proyecto final electrotecnia

7/23/2019 Proyecto Final Electrotecnia

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PROYECTO FINAL ELECTROTECNIA

“Variación de velocidad de un motor de rotor bobinado”

INDICE

1. Introducción2. Planteamiento de problema

3. Justificación4. Obetivos4.1. Obetivo !eneral4.2. Obetivos "spec#ficos

$. %arco de &eferencia

'. %arco (istórico

). %arco *onceptual

+. (ipótesis

,. Procedimientos - *lculos

,.1. /escripción de los e0uipos

,.2. nlisis de resultados

1. iblioraf#a

11. *onclusiones



1. Introducción

El motor de rotor bobinado se utiliza en aquellos casos en los que la transmisión depotencia es demasiado elevada (a partir de 200 Kw) y es necesario reducir lascorrientes de arranque. También se utiliza en aquellos casos en los que se deseareular la velocidad del e!e.

"u caracter#stica principal es que el rotor se alo!a un con!unto de bobinas que adem$sse pueden conectar al e%terior a través de anillos rozantes. &olocando resistenciasvariables en serie a los bobinados del rotor se consiue suavizar las corrientes dearranque.

'e la misma manera racias a un con!unto de resistencias conectadas a los bobinadosdel rotor se consiue reular la velocidad del e!e. n detalle interesante es que lavelocidad del e!e nunca podr$ ser superior que la velocidad correspondiente si el motor *uera s#ncrono..

2. Planteamiento del Problema

+&ómo variar la velocidad de un motor de rotor bobinado de corriente alterna,

3. Justificación

-nalizando las di*erencias de los motores asincrónicos con rotor de !aula de ardilla

conviene sealar que es di*#cil reular sus velocidades y que su corriente de arranque

es rande.

Estas son las causas que /acen al motor de rotor bobinado sin duda el m$s utilizado

tanto en alunas /erramientas como en la industria del electrodoméstico.

4. Obetivos

4.1. Obetivo !eneral5.

acer variar la velocidad de un motor de rotor bobinado de corriente alterna

4.2. Obetivos "spec#ficos5.

5 &onocer la construcción y distintas partes de un motor de rotor bobinado5 'emostrar la /ipótesis planteada y determinar a que resistencia el motor tiene

mayor y menor velocidad5 1ariar la velocidad para darle un buen uso al motor y obtener un buen

desarrollo del motor

$. %arco de &eferencia



os motores as#ncronos son m$quinas rotativas de *lu!o variable. El campo inductor

est$ enerado por corriente alterna. 3eneralmente el inductor est$ en el estator y el

inducido en el rotor.

"on motores que se caracterizan porque son mec$nicamente sencillos de construir lo

cual los /ace muy robustos y sencillos apenas requieren mantenimiento y son baratos

y no se ven sometidos a vibraciones por e*ecto de la trans*ormación de ener#aeléctrica en mec$nica ya que la potencia instant$nea absorbida por una cara tri*$sica

es constate e iual a la potencia activa

"i bien en la actualidad los motores mono*$sicos solamente se emplean en alunos

pocos *errocarriles que operan desde /ace bastante tiempo4 sus versiones de pequea

potencia son muy utilizados y en una ran diversidad de aplicaciones. En la actualidad

se los usa en corriente alterna y se emplean en /erramientas de mano (taladros

amoladoras sierras etc.) y muc/os electrodomésticos (batidoras procesadoras

licuadoras aspiradoras de polvo etc.).

&omo el volumen de un motor est$ m$s relacionado con la cupla que con la potenciadesarrollada4 un motor de poco volumen y poca cupla que ire a ran velocidad puedeentrear una potencia mec$nica importante. os motores universales que iran a50.000 o m$s rpm pueden desarrollar una potencia mec$nica importante por e!emplosuperar el 6ilowatt con un volumen reducido.

&omparados con los motores de uso industrial la mayor#a de los motores universalestienen una vida 7til muc/o m$s limitada pero como los arte*actos en los que se los usano tienen un uso muy *recuente y son de relativamente ba!o costo terminanamortiz$ndose de manera muy económica.

&omo tanto en las /erramientas eléctricas de mano como en los electrodomésticos elcosto del motor puede ser un porcenta!e importante del costo total es importante

simpli*icar la construcción del mismo para abaratarlo4 por tal motivo los motores

universales se los construye con polos salientes en el estator y arrollamientos de

e%citación concentrados es decir m$s parecidos a las m$quinas de corriente continua.

8or el mismo motivo estos motores no poseen polos au%iliares ni arrollamiento

compensador

6uncionamiento /el %otor

os motores *uncionan eneralmente en altas velocidades de 9.:00 a 20.000 r.p.m.esto da luar a un alto cociente de ener#a;a;peso y de ener#a;a;tamao/aciéndolos deseables para las /erramientas /and;/eld aspiradores y m$quinas decostura. n motor universal tiene altas velocidades usando diversas corrientes de una*uente de ener#a. El *uncionamiento cerca de la cara clasi*icada es similar para todaslas *uentes comenzar el es*uerzo de torsión es alto y la reulación de la velocidad espobre la velocidad es muy alta en las caras que son ba!as. Teóricamente en la caracero la velocidad llea a ser in*inita as# alunos motores como este deben emplear controles de velocidad.



Este motor est$ construido de manera que cuando los devanados inducidos e inductor est$n unidos en serie y circula una corriente por ellos se *orman dos *lu!os manéticosque al reaccionar provocan el iro del rotor tanto si la tensión aplicada es continuacomo alterna.

*aracter#stica Par7Velocidad /el %otor

En la *iura se muestra una t#pica caracter#stica par;velocidad de un motor universal.Esta caracter#stica di*iere de la caracter#stica par;velocidad de la misma m$quina queopera conectada a una *uente dc por las 2 siuientes razones<

os devanados del inducido y de campo tienen reactancia bastante rande a :0 o =0z. na parte sini*icativa del volta!e de entrada cae a través de estas reactancias4 por tanto E- es menor para un volta!e de entrada dado durante la operación a.c. quedurante la operación d.c. 8uesto que E-> 6?@ para una corriente del inducido y un par inducido dados el motor es m$s lento en corriente alterna que en corriente continuo

-dem$s el volta!e m$%imo de un sistema es veces su valor rms de modo que podr#aocurrir saturación manética cerca de la corriente m$%ima de la m$quina. Esta

saturación podr#a reducir sini*icativamente el *lu!o rms del motor para un nivel decorriente dado y tiende a reducir el par inducido de la m$quina.

plicaciones

El motor tiene la caracter#stica par;velocidad descendente *uertemente empinada deun motor dc serie de modo que no es adecuado para aplicaciones de velocidadconstante. "in embaro por ser compacto y dar m$s par por amperio que cualquier otromotor mono*$sico se utiliza en aplicaciones donde se requieren un peso liero y altopar.

-plicaciones t#picas de este motor son las aspiradoras eléctricas los taladros y las

/erramientas manuales similares as# como los utensilios de cocina./etección8 9ocali:ación ; &eparación /e ver#as "n %otores <niversales

• 8ruebas< Tanto el arrollamiento inductor como el del inducido deben veri*icarse

detenidamente antes y después de su monta!e. El arrollamiento inductor se

comprobar$ en busca de contactos a masa cortocircuitos interrupciones e

inversiones de polaridad. Ao /ay que olvidar que antes de rebobinar un inducido

/ay que veri*icar el colector en busca de posibles delas en cortocircuito o

contactos a masa.

• Beparación< as aver#as que pueden presentarse en los motores universales son

las mismas que ocurren en los de motores continua. - continuación se enumeran

las m$s corrientes<

"i se producen c/ispas abundantes en *uncionamiento las causas pueden ser<

• Terminales de bobinas conectados a delas que no corresponden.



• 8olos inductores con cortocircuito.

• Cnterrupción en las bobinas del inducido.

• &ortocircuito en las bobinas del inducido.

• Terminales de bobinas invertidos.

• &o!inetes desastados.

• $minas de mica salientes.

• "entido de rotación invertidos.

"i el motor se calienta en e%ceso puede ser debido a<


• Dalta de enrase en los co!inetes.

• obinas con cortocircuitos.

• "obrecara.

• -rrollamientos inductores con cortocircuitos.

• Escobillas mal situadas.

"i el motor desprende /umo las causas pueden ser<

• Cnducido con cortocircuitos.



• Tensión inadecuada.

• "obrecara.

"i el par motor es débil puede ser debido a<



• obinas con cortocircuitos.


• Escobillas mal situadas.


*onstrucción /e 9os %otores

as partes principales del motor son<

F a carcasa F El estator F El inducido F os escudos.

a carcasa suele ser por lo reular de acero laminado de aluminio o de *undición con

dimensiones adecuadas para mantener *irmes las c/apas del estator. os polos suelenestar a*ianzados a la carcasa con pernos pasantes. &on *recuencia se construye lacarcasa de una pieza con los soportes o pies del motor.

El estator o inductor que se representa !unto con otras partes componentes consisteen un paquete de c/apas de *orma adecuada *uertemente prensadas y *i!adasmediante remac/es o pernos.

El inducido es similar al de un motor de corriente continua pequeo. &onsiste en unpaquete de c/apas que *orma un n7cleo compacto con ranuras normales u oblicuas yun colector al cual van conectados los terminales del arrollamiento inducido. Tanto el

n7cleo de c/apas como el colector van sólidamente asentados sobre el e!e.os escudos como en todos los motores van montados en los lados *rontales de lacarcasa y aseurados con tornillos. En los escudos van alo!ados los co!inetes quepueden ser de resbalamiento o de bolas en los que descansan los e%tremos del e!e. Enmuc/os motores universales pueden desmontarse sólo un escudo pues el otro est$*undido con la carcasa.

'. %arco (istórico



En el comienzo de las aplicaciones de la ener#a eléctrica a *inal del silo GCG y debidoa la ran in*luencia de T/omas -lba Edison (5HIJ5L95) reinaba la corriente continuase la empleaba principalmente para iluminación y en los primeros motores eléctricosutilizados por la industria. 8ero también *ue en esa época que 3eore Mestin/ouse(5HI=5L5I) con la colaboración de Ai6ola Tesla (5H:=5LI9) empezó la promoción dela corriente alterna con los resultados que /oy todos conocemos.

'esde esa época los motores de asincrónicos de corriente alterna y a pesar de susrandes venta!as constructivas tardaron en imponerse a los de corriente continua*undamentalmente por la di*icultad de poder variar *$cilmente su velocidad4 cosa que esmuy sencilla en estos 7ltimos. -nte ese panorama no resulta sorprendente que se/ayan desarrollado motores de corriente alterna que a seme!anza de los de corrientecontinua poseen un colector y son de velocidad variable.

'entro de la diversidad de m$quinas a colector que se desarrollaron tanto de corrientecontinua como de corriente alterna alunas continuaron emple$ndose /asta nuestrosd#as.

). %arco *onceptual

os motores mono*$sicos de inducción poseen un bobinado 7nico en el estator. Estebobinado est$ devanado eneralmente en varias bobinas que se distribuyen en laperi*eria del estator y enera un campo manético 7nico alternado a lo laro del e!e delos campos.

Estando inmóvil el rotor las alternancias del campo del estator induce corriente en elrotor. Estas corrientes producen a su vez campos del mismo sino que el estator quetienden a /acerlo irar 5H0N /asta en*rentarlo con los polos opuestos. 8ero esta *uerzase e!erce a lo laro del e!e del rotor y por lo tanto la *uerza de iro es iual en ambossentidos y el rotor no se mueve. "i en estas condiciones se da al rotor un impulso con

la mano éste se pondr$ en marc/a y irar$ en la dirección en que se le dio el impulso. -l ir aumentando la velocidad del rotor llea a un punto en que apro%imadamentecumple medio iro es decir 5H0N de rotación por cada alternancia completa de lacorriente que circula por el estator.

"i las velocidades del campo manético iratorio y la del rotor son iuales no seinducir$ *.e.m. debido a que no /abr#a movimiento relativo entre los campos del estator y rotor. -l no /aber *.e.m. no e%istir$ corriente inducida y por lo tanto no se inducir$ elpar motor entonces se /ace necesario que el rotor ire a una velocidad menor que elcampo manético iratorio del estator. Esta di*erencia de velocidad se llamaOdeslizamientoO.

Deslizamiento del rotor

"e re*iere al movimiento relativo del motor con respecto a la velocidad dedeslizamienton des = nsinc - nm

'onde< n des es la velocidad de deslizamiento en la maquinansinc es la velocidad de los campos manéticosnm es la velocidad mec$nica

8or tanto el deslizamiento del motor se de*ine como <



Frecuencia eléctrica en el motor

En el motor se induce tensiones y corrientes eléctricas que conllevan a compararlo conun trans*ormador rotante en el que el estator es el primario que induce un volta!e en elrotor tomado como el secundario.

- di*erencia de un trans*ormador normal la *recuencia del secundario (*r) no esnecesariamente la misma del primario (*e) para el motor.

8ara < 0 z P * P *e⇒ *r es proporcional a (nsinc nm)*r > "Q *e

Entonces<

&omo /acer arrancar a mano un motor eléctrico no es muy cómodo se /an ideadomedios que permitan el arranque autom$tico. "e7n el modo de arranque se distinuenprincipalmente los motores de inducción de *ase partida y los motores de arranque por condensador.

El rotor de un motor de inducción consta de un cilindro de c/apas de acero o /ierro al

silicio prensadas para *ormar un solo cuerpo. a super*icie de este rotor est$ ranurada

y por ellas se pasan barras de cobre cuyos e%tremos se sueldan a las coronas que son

también de cobre. Este tipo de rotor se llama también rotor en Raula de ardilla o rotor encorto circuito. -ctualmente las !aulas de ardilla se construyen de aluminio *undido.

*ontrol de la velocidad de un motor asincrónico

"i de la e%presión del resbalamiento de una m$quina se inducción se despe!a lavelocidad resulta<



En la e%presión se puede ver que las variables son< la frecuencia la cantidad de polos yel resbalamiento.

*ontrol de la frecuencia< por este medio se puede conseuir una variación continuade la velocidad dentro de l#mites muy amplios. &omo no es sencillo obtener una tensiónde *recuencia variable este procedimiento recién se pudo aplicar en *orma económicacuando se desarrollaron semiconductores de potencia de ba!o costo y sin duda es la

me!or *orma de controlar la velocidad y la que mayores posibilidades presenta.*ambio del n=mero de polos< como los polos manéticos se presentan de a pareseste procedimiento no produce una variación continua de la velocidad4 lo que da luar amotores de dos tres o m$s velocidades que pueden ser muy 7tiles para muc/asaplicaciones. El cambio de la polaridad se consiue cambiando las cone%iones delarrollamiento estatórico y utilizando un rotor en cortocircuito.

*ontrol del resbalamiento< e%isten varias *ormas de controlar el resbalamiento de unam$quina de inducción por e!emplo ba!ando la tensión aplicada a un motor de rotor encortocircuito ba!a la cupla y aumenta el resbalamiento. "i bien la reducción develocidad obtenida no es muy importante este procedimiento es com7n utilizarlo enpequeos ventiladores.

as otras *ormas de controlar el resbalamiento se aplican a motores con rotor bobinadolo que de por s# es m$s costoso. En eneral consisten en e%traer potencia eléctrica delos bornes del rotor esa potencia se puede disipar en un reóstato rotórico trans*ormar en mec$nica y arearla al e!e del motor (cascada KrSmer) o devolverla a la red(cascada "c/erbius). Estos dos 7ltimos procedimientos no son simples y se /anresuelto con rupos de m$quinas y actualmente est$n en desuso auque e%isten unavariante electrónica de la cascada "/erbius.

+. (ipótesis

a reulación de velocidad se consiue variando o modi*icando el n7mero de espiras en

las bobinas de inducción de los campos manéticos del estator.

-l variar la cone%ión (conmutar) entre los bornes numerados se varia la resistencia y

por ende la cantidad de corriente que se entrea al motor. - mayor resitencia menor

corriente.

8ara invertir el sentido de rotación se invierte el sentido de la corriente en cualquiera de

los bobinados

,. Procedimientos - *lculos.

,.1. %edios ; %ateriales• UTUB 'E &UBBCEATE -TEBA- (C&-'UB-)

• A VVT-8 &UAT-'UBVV

• TCETBU (TE"TEB)

• -C&-TE"

• &CAT- -C"-ATE



,.2. Procedimientos

1> edición de resistencia del alambre de las bobinas con el o/m#metro en la escala de200W

Teniendo como resultado 9 resistencias

El procedimiento para medir las resistencias con el mult#metro se realizó de la siuiente

manera<

&on la ayuda de las puntas de prueba del mult#metro (ro!o y nero) y /aciendo contacto

con pulsador de retención con el botón X5Y se obtuvo una resistencia de 2=JW

aciendo contacto las puntas de prueba del mult#metro con el pulsador de retención y el

botón X2Y se obtuvo una resistencia de 2H.5W

aciendo contacto las puntas de prueba del mult#metro con el pulsador retención y el

botón X9Y se obtuvo una resistencia de 2L.IW

Esta medición de las resistencias de las bobinas se miden en paralelo con la l#nea de

red desconectada

2> 8ara medir las corrientes que pasa por las bobinas conectamos el mult#metro en

*unción de amper#metro en serie con una bobina de campo.

&on la ayuda de un alicate se /izo un corte para poder conectar en serie con el

amper#metro (mult#metro). &onectando el motor a una l#nea de red Z2201 mediante un

enc/u*e (toma corriente) se /izo *uncionar el motor.



&on ayuda del amper#metro se realizó tres mediciones veri*icando la corriente de

arranque y corriente nominal (con lo que traba!a el motor de corriente alterna).

L.9. &esultados

Calculo de las resistencias



%"/I*IO? /" &"@I@A"?*I@

*O?%<A/O&"@ OAO? I OAO? IIOAO?

III"@*OI99

Pulsador de

retención 2'.)B 2+.1B 2,.4B +4.2B

• aciendo la veri*icación se obtuvo los tres resultados de la corriente<

*O&&I"?A"@I1CD I2CD I3CD

*orriente de arran0ue1822 184 18$)

*orriente nominal 8) 8)' 8+2

• &aculo de 8otencias para cada una de las velocidades<

P=V ∗ I

Voltae CvD *orrienteCaD PotenciaCEattsDotón 1 22 8) 1$4

otón 2 22 8)' 1')otón 3 22 8+2 1+

aciendo una suma nos da la potencia nominal de nuestro motor q es de :00 M.

,.4. Observaciones

En la realización del proyecto se observo lo siuiente<

OAO? ?<%"&O /""@PI&@

V"9O*I// POA"?*I

UTUA 5 TU'- -

E"8CB-

EAUB

1EU&C'-'

EAUB 8UTEA&C-

UTUA 2 E"8CB-

8-B&C-

1EU&C'-'

EA

-AEATU

8UTEA&C- EA -EATU

UTUA 9 E"8CB-

CAC-

1EU&C'-'

-GC-

8UTEA&C- -GC-



'e esta manera comprobamos la /ipótesis que dice que la reulación de velocidad se

consiue variando o modi*icando el n7mero de espiras en las bobinas de inducción de

los campos manéticos del estator.

-l variar la cone%ión (conmutar) entre los bornes numerados se varia la resistencia y

por ende la cantidad de corriente que se entrea al motor. - mayor resistencia menor

corriente.El esquema de nuestro proyecto podr#a resumirse de la siuiente manera<

Ventaas - desventaas de los motoresF

Entre las venta!as de estos motores deben contarse éstas<

[ue pueden construirse para cualquier velocidad de iro y resulta *$cil conseuir

randes velocidades cosa que no puede conseuirse con otros motores de c.a.

Duncionan indistintamente con c.c. y\o con c.a.

8oseen un elevado par de arranque.

a velocidad se adapta a la cara.

8ara reular la velocidad de iro basta con conectar un reóstato en serie con el

inducido.

as desventa!as de estos motores son<

[ue contienen elementos delicados que requieren una revisión periódica4 es preciso

entonces comprobar el desaste del colector de las escobillas el enve!ecimiento de los

muelles que las oprimen contra las delas del colector etc.

El contacto deslizante entre colector y escobillas produce c/ispas que pueden

perturbar el *uncionamiento de los receptores de radio y de televisión que se encuentran

en zona pró%ima al motor.

8or causa de la ran velocidad de iro estos motores son alo ruidosos.



"u inducido es de di*#cil reparación casi siempre resulta m$s venta!oso sustituirlo

por otro nuevo.

os motores universales miniatura como los que se utilizan en m$quinas de a*eitar y en

!uueter#a por e!emplo tienen el inducido muc/o m$s simple4 casi siempre con tres

bobinas arrolladas sobre n7cleos en estrella. El colector para que ocupe menos

espacio de!a de ser de tambor para convertirse en un colector de disco. También elestator es muy simple con una sola bobina.

En alunos !uuetes que *uncionan con c.a. el inductor es de dos piezas una de ellas

es móvil. El movimiento de esta parte del inductor (que se produce siempre que se

interrumpe la corriente) arrastra el dispositivo del cambio de marc/as.

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11. *onclusiones

&omo es sabido la utilización de motores eléctricos en la actualidad es indispensablepara la /umanidad moderna y pr$cticamente indispensable en olivia porque eneratoda la electricidad que consume por medio de un puado de eneradoras y racias aesto pueden *uncionar desde electrodomésticos muy b$sicos como el lavarropas elsecarropas la licuadora ventiladores de tec/o etc. /asta randes industrias que

basan muc/as de sus etapas de producción en la utilización de motores eléctricos.

Todos estos dispositivos y muc/os que no mencionamos utilizan aluno de los tipos desistemas de control de velocidad mencionados en este traba!o.

En nuestro caso en particular este tipo de motores tiene ran aceptación en lapoblación ya que es muy *$cil en la aplicación y usos de los cuales *ueron diseados.

a variación de velocidad del motor de rotor bobinado tiene como ob!etivo de

aprovec/ar sus di*erentes velocidades se7n maquina.

http://var/www/apps/conversion/tmp/scratch_3/http:%2F%2Fwww.edu..aytolacoruna.es%2Faula%2Ffisica%2Fteoria%2FA_Franco%2Felecmagnet%2Felecmagnet.htm


http://bellota.ele.uva.es/

http://www.itlp.edu.mx/publica/tutoriales/electymagnet/tem5_4_html

http://www.benoit.cl/actech/sub-micro.htm

http://www.weg.net/

http://www.itlp.edu.mx/publica/tutoriales/electymagnet/tem5_4_html

http://www.benoit.cl/actech/sub-micro.htm

http://www.weg.net/

http://bellota.ele.uva.es/





n claro e!emplo es el motor de licuadora que tiene di*erentes velocidades la cual son

usadas de acuerdo al producto /acer triturado mientras el producto sea mas duro se

necesitara mayor velocidad (potencia) para que traba!e.

Es por todo esto que creemos que comprender las distintas técnicas utilizadas paracontrolar motores es imprescindibles para que en el *uturo podamos comprender el

*uncionamiento de maquinas y también aplicar estas técnicas en el diseo de al7ndispositivo.

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