

    τ τ 

    ....

    2Φ−Φ= K K  R

    K U n

     E 

    i

     E 

    • (c) Frenado por contracorriente( )

    DFGKK

     R R

    K

    nRR

     E U 

    KIKr i

    i →Φ

    +

    −Φ−=⇒+

    +

    Φ−=Φ= ττ τ τ  ..... 2

    *27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    98/99

     DFGK K K n R RK  I K   E  E r i   →Φ−Φ−=⇒+Φ−=Φ=   τ τ  τ  ........

    0.

    0   nK 

    U n E 

    −=Φ−=⇒=τ 

    • 8uncionamiento dela Maq. de C.C. en

    los cuatro cuadrantes

    27/07/2012

  • 8/16/2019 6 Maquina CC

    99/99

    los cuatro cuadrantes