INTRODUCCIÓN A LOS MOTORES ELÉCTRICOS MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA MOTORES DE CORRIENTE ALTERNA

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1 AÉN) I.T.I Esp..Electróni ica. Contr rol de Mo otores INTRODUCCIÓN A LOS MOTORES ELÉCTRICOS MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA MOTORES DE CORRIENTE ALTERNA Fraile Mora,J; Máquinas elétricas.macgrawhill Faure,R; Máquinas y accionamientos eléctricos. Fondo editorial de Ingenieros naval. Madrid 2000 Cortes Cherta,M; Curso moderno de maquinas eléctricas rotativas.tomos I a IV. Editores Técnicos Asociados. Barcelona Hans,T at ali; Regulación digital electrónica. Paraninfo 19/11/2007 Prof. Aguilar Peña 1

2 AÉN) I.T.I Esp..Electróni ica. Contr rol de Mo otores INDUCIDO INDUCTOR MOTORES DC EXCITACIÓN INDEPENDIENTE 19/11/2007 Prof. Aguilar Peña 2

3 AÉN) I.T.I Esp..Electróni ica. Contr rol de Mo otores Regulación por tensión Regulación por campo excitación Par Potencia Régimen permanente Par constante Potencia constante 19/11/2007 Prof. Aguilar Peña 3

4 MOTORES DC IMAN PERMANENTE (Flujo cte) 19/11/2007 Prof. Aguilar Peña 4 AÉN) I.T.I Esp..Electróni ica. Control de Motores

5 AÉN) I.T.I Esp..Electróni ica. Contr rol de Mo otores AUTOEXCITACIÓN DC-SERIE El motor universal es un motor dc con excitación serie que puede ser alimentado con ca ya que las alternancias de la corriente se producen al mismo tiempo( en fase) en 19/11/2007 Prof. Aguilar Peña el inductor y en el inducido 5

6 otores rol de Mo ica. Contr.Electróni AÉN) I.T.I Esp. Par de arranque elevado Muy y inestable, tendencia a embalarse Utilizado en tracción eléctrica 19/11/2007 Prof. Aguilar Peña 6

7 AÉN) I.T.I Esp..Electróni ica. Contr rol de Mo otores Las propiedades tan valiosas de este motor lo hacen apropiado para la tracción eléctrica: trenes, tranvías, trolebuses y también en grúas donde son necesarios altos pares a bajas velocidades y viceversa. La regulación de la velocidad de estos motores, a diferenciai conel motor derivación, ió se realiza solamente por control de la tensión aplicada al motor. Este procedimiento puede realizarse de manera económica si se dispone por lo menos de dos motores (pueden ser también cuatro o seis), como sucede en los ferrocarriles eléctricos urbanos o interurbanos. Cada coche motor va equipado con dos motores serie, uno acoplado al boje (o bogie) delantero que impulsa las ruedas motrices ti delanteras y otro acoplado al boje trasero impulsando sus respectivas ruedas traseras. 19/11/2007 Prof. Aguilar Peña 7

8 APLICACIÓN A TRACCION ELÉCTRICA DC-SERIE 19/11/2007 Prof. Aguilar Peña 8 AÉN) I.T.I Esp..Electróni ica. Control de Motores

9 AÉN) I.T.I Esp..Electróni ica. Contr rol de Mo otores Las velocidades de ambos motores son iguales en todo momento. La variación de velocidad se consigue con la conexión serie-paralelo de ambos motores, de esta forma pueden obtenerse dos velocidades básicas de trabajo con un buen rendimiento energético. Inicialmente los motores están conectados en serie a través de una resistencia variable que se va eliminando gradualmente hasta que se obtiene una tensión en bornes de cada motor, mitad de la linea. Con ello se obtiene la primera posición de marcha. En este momento, al no existir ninguna resistencia externa en el circuito, se obtiene un gran rendimiento nt del conjunto. nt Cuando se desea aumentar la velocidad del vehículo se cambia la conexión en serie de los motores y se pasa a paralelo l insertando al mismo tiempo entre ellos y la línea una resistencia exterior. Esta resistencia se va eliminando poco a poco hasta que los motores funcionan a plena tensión de linea, obteniendo la segunda posición estable de funcionamiento 19/11/2007 Prof. Aguilar Peña 9

10 otores rol de Mo ica. Contr.Electróni I.T.I Esp. AÉN) I AUTOEXCITACIÓN DC-SHUNT Utilizado en máquinas y herramientas por su estabilidad 19/11/2007 Prof. Aguilar Peña 10

11 AUTOEXCITACIÓN DC-COMPUESTO COMPUESTO Maquinas herramientas y tracción 19/11/2007 Prof. Aguilar Peña 11 AÉN) I.T.I Esp..Electróni ica. Control de Motores

12 DC-COMPARACIÓN COMPARACIÓN 19/11/2007 Prof. Aguilar Peña 12 AÉN) I.T.I Esp..Electróni ica. Control de Motores

13 AÉN) I.T.I Esp..Electróni ica. Contr rol de Mo otores DC-GENERADOR EJEMPLO Un generador excitación independiente 20 kw, 250 V, 1300 rpm,con resistencia de R a = 0.3 ohm, y R f = 180 ohms. Sin carga, el terminal voltaje es de 250 V, la corriente 1.5 A. A plena carga, el terminal voltaje es tambiem 250 V. a) Dibuja el circuito equivalente. 03Ω 0.3Ω b) A plena carga, calcula: 180Ω I El generador voltaje E a a E a El par entregado V I f Corriente y voltaje de excitación f 250V 19/11/2007 Prof. Aguilar Peña 13

14 AÉN) I.T.I Esp..Electróni ica. Contr rol de Mo otores GENERATOR: Cálculo de k de la maquina sin carga: ω m = 2 p n/60 =2 p 1300/60 = /sec E a_ nl = K Φ f ω m = K m I f ω m K m = E a_nl / I f ω m = 250 / (1.5 )( ) = Corriente carga: I a = / 250 = 80 A Voltaje generador: E a = V t + I a R a = (80)(0.3) =274 V Par: T e =E a I a / ω m = (274)(80) / = Newton m Corriente excitación y voltaje a plena carga: I f = E a / (K m ω m ) = 274/ (1.224) ( ) =1.64 A V f = R f I f = (1.64)(180) = 296 V 19/11/2007 Prof. Aguilar Peña 14

15 AÉN) I.T.I Esp..Electróni ica. Contr rol de Mo otores DC-SHUNT EJEMPLO Un shunt motor de 15 kw, 240 V, tiene una resistencia de armadura R a = ohm, y de excitación R f = 120 ohms. La corriente es de 8 A y una velocidad de 1000 rpm. a) Dibuja el diagrama equivalente. b) Calcula la constante del motor c) Calcula la velocidad y el Par 0.25 E a I a Φ f Diagrama equivalente I m V 19/11/2007 Prof. Aguilar Peña 15

16 AÉN) I.T.I Esp..Electróni ica. Contr rol de Mo otores MOTOR. Corriente de excitación I f = 240 / 120 = 2 A Corriente de armadura sin carga: I a = 8-2 = 6 A Voltaje generador sin carga: E a = V t -I a R a = (6)(0.25) = V Velocidad sin carga: ω m_nl = 2 π n / 60 = 2 π 1000 / 60 = / sec Constante de maquina: E a = K Φ f ω m_nl = K m I f ω m_nl K m = E a /I f ω mnl m_nl = / (2) (104.72) = Corriente carga: I m = / 240 = 62.5 A Corriente armadura: I a = = 60.5 A m 19/11/2007 Prof. Aguilar Peña 16

17 otores rol de Mo ica. Contr AÉN) I.T.I Esp..Electróni Voltaje generador a plena carga: E a =V t - I a R a = (60.5)(0.25) = V Velocidad motor a plena carga: E a = K Φ f w m = K m I f ω m w m = E a / K m I f = / (1.139)( 2) = 98.8 rad./sec Par: n m = 60 ω m / 2 π = rpm. T e = E a I a / ω m = (224.8)(60.5) / 98.8 = Newton m 19/11/2007 Prof. Aguilar Peña 17

18 ica. Contr rol de Mo otores AÉN) I.T.I Esp..Electróni DC-ARRANQUE Motor arranque. a) Calcula la corriente de arranque del ejemplo anterior. El voltaje de inducido es cero porque la velocidad e cero. La corriente de arranque es : I start = (300-4) / 0.2 = 1480 A. 4V Circuito equivalente de arranque 0.2 Ω E a =0 I a I m Φ f 300V 150 Ω 19/11/2007 Prof. Aguilar Peña 18