Motores de corriente continua

Transcripción

1 AUIN 1314 motor G21 Motores de corriente continua Contingut 1 Principio básicos 2 Tipos de motores corriente continua 3 Partes mecánicas de un motor 4 Partes eléctricas de un motor 5 Funcionamiento del motor 6 Protección de motores electricos 7 Posibles usos 8 Averías mas comunes 9 Bibliografia Principio básicos Tipos de máquinas eléctricas Generador: Transforma cualquier clase de energía, normalmente mecánica, en eléctrica. Transformador: Modifica alguna de las características de la energía eléctrica (normalmente, tensión, intensidad de corriente o potencia). Receptor: Convierte cualquier tipo de energía, la energía eléctrica que reciben. - Si la energía mecánica se transforma en eléctrica hablamos de generador. - Si la energía eléctrica se transforma en energía mecánica hablamos de motor. Tipos de motores corriente continua Atendiendo al tipo de corriente utilizada para su alimentación, se clasifican en: -De excitación independiente. -De excitación serie. -De excitación (shunt) o derivación. -De excitación compuesta (compund). Partes mecánicas de un motor Desde el punto de vista mecánica, un motor está constituido por: Estator: Parte fija. Rotor: Parte móvil o giratoria. El rotor es una pieza giratoria cilíndrica, un electroimán móvil, con varios salientes laterales, que llevan cada uno a su alrededor un bobinado de hilo de cobre por el que pasa la corriente eléctrica. El estator, situado alrededor del rotor, es un electroimán fijo, cubierto con un aislante. Al igual que el rotor, dispone de una serie de salientes con bobinados eléctricos por los que circula la corriente.

2 Partes eléctricas de un motor Figura 1: Motor eléctrico desde el punto de vista mecánico Devanado (o bobinado) inductor: Es el devanado (circuito eléctrico) que genera el campo magnético de excitación en una máquina eléctrica. Se sitúa en el interior del estator en número par en unos salientes llamados polos. Devanado (o bobinado inducido)inducido: Es el devanado sobre el que se inducen las fuerzas electromotrices. Se sitúa en unas ranuras del rotor. Las intensidades que recoren los conductores son perpendiculares al plano de papel en el que se dibuja el conductor. Se representan del siguiente modo.

3 Figura 2: Representación eléctrica de un motor En la imagen superior se aprecia el polo sur que gorma parte del estator. A la izquierda del polo sur, entre el rotor y el estator, se aprecia el entrehierro. Tanto los conductores del rotor, como los estator están recorridos por corrientes eléctricas cuyo sentido es entrante en el plano del papel. Si se aplica la regla de la mano derecha, se comprueba que el campo magnético ejerce fuerzas del mismo sentido (hacia abajo), Esto hace girar el motor en sentido de las agujas del reloj. Para que se sumen todas las fuerzas individuales de todos los conductores, es precios que todos hagan girar el motor en el mismo sentido. Para ello, los conductores situados junto al polo sur han de ser opuestos al que recorren los conductores colocados junto al polo norte. El colector de delgas: Es un conjunto de láminas de cobre, aisladas entre sí y que giran solidariamente con el rotor. Las delgas están conectadas eléctricamente a las bobinas del devanado inducido y por medio de ellas dicho devanado se puede conectar a la fuente de energía eléctrica del exterior. Cada delga está unida eléctricamente al punto de conexión de dos bobinas del devanado inducido, de tal forma que habrá tantas delgas como bobinas simples posea el devanado. Al colector de delgas también se le conoces como conmutador. Escobillas: Las escobillas permanecen fijas al estator, sin realizar movimiento alguno, y están en contacto permanente sobre la superficie del colector de delgas. Esto permite el paso de corriente eléctrica desde el exterior hasta el devanado inducido del rotor. Las escobillas y el colector de delgas permiten la conmutación de corriente cada media vuelta del rotor,

4 Funcionamiento del motor Figura 3: Esquema de un motor de corriente continua El rotor recibe la corriente a través del contacto establecido entre las escobillas y el conmutador. Las escobillas permanecen fijas, mientras que el conmutador (colector de delgas) puede girar libremente entre ellas siguiendo el movimiento del rotor. La corriente llega al devanado del rotor a través del contacto entre las escobillas con el conmutador (colector de delgas). Cuando la corriente pasa a lo largo del devanado del rotor, sus polos son atraídos y repelidos por los polos del devanado del estator, de modo que el rotor se moverá hasta que el polo norte del devanado del rotor quede mirando al polo sur del estator. Pero tan pronto como los polos del rotor quedan "mirando" a los polos del estator, se produce un cambio en el sentido de la corriente que pasa por el rotor. Este camio es debido a que el conmutador, al girar, modifica los contactos con las escobillas e intercambia el modo en que el devanado del rotor recibe la corriente de la pila. Es decir, se invierte la polaridad. Al modificarse el signo de los polos del devanador del rotor, los polos del rotos resultarán repelidos por los polos del estator fijo, pues en esta nueva situación están enfrentados polos de igual signo, con lo cual el rotor se ve obligado a seguir girando. Nuevamente, cuando los polos del devanado del rotor estén alineados con los polos opuestos del estator fijo, el contacto entre escobillas y conmutador modificará el sentido de la corriente, con lo cual el rotor será forzado a seguir girando. Protección de motores electricos Vídeo 1: Explicación visual motor corriente continua La protección de motores es una función esencial para asegurar la continuidad del funcionamiento de las máquinas. La elección de los dispositivos de protección debe hacerse con sumo cuidado. Los fallos en en los motores eléctricos pueden ser, como en todas las instalaciones, los derivados de cortocircuitos, sobrecargas y los contactos indirectos. Los más habituales suelen ser las sobrecargas, que se manifiestan a través de un aumento de la intensidad absorbida por el motor, así como por el aumento de la temperatura de este. Cada vez que se sobrepasa la temperatura normal de funcionamiento, los aislamientos de desgastan prematuramente. Los efectos negativos no son inmediatos, con lo que el motor sigue funcionando aunque a la larga estos efectos pueden provocar las averías antes expuestas. Por ello, las protecciones utilizadas para motores eléctricos suelen ser, entre otras,las aquí expuestas. Protección contra contactos directos e indirectos. Protección contra sobrecargas y cortocircuitos. Protección contra contactos directo e indirectos: La protección contra contactos directos e indirectos se realiza mediante la colocación de interruptores diferenciales complementados con la toma de tierra y su ubicación. Protección contra sobrecargas y cortocircuitos: Las sobrecargas en los motores eléctricos pueden aparecer por exceso de trabajo de estos, desgaste de piezas, fallos de aislamiento en los bobinados o bien por falta de una fase, Para proteger las sobrecargas y cortocircuitos se hace uso de los fusibles y los interruptores magnetotérmicos. Los interruptores magnetotérmicos han de ser del mismo número de polos que la alimentación del motor. Para la protección de motores y transformadores con puntas de corriente elevadas en el arranque estarán dotados de curva de disparo tipo D en la que el

5 disparo térmico es idéntico a los demás y el disparo magnético se sitúa entre diez y veinte veces la intensidad nominal (ln). De esta forma, pueden soportar el momento del arranque sin que actúe el disparo magnético. En caso de producirse una sobrecarga durante el funcionamiento del motor, actuaría el disparo térmico desconceptuando toda la instalación. La protección mediante fusibles es algo más complicada, sobre todo en los motores trifásicos, ya que estos proporcionan una protección fase a fase, de manera que en caso de fundir uno solo, dejan el motor funcionando en dos fases y provocan la sobrecarga. Posibles usos En este apartado comentaré la utilización clásica de este tipo de motores que, entre otras funciones, siempre se habían utilizado por las prestaciones que tienen en su regulación y variación de velocidad, pero el avance de la tecnología es imparable y debido a la electrónica de potencia han aparecido en estos años variadores de frecuencia, chopers y otros elementos que, poco a poco, están desbancando el motor de corriente continua por el motor de inducción en c.a. El motor serie: dado su elevado par de arranque es utilizado, sobre todo, en tracción eléctrica. Son motores que no pueden funcionar sin carga ya que podría embalarse la máquina produciéndose su destrucción. El motor derivación: se utilizan en tornos, taladros, bombas, ventiladores, etc. El motor compound acumulativo: se emplea muchísimo en máquinas herramienta, laminadoras, bombas de pistón, etc. El motor compound diferencial: prácticamente no tiene aplicaciones debido a que con motores de c.a. se obtienen mejores características. Averías mas comunes La avería más típica de los motores de corriente continua es el desgaste de las escobillas, es normal que éstas al frotar con el colector de delgas se vayan desgastando con el tiempo, cuando las escobillas están desgastadas dejan de hacer contacto con las delgas y hace que el motor se pare, lo que se debe hacer en este caso es cambiar las escobillas. Figura 4: Escobillas Otro tipo de avería frecuente es cuando el colector de delgas sufre un desgaste que provoca vistosas chispas, desgaste de las escobillas y calentamientos. En este caso lo que suele hacer es tornear el colector de delgas y cambiar las escobillas. Bibliografia Wikipedia Iesvillalbahervastecnologia Mcgraw-hill Electricidad