cd_motores teoría

7/16/2019 CD_motores teora

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.Electrnica

Con

trolelectrnicodemotores

Control electrnico de

Motores(Conceptos)


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LECCIN 1:CONCEPTOS DE MOTORES

1. INTRODUCCIN A LOS MOTORES ELCTRICOS

2. MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA

3. MOTORES DE CORRIENTE ALTERNA

Fraile,J; Mquinas eltricas.MacGrawhill

Faure,R; Mquinas y accionamientos elctricos.Fondo editorial de Ingenieros naval. Madrid 2000

Cortes Cherta,M; Curso moderno de maquinaselctricas rotativas.Tomos I a IV. Editores TcnicosAsociados. Barcelona 1990.

Hans,T at ali; Regulacin digital electrnica.Paraninfo


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PRINCIPIO

Se basa en la ley de Faraday que indica que "encualquier conductor que se mueve en el seno del campomagntico se generar una diferencia de potencial entre susextremos, proporcional a la velocidad de desplazamiento".


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Si en lugar de un conductor rectilneo se introduce unaespira con los extremos conectados a una determinada

resistencia y se le hace girar en el interior del campo,de forma que vare el flujo magntico abrazado por lamisma, se detectar la aparicin de una corriente

elctrica que circula por la resistencia y que cesar enel momento en que se detenga el movimiento. El sentidode la corriente viene determinado por la ley de Lenz.


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Prof. Aguilar Pea Control Motores.Conceptos 5


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Mediante el sistema descrito se genera una corriente elctrica a partir de un

movimiento mecnico, lo que corresponde al principio de funcionamiento de un

generador.

Al ser dicho efecto reversible, el funcionamiento como motor se consigue

invirtiendo los papeles.


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MOTORES ELCTRICOS

En los motores elctricos las espiras rotativas del conductor son

guiadas mediante la fuerza magntica ejercida por el campomagntico y la corriente elctrica. Se transforma la energaelctrica en energa mecnica. W=2Pif=pWm=p2Pin/60

Wm velocidad de giroespiras rad/seg

P pares polos

Colector de delgas Colector de anillos


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Corrienteen un Motor DC

Cuando una corriente elctrica pasa a travsde un cable conductor inmerso en un campomagntico, la fuerza magntica produce unparel cual provoca el giro del motor


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Paren el Motor DC Cuando una corriente elctrica pasa a travsde un cable conductor inmerso en un campo

magntico, la fuerza magntica produce unparel cual provoca el giro del motor


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odemotores

CONSTITUCIN MOTOR DC polos

ventilador

escobillas

colector

Inducidorotor


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odemotores Atendiendo a la naturaleza de la corriente elctrica

utilizada, los motores elctricos rotativos pueden dividirseen:

- Motores de Corr iente Continu a.

- Moto res de Corr iente Alterna.- Moto res Universales.

Los motores de c.a., a su vez, por la naturaleza de lacorriente de excitacin pueden clasificarse en:

- Moto res Sncronos.- Moto res Asnc ronos o de Inducc in.

CLASIFICACIN MOTORES


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-Excitacin por imanes permanentes-Excitacin independiente-Excitacin serie

-Excitacin paralelo-Excitacin compuesta


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MOTOR CC


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MOTOR CC


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MOTOR CC

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MOTORES DC IMANPERMANENTE

Imn permanente Estator bobinado

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Los motores con campos magnticos originados por imanespermanentes, tienen las siguientes ventajas:

- No necesitan corriente magnetizante, reducindose as el

gasto energtico de la misma al no producirse, en el circuito deexcitacin, prdidas por efecto Joule.

- Se consigue un primer abaratamiento en su construccin, al

suprimirse los conductores que constituyen el devanado de

excitacin.

- Poseen una excitacin estable.Sin embargo, presentan grandes inconvenientes, que hacenlimitado su uso exclusivamente en mquinas de muy bajapotencia, los cuales pasamos a enumerar:

- Poseen un campo magntico fijo sin posibilidad de

regulacin.

- El campo magntico es relativamente dbil, presentando la

mquina unas elevadas dimensiones con relacin a la potencia

desarrollada.

- La tecnologa de elaboracin e imantacin de los imanes

permanentes es compleja y por tanto, costosa.

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MOTORES DC EXCITACININDEPENDIENTE

INDUCTOR

INDUCIDO

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Rgimen permanente

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MOTORES DC IMAN PERMANENTE (Flujo cte)

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AUTOEXCITACIN DC-SERIE

El motor universal es un motor dc conexcitacin serie que puede seralimentado con ca ya que lasalternancias de la corriente se

producen al mismo tiempo( en fase) enel inductor y en el inducido

a


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Controlelectrnic

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Par de arranqueelevado

Muy inestable,tendencia a embalarse

Utilizado en traccinelctrica

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APLICACIN A TRACCION ELCTRICA DC-SERIE

a


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Las propiedades tan valiosas de este motor lo hacenapropiado para la traccin elctrica: trenes, tranvas,

trolebuses y tambin en gras donde son necesariosaltos pares abajas velocidades y viceversa.

La regulacin de la velocidad de estos motores, adiferencia con el motor derivacin, se realiza solamentepor control de la tensin aplicada al motor. Esteprocedimiento puede realizarse de manera econmica sise dispone por lo menos de dos motores (pueden sertambin cuatro o seis), como sucede en los ferrocarriles

elctricos urbanos o interurbanos. Cada coche motor vaequipado con dos motores serie, uno acoplado al boje (obogie) delantero que impulsa las ruedas motricesdelanteras y otro acoplado al boje trasero impulsando

sus respectivas ruedas traseras .

a


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Las velocidades de ambos motores son iguales en todo momento.La variacin de velocidad se consigue con la conexin serie-paralelode ambos motores, de esta forma pueden obtenerse dosvelocidades bsicas de trabajo con un buen rendimiento energtico.

Inicialmente los motores estn conectados en serie a travs deuna resistencia variable que se va eliminando gradualmente hastaque se obtiene una tensin en bornes de cada motor, mitad de lalinea. Con ello se obtiene la primera posicin de marcha. En este

momento, al no existir ninguna resistencia externa en el circuito,se obtiene un gran rendimiento del conjunto.

Cuando se desea aumentar la velocidad del vehculo se cambia laconexin en serie de los motores y se pasa a paralelo insertando almismo tiempo entre ellos y la lnea una resistencia exterior. Estaresistencia se va eliminando poco a poco hasta que los motoresfuncionan a plena tensin de linea, obteniendo la segunda posicinestable de funcionamiento

a


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AUTOEXCITACIN DC-SHUNT

Utilizado enmquinas y

herramientaspor su

estabilidad

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AUTOEXCITACIN DC-COMPUESTO

Maquinas herramientas ytraccin

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DC-COMPARACIN

ca


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Un generador excitacin independiente 20 kW, 250 V, 1300 rpm,con

resistencia de Ra = 0.3 ohm, y Rf = 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.

b) A plena carga, calcula:

El generador voltaje Ea

El par entregado

Corriente y voltaje de excitacin

Ea

Ia180W

IfVf

0.3W

250V

DC-GENERADOREJEMPLO

ca


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GENERATOR:

Clculo de k de la maquina sin carga:

wm= 2 p n/60 =2 p 1300/60 = 136.13 1/sec

Ea_nl = KFfwm = Km I fwm

Km = Ea_nl / I fwm = 250 / (1.5 )( 136.13) = 1.224

Corriente carga: Ia = 20000 / 250 = 80 A

Voltaje generador: Ea = Vt + Ia Ra = 250 + (80)(0.3) =274 V

Par:Te = Ea Ia / wm = (274)(80) / 136.131 = 161.0 Newton m

Corriente excitacin y voltaje a plena carga:

I f = Ea / (Kmwm ) = 274/ (1.224) (136.131) =1.64 A

Vf = Rf I f = (1.64)(180) = 296 V

ca


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a) Dibuja el diagrama equivalente.

b) Calcula la constante del motor

c) Calcula la velocidad y el Par

Ea 240 V

Im0.25

120Ff

Ia

Un shunt motor de 15 kW, 240 V, tiene una resistnia de armadura Ra = 0.25ohm, y de excitacin Rf = 120 ohms. La corriente es de 8 A y una velocidad de

1000 rpm.

Diagrama equivalente

DC-SHUNT EJEMPLO

ca


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MOTOR.

Corriente de excitacin I f = 240 / 120 = 2 A

Corriente de armadura sin carga: Ia = 8 - 2 = 6 A

Voltaje generador sin carga: Ea = Vt - Ia Ra = 240 - (6)(0.25) =238.5 V

Velocidad sin carga: wm_nl

= 2 p n / 60 = 2 p 1000 / 60 = 104.72 /sec

Constante de maquina: Ea = KFfwm_nl = Km I fwm_nl

Km = Ea / I fwm_nl = 238.5 / (2) (104.72) =1.139

Corriente carga: Im = 15000 / 240 = 62.5 A

Corriente armadura: Ia = 62.5 - 2 = 60.5 A

ca


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Voltaje generador a plena carga:

Ea = Vt - Ia Ra = 240 - (60.5)(0.25) = 224.9 V

Velocidad motor a plena carga:Ea = KF f wm = Km I fwm

wm = Ea / Km I f = 224.8 / (1.139)( 2) = 98.8 rad./sec

nm = 60 wm / 2 p = 942.7 rpm.

Par:

Te = Ea Ia / wm = (224.8)(60.5) / 98.8 = 137.65 Newton m

ca

DC ARRANQUE


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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.

Im

Ea=0 300VF

f

0.2 W

150 W

4V

Circuito equivalente de arranque

Ia

DC-ARRANQUE

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