OBJETIVOS 1.- Estudiar las características del par en función de la velocidad, de un motor compuesto de c -d. 2.-Calcular la eficiencia de un motor compuesto, de c-d.
INTRODUCCIÓN Este motor combina eficiente control de velocidad y el fuerte par de operación, ya que usa los devanados de campo serie y campo derivación. Cuando el devanado serie se conecta seguidamente con el devanado de la armadura se llama motor de CD compuesto largo y cuando el devanado de campo serie se conecta seguidamente de la alimentación del motor, se llama motor de CD compuesto corto.
En el motor compuesto, el campo serie puede ser conectado de forma acumulativa, es decir, que su fuerza magnetomotriz se sume a la del campo en derivación, o de manera diferencial, de modo que se oponga. Rara vez se utiliza la conexión diferencial. Como se muestra mediante las curvas de saturación. Un motor compuesto acumulativo tiene características de carga-velocidad que son intermedias entre aquellas de un motor en derivación y en serie, con la caída de velocidad con carga de acuerdo con el número de vueltas ampere en los campos en derivación y en serie. Aunque no tiene la desventaja de la muy alta velocidad con la carga ligera asociada con un motor en serie, sí conserva de forma considerable las ventajas de la excitación en serie. Las ventajas de aplicación de las máquinas de CD radican en la variedad de características de desempeño ofrecidas por las posibilidades de excitación en derivación, en serie y compuesta. Existen aún mayores posibilidades si se agregan conjuntos adicionales de escobillas, de modo que se puedan obtener otros voltajes del conmutador. Así pues, la versatilidad de los sistemas de máquinas de CD y su adaptabilidad para controlar, tanto manual como automáticamente, son sus características más sobresalientes.
INSTRUMENTOS Y EQUIPO
Módulo de fuente de alimentación (120V c-a , 0-120V c-d) EMS 8821 Módulo de medición de c-d (200V, 5A) EMS 8412 Modulo motor/ generador de c-d EMS 8211 Modulo electrodinamómetro EMS 8911 Tacómetro de mano EMS 8920 Cables de conexión EMS 8941 Banda EMS 8942
PROCEDIMIENTO 1.- Conecte el circuito ilustrado en la siguiente figura 26-1 utilizando los módulos EMS de fuente
de energía, motor generador de c-d, medición de c-d y electrodinamómetro.
Conecte el dinamómetro al motor / generador de c-d por medio de la banda. Observe que el motor esté conectado para una operación en serie (el devanado de campo en derivación y el reóstato no forman parte del circuito), y está conectado a la salida de c-d variable de la fuente de alimentación (terminales 7 Y N). El electrodinamómetro se conecta a la salida fija de 120V c-a de la fuente de alimentación (terminales N y 1).
2.- Ajuste la perilla de control del dinamómetro a su posición extrema haciéndola girar en sentido contrario al de las manecillas del r eloj (a fin de proporcionar una c arga mínima de arranque para el motor).
3.a) Conecte la fuente de alimentación y aumente gradualmente el voltaje de c-d hasta que el motor comience a girar. Observe la dirección de rotación. Si no es en el sentido de las manecillas del reloj, desconecte la fuente e intercambie las conexiones del campo ser ie. b) Reduzca a cero el voltaje y desconecte la fuente de alimentación.
4.- El campo en derivación debe conectarse e n serie con el reóstato y a las terminales 1 y 3, como se indica en la Figura 26-2.
5.- Conecte la fuente de alimentación y ajuste el voltaje a 120V c-d, según lo indique el medidor el medidor. Si el motor desarrolla una velocidad excesiva, esto significa que funciona en forma diferencial compuesta. Si éste es el caso reduzca a cero el voltaje y desconecte la fuente de alimentación. Intercambie las conexiones del campo en derivación a las terminales 1 y 4, para obtener el modo de operación acumulativo compuesto.
6.- Con la entrada a un nivel de 120V c-d exactamente, ajuste el reóstato del campo en derivación para una velocidad de motor en vacío de 1,800 r/min, tomando esta lectura en el tacómetro de mano.
7.a) Aplique carga al motor de c-d haciendo girar la perilla de control del dinamómetro hasta que la escala marcada en la carga del estator indique 3 lb.plg. b) Mida la corriente de línea y la velocidad del motor, y anote estos valores en la Tabla 26-1. c) Repita esta operación para cada valor de par que aparece en la Tabla, mientras mantiene una entrada constante de 120V c-d. d) Reduzca a cero el voltaje y desconecte la fuente de alimentación.
8.a) Grafique los valores PAR-VELOCIDAD de tabla 26.1, marque los valores de velocidad de motor obtenidos en la Tabla 26-1.
TABLA DEL MOTOR DE CD COMPUESTO CORTO SENTIDO HORARIO ACUMULATIVO E
I
VELOCIDAD
PAR
(volts)
(AMPS)
(RPM)
(lbf.plg)
120
0.98
1803.7
0
120
1.4
1673.5
3
120
1.76
1492.6
6
120
2.18
1351.9
9
120
2.5
1255.9
12
TABLA 26.1 GRAFICA TABLA 26.1
PAR - VELOCIDAD 2000 1800 1600
) 1400 m . p . r 1200 ( d 1000 a d i c 800 o l e 600 V
400 200 0 0
2
4
6
8
10
12
14
Par (lbf.plg)
9.- Calcule la regulación de velocidad (planea carga = 9 lbf.plg) aplicando la ecuación:
( ) ( )
( )
() () ()
10.- Ajuste la perilla de control del dinamómetro a su posición extrema haciéndola girar en el sentido de las manecillas de reloj (para proporcionar la carga máxima de arranque para el motor compuesto).
11.a) Conecte al fuente de alimentación y aumente gradualmente el voltaje de c-d hasta el motor tome 3 amperes de corriente de línea. El motor debe girar co n lentitud o bien debe estar parado. b) Mida y anote el voltaje de c -d y el par desarrollado.
E= 27.9 volts
Par = 27 lb*in
c) Baje a cero el voltaje y desconecte la fuente de alimentación 12.a) La corriente de línea del procedimiento 11 está limitada por la resistencia equivalente a la c -d del motor compuesto.
b) Calcule el valor de corriente de arranque si aplicara el voltaje pleno de línea (120V c-d) al motor compuesto sentido horario.
PRUEBA DE CONOCIMIENTOS
1.- Calcule los hp que desarrolla el motor compuesto cuando el par es 9 lbf.plg. Use la ecuación:
()( )()
( )( )()
2.- Sabiendo que el 1 hp equivale a 746 watts, exprese en watts la salida del motor de la pregunta. ()
( )
3.- ¿Cuál es la potencia de entrada (en watts) del motor de l a pregunta 1? ( )( )
4.- Si se conocen las potencias de entrada y salida en watts ¿Cuál es la eficiencia de motor de l a pregunta 1?
5.- ¿Cuáles son las pérdidas (en watts ) del motor de la misma pregunta?
6.- ¿Cuántas veces es mayor la corriente de arranque que al corriente normal a plena carga?
7.- ¿Compare los motores compuestos, en serie y en derivación, de acuerdo con: a) el par de arranque Si comparamos los pares de arranque entre estos tres tipos de conexión de motores el que tiene el mejor par de arranque es el de conexión en serie y compuesto acumulativo mientras que el motor de conexión derivación es el que menos par de arranque nos proporciona. b) la corriente de arranque El motor de conexión serie es el que tiene mayor corriente de arranque que las conexiones en derivación y compuesta ya que al generarnos un fuerte par de arranque por sus terminales debe fluir una corriente mayor. c) la eficiencia La eficiencia del motor serie debe ser mejor ya que las pérdidas en este motor al tener los devanados de campo serie y armadura en serie nos dará menos perdidas al aumentar la carga ya que estas pérdidas serán proporcionales a la carga que se le suministre.
d) la regulación de velocidad Con respecto a la regulación de la velocidad el mejor es el motor en derivación ya que este tipo de conexión el campo magnético del devanado de campo en derivación y el de armadura se mantienen casi constantes por lo que la velocidad se mantiene relativamente constante para diferentes valores de la carga.
CONCLUSIONES
Como pudimos apreciar existen diferencias entre todos los motores, aunque dentro de las principales se puede retomar que si conectamos un motor en serie obtendremos una gran par de arranque, pero si no conectamos carga al mismo la velocidad se dispara, hasta el momento que el motor llega a desbocarse.
El motor derivación puede tener un mejor control de velocidad pero sacrificaremos el par de arranque ya que este es demasiado bajo, entonces cuando combinamos este tipo de motores obtenemos ambas ventajas aunque si conectamos los campos magnéticos serie y derivación también pueden oponerse y disminuir el campo total, este motor compuesto diferencial y de aplicaciones especiales es inestable a ciertos usos y puede llegar a desbocarse.
BIBLIOGRAFÍA
Máquinas eléctricas; Jesús Fraile Mora; Quinta Edición; Mc Graw Hill.
Máquinas Eléctricas Rotativas y Transformadores; Donald V. Richardson; Cuarta Edición; Prentice Hall Hispanoamérica.
Máquinas Eléctricas y Transformadores; Irving Kosow; Primera Edición; Editorial Reverte
