MOTORES CA MONOFÁSICOS

EN LA MAYORIA DE LOS MOTORES MONOFÁSICOS, LAS CARACTERISTICAS GENERALES COMO EL PAR DE GIRO DE ARRANQUE, LA EFICIENCIA Y EL FACTOR DE POTENCIA NO SON TAN IDEALES COMO UN MOTOR DE CA TRIFÁSICO. DE HECHO, LA EFICIENIA DE ALGUNOS MOTORES DE CA MONOFÁSICOS PUEDE SER TAN INCREÍBLEMENTE BAJA COMO DE 10%

LAS APLICACIONES QUE REQUIEREN VELOCIDADES MUY ALTAS PERO QUE SÓLO NECESITAN PARES DE GIROS BAJOS PARA SATISFACER EL TRABAJO DE LA CARGA SE DISEÑAN ALREDEDOR DE LA REGIÓN DE BAJA CORRIENTE. LAS APLICACIONES EN LAS QUE SE REQUIEREN PARES DE GIROS MUY ALTOS, AUNQUE LA VELOCIDAD NO ES UN FACTOR , DEMANDAN EL USO DE LA REGIÓN CORRIENTE ALTA.

COMO SE PUEDE VER EN EL GRÁFICO, LA CORRIENTE NO DEBE REDUCIRSE A UN NIVEL MUY BAJO O LA VELOCIDAD PODRÍA INCREMENTARSE A NIVELES PELIGROSOS. POR TANTO, ES CONVENIENTE GARANTIZAR CON ELEMENTOS RESISTIVOS U OTRAS TÉCNICAS DE DISEÑO QUE LA CORRIENTE DE LINEA MÍNIMA SEA EL VALOR SIN CARGA.

MÉTODOS DE CONTROL EN MOTORES DC

CONTROL DE VELOCIDAD CAMBIANDO RESISTENCIA DE ARMADURA
Si aumentamos la resistencia de la armadura la caída aumenta y el voltaje EMF se reduce, reduciendo con esta la velocidad. Sin embargo este método tiene serias desventajas:
Ø solo sirve para reducir la velocidad
Ø no funciona sin carga
Ø aumenta las perdidas por i²*r (joule)
Ø la variación de la velocidad con la carga es mayor limitando este método a solo 50% del rango de la velocidad.

CONTROL DE VELOCIDAD CAMBIANDO LA VELOCIDAD CON FLUJO

Ø otro método de cambiar la velocidad es cambiando el flujo magnético. esto se hace añadiendo resistencia en serie con el campo. este método es más eficiente debido a que la corriente en el campo es menor.
Ø Sin embargo una reducción en el flujo aumenta la velocidad pero disminuye el torque por lo que una corriente adicional es requerida para mantener la misma carga. Esto puede llevar sobrecargar el motor.

CONTROL DE VELOCIDAD CAMBIANDO LA VELOCIDAD CON EL VOLTAJE DE ARMADURA

Ø El método más utilizado para cambiar la velocidad de un motor DC es cambiando el voltaje aplicado en la armadura.
Ø Con este método se puede variar la velocidad desde cero hasta su máxima velocidad.
Ø Para cambiar el voltaje de armadura se utilizan dispositivos de estado sólidos, como diodos y tiristores.
Ø SHOPPERS
El principio es utilizar un dispositivo de estado sólido transistor FET, BJT o tiristor como interruptor de manera que la disipación a través de estos se reduce al mínimo.

Cambiando los tiempos de encendido y apagado se controla el promedio del voltaje de salida.

DIODOS Y RECTIFICADORES

Ø Los diodos son dispositivos semiconductores que permiten el paso de la corriente en una sola dirección.
Ø Se utilizan para construir rectificadores que convierten corriente alterna en corriente directa.
Ø Un rectificador de media onda permite pasar un semiciclo de corriente y bloque el otro produciendo una corriente directa pulsante. Cuyo average es igual al valor pico entre pi.

TIRISTORES (SCR THYRISTOR)

Ø Los tiristores son diodos que conducen en una dirección pero solo cuando se le envía una señal al terminal del gate
Ø Se utilizan en manejadores de motores de alta potencia.
Ø Para apagarlo se necesita que la corriente se haga cero. Es por eso que su mayor aplicación es la corriente alterna

http://books.google.com.co/books?id=qFiD0zV3oGIC&pg=PA125&lpg=PA125&dq=M%C3%A9todos+de+control+de+velocidad+de+un+motor+dc&source=bl&ots=jK5TI9Ne_x&sig=WcA4YJCuZTSm41o15VtXJmOxeZA&hl=es&ei=a2kkSvP9KZmmNdvSiYgF&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=8#PPA126,M1

MOTOR EN CORRIENTE CONTINUA
se obtiene el campo giratoriopor medio de escobillasque tocan distintas partes del devanado
están alimentados todo el tiempo
Necesita arranque


MOTOR EN CORRIENTE ALTERNA
fabrica su propio campo giratoriocon la variación del campo eléctrico
se alimentan cada cierto espacio de tiempo o cada vez que el sistema lo requiera
Prácticamente no necesitan arranque

PRÁCTICA DE LABORATORIO MOTOR DC

MATERIALES

· 2 Motores DC
· Esfero
· Cables
· Fuente reguladora de voltaje
· Led
· Resistencia 220

Lo primero que se hizo fue hacer funcionar el motor como un generador. Para esto se saron dos motores DC, los cuales se unieron los ejes de cada uno, en el primer motor se conectó una fuente para que cuando se le fuera subiendo el voltaje el segundo motor se comportara como generador. Para esto fue necesario conectarle un diodo LED y una resistencia para así poder conocer el voltaje y la corriente de salida. Las cuales fueron Vsalida: 3V, Isalida: 13.6mA, Ventrada: 15V, Ientrada: 0.2A

Lo segundo que se hizo fue amarrarle una punta del esfero al eje de un motor y la otra punta se le amarró un motor más pequeño para así poder conocer el par torque lo cual fue necesario conectarle una fuente al motor e ir subiéndole el voltaje hasta que este lograra moverse. Los resultados fueron los siguientes:

El voltaje necesario para esto fue de 15V
El motor pequeño pesa 4 gramos
El esfero media 20 cm de longitud

T = F * D (kilogrametros)
T= 4mg.* 0.2mts= 800u kilogrametros

Entonces
T = 4 gramos * 20 cm
X= 1Kg. * 4g./ 1000g. = 4mg. X=1mts * 20cm/ 100cm = 0.2mts

TIPOS DE GENERADORES BÁSICOS

EL VOLTAJE GENERADO DEPENDE DEL FLUJO MAGNÉTICO DEL CAMPO. LAS FORMAS BÁSICAS SON LAS SIGUIENTES:

DERIVACIÓN DE AUTOEXCITADO

LAS CONEXIONES DEL CAMPO SE PUEDEN TOMAR DE FORMA DIRECTA DE LA ARMADURA. DE ESTE MODO EL VOLTAJE QUE EXCITA LA CORRIENTE A TRAVÉS DE LA BOBINA DE CAMPO ES EL DEL CIRCUITO COMPLETO DE LA ARMADURA. LA CORRINTE SE PUEDE REDUCIR MEDIANTE UNA RESISTENCIA EN SERIE EN EL CIRCUITO DE CAMPO, SI SE DESEA. A ESTA CONEXIÓN SE LE LLAMA GENERADOR DE DERIVACIÓN DE AUTOEXCITADO, O SIMPLEMENTE GENERADOR EN DERIVACIÓN. LA PALABRA “EN DERIVACIÓN“ EN REALIDAD ES SINÓNIMO DE “EN PARALELO”

EMPOBRECIMIENTO DEL GENERADOR DE DERIVACIÓN:

LA ACUMULACIÓN NO ES UN PROCESO INVARIANTE O AUTOMÁTICO. SI LA MÁQUINA SE CONECTA EN FORMA INCORRECTA O SI SE HACE GIRAR EN REVERSA, NO SE LLEVARÁ A CABO LA ACUMULACIÓN. LA CONDICIÓN OPUESTA, O EMPOBRECIMINETO, OCURRE CUANDO EL VOLTAJE QUE SE ALCANZA ES CASI CERO EN VEZ DE 3 O 15% DEL VOLTAJE FINAL QUE ES EL RESULATDO DEL MAGNETISMO RESIDUAL DEL CAMPO.

POLARIDAD DEL GENERADOR DE DERIVACIÓN:

UN GENERADOR PUEDED EFECTUAR LA ACUMULACIÓN DE MANERA SATISFACTORIA HASTA UN VOLTAJE ÚTIL, PERO CON LA POLARIDAD EQUIVOCADA U OPUESTA CON RESPECTO A LA POLARIDAD DESEABLE. LA FORMA MÁS FÁCIL DE CORREGIR ESTO ES DETENERSE E INVERTIR LAS CONEXIONES EXTERNAS, Y DEJAR INALTERADAS LAS CONEXIONES INTERNAS

GENERADOR EN SERIE

LAS CONEXIONES DEL CAMPO SE PUEDEN PONER EN SERIE CON EL CIRCUITO DE LA ARMADURA. DE ESTA MANERA LOS AMPERE-VUELTAS DEL CAMPO SERÁN CONTROLADOS PRIMODIALMENTE POR LA RESISTENCIA DE LA CARGA CONECTADA. NO HABRÁ EXCITACIÓN DEL CAMPO SINO FLUYE CORRIENTE HACIA UNA CARGA. A ESTO SE LE CONOCE COMO GENERADOR EN SERIE. SE VERÁ QUE SUS CARACTERÍSTICAS DE SALIDA SON MUY DIFERENTES DE LAS GENERADOR EN DERIVACIÓN. UNA BOBINA DE CAMPO CONECTADA EN SERIE SE COMPONE DE RELATIVAMENTE POCAS VUELTAS DE LAMBRE GRUESO, MIENTRAS QUE UNA BOBINA DE CAMPO CONECTADA EN DERIVACIÓN CONSISTE EN MUCHAS VUELTAS DE ALAMBRE DELGADO.

ACUMULACIÓN Y POLARIDAD DEL GENERADOR EN SERIE:

DURANTE LA OPERACIÓN INICIAL, CUANDO AÚN NO FLUYE CORRIENTE, SE GENERA UN VOLTAJE RESIDUAL EXACTAMENTE COMO EN EL CASO DE UN GENERADOR EN DERIVACIÓN. LA ESTRUCTURA DE LA TRAYECTORIA MAGNÉTICA DEL CAMPO PUEDE SER SIMILAR, O INCLUSO IDENTICA, A LA ESTRUCTURA DE UN GENERADOR EN DERIVACIÓN, POR LO QUE ES POSIBLE TENER UN MAGNETISMO RESIDUAL COMPARABLE DESPUÉS DE LA OPERACIÓN.

POLARIDAD Y EMPOBRECIMIENTO DEL GENERADOR EN SERIE:

UN GENERADOR EN SERIE ESTÁ SUJETO A LAS MISMAS POSIBLES DIFICULTADES EN LA ACUMULACIÓN QUE UN GENERADOR EN DERIVACIÓN. DE NUEVO, SI EL CAMPO EN SERIE SE CONECTA AL REVÉS, LA MÁQUINA SE EMPOBRECERÁ POR LAS MISMAS RAZONES. TAMBIÉN DE MANERA SIMILAR A UN GENERADOR EN DERIVACIÓN, SI LA POLARIDAD MAGNÉTICA DEL CAMPO SE INVIERTE CON RESPECTO A LA POLARIDAD DESEADA, EL VOLTAJE QUE SE OBTENGA TENDRÁ LA POLARIDAD EQUIVOCADA. SE USA LA MISMA CORECIÓN DE ENERGIZAR AL CAMPO A FIN DE OBTENER LA POLARIDAD DESEADA, EN CASO DE NO SER POSIBLE HACER EL CAMBIO A LAS CONEXIONES EXTERNAS.

GENERADOR COMPUESTO

EL TERCER TIPO COMBINA UN CAMPO EN DERIVACIÓN Y UNO EN SERIE Y SE LLAMA GENERADOR COMPUESTO. COMO ES DE ESPERARSE, ESTE TIPO COMBINALAS CARACTERÍSTICAS DE LOS GENERADORES EN DERIVACIÓN Y EN SERIE. HAY TODAVÍA OTRA SUBDIVISIÓN, SEGÚN SI EL CAMPO EN DERIVACIÓN SE CONECTA A TRAVÉS DE LA SOLA ARMADURA COMO DEL CAMPO EN SERIE, EN CUYO CASO SE LE LLAMA COMPUESTO EN DERIVACIÓN CORTA, O SI SE CONECTA A TRAVÉS TANTO DE LA ARMADURA COMO DEL CAMPO EN SERIE, EN CUYO CASO RECIBE EL NOMBRE DE COMPUESTO EN DERIVAACIÓNLARGA. ESTAS DIFERENTES VARIEDADES DE GENERADORES COMPUESTOS TIENEN CARACTERÍSTICAS LIGERAMENTE DISTINTAS, AUNQUE POR LO GENERAL SE LES EMPLEA EN LAS MISMAS APLICACIONES.

OPERACIÓN DEL COMPUESTO ACUMULATIVO DEL GENERADOR COMPUESTO:

CUANDO UN GENERADOR COMPUESTO TIENE EL FLUJO DE SU CAMPO EN SERIE APOYANDO AL FLUJO DE SU CAMPO EN DERIVACIÓN, SE DICE QUE LA MÁQUINA ES UN COMPUESTO ACUMULATIVO. SI EL EFECTO ACUMULATIVO SE MANTIENE MUY PEQUEÑO MEDIANTE UN DIVERSOR DEL CAMPO EN SERIE, PRODUCIRÁ UNA PENDIENTE MENOR EN LA CURVA CARACTERÍSTICA. ESTO PRODUCIRA ENTONCES UNA REGULACIÓN DE VOLTAJE MENOR, AUNQUE TOVADIA POSITIVA. A ESTO SE LE LLAMA SUBCOMPOSICIÓN.

OPERACIÓN DEL COMPUESTO DIFERENCIAL DEL GENERADOR COMPUESTO:

CUANDO EL CAMPO EN SERIE SE CONECTA EN INVERSA DE MODO QUE EL FLUJO MAGNÉTICO DE SU CAMPO EN DERIVACIÓN, SE DICE QUE SE FORMA UN COMPUESTO DIFERENCIAL. ESTA CONEXIÓN ES ÚTIL CUANDO SE DESEA UN VOLTAJE SIGNIFICATIVAMENTE MENOR EN CONDICIONES DE CARGA ELEVADA. SE DA OTRO USO CUANDO SE REQUIERE UNA CORRIENTE CASI CONSTANTE, Y AUN OTRA APLICACIÓN ES CUANDO SE NECESITA QUE NO SE EXCEDA CIERTA CORRIENTE MÁXIMA.