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IES Pedro de Valdivia

 

 

Motores eléctricos

En primer lugar veremos los motores de CC. El la imagen tenemos las partes fundamentales de este tipo de motores. Seguir la explicación del libro en la pagina 219.

motor de cc. Partes fundamentales

Ahora, vamos a ver este video sobre el montaje de un motor de grandes dimensiones

Pero, tenemos claro como actúan las fuerzas dentro de un campo B. En el siguiente video podemos comprobar como, gracias a las escobillas y las delgas, mantenemos siempre el sentido de la corriente en una espira

Hay que tener en cuenta que si reemplazamos la pila y hacemos girar el inducido ( como señal a la salida del inducidogenerador ) tenemos que a la salida de las delgas, la corriente va a ser continua pero con forma senoidal ( debido al giro de la bobina )

Tipos de excitación

Pueden ser en derivación, serie o compuesta según estén conectados los bobinados de rotor y estator ( ver imágenes Pág. 221 )

Fuerza electromotriz en máquina de cc

De forma general, tenemos que cuando el conductor se encuentra moviéndose en un campo B perpendicular al movimiento, se genera una Tensión de valor l * v * B

Como en las máquinas suelen haber p pares de polos, tenemos que la superficie por donde circulan las líneas de fuerza es la superficie de la cara del cilindro o sea 2 * Π * L / p siendo L la longitud del cilindro y p el número de pares de polos.

Por tanto B = Φ / S = Φ * p / ( 2 * Π * L)

Por otro lado tenemos que la velocidad de giro del rotor viene dado por :

V = ω * 2 * Π * r . Como la velocidad angular viene dado en rpm, hay que dividir por 60 para pasarlo a vueltas por segundo , por tanto v = n * 2 * Π * r / 60

La fuerza electromotriz inducida es l * v * B = l * n * 2 * Π * r / 60 * Φ * p / ( 2 * Π *r* L)

ε = p * n * Φ / 60 = C1 * n * Φ.

De forma análoga, se deduce que el par es C2 * Φ * I

Reacción en Inducido.

Tenemos en la página 223 una ilustración de cómo las líneas de campo magnético atraviesan el inducido desde el polo norte al sur. Justo en la línea vertical, la velocidad, que es tangencial al circulo que define el rotor, y el campo B son paralelos y por tanto este punto no resulta efectivo no para producir f.e.m ni fuerza ( según sea el caso ). por ello , a esta línea se llama Línea neutra.

Como en esa línea "el motor parece dormido", se produce una situación ideal para introducir la corriente en la bobina del rotor ( caso del motor ). Es así, porque al no producirse f.e.m, la reacción será menor y la chispa en las escobillas mínima. Pero esto no ocurre en la realidad, veamos porqué.

En la imagen de la pagina 224 tenemos el flujo que hay si solo se tiene en cuenta el producido por el devanado inducido ( redordemos el efecto de acción-reacción ). La línea neutra se sigue conservando. Pero qué ocurre cuando los dos flujos se superponen, como ocurre en la realidad. La composición de estas líneas provocan que la línea tangencial del flujo no coincida en la línea neutra anterior, sino que ahora está desviada un cierto ángulo. Por ello, las escobillas se sitúan un cierto ángulo por detrás o delante según sea motor o generador.

Esquema y balance de potencias

El motor se puede simplificar desde el punto de vista eléctrico como un par de bobinas, como se muestra en la figuraequivalente motor cc.

En este caso, los devanados se han conectado en serie. L representa la inductancia de toda bobina ( elemento muy importante no considerado en este estudio )

Para el caso de conexión en paralelo y suponiendo que la máquina trabaja como generador, la tensión a la salida será la f.e.m menos la caída de tensión en Ri, por tanto e = eb + Ri * Ii

Para el caso de motor, al aplicar la tensión a la salida:

eb = e + Ri * Ii

Si seguimos suponiendo que es un motor, se cumple que la tensión eb es igual a Re * Ie.

Como queremos la ecuación de Potencias en el motor de cc, vamos a multiplicar la ecuación de la tensión por la intensidad.

Para el primer caso, multiplicando por Ii: -> eb * Ii = e * Ii + Ri * Ii2

En la 2º ecuación, multiplicando por Ie, tenemos:

eb * Ie = Re * Ie2

Sumamos las dos ecuaciones:

eb ( Ii + Ie ) = e*Ii + Ri * Ii2 + Ie2

O sea, que la potencia absorbida es igual a las perdidas de energía en los bobinados mas la potencia útil ( e * Ii )

Para hacer el estudio mas exacto, habría que incluir las perdidas por hierro, las mecánicas, etc.

Estudio del motor con excitación en paralelo ( Pág. 226 )

Recordamos que la tensión generada en el inducido es C1 * n * Φ y que la corriente que pasa por el devanado inductor es Ie = eb / Re

En el inducido, la tensión que le llega a la bobina es la aplicada en el exterior menos las pérdidas en Ri

e = eb - Ri * I y por tanto

n = ( eb - Ri*Ii )/( C1 * Φ ) y su momento

M = C2 * Φ * Ii

Tenemos en la gráfica de la pagina 226, que la relación entre la corriente de Inducido y la velocidad es prácticamente constante.

Dicho de otra forma. Al variar la carga y la corriente de inducido, la velocidad del motor apenas varia. Por ello, a esta topología se la llama autorregulado en velocidad.

Para el caso de excitación en serie ( Pág. 227 )

n = ( eb - (Ri+ Re )*Ii )/( C1 * Φ )

En este caso, al pasar la corriente por ambos bobinados, la resistencia total es mayor

Para repasar estos conceptos, veamos los ejemplos de la Pág. 232.

 

Motores asíncronos.

El nombre de asíncrono viene de la idea que el giro del rotor no está sincronizado con el giro del campo magnético creado por el bobinado inductor.

veamos este gráfico donde el punto verde representa el giro del rotor y la flecha el giro del campo magnético

corrientes trifasicas

 

 

 

 

Un buen resumen de los motores lo tenemos en esta presentación

 

 

http://www.uv.es/emaset/iep00/descargas/motores-As%EDncronos-0506.ppt

 

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