Motores de CD (9) Dr. Pedro Bañuelos Sánchez

MOTORES DE CD Existen 5 clases de motores de CD de uso general De excitación separada Con excitación en derivación De imán permanente Serie Compuesto Los motores de CD son muy utilizados porque sus características torque-velocidad pueden ser variadas en un rango muy amplio manteniendo una alta eficiencia.

CIRCUITO EQUIVALENTE DE UN MOTOR DE CD Estator o campo Rotor o inducido

El voltaje interno generado en un motor de CD está dado por: Y el par desarrollado: ω en rad/s n en rpm Donde φ es el flujo magnético a través de los devanados y ω es la velocidad angular de rotación del estator.

La corriente de campo en una máquina de CD produce una fuerza magnetomotriz de campo dada por: La cual produce un flujo en la máquina de acuerdo con la curva de magnetización.

CURVA DE MAGNETIZACION

MOTORES CD CON EXCITACIÓN SEPARADA Y MOTORES CD EN DERIVACION Motores CD con excitación separada: su circuito de campo es alimentado por una fuente de potencia separada de voltaje constante Motores CD en derivación: su circuito de campo obtiene su potencia directamente de los terminales del inducido del motor

CIRCUITO EQUIVALENTE PARA EL MOTOR CON EXCITACIÓN SEPARADA

CIRCUITO EQUIVALENTE PARA EL MOTOR EN DERIVACION

Para ambas configuraciones se tiene que:

Para un motor en derivación: - Carga aumenta – el par en carga aumenta y es mayor que el par inducido – la velocidad angular disminuye y entonces el motor se frena Cuando el motor se frena – El voltaje EA disminuye – La corriente de armadura IA aumenta – El par inducido aumenta igualando el par en carga a una velocidad más baja

Si Además, puesto que Despejando la velocidad del motor: La velocidad depende del torque.

EJERCICIO: Un motor en derivación de 50 HP, 250 V, 1200 rpm, con devanados de compensación, tiene una resistencia del inducido de 0.6 Ω. Su circuito de campo tiene una resistencia total (Rajus + RF) de 50 Ω con lo cual produce una velocidad en vacío de 1200 rpm. Calcular la velocidad de este motor cuando su corriente de entrada es de: 100 A, 200 A, y de 300 A.

MOTOR CD SERIE Es un motor cuyo devanado de campo consta de unas pocas vueltas conectadas en serie con el circuito del inducido La corriente del inducido, la corriente de campo y la corriente de línea son iguales

MOTOR CD SERIE

La ecuación que describe el comportamiento del circuito equivalente es: - En un motor serie, el flujo es directamente proporcional a la corriente del inducido. Cuando se incrementa la carga, también se incrementa su flujo

En esta máquina, el par inducido está dado por: El flujo es directamente proporcional a la corriente del inducido: Entonces: Un motor serie produce mas par por amper que cualquier otro motor de CD. Se utiliza en elevadores, en motores de tracción eléctrica.

CARACTERÍSTICA PAR-VELOCIDAD

CARACTERÍSTICA PAR-VELOCIDAD Así que:

Cuando el par de un motor serie tiende a cero, su velocidad tiende a infinito Si no se conecta carga al motor éste puede girar con mucha velocidad y producir un daño permanente a la máquina ¡Nunca trabajar al motor serie sin carga!

EJERCICIO: Un motor CD serie tiene una fuente de 250 V y una resistencia total serie RA+Rs de 0.08 Ω. El campo serie consta de 25 vueltas por polo y tiene la curva de magnetización mostrada en la figura 9-22. Encontrar la velocidad y el par inducido de este motor cuando la corriente del inducido es 50 A.

CONTROL DE VELOCIDAD DE MOTORES CD EN SERIE Existe solo una forma de variar la velocidad de un motor CD serie: Cambiar el voltaje en los terminales del mismo. Si se aumenta el voltaje en los terminales del motor, la velocidad aumenta a cualquier par dado La velocidad también puede ser controlada por una resistencia en serie con el motor, solo que se pierde potencia!

MOTOR CD COMPUESTO Es aquel que tiene un campo en derivación y un campo en serie. Para el siguiente circuito, los puntos que se marcan en las bobinas de campo tienen el mismo significado que los marcados en un transformador: La corriente que fluye hacia dentro, por el punto, produce una fuerza magnetomotriz positiva.

MOTOR CD COMPUESTO Derivación Larga Derivación corta

Por Kirchhoff:

La fuerza magnetomotriz neta y la corriente efectiva del campo en derivación en el motor compuesto están dadas por: NSE : devanado serie; NF : devanado derivación * El signo positivo es para motor compuesto acumulativo * El signo negativo es para motor compuesto diferencial

CARACTERÍSTICA PAR-VELOCIDAD DE MOTOR CD COMPUESTO ACUMULATIVO Hay una componente de flujo que es constante y otra componente que es proporcional a la corriente del inducido. Este motor tiene un par de arranque mayor que un motor en derivación, pero menor que uno en serie

CARACTERÍSTICA PAR-VELOCIDAD DE MOTOR CD COMPUESTO DIFERENCIAL Las fuerzas magnetomotrices del campo en derivación y del campo en serie se restan una a otra. Cuando la carga aumenta en el motor, IA se incrementa y el flujo en el motor disminuye, así que la velocidad aumenta.

Un motor CD compuesto de 100 HP, 250 V, tiene una resistencia interna, incluidos los devanados serie de 0.04 Ω. Hay 1000 vueltas por polo en el campo en derivación y 3 vueltas por polo en el devanado serie. Su curva de magnetización se muestra en la figura 9-9. En vacío, la resistencia de campo ha sido ajustada para hacer girar el motor a 1200 rpm. Las pérdidas en el núcleo, mecánicas y misceláneas se pueden despreciar. Cuál es la corriente del campo en derivación de ésta máquina, en vacío? Si está en compuesto acumulativo, encontrar la velocidad cuando IA=200 A.

MOTOR CD DE IMANES PERMANENTES Es un motor cuyos polos están hechos de imanes permanentes. Estos motores no requieren de circuito de campo externo. No tienen pérdidas en el cobre del circuito de campo asociadas con los motores CD en derivación. Son motores pequeños de caballaje fraccional