ELECTRONICA DE POTENCIA 2UNIVERSIDAD TECNOLGICA DEL PER

DOCENTE: ING. JORGE PALMA LARA

CIRCUITOS EQUIVALENTES DE MOTORES DC

Sistema Elctrico

Maquina Elctrica

Sistema Mecnico

Flujo de energa como MOTORMOTOR

Flujo de energa como GENERADORGENERADOR

Las mquinas elctricas son convertidores

electromecnicos capaces de transformar energa desde

un sistema elctrico a un sistema mecnico o viceversa

MQUINAS ELCTRICAS

En los motores elctricos las espiras rotativas del conductor

son guiadas mediante la fuerza magntica ejercida por el campo

magntico y la corriente elctrica. Se transforma la energa

elctrica en energa mecnica.

FUERZA Y TORQUE SOBRE UNA ESPIRA CON CORRIENTE

ESPIRA QUE ROTA ENTRECARAS POLARES

Se basan en la ley de Faraday que indica que "en

cualquier conductor que se mueve en el seno del campo

magntico se generar una diferencia de potencial entre

sus extremos, proporcional a la velocidad de

desplazamiento".

FEM INDUCIDO

Si en lugar de un conductor

rectilneo se introduce una espira

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 la misma,

se detectar la aparicin de una

corriente elctrica que circula por

la resistencia y que cesar en el

momento en que se detenga el

movimiento. El sentido de la

corriente viene determinado por la

ley de Lenz.

Principio de funcionamiento de un generador

eind = 2vBl

eind = 2vBl

2ind

e

Funcionamiento

del Motor DC

Cuando una corriente elctrica

pasa a travs de un cable

conductor inmerso en un campo

magntico, la fuerza magntica

produce un par el cual provoca el

giro del motor

2ind

i

Campo Magntico

en el Motor DCCuando una corriente elctrica pasa a

travs de un cable conductor inmerso

en un campo magntico, la fuerza

magntica produce un par el cual

provoca el giro del motor

Fuerza Magntica

en el Motor DC

Cuando una corriente elctrica pasa a

travs de un cable conductor inmerso

en un campo magntico, la fuerza

magntica produce un par el cual

provoca el giro del motor

Par

en el Motor DCCuando una corriente elctrica pasa a

travs de un cable conductor inmerso

en un campo magntico, la fuerza

magntica produce un par el cual

provoca el giro del motor

Espiras y Bobinas

S

F

F

F

I

N

Brush

V

RotorArmature

windings

FLUJO DE POTENCIA Y PERDIDAS EN MAQUINAS CC

FLUJO DE POTENCIA Y PERDIDAS EN MAQUINAS CC

MOTORES DC

Constitucin general:

El motor de corriente continua est compuesto de 2 piezas

fundamentales :

Rotor

(circuito de armadura o inducido)

Eje

Ncleo y Devanado

Colector

Tapas

Constituye la parte mvil del motor,

proporciona el par para mover a la

carga.

Est formado por

MOTORES DC

Eje : Formado por una barra de acero fresada. Imparte la rotacin al

ncleo, devanado y al colector.

Ncleo : Se localiza sobre el eje. Fabricado con capas laminadas de acero,

su funcin es proporcionar un trayecto magntico entre los polos para que

el flujo magntico del devanado circule.

Este ncleo laminado contiene ranuras a lo largo de su superficie para

albergar al devanado de la armadura (bobinado).

Rotor

Constitucin general: MOTORES DC

Devanado : Consta de bobinas aisladas entre s y entre el ncleo de la

armadura. Estas bobinas estn alojadas en las ranuras, y estn conectadas

elctricamente con el colector, el cual debido a su movimiento rotatorio,

proporciona un camino de conduccin conmutado.

Colector : Denominado tambin conmutador, est constituido de lminas de

material conductor (delgas), separadas entre s y del centro del eje por un

material aislante, para evitar cortocircuito con dichos elementos. El colector

se encuentra sobre uno de los extremos del eje del rotor, de modo que gira

con ste y est en contacto con las escobillas.

La funcin del colector es recoger la tensin producida por el devanado

inducido, transmitindola al circuito por medio de las escobillas.

Constitucin general: MOTORES DC

Armazn

Imn permanente

Escobillas y portaescobillas

Estator

Constituye la parte fija de la mquina. Su

funcin es suministrar el flujo magntico que

ser usado por el bobinado del rotor para

realizar su movimiento giratorio.

Est formado por

Carcasa

Constitucin general: MOTORES DC

Armazn : Denominado tambin yugo, tiene dos funciones primordiales :

servir como soporte y proporcionar una trayectoria de retorno al flujo

magntico del rotor y del imn permanente, para completar el circuito

magntico.

Imn permanente : Compuesto de material ferromagntico altamente

remanente, se encuentra fijado al armazn o carcasa del estator. Su

funcin es proporcionar un campo magntico uniforme al devanado del

rotor o armadura, de modo que interacte con el campo formado por el

bobinado, y se origine el movimiento del rotor como resultado de la

interaccin de estos campos.

Constitucin general: MOTORES DC

Se utilizan en casos en los que es de importancia el poder regular

continuamente la velocidad del eje y en aquellos casos en los que se necesita

de un par de arranque elevado.

Para funcionar, precisa de dos circuitos elctricos distintos:

El circuito de campo magntico

El circuito de la armadura.

El campo magntico (bsicamente un imn o un electroimn) permite la

transformacin de energa elctrica recibida por la armadura en energa

mecnica entregada a travs del eje. La energa elctrica que recibe el campo

se consume totalmente en la resistencia externa con la cual se regula la

corriente del campo magntico. Es decir ninguna parte de la energa elctrica

recibida por el circuito del campo, es transformada en energa mecnica.

La armadura consiste en un grupo de bobinados alojados en el rotor y en un

ingenioso dispositivo denominado colector mediante el cual se recibe corriente

continua desde una fuente exterior y se convierte la correspondiente energa

elctrica en energa mecnica que se entrega a travs del eje del motor.

Motor de Corriente Directa (DC):

Motor de Corriente Directa (DC):

Los distintos modos de conectar los arrollamientos de excitacin

de los motores de corriente continua constituyen la base para

poder modificar ampliamente las formas de funcionamiento de

estos motores. Segn sea la conexin elegida, los motores reciben

nombres especiales.

A continuacin se exponen los sistemas de excitacin ms

utilizados en la prctica:

- Excitacin por Imanes Permanentes.

- Excitacin Independiente.

- Auto excitacin.

- Excitacin Serie.

- Excitacin Paralelo.

- Excitacin Compuesta.

CIRCUITO EQUIVALENTE DE UN MOTOR DE CORRIENTE

CONTINUA CON EXCITACIN SEPARADA

CIRCUITO EQUIVALENTE CON EXCITACIN

SEPARADA

modificar la velocidad actuando sobre la alimentacin de los

devanados del motor.

a.1.- Una opcin consiste en modificar el flujo de excitacin que crea el

inductor, es decir, Vf, as, cambiar la velocidad y el par. Como los

cambios de la velocidad y el par tienen tendencia contraria, la potencia,

puede permanecer constante. (Regulacin de campo o de potencia

constante).

a.2.- Otra opcin consiste en mantener el flujo de excitacin que crea el

inductor y variar la tensin del inducido Va, en este caso se modificara la

velocidad ya que la corriente de armadura Ia permanece prcticamente

constante. El par permanecer constante al no variar la corriente de

armadura pero la potencia proporcionada variara como consecuencia del

cambio en la velocidad. (Regulacin del inducido o de par constante).

Motor de Corriente Directa (DC):

CIRCUITO EQUIVALENTE EN DERIVACIN

indAT

K

R

K

V

2)(

Aind

T RK

KV

VT = EA + IARA

VT = K + IARA

KI indA

Un motor en derivacin de 50 Hp, 250 V, 1200 rev/min con devanados

de compensacin, tiene una resistencia de inducido de 0,06 ohms. Su

circuito de campo tiene una resistencia total de 50 ohms con lo que

produce una velocidad de vaci de 1200 rev/min. Tiene 1200 vueltas por

polo en el devanado en derivacin. IF es constante

Dibujar la

caracterstica par

velocidad del motor

cuando IL es 100 A,

200 A y 300 A

00 n

n

E

E

A

A

CIRCUITO EQUIVALENTE DE MOTOR EN SERIE

Kc

RR

Kc

V SA

ind

T

1

ind = KIA = KcIA2

VT = EA + IA (RA + RS)

KcI indA

SAind

T RRKc

KV

indK

c

CIRCUITO EQUIVALENTE DE MOTOR COMPUESTO

VT = EA + IA (RA + RS)

IA = IL - IF

IF = VT/RF

PROBLEMA

Circuito Tipo Frecuencia

de rizado

Cuadrante de

funcionamiento

Media onda 3fs

semiconvertidor 6fs

Convertidor

Totalmente

controlado

6fs

Convertidor

dual 6fs

Variadores

monofsicos/

trifsicos CA/CC

Aplicaciones

Troceador Configuracin Cuadrante funcionamiento

Tipo A

Tipo B

Troceadores o

Choppers CC/CC

Aplicaciones

Troceador Configuracin Cuadrante funcionamiento

Tipo C

Tipo D

Tipo E

Troceadores o

Choppers CC/CC

Aplicaciones

Aplicaciones

Actuadores :

CONVERTIDOR:

Debe permitir obtener tensin y corriente directa e inversa para poder trabajar en 4

cuadrantes.

La tensin media de salida debe variar linealmente con la seal de control para

obtener una buena precisin del control de posicin.

Debe proporcionar una corriente con un buen factor de forma para minimizar las

fluctuaciones en la velocidad y par del motor.

TROCEADORES RECTIFICADORES CONTROLADOS