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TECNOLÓGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES DE CHIMALHUACÁN Organismo Público Descentralizado del Gobierno de Estado de México SUBDIRECCIÓN ACADÉMICA Elaboró: Ing. Luis Ricardo Hernández Macías División de Ingeniería Mecatrónica Esquema de un motor eléctrico Manual de prácticas para Maquinas Eléctricas

practicas Maquinas Electricas

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División de Ingeniería Mecatrónica

Esquema de un motor eléctrico

Manual de prácticas para Maquinas Eléctricas

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Elaboró: Ing. Luis Ricardo Hernández Macías

Carrera: INGENERIA MECATRÓNICAProfesor(a):

Ing. Luis Ricardo Hernández Macias

Asignatura: Maquinas Eléctricas  Alumno:

Fecha de elaboración: SEMESTRE: Grupo:

Numero de la práctica: 1

Nombre de la práctica: Polaridad del transformador 

Titulo (tema o subtema del programa de laasignatura): Transformadores

Calificación: Firma de conformidad:

Objetivos:

- Identificar las polaridades. - Identificar sus efectos en las conexiones de los

transformadores. - Encontrar sus formas equivalentes de conexión y marcas de

polaridad. 

Equipo:

-Voltímetro.

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Practica 1

Introducción

Los transformadores son dispositivos electromagnéticos estáticos que permiten partiendode una tensión alterna conectada a su entrada, obtener otra tensión alterna mayor omenor que la anterior en la salida del transformador.

Permiten así proporcionar una tensión adecuada a las características de los receptores.También son fundamentales para el transporte de energía eléctrica a largas distancias atensiones altas, con mínimas perdidas y conductores de secciones moderadas.

¿Qué es polaridad en un transformador?Las bobinas secundarias de los transformadores monofásicos se arrollan en el mismo sentido dela bobina primaria o en el sentido opuesto, según el criterio del fabricante.

Debido a esto, podría ser que la intensidad de corriente en la bobina primaria y la dela bobina secundaria circulen en un mismo sentido, o en sentido opuesto.

Polaridad del transformador.

Polaridad Aditiva:

La polaridad positiva se da cuando en untransformador el bobinado secundario está arrolladoen el mismo sentido que el bobinado primario.

Esto hace que los flujos de los dos bobinados giren en el mismo sentido y se sumen.

Los terminales “H1” y “X1” están cruzados. 

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Polaridad Sustractiva

La polaridad sustractiva se da cuando en un transformador el bobinado secundario esta arrolladoen sentido opuesto al bobinado primario.

Esto hace que los flujos de los dos bobinados giren en sentidos opuestos y se resten.

Los terminales “H1” y “X1” están en línea. Ver diagrama.

Como determinar la polaridad de un transformador

Para determinar la polaridad del transformador, se coloca un puente entre los terminales dellado izquierdo del transformador y se coloca un voltímetro entre los terminales del lado derechodel mismo, luego se alimenta del bobinado primario con un valor de voltaje (Vx).

Si la lectura del voltímetro es mayor que Vx el transformador es aditivo o si es menorel transformador es sustractivo.

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Los Transformadores de medida vistos en teoría se utilizan para reducir los valores de tensión e

intensidad a fin de alimentar instrumentos de medida cuyos alcance son comunes, lo que

implica menor riesgo para el operario y menor costo.

Cuestionario:

¿Qué es un transformador?

¿Cuál es la diferencia entre de la polaridad sustractiva y la polaridad adictiva?

Describa los paso de cómo obtener la polaridad del transformador.

¿Si al calcular la polaridad del transformador se le alimenta con una carga de 120 v y la lectura del

voltímetro es mayor que polaridad tiene?

Bibliografía:

1.Irving L. Kosow, Máquinas Eléctricas y Transformadores, Ed. Prentice-Hall

2. Charles Kingsley, A. Ernest Fitzgerald, Stephen Umans, Máquinas Eléctricas, Ed. Mc.Graw Hill

3. Gordon L. Slemon, Electric Machines And Drives, Ed. Addison Wesley Longman

4. P.C.Sen, Principles of Electric Machines and Power Electronics, Ed. John Wiley &Sons

5. Syed Nasar, Schaum's Outline Of Electric Machines & Electromechanics, Ed. Mc.Graw Hill

6. Donald V. Richardson, Arthur J. Caisse Jr., Máquinas Eléctricas Rotativas y Transformadores, Ed. Prentice Hall

7. Jimmie J. Cathey, Máquinas Eléctricas, Ed. Mc. Graw-Hill

8. Software De Programación Matlab

9. PSPICE

10. Manuales de Fabricantes: General Electric, Emerson, Dayton, Siemens

11. Máquinas eléctricas, 3er Edicion. Stephen J. Chapman, Ed. McGraw-Hill

12. http://www.4shared.com/file/45291471/40a309ba/_Instructor_s_Manual__Electric_Machinery_Fundamentals_4th_Edition__Stephen_J_Chapma.html?s=113. http://rapidshare.com/files/230044698/Maquinas_Electricas_Chapman_3-espa.rar  

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Objetivos :

- Analizar el funcionamiento de los transformadores

-Analizar la operación de los autotransformadores

Carrera: INGENERIA MECATRÓNICAProfesor(a):

Ing. Luis Ricardo Hernández Macias

Asignatura: Maquinas Eléctricas Alumno:

Fecha de elaboración: SEMESTRE: Grupo:

Numero de la práctica: 2

Nombre de la práctica: Transformadores comoelevador 

Titulo (tema o subtema del programa de laasignatura):Transformadores

Calificación: Firma de conformidad:

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Practica 2

Introduccion:

FUNCION DE LOS TRANSFORMADORES ELEVADORES

La transmisión de energía eléctrica normalmente requiere de un transformador que eleve la

tensión, en el lado del generador, y posteriormente uno que la reduzca ubicado cerca de las

cargas. El primero de ellos, llamado transformador elevador, posee una bobina de baja tensión

conectada en delta y una de media tensión conectada en estrella. Es usual aterrizar el neutro de la

estrella de media tensión de tal manera de fijar la “tensión a tierra” en la línea de transmisión y

evitar posibles sobretensiones a tierra en los aisladores de apoyo.

Conexión transformador como elevador.

CARACTERISTICAS DE LOS TRANSFORMADORES ELEVADORES 

Los transformadores elevadores poseen las mismas características de un transformador de

distribución normal. Están equipados con los accesorios necesarios para una buen monitoreo de la

temperatura y del nivel del líquido refrigerante, y de elementos de protección como la válvula de

alivio de presión, para una operación segura. Cuenta con cuatro aisladores pasa-tapas en el lado

de media tensión y tres en baja tensión. A pesar de que normalmente el generador eléctrico que

se conecta en el lado de baja tensión, posee regulación de voltaje, los transformadores elevadores

cuentan con un cambiador de derivaciones, de operación con el transformador desenergizado,

que permite una regulación aún mejor de la tensión de transmisión. 

Algunos circuitos tienen un grupo de resistores (resistencias) que están ordenados formando:

un triángulo (circuito en configuración triángulo) ó una estrella (circuito en configuración estrella).

Conversión de delta a estrella

-R1=(RaxRc)/(Ra+Rb+Rc)-R2=(RbxRc)/(Ra+Rb+Rc)- R3 = (Ra x Rb) / (Ra + Rb + Rc)

Para este caso el denominador es el mismo para todas las ecuaciones.Si Ra = Rb = Rc = RDelta, entonces R1 = R2 = R3 = RY y las ecuaciones anteriores se reducen aRY = RDelta / 3

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Son empleados por empresas transportadoras eléctricas en las subestaciones de la red de

transporte de energía eléctrica, con el fin de disminuir las pérdidas por efecto Joule. Debido a la

resistencia de los conductores, conviene transportar la energía eléctrica a tensiones elevadas

Cuestionario:

¿La diferencia entre delta y estrella?

Si R1= 30 Ω R2= 40 Ω R3=50 Ω encontrar los valores de RA, RB, RC

¿En que se puede ocupar los transformadores como elevador?

1.Irving L. Kosow, Máquinas Eléctricas y Transformadores, Ed. Prentice-Hall

2. Charles Kingsley, A. Ernest Fitzgerald, Stephen Umans, Máquinas Eléctricas, Ed. Mc.Graw Hill

3. Gordon L. Slemon, Electric Machines And Drives, Ed. Addison Wesley Longman

4. P.C.Sen, Principles of Electric Machines and Power Electronics, Ed. John Wiley &Sons

5. Syed Nasar, Schaum's Outline Of Electric Machines & Electromechanics, Ed. Mc.Graw Hill

6. Donald V. Richardson, Arthur J. Caisse Jr., Máquinas Eléctricas Rotativas y Transformadores, Ed. Prentice Hall

7. Jimmie J. Cathey, Máquinas Eléctricas, Ed. Mc. Graw-Hill

8. Software De Programación Matlab

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9. PSPICE

10. Manuales de Fabricantes: General Electric, Emerson, Dayton, Siemens

11. Máquinas eléctricas, 3er Edicion. Stephen J. Chapman, Ed. McGraw-Hill

12. http://www.4shared.com/file/45291471/40a309ba/_Instructor_s_Manual__Electric_Machinery_Fundamentals_4th_Edition__Stephen_J_Chapma.html?s=113. http://rapidshare.com/files/230044698/Maquinas_Electricas_Chapman_3-espa.rar  

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Objetivos:

- Analizar el funcionamiento de los transformadores

-Analizar la operación de los autotransformadores

Carrera: INGENERIA MECATRÓNICAProfesor(a):

Ing. Luis Ricardo Hernández Macias

Asignatura: Maquinas Eléctricas Alumno:

Fecha de elaboración: SEMESTRE: Grupo:

Numero de la práctica: 3

Nombre de la práctica: Transformadores comoreductor 

Titulo (tema o subtema del programa de laasignatura):Transformadores

Calificación: Firma de conformidad:

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Practica 3

Transformadores como reductores

Los transformadores reductores se utilizan para reducir la corriente alterna. En una conexión del

transformador, llamada la parte alta, ingresa una corriente eléctrica de alta tensión. En la salida

entonces se reduce la energía eléctrica en una tensión muy útil para cosas como el control de los

aparatos eléctricos para la industria. Los transformadores reductores son valorados

individualmente por el fabricante. Las clasificaciones se pueden encontrar en la etiqueta de

identificación del transformador. Como no todos los transformadores se enrollan del mismo

modo, el esquema individual en la etiqueta debe ser seguido. Al adherirse a un proceso y a un

procedimiento básico, independientemente del esquema, un transformador reductor puede serterminado en forma rápida y segura.

Conversión de estrella a delta

- Ra = [ (R1 x R2) + (R1 x R3) + (R2 x R3) ] / R2- Rb = [ (R1 x R2) + (R1 x R3) + (R2 x R3) ] / R1- Rc = [ (R1 x R2) + (R1 x R3) + (R2 x R3) ] / R3

Para este caso el numerador es el mismo para todas las ecuaciones.Si R1 = R2 = R3 = RY, entonces Ra = Rb = Rc = RDelta y las ecuaciones anteriores se reducen a RDelta =

3xRY 

Ejemplo:

En el gráfico que se al lado izquierdo, dentro del recuadro una conexión tipo Delta, en serie conuna resistor R.

Si se realiza la transformación de los resistores que están en configuraciónDelta aconfiguración Estrella se obtiene lo que está al lado derecho del gráfico (ver el recuadro).

Ahora se tiene al resistor R en serie con el resistor R1. Estos se suman y se obtiene unnuevo resistor R1.

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Esta nueva conexión en Estrella puede quedarse así o convertirse otra vez a una conexión Delta

Cuestionario:

¿La importancia del transformador como reductor?

¿En que se puede emplear este tipo de transformador?

Si RA= 60 Ω RB=70Ω RC= 50 Ω cuales serian los valores de R1, R2Y R3

Bibliografia

1.Irving L. Kosow, Máquinas Eléctricas y Transformadores, Ed. Prentice-Hall2. Charles Kingsley, A. Ernest Fitzgerald, Stephen Umans, Máquinas Eléctricas, Ed. Mc.Graw Hill

3. Gordon L. Slemon, Electric Machines And Drives, Ed. Addison Wesley Longman

4. P.C.Sen, Principles of Electric Machines and Power Electronics, Ed. John Wiley &Sons

5. Syed Nasar, Schaum's Outline Of Electric Machines & Electromechanics, Ed. Mc.Graw Hill

6. Donald V. Richardson, Arthur J. Caisse Jr., Máquinas Eléctricas Rotativas y Transformadores, Ed. Prentice Hall

7. Jimmie J. Cathey, Máquinas Eléctricas, Ed. Mc. Graw-Hill

8. Software De Programación Matlab

9. PSPICE

10. Manuales de Fabricantes: General Electric, Emerson, Dayton, Siemens

11. Máquinas eléctricas, 3er Edicion. Stephen J. Chapman, Ed. McGraw-Hill

12. http://www.4shared.com/file/45291471/40a309ba/_Instructor_s_Manual__Electric_Machinery_Fundamentals_4th_Edition__Stephen_J_Chapma.html?s=113. http://rapidshare.com/files/230044698/Maquinas_Electricas_Chapman_3-espa.rar  

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Objetivos:

-Analizar el funcionamiento de los transformadores trifásicos, susángulos de desfasamiento y diagramas vectoriales.

- Analizar la operación de los transformadores con cargas inductivas,capacitivas y resistivas y sus efectos sobre el transformador.

Carrera: INGENERIA MECATRÓNICAProfesor(a):

Ing. Luis Ricardo Hernández Macias

Asignatura: Maquinas Eléctricas Alumno:

Fecha de elaboración: SEMESTRE: Grupo:

Numero de la práctica: 4

Nombre de la práctica: Conexiones especiales.

Titulo (tema o subtema del programa de la

asignatura):Transformadores

Calificación: Firma de conformidad:

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Practica 4

Conexiones especiales.Además de las conexiones usuales de los transformadores trifásicos, existen otras formas para

transformar corriente trifásica con solo dos transformadores. Todas las técnicas usadas para esto

se basa reducción de la capacidad de carga de los transformadores, que puede justificarse por

ciertos factores económicos Algunas de las principales conexiones de este tipo son:

1. La conexión ∆ abierta (o V-V)

2. Conexión Y abierta - ∆ abierta 

3. Conexión Scott-T

4. Conexión trifásica en T

La conexión ∆ abierta (o V-V)

En ciertas situaciones no puede utilizarse un banco de transformadores completo para realizar

una transformación trifásica.

Por ejemplo, supóngase que un banco de transformadores ∆-∆ que consta de transformadores

separados tiene una fase dañada que se debe retirar para su reparación. Siendo los voltajes

secundarios que permanecen VA=V∟0° y  VB=V∟-120°, entonces el voltaje que pasa a través la

abertura que dejó el tercer transformador está dado por:

Éste es el mismo voltaje que estaría presente si el tercer transformador siguiera ahí. A menudo, a

la fase C se le llama fase fantasma. Entonces, la conexión delta abierta posibilita que un banco detransformadores siga funcionando con sólo dos de sus transformadores. Permitiendo que fluya

cierta potencia aun cuando se haya removido una fase dañada.

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Elaboró: Ing. Luis Ricardo Hernández Macías

Cuestionario:

¿La importancia de las conexiones especiales?

¿En que se puede emplear este tipo de transformador?

Bibliografia

1.Irving L. Kosow, Máquinas Eléctricas y Transformadores, Ed. Prentice-Hall

2. Charles Kingsley, A. Ernest Fitzgerald, Stephen Umans, Máquinas Eléctricas, Ed. Mc.Graw Hill

3. Gordon L. Slemon, Electric Machines And Drives, Ed. Addison Wesley Longman

4. P.C.Sen, Principles of Electric Machines and Power Electronics, Ed. John Wiley &Sons

5. Syed Nasar, Schaum's Outline Of Electric Machines & Electromechanics, Ed. Mc.Graw Hill

6. Donald V. Richardson, Arthur J. Caisse Jr., Máquinas Eléctricas Rotativas y Transformadores, Ed. Prentice Hall

7. Jimmie J. Cathey, Máquinas Eléctricas, Ed. Mc. Graw-Hill

8. Software De Programación Matlab

9. PSPICE

10. Manuales de Fabricantes: General Electric, Emerson, Dayton, Siemens

11. Máquinas eléctricas, 3er Edicion. Stephen J. Chapman, Ed. McGraw-Hill

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Objetivos:

-  Identificar la construcción de maquinas CC y su funcionamiento.-  Rectificar los componentes de los generadores-  Aprender su funcionamiento

Carrera: INGENERIA MECATRÓNICAProfesor(a):

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Asignatura: Maquinas Eléctricas Alumno:

Fecha de elaboración: SEMESTRE: Grupo:

Numero de la práctica: 5

Nombre de la práctica: Componentes de maquinas de

corriente continua.

Titulo (tema o subtema del programa de la

asignatura):Máquinas de corriente directa 

Calificación: Firma de conformidad:

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Practica 5

Componentes de maquinas de corriente continua.

Las máquinas de corriente continua constan esencialmente de dos devanados (aunque también

puede disponer de otro shunt) alimentados con CC.

Uno de los devanados se denomina inductor y está en el estator de la máquina; el otro, llamado

inducido, está en el rotor. En el caso de funcionamiento como motor, ambos bobinados están

alimentados con CC. En el caso de que funcione como generador, se alimenta con CC el inductor y

se obtiene una f.e.m. en el inducido (también continua).

En este tipo de máquinas existen dos campos: el primero, creado en el estator y que será fijo; y, el

segundo, generado por las corrientes que circulan por las espiras del rotor. El objetivo, en el casodel motor, es el de conseguir un campo magnético en el rotor que interaccione con el del estator

para producir un valor de par máximo. Para lograr esto se debe cumplir que ambos campos sean

perpendiculares entre sí en todo momento. En el caso del generador, se trata de generar de la

forma más eficiente posible una tensión continua en bornes del inducido y para ello se mantendrá

una velocidad fija en el rotor para que sus espiras y bobinas, al moverse respecto del campo

principal del rotor, proporcionen una tensión fija que se rectifica y suma en el exterior de rotor.

Ambos objetivos se cumplen gracias a las escobillas y el colector de delgas.

El estator de una máquina de CC genera un campo magnético fijo. Este campo se puede obtener

por medio de imanes permanentes o mediante bobinas recorridas por corriente continua ymontadas en polos salientes (suele ser el caso más habitual). Si se opta por esta segunda opción

existen diversos tipos de excitación:

  Excitación independiente: La corriente que alimenta al devanado inductor es ajena a la

propia máquina y procede de una fuente independiente externa.

  Autoexcitación: En este caso, la corriente de excitación procede de la propia máquina.

Según la forma de obtener esta corriente se tienen tres tipos diferentes de máquinas de

CC:

  Excitación Serie: devanado del inductor en serie con el de inducido.

  Excitación derivación: devanado del inductor conectado directamente a las escobillas; porlo tanto, en paralelo con el de inducido.

  Excitación compuesta o mixta: una bobina en serie y la otra en paralelo.

En el caso de la máquina de CC disponible para esta práctica de laboratorio, los bobinados de la

máquina pueden conectarse de formas diferentes para conseguir los distintos tipos de máquinas

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que se van a ensayar. En el laboratorio se definirán esas conexiones, que no son diferentes de las

que se han mostrado.

Cualquiera que sea el tipo de máquina (excitación independiente, paralelo o serie) y ya sea

generador o motor, su comportamiento está basado en el conocimiento de dos magnitudes

fundamentales: la tensión inducida en el rotor y el par mecánico que se desarrolla, o viceversa.

En cualquier caso, trabaje como generador de CC o como motor, se aplica una corriente al

inductor para generar el campo magnético principal. En el caso del generador, se hace girar el

inducido (mediante una turbina de cualquier tipo) y, cuando las espiras del inducido pasan por

delante de los polos se inducen tensiones en las espiras de las bobinas que son prácticamente

proporcionales a la inducción del campo magnético principal, a la longitud de los conductores y a

la velocidad con la que se mueven respecto del campo. Este efecto no es más que el fenómeno de

inducción de Faraday. Mientras no circule corriente por los conductores, no aparecerán fuerzas

sobre ellos que, como dice la Ley de Lenz, se opondrán al movimiento de giro que tenían.

Estas fuerzas, que se aplican a los conductores que se encuentran en la superficie (o casi) delrotor, o inducido, proporcionan un par de frenado que hay que vencer si se quiere mantener la

velocidad de giro constante. Es decir, en el caso del generador se busca la tensión inducida y,

cuando circula corriente por el inducido, se desarrolla un par electromagnético en sentido

contrario del movimiento.

En el caso del motor, se busca la producción de un par mecánico que haga girar el rotor. Para ello,

se hace circular corriente continua por las espiras y bobinas del inducido, que están inmersas en

el campo magnético principal generado por el inductor. Mientras no haya giro libre del rotor,

habrá par en el eje, pero no tensiones inducidas; éstas solamente aparecen cuando se produce el

giro del rotor. Por ello, en un motor se proporciona un par en el eje y la reacción se produce en

forma de tensión inducida en el rotor, siempre opuesta a la aplicada para que circulen las

corrientes por el inducido.

Las expresiones del par electromagnético (no el útil) y la tensión inducida se conocen de los

apuntes y ya se han trabajado en clase; son las siguientes:

Cuestionario:

¿Importancia de la utilización de maquinas de de CC?

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¿Qué es la bobina?

¿Cuáles son las partes de motor de CC?

¿Qué tipo de polos existen en este tipo de maquinas?

Bibliografía:

1.Irving L. Kosow, Máquinas Eléctricas y Transformadores, Ed. Prentice-Hall

2. Charles Kingsley, A. Ernest Fitzgerald, Stephen Umans, Máquinas Eléctricas, Ed. Mc.Graw Hill

3. Gordon L. Slemon, Electric Machines And Drives, Ed. Addison Wesley Longman

4. P.C.Sen, Principles of Electric Machines and Power Electronics, Ed. John Wiley &Sons

5. Syed Nasar, Schaum's Outline Of Electric Machines & Electromechanics, Ed. Mc.Graw Hill

6. Donald V. Richardson, Arthur J. Caisse Jr., Máquinas Eléctricas Rotativas y 

Transformadores, Ed. Prentice Hall

7. Jimmie J. Cathey, Máquinas Eléctricas, Ed. Mc. Graw-Hill

8. Software De Programación Matlab

9. PSPICE

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Objetivos:

-  Identificar las conexiones y su funcionamiento.-  Rectificar el conocimiento adquirido en clase-  Aprender el tipo de conexiones

Carrera: INGENERIA MECATRÓNICAProfesor(a):

Ing. Luis Ricardo Hernández Macias

Asignatura: Maquinas Eléctricas Alumno:

Fecha de elaboración: SEMESTRE: Grupo:

Numero de la práctica: 6

Nombre de la práctica: Conexiones de un generador de

corriente continua

Titulo (tema o subtema del programa de la

asignatura):Máquinas de corriente directa 

Calificación: Firma de conformidad:

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Practica 6

Conexiones de un generador de corriente continúaLos generadores de corriente continua se clasifican según el tipo de conexión que tengan

Excitación separada

Los generadores de excitación separada tienen un campo magnético generado con energía desde

una fuente externa tal como una batería. La potencia de salida depende de la velocidad de

rotación del generador. Básicamente, mientras más rotación haya, más potencia se genera. Estos

generadores se utilizan principalmente en elevadores que requieren una cierta cantidad de control

de voltaje.

Auto-Excitados

Los generadores auto-excitados tienen un campo magnético que recibe su corriente desde la salida

del generador mismo. De uso común en aplicaciones que van desde grandes generadores

industriales hasta algunos modelos de generadores de carácter personal, son los generadores más

económicos para comprar y usar. Una pequeña cantidad de magnetismo queda en los electroimanes

cuando el generador se detiene, lo que le permite comenzar de nuevo y producir la energía que

necesita para funcionar.

Derivación

Los generadores de derivación son un subconjunto de los generadores auto-excitados y tienenvueltas adicionales de alambre fino en su núcleo magnético. Esto crea mayor resistencia que en

los auto-excitados, lo que aumenta la eficiencia de la producción actual a través de las conexiones

y los hace muy rápidos. Un ejemplo típico de un generador de derivación es un generador que se

necesita para cargar las baterías rápidamente.

Compuesto

Al igual que los generadores derivación, los generadores compuestos tienen dos juegos de

hilos sinuosos alrededor de cada poste de conexión. Esto duplica efectivamente la salida

de corriente sin disminuir la eficiencia general. La desventaja de este tipo es que por lo

general son más caros que los otros generadores. Además, la corriente más alta es a vecesdemasiado alta para todas las aplicaciones.

Usos

Aunque la mayoría de los generadores de energía utilizados en la actualidad son los tipos de

corriente alterna, los generadores de corriente continua tienen ventajas en ciertas aplicaciones.

Las fábricas con grandes demandas de energía de corriente continua son lugares ideales para

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estos, especialmente aquellos que hacen galvanoplastia o producción de materiales industriales y

compuestos como el aluminio y el cloro. Los generadores de Diesel de corriente continua

conducen a la mayoría de barcos comerciales y también son comunes en trenes de alta velocidad.

Cuestionario:

¿Usos de estos generadores?

Tipos de conexiones y explica brevemente cada una de ellas.

Elabora una tabla con los tipos de conexiones

Bibliografía:

1.Irving L. Kosow, Máquinas Eléctricas y Transformadores, Ed. Prentice-Hall

2. Charles Kingsley, A. Ernest Fitzgerald, Stephen Umans, Máquinas Eléctricas, Ed. Mc.Graw Hill

3. Gordon L. Slemon, Electric Machines And Drives, Ed. Addison Wesley Longman

4. P.C.Sen, Principles of Electric Machines and Power Electronics, Ed. John Wiley &Sons

5. Syed Nasar, Schaum's Outline Of Electric Machines & Electromechanics, Ed. Mc.Graw Hill

6. Donald V. Richardson, Arthur J. Caisse Jr., Máquinas Eléctricas Rotativas y Transformadores, Ed. Prentice Hall

7. Jimmie J. Cathey, Máquinas Eléctricas, Ed. Mc. Graw-Hill

8. Software De Programación Matlab

9. PSPICE

10. Manuales de Fabricantes: General Electric, Emerson, Dayton, Siemens

11. Máquinas eléctricas, 3er Edicion. Stephen J. Chapman, Ed. McGraw-Hill

12. http://www.4shared.com/file/45291471/40a309ba/_Instructor_s_Manual__Electric_Machinery_Fundamentals_4th_Edition__Stephen_J_Chapma.html?s=113. http://rapidshare.com/files/230044698/Maquinas_Electricas_Chapman_3-espa.rar  

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Elaboró: Ing. Luis Ricardo Hernández Macías

Objetivos:

-  Identificar los voltajes-  Rectificar el conocimiento adquirido en clase

Carrera: INGENERIA MECATRÓNICAProfesor(a):

Ing. Luis Ricardo Hernández Macias

Asignatura: Maquinas Eléctricas Alumno:

Fecha de elaboración: SEMESTRE: Grupo:

Numero de la práctica: 7

Nombre de la práctica: Regulación del voltaje

producido por el generador 

Titulo (tema o subtema del programa de la

asignatura):Máquinas de corriente directa 

Calificación: Firma de conformidad:

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Elaboró: Ing. Luis Ricardo Hernández Macías

Practica 7

Regulación del voltaje producido por el generadorEl voltaje generado internamente en la máquina depende de la velocidad de rotación de su eje y

de la magnitud del flujo de campo.

El voltaje de fase se diferencia del voltaje generado internamente en los efectos de reacción delinducido del generador y también por la resistencia y la reactancia internas de los embobinadosdel inducido.

El voltaje de los bornes del generador será, o bien igual al voltaje de fase, o bien relacionado conella por medio de √3, dependiendo de sí la máquina está conectada en ∆ o en Y. 

La manera como trabaja un generador sincrónico, en un sistema de potencia real, depende de las

limitaciones que se le impongan. Cuando un generador trabaja aisladamente, las potencias real yreactiva que deben entregarse son determinadas por la carga que se les asigne y por lasmarcaciones del gobernador y la corriente de campo que son las que controlan la frecuencia y elvoltaje terminal, respectivamente. Cuando el generador se conecta con un barraje infinito, sufrecuencia y voltaje son fijos, de tal manera que las marcaciones del gobernador y la corriente decampo controlan los flujos de las potencias real y reactiva del generador. En los sistemas realesque emplean generadores de tamaños aproximadamente iguales, las marcaciones del gobernadorafectan tanto el flujo de la frecuencia como al de la potencia y la corriente de campo afecta tantola tensión en los bornes, como el flujo de potencia reactiva.

La capacidad de un generador sincrónico para producir potencia eléctrica está limitadaprimordialmente por el calentamiento dentro de la máquina. Cuando los embobinados se

recalientan, la vida de la máquina se ve seriamente comprometida. Como hay dos embobinadosdiferentes (de inducido y de campo), hay dos limitaciones distintas en el generador: elcalentamiento máximo permitido de los embobinados del inducido determina loskilovoltiamperios máximos permitidos por la máquina y el calentamiento máximo permitido en losembobinados de campo determina el tamaño máximo de EA. El tamaño máximo de EA y de IA,conjuntamente, determinan el factor de potencia nominal del generador.

Circuito equivalente: 

En el circuito mostrado anteriormente el voltaje EA es el voltaje generado internamente que seproduce en una fase de generador sincrónico. Sin embargo, este voltaje EA no es, generalmente, elvoltaje que aparece en los terminales del generador. La única vez que el voltaje interno EA es el

mismo voltaje de salida Vφ por una fase, es cuando no hay corriente del inducido que le llegue a lamáquina.

Hay numerosos f actores que causa la diferencia entre EA y Vφ: 

La distorsión del campo magnético del entrehierro de aire por la corriente que fluye en el estator,llamadareacción de inducido.

La autoinductancia de las bobinas del inducido.

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El efecto de las formas de onda del rotor de polos salientes.

El voltaje en una fase es: Vφ = EA - jXIA que se obtiene por la Ley del Voltaje de Kirchhoff . Estaecuación describe la tensión de reacción del inducido. Por tanto, esta se puede representar comoun inductor en serie con la tensión generada internamente. Además de los efectos de la reacción

del inducido, las bobinas del estator tienen también una autoinductancia y una resistencia. Si laautoinductancia del estator se denomina LA, (y su correspondiente resistencia XA) y la resistenciadel estator RA entonces la diferencia entre EA y Vφ se obtiene mediante la expresión 

Vφ = EA - jXIA - jXAIA - RAIA.

Los efectos de la reacción del inducido y la autoinductancia en la máquina se representan ambospor reactancias y se acostumbra a combinarlas en una sola reactancia conocida como reactancia

sincrónica de la máquina: XS = X + XA

Por tanto la ecuación final que describe Vφ = EA - jXSIA - RAIA.

Ahora es posible dibujar un circuito equivalente de un generador sincrónico trifásico:

Estas tres fases pueden conectarse en Y o en Δ, la cual si se conectan en Y, la tensión en los bornes

VT se relaciona con el voltaje de fase Vφ por: VT = √3.Vφ. Si se conecta en Δ entonces VT = Vφ. 

El hecho de que las tres fases del generador sincrónico sean idénticas en todo, menos en el ángulode fase, lleva normalmente al empleo de un circuito equivalente por fase.

Usos: 

Los sistemas eléctricos de potencia están constituidos por la interconexión de un gran número de

generadores sincrónicos que trabajan en paralelo, interconectados mediante líneas detransmisión, y que suministran energía a gran número de cargas ampliamente distribuidas.

Cuando su tamaño es grande, son los generadores que producen energía eléctrica que se empleanen las casas e industrias.

Los generadores pequeños de ca se emplean para proporcionar energía eléctrica de urgencia.

El generador trifásico entrega un suministro de energía más estable, por esta razón, se empleanpara equipos de gran capacidad que operan a voltajes de 208 voltios o más. Entre estos equipos seincluyen grandes motores, máquinas de soldar, unidades calefactoras, estufas y casi todas laslíneas de distribución de energía.

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Elaboró: Ing. Luis Ricardo Hernández Macías

Cuestionario:

Escribe algunos usos

Escribe la importancia de la regulación de voltaje

¿Cuál es capacidad de un generador?

Bibliografía:

1.Irving L. Kosow, Máquinas Eléctricas y Transformadores, Ed. Prentice-Hall

2. Charles Kingsley, A. Ernest Fitzgerald, Stephen Umans, Máquinas Eléctricas, Ed. Mc.Graw Hill

3. Gordon L. Slemon, Electric Machines And Drives, Ed. Addison Wesley Longman

4. P.C.Sen, Principles of Electric Machines and Power Electronics, Ed. John Wiley &Sons

5. Syed Nasar, Schaum's Outline Of Electric Machines & Electromechanics, Ed. Mc.Graw Hill

6. Donald V. Richardson, Arthur J. Caisse Jr., Máquinas Eléctricas Rotativas y Transformadores, Ed. Prentice Hall

7. Jimmie J. Cathey, Máquinas Eléctricas, Ed. Mc. Graw-Hill

8. Software De Programación Matlab

9. PSPICE

10. Manuales de Fabricantes: General Electric, Emerson, Dayton, Siemens

11. Máquinas eléctricas, 3er Edicion. Stephen J. Chapman, Ed. McGraw-Hill

12. http://www.4shared.com/file/45291471/40a309ba/_Instructor_s_Manual__Electric_Machinery_Fundamentals_4th_Edition__Stephen_J_Chapma.html?s=113. http://rapidshare.com/files/230044698/Maquinas_Electricas_Chapman_3-espa.rar  

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Objetivos:

-  Identificar las conexiones-  Rectificar el conocimiento adquirido en clase

Carrera: INGENERIA MECATRÓNICAProfesor(a):

Ing. Luis Ricardo Hernández Macias

Asignatura: Maquinas Eléctricas Alumno:

Fecha de elaboración: SEMESTRE: Grupo:

Numero de la práctica: 8

Nombre de la práctica: Conexión de motores encorriente directa

Titulo (tema o subtema del programa de la

asignatura):Máquinas de corriente directa 

Calificación: Firma de conformidad:

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Practica 8

CONEXIONES DEL MOTOR

Conecte El circuito que aparece en la figura #7. observe que el Reóstato esta en serie con elcampo en derivación y que esta combinación se conecta en paralelo con la Armadura a través dela Tensión de entrada.

Ajuste el Reóstato a la Resistencia mínima (aproximadamente cero ohmios cuando se hace girar ala posición extrema en el sentido de las manecillas del reloj).

o  Conecte a la fuente de Alimentación y ajuste a 120 V.C.D.

o  Mida la velocidad del Motor con el Tacómetro.

Velocidad en derivación (cero ohmios)=1300____R.P.M.

o  Ajuste el Reóstato a la Resistencia máxima (aproximadamente 300 ohmios).

Velocidad en derivación (300 ohmios)=_2250___R.P.M.

o  Determine la dirección de rotación.

Rotación =_cw__. 

Reduzca la Tensión a cero y desconecte la Fuente de Alimentación.

o  Invierta la polaridad de la Tensión de entrada intercambiando solo los cables de conexión de laFuente de Alimentación.

Repita el procedimiento (23) y compare los resultados:

o  Cambio la rotación de dirección? NO 

o  Vario la velocidad? NO 

o  Reduzca la Tensión a cero y desconecte la Fuente de Alimentación.

quedar igual al que se ilustra en la figura #7. ahora invierta solo las conexiones de la Armadura.

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pita el procedimiento (23) y compare la dirección de rotación con la que se encontró en elprocedimiento (23).

Rotación = SI 

derivación, quitando el cable de conexión de una de las terminales del devanado de campo enderivación (5 o 6). Tenga cuidado de no tocar ninguna de las otras conexiones de las terminales niningún metal mientras efectué este procedimiento. Este listo para cortar inmediatamente laenergía aplicada al motor desconectando la Fuente de Alimentación.

  Explique lo que puede ocurrir colando un Motor de CCD. se pierde la alimentación al campo enderivación . SI 

o  Puede ocurrir lo mismo en un Motor de C.D. conectado en el campo en serie _______ . Expliqueporque? Por que al quitar el campo serie queda en paralelo la armadura. 

de 0- 120 V.C.D. (terminales (+)v y (-)v , en tanto que el campo en derivación esta conectado a lasalida fija de 120 V.C.D. (terminales (+) y (-).

las lecturas que del medidor.

o  Use el tacómetro manual para medir la velocidad del motor. Anote en las tablas mediciones de

velocidad. (espere hasta que la velocidad del Motor se estabilice antes de efectuar la medición.)

Voltios 0 30 60 90 120

Velocidad

R.P.M 0 300 600 1000 1400

Tabla #1.

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o  Repita (a) para cada uno de los valores de Tensión que se indican en la tabla.

o  Marque los puntos obtenidos en la tabla #1, en la grafica ilustrada en la figura #9. luego trace unalínea continua por los puntos marcados.

o  Es un buen método de control de velocidad el hacer que varié la Tensión de la Armadla(mantenimiento constante la Tensión del campo en derivación?

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Cuestionario:

1).-cual seria la intensidad de corriente del campo en derivación del motor, si el devanado decampo en derivación se excita mediante 120 V.C.D

Como esta en paralelo el voltaje es el mismo y se divide entre la impedancia de la bobina mas elpotenciómetro.

2).-Si se tiene una corriente de 3 A.C.D que fluye por el devanado de campo serie del motor. Cualserá la caída de Tensión resultante.

Seria la corriente por la resistencia de la bobina

3).-si el reóstato se conectara en serie con el devanada de campo en derivación y la combinaciónse conectara a una línea de 120. Que variaciones de intensidad de corriente del campo enderivación se podría obtener de su motor

no tendría caída de corriente ya que el circuito esta en serie pero varia si aumentamos laresistencia del reóstato.

I minima= " A.C.D I maxima= .24 A.C.D

Bibliografía:

1.Irving L. Kosow, Máquinas Eléctricas y Transformadores, Ed. Prentice-Hall

2. Charles Kingsley, A. Ernest Fitzgerald, Stephen Umans, Máquinas Eléctricas, Ed. Mc.Graw Hill

3. Gordon L. Slemon, Electric Machines And Drives, Ed. Addison Wesley Longman

4. P.C.Sen, Principles of Electric Machines and Power Electronics, Ed. John Wiley &Sons

5. Syed Nasar, Schaum's Outline Of Electric Machines & Electromechanics, Ed. Mc.Graw Hill

6. Donald V. Richardson, Arthur J. Caisse Jr., Máquinas Eléctricas Rotativas y Transformadores, Ed. Prentice Hall

7. Jimmie J. Cathey, Máquinas Eléctricas, Ed. Mc. Graw-Hill

8. Software De Programación Matlab

9. PSPICE10. Manuales de Fabricantes: General Electric, Emerson, Dayton, Siemens11. Máquinas eléctricas, 3er Edicion. Stephen J. Chapman, Ed. McGraw-Hill12. http://www.4shared.com/file/45291471/40a309ba/_Instructor_s_Manual__Electric_Machinery_Fundamentals_4th_Edition__Stephen_J_Chapma.html?s=113. http://rapidshare.com/files/230044698/Maquinas_Electricas_Chapman_3-espa.rar  

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Objetivos:

-  Identificar la regulación de voltaje-  Rectificar el conocimiento adquirido en clases

El material necesario para hacer el control de velocidad es el siguiente:

  CONTROLADOR MOTORES DC DOBLE 5 + 5 AMPERIOS   POTENCIOMENTRO LINEAL 47K EJE 6MM.   REGULADOR DE TENSION DE 5V 1 AMP TIPO 7805  

Carrera: INGENERIA MECATRÓNICAProfesor(a):

Ing. Luis Ricardo Hernández Macias

Asignatura: Maquinas Eléctricas Alumno:

Fecha de elaboración: SEMESTRE: Grupo:

Numero de la práctica: 9

Nombre de la práctica: Regulación de velocidad demotores

Titulo (tema o subtema del programa de la

asignatura):Máquinas de corriente directa 

Calificación: Firma de conformidad:

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Practica 9

Regulación de velocidad de motores

En esta práctica vamos a ver cómo podemos controlar la velocidad y el sentido de giro de unmotor de corriente continua. Más concretamente lo que haremos es montar un circuito que seacapaz de hacer todo ello con un simple potenciómetro de forma que cuando el potenciómetroeste en el centro el motor este parado y cuando se gira el potenciómetro a los lados el motor giraa cada lado de forma regulada. También hay la posibilidad de que no haya cambio de sentido yque solo se regule la velocidad del motor con todo el recorrido del potenciómetro

Esta es una aplicación con gran demanda ya que se trata de algo aparentemente muy sencillo yque tiene muchas aplicaciones. El control de motores de forma precisa, requiere de un circuitoelectrónico especializado que realiza la regulación de la velocidad mediante una técnicadenominada PWM (Pulse Wide Modulación) y que consiste básicamente en variar la cantidad de

tiempo que el motor recibe tensión. Si el motor recibe tensión. de forma constante, este gira a sumáxima velocidad y potencia. Con PWM lo que se hace es aplicar la máxima tensión., pero no todoel tiempo, si no a pulsos, con lo que se consigue regular la velocidad manteniendo la potencia delmotor. Otro sistema de control consiste en regular la tensión. que se aplica al motor de forma quecuanto menos tensión., menos velocidad. La pega de este sistema es que también pierde bastantepotencia por lo que no es indicado la mayoría de las veces.

La segunda función que hace el circuito de control de motores, es encargarse del sentido de giro.En una aplicación sin circuito, hay que cambiar la polaridad del motor para que este cambie elsentido de giro, lo que implica usar algún tipo de conmutador doble que haga la inversión depolaridad. Una ventaja adicional de usar un circuito de control es el hecho de que tenemosarranques y paradas mucho mas suaves, lo cual resulta muy bueno en las mayoría de los casos.

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Todo lo que necesitamos para aparte del circuito de control es un potenciómetro y unregulador con sus correspondientes cables de conexión.

Adicionalmente necesitaremos un motor a controlar y si queremos, un mando para elpotenciómetro como el S320410. El circuito MD22 es capaz de controlar hasta 2 motores de 5

amperios cada uno con una tensión. De 5 a 24 V, según el motor empleado. Una característica deeste circuito es que solo necesita de un potenciómetro para hacer todo el trabajo. Consultar lapágina del circuito para más información sobre los diferentes modos de trabajo. Para la aplicaciónque queremos hacer lo que hay que hacer es colocar los micro interruptores dil tal y como apareceen la siguiente imagen para seleccionar el modo analógico con inversión Si no queremos lainversión y solo deseamos el control de la velocidad, es necesario levantar el interruptor numero1.

Montaje

El montaje es muy sencillo, lo único que hay que hacer es soldar unos 3 cables al regulador detensión. Y otros tres al potenciómetro tal y como aparece en la imagen superior. Primero seconecta el potenciómetro tal y como se muestra en la siguiente imagen.

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Después se conecta el regulador de tensión. Con los otros tres cables tal y como se ve acontinuación.

Nota: La tarjeta utilizada en esta práctica es una tarjeta arduina de motores de corriente directa

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Y el resultado final es:

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Ahora ya solo queda conectar el motor es las bornas M1 y M1 y la alimentación de en las bornasGND para el negativo y +V para el positivo. La alimentación puede proceder de cualquier fuente o

batería de 5 a 24 V y con la potencia necesaria para alimentar el motor.

En caso de que se quiera controlar 2 motores, el segundo motor se conecta en los bornes M2 y M2y el segundo potenciómetro se conecta igual que el primero con la excepción de que el cablenaranja se conecta a la borna SDA. También se pueden controlar los dos motores de formasimultanea con un solo potenciómetro, en ese caso lo que se hace es hacer un puente que una lasbornas SCL y SDA.

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Por último se recomienda montar todo el conjunto en una caja para protegerlo y evitarcortocircuitos.

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Cuestionario:

Algunos usos que puede tener

¿Cuáles es la segunda función que hace el circuito de control?

¿Qué requiere el control de motores para trabajar de forma precisa?

¿Qué significa el control de velocidad del motor?

Bibliografía:

1.Irving L. Kosow, Máquinas Eléctricas y Transformadores, Ed. Prentice-Hall

2. Charles Kingsley, A. Ernest Fitzgerald, Stephen Umans, Máquinas Eléctricas, Ed. Mc.Graw Hill

3. Gordon L. Slemon, Electric Machines And Drives, Ed. Addison Wesley Longman

4. P.C.Sen, Principles of Electric Machines and Power Electronics, Ed. John Wiley &Sons

5. Syed Nasar, Schaum's Outline Of Electric Machines & Electromechanics, Ed. Mc.Graw Hill

6. Donald V. Richardson, Arthur J. Caisse Jr., Máquinas Eléctricas Rotativas y Transformadores, Ed. Prentice Hall

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Objetivos:

-  Identificar os generadores de corriente alterna-  Rectificar el conocimiento adquirido en clases

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Asignatura: Maquinas Eléctricas Alumno:

Fecha de elaboración: SEMESTRE: Grupo:

Numero de la práctica: 10

Nombre de la práctica Conexión de generadores encorriente alterna.

Titulo (tema o subtema del programa de la

asignatura):Máquinas de corriente alterna 

Calificación: Firma de conformidad:

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Elaboró: Ing. Luis Ricardo Hernández Macías

Practica 10

Los principales componentes de un generador de corriente alterna son los que se muestran a

continuación:

  Estator.  Rotor.

  Sistema de enfriamiento.

  Excitatriz.

  Conmutador.ESTATOR 

Los elementos más importantes del estator de un generador de corriente alterna, son lassiguientes:

  Componentes mecánicas.  Sistema de conexión en estrella.

  Sistema de conexión en delta.

Componentes mecánicas. Las componentes mecánicas de un generador son las siguientes:

  La carcaza.

  El núcleo.

  Las bobinas.

  La caja de terminales.

Sistema de conexión en estrella. Los devanados del estator de un generador de C.A. están

conectados generalmente en estrella, en la siguiente figura T1, T2, T3 representan las terminales

de línea (al sistema) T4, T5, T6 son las terminales que unidas forman el neutro.

Sistema de conexión delta. La

conexión delta se hace conectando las terminales 1 a 6, 2 a 4 y 3 a 5, las terminales de línea se

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conectan a 1, 2 y 3, con esta conexión se tiene con relación a la conexión estrella, un voltaje

menor, pero en cambio se incrementa la corriente de línea.

EL ROTOR 

Para producir el campo magnético sobre el rotor se utilizan polos que consisten de paquetes de

laminaciones de fierro magnético (para reducir las llamadas corrientes circulantes) con

conductores de cobre arrollados alrededor del hierro, estos polos están excitados por una

corriente directa. Los polos del rotor se arreglan por pares localizados o separados 180º. Desde el

punto de vista constructivo, los rotores se construyen del tipo polos salientes (baja velocidad) o

rotor cilíndrico (alta velocidad).

En el rotor se encuentranalojadas las bobinas del devanado de campo que inducen el voltaje en el devanado de armadura,

en donde se encuentran las bobinas que determinan si el generador es monofásico o trifásico.

Voltaje de salida monofásico. un generador que tiene un voltaje de salida monofásico, se lo

denomina generador monofásico. Este voltaje de salida se obtiene con un conjunto de bobinas de

armadura en el estator, si se trata de un generador monofásico de dos polos; entonces, se dice

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que estos polos son Norte y Sur con conductores que son parte de los conductores de armadura

continuos y que llenan las ranuras del estator.

Las ranuras están separadas mecánicamente y eléctricamente por 180º, de modo que cuando el

flujo proveniente del polo norte intercepta el lado A(1) del conductor, el flujo que retoma al polo

sur intercepta al lado A(2) del conducto, obteniéndose como resultado la generación de un pico devoltaje entre A(1) y A(2). Cuando los polos norte y sur están perpendiculares con respecto al plano

de los conductores A(1) y A(2), no hay líneas de fuerzas que intercepten los conductores y,

entonces la diferencia de voltaje entre A(1) y A(2) es cero. Cuando el rotor completa una

revolución (360º) se dice que ha completado un ciclo.

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Elaboró: Ing. Luis Ricardo Hernández Macías

Cuestionario:

Menciona la importancia de los generadores de corriente alternaMenciona algunos usos

Menciona las características del rotor y del estator

Bibliografía:

1. Irving L. Kosow, Máquinas Eléctricas y Transformadores, Ed. Prentice-Hall2. Charles Kingsley, A. Ernest Fitzgerald, Stephen Umans, Máquinas Eléctricas, Ed. Mc.

Graw Hill3. Gordon L. Slemon, Electric Machines And Drives, Ed. Addison Wesley Longman4. P.C.Sen, Principles of Electric Machines and Power Electronics, Ed. John Wiley &Sons5. Syed Nasar, Schaum's Outline Of Electric Machines & Electromechanics, Ed. Mc.Graw Hill6. Donald V. Richardson, Arthur J. Caisse Jr., Máquinas Eléctricas Rotativas y Transformadores, Ed. Prentice Hall7. Jimmie J. Cathey, Máquinas Eléctricas, Ed. Mc. Graw-Hill8. Software De Programación Matlab9. PSPICE10. Manuales de Fabricantes: General Electric, Emerson, Dayton, Siemens

11. Máquinas eléctricas, 3er Edicion. Stephen J. Chapman, Ed. McGraw-Hill12. http://www.4shared.com/file/45291471/40a309ba/_Instructor_s_Manual__Electric_Machinery_Fundamentals_4th_Edition__Stephen_J_Chapma.html?s=113. http://rapidshare.com/files/230044698/Maquinas_Electricas_Chapman_3-espa.rar  

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Elaboró: Ing. Luis Ricardo Hernández Macías

Objetivos:

-  Identificar motores de corriente alterna-  Rectificar el conocimiento adquirido en clases

Carrera: INGENERIA MECATRÓNICAProfesor(a):

Ing. Luis Ricardo Hernández Macias

Asignatura: Maquinas Eléctricas Alumno:

Fecha de elaboración: SEMESTRE: Grupo:

Numero de la práctica: 11

Nombre de la práctica Conexión de motores encorriente alterna

Titulo (tema o subtema del programa de la

asignatura):Máquinas de corriente alterna 

Calificación: Firma de conformidad:

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Practica 11

Conexiones de motores de corriente alterna

Se denomina motor de corriente alterna a aquellos motores eléctricos que funcionan

con corriente alterna. Un motor es una máquina motriz, esto es, un aparato que convierte una

forma determinada de energía en energía mecánica de rotación o par. Un motor eléctrico

convierte la energía eléctrica en fuerzas de giro por medio de la acción mutua de los campos

magnéticos.

Un generador eléctrico, por otra parte, transforma energía mecánica de rotación en energía

eléctrica y se le puede llamar una máquina generatriz de fem. Las dos formas básicas son el

generador de corriente continua y el generador de corriente alterna, este último más

correctamente llamado alternador.

Todos los generadores necesitan una máquina motriz (motor) de algún tipo para producir la fuerzade rotación, por medio de la cual un conductor puede cortar las líneas de fuerza magnéticas y

producir una fem. La máquina más simple de los motores y generadores es el alternador.

Motores asíncronos

El motor asíncrono trifásico está formado por un rotor, que puede ser de dos tipos: a) de jaula de

ardilla; b) bobinado, y un estátor, en el que se encuentran las bobinas inductoras. Estas bobinas

son trifásicas y están desfasadas entre sí 120º en el espacio. Según el Teorema de Ferraris, cuando

por estas bobinas circula un sistema de corrientes trifásicas equilibradas, cuyo desfase en el

tiempo es también de 120º, se induce un campo magnético giratorio que envuelve al rotor. Este

campo magnético variable va a inducir una tensión en el rotor según la Ley de inducción de

Faraday:

Entonces se da el efecto Laplace (ó efecto motor): todo conductor por el que circula una

corriente eléctrica, inmerso en un campo magnético experimenta una fuerza que lo tiende a

poner en movimiento. Simultáneamente se da el efecto Faraday (ó efecto generador): en todo

conductor que se mueva en el seno de un campo magnético se induce una tensión. El campo

magnético giratorio, a velocidad de sincronismo, creado por el bobinado del estátor, corta los

conductores del rotor, por lo que se genera una fuerza electromotriz de inducción. La acciónmutua del campo giratorio y las corrientes existentes en los conductores del rotor, originan

una fuerza electrodinámica sobre dichos conductores del rotor, las cuales hacen girar el rotor

del motor. La diferencia entre las velocidades del rotor y el campo magnético se denomina

deslizamiento.

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Motores síncronos

Implicando, se puede utilizar un alternador como motor en determinadas circunstancias. Si se

excita el campo con c-c y se alimenta por los anillos colectores a la bobina del rotor con c-a, la

máquina no arrancará. El campo alrededor de la bobina del rotor es alterno en polaridad

magnética pero durante un semiperiodo del ciclo completo, intentará moverse en una dirección ydurante el siguiente semiperiodo en la dirección opuesta. El resultado es que la máquina

permanece parada. La máquina solamente se calentará y posiblemente se quemará.

Para generar el campo magnético del rotor, se suministra una CC al devanado del campo; esto se

realiza frecuentemente por medio de una excitatriz, la cual consta de un pequeño generador de

CC impulsado por el motor, conectado mecánicamente a él. Se mencionó anteriormente que para

obtener un par constante en un motor eléctrico, es necesario mantener los campos magnéticos

del rotor y del estator constantes el uno con relación al otro. Esto significa que el campo que rota

electromagnéticamente en el estator y el campo que rota mecánicamente en el rotor se deben

alinear todo el tiempo.

La única condición para que esto ocurra consiste en que ambos campos roten a la velocidadsincrónica:

Es decir, son motores de velocidad constante.

Para una máquina sincrónica de polos no salientes (rotor cilíndrico), el par se puede escribir en

términos de la corriente alterna del estator, , y de la corriente continua del rotor, :

donde es el ángulo entre los campos del estator y del rotor

El rotor de un alternador de dos polos debe hacer una vuelta completa para producir un ciclo de c-

a. Debe girar 60 veces por segundo (si la frecuencia fuera de 60 Hz), o 3.600 revoluciones por

minuto (rpm), para producir una c-a de 60 Hz. Si se puede girar a 3.600 rpm tal alternador por

medio de algún aparato mecánico, como por ejemplo, un motor de c-c, y luego se excita el

inducido con una c-a de 60 Hz, continuará girando como un motor síncrono.

Su velocidad de sincronismo es 3.600 rpm. Si funciona con una c-a de 50 Hz, su velocidad de

sincronismo será de 3.000 rpm. Mientras la carga no sea demasiado pesada, un motor síncrono

gira a su velocidad de sincronismo y solo a esta velocidad. Si la carga llega a ser demasiado grande,

el motor va disminuyendo velocidad, pierde su sincronismo y se para. Los motores síncronos deeste tipo requieren todos una excitación de c-c para el campo (o rotor), así como una excitación de

c-a para el estator.

Se puede fabricar un motor síncrono construyendo el rotor cilíndrico normal de un motor tipo

 jaula de ardilla con dos lados planos. Un ejemplo de motor síncrono es el reloj eléctrico, que debe

arrancarse a mano cuando se para. En cuanto se mantiene la c-a en su frecuencia correcta, el reloj

marca el tiempo exacto. No es importante la precisión en la amplitud de la tensión.

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Elaboró: Ing. Luis Ricardo Hernández Macías

Cuestionario:

¿Diferencia entre motor síncrona y asíncrona?

¿Cómo se puede fabricar un motor síncrono?

¿Se puede utilizar un alternador como motor?

Bibliografía:

1. Irving L. Kosow, Máquinas Eléctricas y Transformadores, Ed. Prentice-Hall2. Charles Kingsley, A. Ernest Fitzgerald, Stephen Umans, Máquinas Eléctricas, Ed. Mc.Graw Hill3. Gordon L. Slemon, Electric Machines And Drives, Ed. Addison Wesley Longman4. P.C.Sen, Principles of Electric Machines and Power Electronics, Ed. John Wiley &Sons5. Syed Nasar, Schaum's Outline Of Electric Machines & Electromechanics, Ed. Mc.Graw Hill6. Donald V. Richardson, Arthur J. Caisse Jr., Máquinas Eléctricas Rotativas y Transformadores, Ed. Prentice Hall7. Jimmie J. Cathey, Máquinas Eléctricas, Ed. Mc. Graw-Hill8. Software De Programación Matlab9. PSPICE10. Manuales de Fabricantes: General Electric, Emerson, Dayton, Siemens

11. Máquinas eléctricas, 3er Edicion. Stephen J. Chapman, Ed. McGraw-Hill12. http://www.4shared.com/file/45291471/40a309ba/_Instructor_s_Manual__Electric_Machinery_Fundamentals_4th_Edition__Stephen_J_Chapma.html?s=113. http://rapidshare.com/files/230044698/Maquinas_Electricas_Chapman_3-espa.rar  

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Elaboró: Ing. Luis Ricardo Hernández Macías

Objetivos:

-Identificar la regulación de voltaje-Rectificar el conocimiento adquirido en clases

Carrera: INGENERIA MECATRÓNICAProfesor(a):

Ing. Luis Ricardo Hernández Macias

Asignatura: Maquinas Eléctricas Alumno:

Fecha de elaboración: SEMESTRE: Grupo:

Numero de la práctica: 12

Nombre de la practica: Regulación de velocidad demotores de corriente alterna.

Titulo (tema o subtema del programa de la

asignatura):Máquinas de corriente alterna

Calificación: Firma de conformidad:

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Elaboró: Ing. Luis Ricardo Hernández Macías

Practica 12

Regulación de velocidad de motores de corriente alterna.

Aunque son de sobra conocidas las ventajas del motor de inducción en cuanto a robustez,

sencillez, coste y mantenimiento, su uso generalizado en aplicaciones de regulación de velocidad

no ha llegado hasta esta última década.

Ello ha sido gracias al:

1) Desarrollo de dispositivos electrónicos de potencia (IGBT) de fácil control, alta frecuencia de

conmutación y capacidad media de potencia.

2) Desarrollo de sistemas de control digital (DSP) con gran potencia computacional y recursospropios de microcontroladores de gama alta (convertidores A/D, E/S digitales, temporizadores,

watchdog, unidades de captura y comparación) que permiten la implementación en tiempo real

de complejos algoritmos de control.

3) Disminución de coste de los dispositivos 1) y de los sistemas 2). Para comprender los principios

básicos de la regulación de la velocidad de los motores asíncronos, se recuerda que la velocidad de

giro de estas máquinas en r.p.m.

Por lo tanto, de acuerdo con la expresión anterior existen tres procedimientos para cambiar la

velocidad n a saber:

a) Variar el número de polos de la máquina

b) Cambiar la frecuencia de alimentación f1.

c) Modificar el deslizamiento s.

Los procedimientos prácticos para variar la velocidad de un motor asíncrono se basan

fundamentalmente en el control de la frecuencia y del deslizamiento, y este a su vez se puede

controlar indirectamente ajustando la tensión de alimentación aplicada a la máquina.

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Elaboró: Ing. Luis Ricardo Hernández Macías

Cuestionario:

Escribe los procedimientos de cómo controlar la velocidad

Escriba algunos usos

Bibliografía:

1. Irving L. Kosow, Máquinas Eléctricas y Transformadores, Ed. Prentice-Hall2. Charles Kingsley, A. Ernest Fitzgerald, Stephen Umans, Máquinas Eléctricas, Ed. Mc.Graw Hill3. Gordon L. Slemon, Electric Machines And Drives, Ed. Addison Wesley Longman4. P.C.Sen, Principles of Electric Machines and Power Electronics, Ed. John Wiley &Sons5. Syed Nasar, Schaum's Outline Of Electric Machines & Electromechanics, Ed. Mc.Graw Hill6. Donald V. Richardson, Arthur J. Caisse Jr., Máquinas Eléctricas Rotativas y Transformadores, Ed. Prentice Hall7. Jimmie J. Cathey, Máquinas Eléctricas, Ed. Mc. Graw-Hill8. Software De Programación Matlab9. PSPICE10. Manuales de Fabricantes: General Electric, Emerson, Dayton, Siemens11. Máquinas eléctricas, 3er Edicion. Stephen J. Chapman, Ed. McGraw-Hill12. http://www.4shared.com/file/45291471/40a309ba/_Instructor_s_Manual__Electric_Machinery_Fundamentals_4th_Edition__Stephen_J_Chapma.html?s=113. http://rapidshare.com/files/230044698/Maquinas_Electricas_Chapman_3-espa.rar  

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Elaboró: Ing. Luis Ricardo Hernández Macías

Objetivos:

-Analizar a fondo los conceptos y definiciones de los servomotores en

sus dos modalidades, corriente alterna (ca) y corriente directa (cd).

- Explicar el funcionamiento de los tipos de servomotores

Carrera: INGENERIA MECATRÓNICAProfesor(a):

Ing. Luis Ricardo Hernández Macias

Asignatura: Maquinas Eléctricas Alumno:

Fecha de elaboración: SEMESTRE: Grupo:

Numero de la práctica: 13

Nombre de la práctica: Conexión de servomotores enCD y CA.

Titulo (tema o subtema del programa de la

asignatura):Motores especiales 

Calificación: Firma de conformidad:

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Elaboró: Ing. Luis Ricardo Hernández Macías

Practica 13

Conexión de servomotores en CD y CA.

Servomotor 

Actuador mecánico en cualquier sistema de servomecanismo que tiene por objeto llevar alsistema a una lectura cero reduciendo a cero la señal de error.

Servomotores de CD 

Los servomotores de cd son motores impulsados por una corriente que procede de amplificadoreseléctricos de cd o ca con demoduladores internos o externos, reactores saturables, tiratrones oamplificadores rectificadores controlados de silicio.

Los servomotores de cd son de muchos tamaños, desde .05 hp hasta 1000 hp.

Las características fundamentales que se deben buscar en cualquier servomotor de cd o ca, son lassiguientes:

  Que el par de salida del motor sea aproximadamente proporcional a su voltaje de control aplicado(desarrollado por el amplificador).

  Que la dirección del par éste determinada por la polaridad instantánea del voltaje de control.

Se usan cuatro tipos de servomotores de cd, que son los más importantes, los cuales son:

Motor de derivación de campo controlado

Motor derivación de armadura controlada

Motor serie

Motor derivación de imán permanente o de excitación de campo fijo

a) Servomotor de cd de campo controlado 

El par que produce este motor es cero cuando el amplificador de error de cd no le suministraexcitación de campo.

Como la corriente de armadura es constante, el par varía directamente de acuerdo con el flujo delcampo y también de acuerdo con la corriente de campo hasta la saturación.

Si se invierte la polaridad del campo, se invierte la dirección del motor. El control de la corrientedel campo mediante este método se usa solo en servomotores muy pequeños, debido a que no esdeseable suministrar una corriente de armadura grande y fija como la que se necesitaría para losservomotores de cd.

Otra de las razones de su uso en servomotores pequeños es el hecho de que su respuestadinámica es más lenta que la del motor de armadura controlada, debido a la mayor constante detiempo del circuito altamente inductivo del campo.

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b) Servomotor de cd de armadura controlada 

Este servomotor emplea una excitación de campo de cd fija que suministra una fuente decorriente constante.

Este tipo de control, posee determinadas ventajas dinámicas que no tienen el método de controlde campo.

Un cambio súbito en el voltaje de armadura que ocasiones una señal de error provocara unarespuesta casi instantánea en el par debido a que el circuito de armadura es esencialmenteresistivo en comparación con el circuito de campo altamente inductivo.

El campo de este motor se trabaja en forma normal bastante más allá del punto máximo de lacurva de saturación, para mantener el par menos sensible a pequeños cambios en el voltaje de lafuente de corriente constante.

Además, un alto flujo en el campo aumenta la sensibilidad del motor al par para el mismo cambiopequeño de la corriente de armadura, representado de forma algebraica como:

Los motores de cd hasta de 1000 hp se impulsan de este modo mediante control de voltaje dearmadura. Si la señal de error y la polaridad del voltaje de armadura se invierten, el motor inviertesu dirección.

c) Servomotor de cd de imán permanente de armadura controlada 

Este tipo de servomotor, mucho muy difundido, emplea imanes permanentes (ya sea de Alnico ode cerámica) para tener excitación constante del campo, en oposición a una fuente constante decorriente de campo.

Se fabrica en general para 6v y 28v en tamaños fraccionarios y en 150v para caballajes integraleshasta de 2 hp.

La estructura del campo para este tipo de motor consiste en general de aleación Alnico VI, vaciadao colada en forma de anillo circular que rodea completamente a la armadura y da un flujo fuerte yconstante.

Los motores de imán permanente están bien compensados mediante devanados de conmutaciónpara evitar la desmagnetización de los imanes de campo siempre que se invierte súbitamente elvoltaje de corriente directa de armadura.

En estos motores, las corrientes parásitas y los efectos de la histéresis, en general son desdeñablesy las zapatas polares son comúnmente laminadas para reducir el arqueo en las escobillas siempreque se tiene un cambio rápido del voltaje a la señal.

Estos dispositivos también se controlan mediante la regulación del voltaje de armadura de igualmanera que el motor derivación de armadura controlada mencionado anteriormente.

En este motor se usan dos modos de funcionamiento: de control de posición y de control develocidad. Los que se usan para control de posición a veces se llaman “motores de par” debido a

que se desarrollan para extremadamente altos en reposo o a bajas velocidades.

A la inversa, a altas velocidades, ya que el par varia inversamente con la velocidad, dada en elsistema SI por:

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El par desarrollado es extremadamente pequeño. El par se desarrolla también en función delvoltaje aplicado a la armadura.

La siguiente figura muestra las curvas características de par (inverso)-velocidad para tres voltajes,bajo, medio y alto.

Las curvas son muy lineales y el par varía en forma inversa con la velocidad. También se muestra lafamilia de corrientes que se toma del suministro de cd a voltajes aplicados bajos, medios y altos.

La línea de carga que se produce en las intersecciones de las curvas par-velocidad con las curvascorriente-par es una indicación de la velocidad del par y la corriente que se produce a voltajesbajos (l ), medianos (m) y altos (h).

+Curvas características de un servomotor de cd

Cuando los servomotores de cd de imán permanente se usan en control de velocidad, trabajan enforma continua para mantener determinada velocidad predeterminada o deseada.

Puesto que P = kTS, siempre que sean relativamente pequeños las velocidades y los pares, la

potencia que se desarrolla y la que se disipa son pequeñas.

La figura anterior muestra las curvas par-velocidad para tres voltajes (bajo, medio y alto), así comolas zonas de funcionamiento seguro del motor.

Estos servomotores son, por lo general, totalmente cerrados y tienen grandes tamaños dearmazón para permitir una disipación adecuada de calor.

Dependiendo de la velocidad por controlar y de las necesidades de par de la carga que se impulsa,un motor también puede necesitar de un ventilador interconstruido para mejorar la disipación delcalor y enfriar la armadura.

Las graficas anteriores muestran también los limites de potencia para el funcionamiento seguro en

trabajo continuo son enfriamiento de aire, cuando las necesidades de par son bastante bajas y lavelocidad puede ser bastante alta.

Se usan también para mostrar la zona de trabajo intermitente, para la cual las necesidades de parson de moderadas a altas y el funcionamiento seguro con trabajo continuo con ventilador de airede enfriamiento.

Se muestran dos líneas de límites de potencia ( A y B) y representan al producto par-velocidadbasado en la potencia nominal del motor, sin y con las ventajas de enfriamiento por aire. La líneade la carga representa la carga fija que debe acelerar el motor.

Como se demostró en las graficas anteriores, el punto o representa la velocidad y el par máximo

que pueda desarrollar el motor sin enfriamiento por aire para funcionamiento continuo sinsobrecalentarse.

El punto w representa la velocidad y el par máximo que puede desarrollar con ventilador deenfriamiento y en trabajo continuo.

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d) Servomotores serie de cd de campo dividido 

Los motores pequeños de potencia fraccionaria, de cd y campo dividido, se pueden hacer trabajar

como motores con excitación separada y de campo controlado, como se muestra en la figurasiguiente.

Un devanado se llama devanado principal y al otro devanado auxiliar, aunque ambos generanfuerza magnetomotriz y están devanados alrededor de los polos del campo en tal dirección queproducen inversión de rotación entre si.

Como se muestra en la figura anterior, los motores se pueden excitar por separado y se puedeabastecer a la armadura con una fuente de corriente constante.

Las ventajas del campo dividido para controlar el campo radican en que la respuesta dinámica dela armadura se mejora, porque los campos siempre están excitados, y en que se obtiene un gradomas exacto de control debido a que la dirección de rotación responde mas a diferencia

extremadamente pequeñas de corriente entre los devanados principal y auxiliar.

Los motores serie mayores se hacen funcionar empleando la configuración de la figura mostrada acontinuación, porque es difícil obtener una excitación separada de armadura empleando grandescorrientes constantes.

En esta configuración, la corriente de armadura del motor serie de campo dividido es la suma delas corrientes por los devanados auxiliar y principal. Pero cuando estas corrientes del campo enserie son iguales y opuestas no se produce par.

Un pequeño aumento o disminución de la corriente en el devanado auxiliar producirá un parinstantáneo en la dirección que le corresponda.

El servomotor serie produce un alto par de arranque y una rápida respuesta a pequeñas señalesde error. La regulación de velocidad es mala en el caso de este motor, pero esta desventaja, engeneral, no es importante en un servosistema, porque la carga es usualmente fija.

El empleo de dos devanados en oposición reduce algo la eficiencia del motor, aunque con losmotores pequeños lo anterior no es gran problema.

En general, los motores de cd “derivación” o “shut” y los de serie tienen mayor inercia en su rotor

que los motores de ca, para determinada potencia en hp, debido a los devanados más toscos desus armaduras.

La resistencia adicional que resulta por la fricción de las escobillas hace que disminuya el empleode motores de cd en servosistemas extremadamente pequeños y de instrumentos sensibles.

Las armaduras pequeñas también están en diagonal para reducir el fenómeno llamado “amarre de

ranuras” a bajas velocidades. También la conmutación es problema con los servomotores de cd,

aunque ayudan mucho los interpolos y devanados de compensación.

Sin embargo, a grandes altitudes, debido a la falta de oxigeno, la capa de oxido se puede raspar delas delgas, ocasionando fallas de conmutación. Se han desarrollado servomotores pequeñosherméticamente sellados para superar este problema en particular.

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Se presentan peores problemas de conmutación debido al hecho de que los motores trabajan lamayor parte del tiempo desde posiciones de reposo o casi de reposo (nulas) y pasan altascorrientes a las delgas o segmentos del conmutador.

Además, el arqueo en cualquier motor de conmutador produce radiación y radiointerferencia.

Finalmente, las escobillas necesitan mantenimiento periódico.

Por todas las razones que se han descrito con anterioridad, la mayor parte de los motores máspequeños que se usan en los servomecanismos son del tipo de motor de inducción de ca bifásico ode polo sombreado, del tipo de cd sin escobillas, o bien del tipo de motor de pasos.

Servomotores de CA 

Junto con los motores de paso pequeños de cd, la mayor parte de los servomotores mas pequeñosde ca son del tipo de motor bifásico de inducción de polo sombreado.

La siguiente figura muestra el diagrama esquemático del servomotor bifásico. Este motor es unmotor bifásico verdadero, con dos devanados de estator desplazados a 90° en el espacio.

El devanado de referencia es constante y por lo general se excita mediante un capacitor por elsuministro fijo de ca. Una pequeña señal de error de determinada polaridad instantánea conrespecto al devanado de referencia se amplifica y se envía o alimenta al devanado de control.

Se produce la rotación del motor en una dirección tal que reduce la señal de error y el motor cesade girar cuando se produce una señal nula en el devanado de control.

El servomotor de polos sombreados, mostrado a continuación, emplea un relevador sensible a lafase, para accionar aquellos contactos que producen un corto circuito del devanado del polosombreado, para desarrollar rotación en la dirección deseada.

Como con todos los devanados de polos sombreados, se conecta un devanado monofásico de

campo de ca con el suministro de ca. En presencia de una señal de error suficiente para accionar elrelevador, se pone en corto circuito un par de devanados de polo sombreado; gracias a ello elservomotor gira hasta que se produce el cero, en el cual se sale el relevador, y se detiene el motor.

Una señal de error de polaridad opuesta accionara el relevador sensible a la fase poniendo encortocircuito otro par de devanados, originando la rotación del servomotor en dirección inversa.

Es bastante evidente que el diseño del motor bifásico de la figura anterior es el mejor de los dostipos, porque es capaz de responder a señales pequeñas de error.

Un servomotor de polos sombreados solo responderá cuando la señal amplificada de error sea dela magnitud suficiente para hacer que trabaje el relevador.

La respuesta del servomotor bifásico a señales de control muy pequeñas se mejora todavía más sise reduce el peso y la inercia del motor, en un diseño que se conoce como “servomotor de taza de

freno” o “copa de freno”. 

En la siguiente figura se muestran estos servomotores de ca de bajo par, que se prestan muy bienpara los servosistemas de instrumentación de ca.

Como todo el hierro del circuito magnético es estacionario, el rotor consiste solo de una cajacilíndrica delgada de cobre o latón, y su eje se sujeta con un rodamiento único. Debido a su baja

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inercia, el motor de taza de freno es capaz, por lo tanto, de ponerse en marcha hasta cuando seapliquen señales extremadamente pequeñas a su devanado de control.

El principio de la taza de freno se usa también para amortiguar o desacelerar los servomotores decd y ca para que puedan detenerse en forma instantánea cuando la señal de error es nula; de este

modo reduce el penduleo o el sobretiro exagerado siempre que se tenga una señal de error.

Como se observa en la siguiente figura, se acopla al motor una taza de freno de bajo peso y bajainercia.

Esta taza rodea a un imán permanente, y a su vez, esta rodeada por sujetadores de hierro suavepara preservar la retentividad del imán permanente. Cualquier cambio en la velocidad, es decir,arranque, paro o reversa, produce una acción de amortiguación. Las ventajas de este método deamortiguamiento son su larga vida y resistencia al desgaste.

Las características par-velocidad del servomotor bifásico se muestran en la siguiente figura; tantoel par como la velocidad son funciones de la magnitud de la señal amplificada del voltaje de errorque se aplica al devanado de control.

Los voltajes mayores de señal de error producen pares correspondientemente mayores. Cuandose reduce en forma gradual el error, se reduce en forma correspondiente el voltaje de error paradeterminada carga, produciéndose una reducción tanto en velocidad como en par a medida que elmotor se acerca a su posición nula.

Puesto que el devanado de referencia del servomotor bifásico se energiza en forma continua, losvoltajes mayores de señal de error pueden abrir la posibilidad de hacer que el motor pase amonofásico, aun cuando el voltaje de la señal de error tienda a reducirse a lo largo de la línea decarga que aparece en la figura anterior.

La fase de las señales de error que se aplican al devanado de referencia en el servomotor bifásico

determina la dirección de rotación, para que se produzca un nulo, o cero, y se reduzca a cero laseñal de error. En consecuencia, el servomotor bifásico es sensible tanto a la fase como al voltaje.

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Dadas las relaciones par-velocidad de la grafica anterior, para un servomotor de cd, calcular:

- La velocidad del motor y el voltaje de armadura a los cuales el par de carga es 2.1 lb pie en elpunto x.

- El par de arranque del motor, empleando el voltaje que se calculo en la parte (a)

- La potencia entregada a la carga bajo las condiciones de la parte (a), en hp y en watts.

- La velocidad y par máximo de la carga para servicio continuo sin ventilador de enfriamiento.

- La velocidad y par máximo de carga para servicio continuo con ventilador de enfriamiento

- La potencia que se entrega en la carga en la parte (d).

- La potencia que se entrega en la carga en la parte (e).

- El límite superior de rangos de potencia A y B respectivamente, como valores aproximados.

Realiza una tabla colocando cada una de las características de cada

servomotor.

Bibliografía:

1. Irving L. Kosow, Máquinas Eléctricas y Transformadores, Ed. Prentice-Hall

2. Charles Kingsley, A. Ernest Fitzgerald, Stephen Umans, Máquinas Eléctricas, Ed. Mc.Graw Hill3. Gordon L. Slemon, Electric Machines And Drives, Ed. Addison Wesley Longman4. P.C.Sen, Principles of Electric Machines and Power Electronics, Ed. John Wiley &Sons5. Syed Nasar, Schaum's Outline Of Electric Machines & Electromechanics, Ed. Mc.Graw Hill6. Donald V. Richardson, Arthur J. Caisse Jr., Máquinas Eléctricas Rotativas y Transformadores, Ed. Prentice Hall7. Jimmie J. Cathey, Máquinas Eléctricas, Ed. Mc. Graw-Hill8. Software De Programación Matlab9. PSPICE

10. Manuales de Fabricantes: General Electric, Emerson, Dayton, Siemens11. Máquinas eléctricas, 3er Edicion. Stephen J. Chapman, Ed. McGraw-Hill12. http://www.4shared.com/file/45291471/40a309ba/_Instructor_s_Manual__Electric_Machinery_Fundamentals_4th_Edition__Stephen_J_Chapma.html?s=113. http://rapidshare.com/files/230044698/Maquinas_Electricas_Chapman_3-espa.rar  

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Objetivos:

-Analizar a fondo los conceptos servomotores en corriente alterna

(ca) y corriente directa (cd).

- Explicar el funcionamiento de los tipos de servomotores

Carrera: INGENERIA MECATRÓNICAProfesor(a):

Ing. Luis Ricardo Hernández Macias

Asignatura: Maquinas Eléctricas Alumno:

Fecha de elaboración: SEMESTRE: Grupo:

Numero de la práctica: 14

Nombre de la práctica: Regulación de velocidad deservomotores

Titulo (tema o subtema del programa de la

asignatura):Motores especiales 

Calificación: Firma de conformidad:

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Practica 14

Control de velocidad del servomotorControl

Para controlar un servo, usted le ordena un cierto ángulo, medido desde 0 grados. Usted le envía

una serie de pulsos. En un tiempo ON de pulso indica el ángulo al que debe posicionarse; 1ms = 0

grados, 2.0ms = máx. grado (cerca de 120) y algún valor entre ellos da un ángulo de salida

proporcional. Generalmente se considera que en 1.5ms está el "centro." Entre límites de 1 ~ 2ms

son las recomendaciones de los fabricantes; usted normalmente puede usar un rango mayor de

1.5ms para obtener un ángulo mayor e incluso de 2ms para un ángulo de rendimiento de 180

grados o más. El factor limitante es el tope del potenciómetro y los límites mecánicos construidos

en el servo. Un sonido de zumbido normalmente indica que usted está forzando por encima al

servo, entonces debe disminuir un poco.

El tiempo de OFF en el servo no es crítico; puede estar alrededor de los 20ms. Hemos usado entre

10ms y 30 ms. Esto No tiene que ser de ésta manera, puede variar de un pulso a otro. Los pulsos

que ocurren frecuentemente en el tiempo de OFF pueden interferir con el sincronismo interno del

servo y podría escucharse un sonido de zumbido o alguna vibración en el eje. Si el espacio del

pulso es mayor de 50ms (depende del fabricante), entonces el servo podría estar en modo SLEEP

entre los pulsos. Entraría a funcionar en pasos pequeños y el rendimiento no sería el óptimo.

Este es un ejemplo de la señal que debería tener el servo:

 ____ ____ ____ ____ ________

 _| |____________| |___________| |_____ | |___________| |_____

El tiempo de OFF está variando, como se puede observar. Esto no tiene efectos adversos con tal de

que esté entre 10 ~ 30ms. El tiempo de ON determina la posición del brazo de salida.

Tenga mucho cuidado que hay servos viejos que usan polaridad de pulso invertido (es decir donde

tiempo de OFF es importante). Ellos son difíciles de conseguir en estos días. También, hay algunosservos que tienen el "centro" en posición diferente y rangos de tiempo diferentes. No es común.

¡Pero si usted llega a tener uno de estos servos, todo lo que tiene que hacer es cambiar su tiempo

de pulso o polaridad! El resto es lo mismo.

¿*Supongamos que queremos mover el servo a 30 grados?

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Para controlarlo a 30 grados; se debe calcular la longitud (ancho) del pulso:

En 0 grados =1ms, 120 grados = 2ms => 30 grados =1.16ms. Relación lineal.

Así, si seguimos enviándole pulsos de 1.16ms, incrementaremos su posición en 30 grados. Si hay

una fuerza externa que intenta bloquearlo, el servo intentará resistir activamente (es decir, sí elbrazo se mueve externamente, el servo dará entradas al motor para corregir el error).

También es posible dejar de enviar pulsos después que el servo se ha movido a su posición. Si

dejamos de enviar pulsos por más de 50ms (dependiendo del servo), este podría caerse. Esto

significa, que este no estaría aplicando ninguna entrada al motor, o activamente resistiendo

fuerzas externas; solamente la fricción sostendrá el brazo (del servo) en su lugar.

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Elaboró: Ing. Luis Ricardo Hernández Macías

Cuestionario:

¿Importancia de controlar la velocidad del motor?

Escriba algunos usos

Dibuje la señal que tiene el servomotor.

Bibliografía:

1. Irving L. Kosow, Máquinas Eléctricas y Transformadores, Ed. Prentice-Hall2. Charles Kingsley, A. Ernest Fitzgerald, Stephen Umans, Máquinas Eléctricas, Ed. Mc.

Graw Hill3. Gordon L. Slemon, Electric Machines And Drives, Ed. Addison Wesley Longman4. P.C.Sen, Principles of Electric Machines and Power Electronics, Ed. John Wiley &Sons5. Syed Nasar, Schaum's Outline Of Electric Machines & Electromechanics, Ed. Mc.Graw Hill6. Donald V. Richardson, Arthur J. Caisse Jr., Máquinas Eléctricas Rotativas y Transformadores, Ed. Prentice Hall7. Jimmie J. Cathey, Máquinas Eléctricas, Ed. Mc. Graw-Hill8. Software De Programación Matlab9. PSPICE10. Manuales de Fabricantes: General Electric, Emerson, Dayton, Siemens

11. Máquinas eléctricas, 3er Edicion. Stephen J. Chapman, Ed. McGraw-Hill12. http://www.4shared.com/file/45291471/40a309ba/_Instructor_s_Manual__Electric_Machinery_Fundamentals_4th_Edition__Stephen_J_Chapma.html?s=113. http://rapidshare.com/files/230044698/Maquinas_Electricas_Chapman_3-espa.rar  

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Elaboró: Ing. Luis Ricardo Hernández Macías

Objetivos:

-Analizar a fondo los conceptos motores unipolares y bipolares

- Explicar el funcionamiento

Equipo:Voltímetro.

Carrera: INGENERIA MECATRÓNICAProfesor(a):

Ing. Luis Ricardo Hernández Macias

Asignatura: Maquinas Eléctricas Alumno:

Fecha de elaboración: SEMESTRE: Grupo:

Numero de la práctica: 15

Nombre de la práctica: Conexión de motoresunipolares y Bipolares

Titulo (tema o subtema del programa de la

asignatura):Motores especiales

Calificación: Firma de conformidad:

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Practica 15

Conexión de motores unipolares y Bipolares

Motores bipolares

Deberás identificar los cables 1a, 1b, 2a y 2b, lo cual es muy sencillo, ya que si utilizas un tester

puedes medir la resistencia entre cada par de terminales, ya que los extremos 1a y 1b deben tener

la misma resistencia que los extremos 2a y 2b, ahora si mides la resistencia en forma cruzada no te

marcará nada ya que corresponden a bobinas distintas.

Motores unipolares

Estos motores comparados a los anteriores tienen sus ventajas, a pesar de tener mas

de 4 cables son más fáciles de controlar, esto se debe a que tienen un terminal común

a ambas bobinas. Una forma de identificar cada uno de los cables es analizar la forma

de conexión interna de estos motores. 

Motor tiene 6 cables, y ahora vamos a ponerle nombre a cada uno de ellos. Con el multímetro en

modo ohmetro comenzamos a medir resistencias por todos los cables y para mayor sorpresa solo

se obtienen tres valores distintos y que se repiten varias veces.

El mayor valor corresponde a los extremos de las bobinas, es decir A-B o bien C-D.

La medición media, por tanto esa debe ser la resistencia entre el terminal común y ambos

extremos de una bobina, por ejemplo entre A-Com1 o B-Com1, o bien en la otra bobina, C-Com2 o

D-Com2.

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Elaboró: Ing. Luis Ricardo Hernández Macías

Cuestionario:

¿Qué es un motor unipolar?

¿Qué es un motor bipolar?

Escribe algunos usos de estos tipos de motores

Bibliografía:

1. Irving L. Kosow, Máquinas Eléctricas y Transformadores, Ed. Prentice-Hall2. Charles Kingsley, A. Ernest Fitzgerald, Stephen Umans, Máquinas Eléctricas, Ed. Mc.Graw Hill3. Gordon L. Slemon, Electric Machines And Drives, Ed. Addison Wesley Longman4. P.C.Sen, Principles of Electric Machines and Power Electronics, Ed. John Wiley &Sons5. Syed Nasar, Schaum's Outline Of Electric Machines & Electromechanics, Ed. Mc.Graw Hill6. Donald V. Richardson, Arthur J. Caisse Jr., Máquinas Eléctricas Rotativas y Transformadores, Ed. Prentice Hall7. Jimmie J. Cathey, Máquinas Eléctricas, Ed. Mc. Graw-Hill8. Software De Programación Matlab

9. PSPICE10. Manuales de Fabricantes: General Electric, Emerson, Dayton, Siemens11. Máquinas eléctricas, 3er Edicion. Stephen J. Chapman, Ed. McGraw-Hill12. http://www.4shared.com/file/45291471/40a309ba/_Instructor_s_Manual__Electric_Machinery_Fundamentals_4th_Edition__Stephen_J_Chapma.html?s=113. http://rapidshare.com/files/230044698/Maquinas_Electricas_Chapman_3-espa.rar  

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Objetivos:

-Analizar a fondo los conceptos motores unipolares y bipolares

- Explicar el funcionamiento

Equipo.

Voltímetro

Carrera: INGENERIA MECATRÓNICAProfesor(a):

Ing. Luis Ricardo Hernández Macias

Asignatura: Maquinas Eléctricas Alumno:

Fecha de elaboración: SEMESTRE: Grupo:

Numero de la práctica: 16

Nombre de la práctica: Regulación de velocidad demotores unipolares y bipolares.

Titulo (tema o subtema del programa de la

asignatura):Motores especiales

Calificación: Firma de conformidad:

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Practica 16

Regulación de velocidad de motores unipolares y bipolares

El tema es que para hacerlo debes invertir las polaridades de los terminales de las bobinas 1 y 2 enuna determinada secuencia para lograr un giro a derecha, y en secuencia opuesta para que gire a

izquierda

Recuerda que 1a y 1b corresponden a un misma bobina, mientras 2a y 2b corresponden a la otra...

Esto de invertir polaridades ya lo vimos anteriormente, lo que necesitamos ahora es la interfaz

para controlar estos motores, ya que en la mayoría de los casos se hace a través de un micro

controlador, o por medio de la PC y como estos entregan muy poca corriente nos la tenemos que

arreglar.

Ahora suponte que unes los terminales Com1 y Com2, entonces te quedas con un motor de 5

cables 

quí la resistencia entre cualquier terminal y el común es la misma y aproximadamente la mitad dela resistencia entre los extremos de las bobinas.

Eso fue para identificar el cable común, ahora vamos por los otros...

Como unimos los cables comunes de cada bobina los cuatro cables restantes serán A, B, C y D, y

esto ya es a lo guapo, conecta el terminal común al positivo de la fuente de alimentación, tomauno de los 4 cables que te quedaron, lo bautizas como A y lo mandas a GND y no lo sacas de ahí hasta que te lo diga, el motor quedará enclavado en una sola posición, ahora abre los ojos biengrandes y sostén otro de los tres que te quedaron, presta mucha atención en esta oportunidad yaque cuando lo conectes a GND el motor dará un primer paso y luego ya le estaremos enseñando a

caminar jaja...!!! 

Aquí pueden ocurrir 3 cosas:

  · Que el motor gire a derecha, lo bautizas como B

· Que gire a izquierda, lo nombras D

· Si no pasa nada es C

Si este último cable era B entonces lo desconectas y manteniendo A Conectado buscas D, es decir

que gire a izquierda y bueno, C es el que quedó libre

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Crea un cuadro con todos los datos obtenidos

Bibliografía:

1. Irving L. Kosow, Máquinas Eléctricas y Transformadores, Ed. Prentice-Hall2. Charles Kingsley, A. Ernest Fitzgerald, Stephen Umans, Máquinas Eléctricas, Ed. Mc.Graw Hill3. Gordon L. Slemon, Electric Machines And Drives, Ed. Addison Wesley Longman4. P.C.Sen, Principles of Electric Machines and Power Electronics, Ed. John Wiley &Sons5. Syed Nasar, Schaum's Outline Of Electric Machines & Electromechanics, Ed. Mc.Graw Hill6. Donald V. Richardson, Arthur J. Caisse Jr., Máquinas Eléctricas Rotativas y Transformadores, Ed. Prentice Hall7. Jimmie J. Cathey, Máquinas Eléctricas, Ed. Mc. Graw-Hill8. Software De Programación Matlab

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