309872649-El-motor-Dc

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School

University of Florida *

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Course

Subject

Electrical Engineering

Date

Nov 24, 2024

Type

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Pages

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Instalaciones y Maquinas Eléctricas Laboratorio N° 03 “El Motor DC” INFORME: Integrantes: Apellidos y Nombres Sección Grupo Ango Loa, Cristhian Percy C-112 A Gomez Vilca, William Ibalen C-112 A Profesor: Miranda Vega, José Fecha de realización: 16 de marzo Fecha de entrega: 30 de marzo 2016 – I

Instalaciones y Maquinas Eléctricas PFR 2016-I Experimento de laboratorio parte I: I. OBJETIVOS: 1. Examinar la estructura de un motor / generador de DC. 2. Medir la resistencia de sus devanados. 3. Estudiar los valores nominales de corriente de los diversos devanados II. INTRODUCCIÓN: En el presente laboratorio estudiaremos al “Motor DC”, arrancaremos dicho motor y observaremos el comportamiento de su velocidad, así como el sentido de giro del motor. En el presente informe presentamos los resultados obtenidos al realizar el experimento. III. FUNDAMENTO TEÓRICO: Un motor eléctrico de Corriente Continua es esencialmente una máquina que convierte energía eléctrica en movimiento o trabajo mecánico, a través de medios electromagnéticos. El motor DC tiene un estator y un rotor, este último es más conocido como armadura . El estator contiene uno o más devanados por cada polo, los cuales están diseñados para llevar corrientes directas que establecen un campo magnético. La armadura y su devanado están ubicados en la trayectoria de este campo magnético cuando el devanado lleva corriente, se desarrolla un par que hace girar el motor. Tiene un conmutador mecánico que sirve para que la corriente de la armadura circule siempre en el mismo sentido, sin importar la posición. IV. INSTRUMENTOS Y EQUIPOS:  Módulo de motor / generador DC. Figura 1. Generador DC.

Instalaciones y Maquinas Eléctricas PFR 2016-I  Módulo de fuente de energía (0 – 120v dc) Figura 2. Módulo de energía.  Módulo de medición de DC (20/200v, 500Ma, 2.5A) Figura 3. Módulo de medición.  Cables de conexión. Figura 4. Cables de conexión. V. PROCEDIMIENTO Y RESULTADOS: 1. Examine la estructura del módulo de motor, poniendo especial atención en el motor, el reóstato, las terminales de conexión y el alambrado. Observe que la cubierta del motor se diseñó de manera que se pueda ver fácilmente su estructura interna. La mayoría de los motores comerciales no tienen esta construcción abierta.

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Instalaciones y Maquinas Eléctricas PFR 2016-I 2. Observando el motor desde la parte posterior del módulo: a) Identifique el devanado de la armadura. Figura 5. Devanado de la armadura. b) Identifique los polos del estator. Figura 6. Polos del estator. c) ¿Cuántos polos de estator hay? Hay 4 polos. d) El devanado del campo en derivación de cada polo del estator se compone de muchas vueltas de alambre de diámetro pequeño. Identifique el devanado del campo en derivación. e) El devanado de campo en serie está arrollado en el interior del devanado de campo de derivación sobre cada polo del reactor, se compone de menos vueltas y el diámetro del alambre es mayor. Identifique el devanado de campo serie. 3. Viendo el motor desde el frente del módulo. a) Identifique el conmutador. Figura 7. El conmutador.

Instalaciones y Maquinas Eléctricas PFR 2016-I b) ¿Aproximadamente cuántas barras de conmutador (segmentos) hay? Hay 75 segmentos. c) ¿Cuántas escobillas hay? Hay 2 escobillas. 4. Viendo la parte delantera del módulo se nota que: . a) El devanado de campo en derivación (vueltas numerosas de alambre fino) está conectado con las terminales 5 y 6. b) El devanado de campo en serie (pocas vueltas de alambre más grueso) está conectado con las terminales 3 y 4. c) La corriente nominal de cada devanado está indicada en la carátula del módulo. ¿Podría responder a las preguntas (a) y (b) contando solo con estos datos? No porque la corriente obtenida de cada devanado en la práctica, es diferente al nominal que está en la carátula. d) Las escobillas (segmentos del conmutador y devanado del inducido) se conectan a las terminales 1 y 2. 5. El reóstato, montado en la carátula del módulo, está diseñado para controlar la corriente en derivación. a) El reóstato está conectado a las terminales 7 y 8. b) ¿Cuál es el valor nominal de su resistencia? 500 ohms. 6. A continuación medirá la resistencia de cada devanado del motor utilizando el método del voltímetro-amperímetro. Con estos datos calculará la pérdida de potencia en cada devanado. Use los Métodos EMS de fuente de energía, medición de DC y generador de DC para conectar el circuito de la figura 8. Figura 8. Circuito campo en derivación. 7. Conecte la fuente de alimentación. a) Aumente lentamente el voltaje hasta que el devanado de campo en derivación lleve 0.3A de corriente, según lo indique el medidor de 0-500 mA dc (este es el valor de la corriente nominal del devanado de campo en derivación) b) Mida y anote el voltaje del devanado de campo en derivación. V campo enderivación = 75 Vdc c) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación. d) Calcule la resistencia del devanado de campo en derivación.

Instalaciones y Maquinas Eléctricas PFR 2016-I R campo enderivación = 75 Vdc 0.3 A = 250 ohms. e) Calcule las pérdidas de I 2 ∗ R ( potencial ) del devanado de campo de derivación. P campo enserie = I 2 ∗ R = 0.3 2 A ∗ 250 V = 22.5 W 8. Conecte el circuito de la figura 9. a) Este es el mismo circuito que se ilustra en la figura 8, excepto que el devanado de campo en serie sustituyó al devanado en paralelo y que el medidor de 5A dc ha reemplazado a uno de 500 mA dc. Figura 9. Circuito campo en serie. b) Conecte la fuente de alimentación y aumente el voltaje de dc hasta que el devanado d campo enserie lleve una corriente de 3A según lo indica el medidor de 5A dc. c) Mida y anote el voltaje a través del devanado de campo en serie. V campoenserie = 3.9 Vdc d) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación. e) Calcule la resistencia del devanado de campo en serie. R campo enserie = 3.9 Vdc 3 A = 1.33 ohms . f) Calcule las pérdidas de I 2 ∗ R del devanado de campo en serie. P campo enserie = I 2 ∗ R = 3 2 A ∗ 1.3 Vdc = 12 W 9. Conecte el circuito que aparece en la figura 10. a) Este es el mismo circuito de la figura 9, excepto que el devanado de la armadura han reemplazado al devanado de campo en serie.

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Instalaciones y Maquinas Eléctricas PFR 2016-I Figura 10. Circuito de devanado de armadura b) Conecte la fuente de energía y aumente lentamente el voltaje hasta que el devanado de la armadura lleve una corriente de 3A según lo indique el medidor de 5ª dc. c) Mida y anote el voltaje a través del devanado de la armadura (más las escobillas). V armadura = 25 Vdc d) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación. e) Calcule la resistencia del devanado del inducido (más las escobillas). R armadura = 25 Vdc 3 A = 8.33 ohms. f) Calcule las pérdidas de I 2 ∗ R del devanado (más las escobillas). P armadura = I 2 ∗ R = 3 2 A ∗ 8.33 Vdc = 75 W

Instalaciones y Maquinas Eléctricas PFR 2016-I Experimento de laboratorio parte II: I. OBJETIVOS: 1. Localizar la posición neutra de las escobillas. 2. Conocer las conexiones básicas del motor. 3. Observar las características de operación de motores conectados en serie y en derivación. II. FUNDAMENTO TEÓRICO: Para que un motor de dc pueda funcionar, es necesario que pase una corriente por el devanado de la armadura. El estator debe producir un campo magnético con un devanado en derivación o en serie. El par que se produce en un motor de dc es directamente proporcional a la corriente de la armadura y al campo del estator. Por otro lado, la velocidad del motor la determinan principalmente el voltaje de la armadura y el campo del estator. III. PROCEDIMIENTO Y RESULTADOS: Como encontrar la posición neutra: 1. Ahora se utilizara Corriente Alterna para determinar la posición neutra de las escobillas del Motor de DC. Con la fuente de Energía, la medición de AC y de motor de DC, conecte el circuito que aparece en la figura 11. Las terminales 4 y N de la fuente de alimentación proporcionarán un voltaje variable de 0-120V dc, conforme se hace girar la perilla de control de la salida de voltaje. Figura 11. Circuito de corriente alterna. 2. Desprenda el Generador /Motor de DC y adelántelo aproximadamente en 4 pulgadas . Meta la mano detrás de la placa delantera del módulo y mueva la palanca de ajuste de la escobilla hasta el extremo máximo en el sentido de las manecillas del reloj. No vuelva a poner el modulo en su lugar (tendrá que mover de nuevo las escobillas). 3. Conecte la fuente de energía; coloque la posición de 4-n el conmutador del voltímetro de la Fuente de energía y mueva lentamente hacia delante la perilla

Instalaciones y Maquinas Eléctricas PFR 2016-I de control de la salida de Tensión hasta que el Voltímetro de CA conectado en el devanado de campo en derivación se induce por acción de la Intensidad de Corriente Alterna que atraviesa la Armadura. 4. a) Meta cuidadosamente la mano detrás de la cara frontal del módulo (cuidando de mantener la otra en el bolsillo) y mueva las escobillas de una posición extrema a la otra. Observara que la Tensión de C.A. inducida a través del campo disminuye a cero y luego aumenta nuevamente conforma se llega a la otra posición extrema, siguiendo el sentido contrario al de las manecillas del reloj. c) Deje las escobillas en la posición en donde el voltaje inducido es cero. Este punto corresponde al plano neutro del Motor. Cada vez que use el motor, las escobillas deben ajustarse a la posición neutra. d) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de energía. Vuelva a colocar el Módulo del motor en su lugar y desconecte el circuito. Conexiones del motor en serie: 5. Con la fuente de Alimentación, de medición de DC. y del Generador / Motor de DC, conecte el circuito ilustrado en la figura 12 . Observe que la Armadura está conectada en serie con el devanado de campo en serie a través de la Tensión de entrada. Figura 12. Conexión en serie. 6. Conecte la fuente de energía y nuevamente coloque la posición de 7-N el conmutador del voltímetro de la fuente de energía. Ajuste el voltaje de salida a 120v dc. 7. a) ¿Gira el motor rápidamente? SI b) Use el tacómetro manual y mida la velocidad del motor en revoluciones por minuto. Velocidad en serie = 2700 RPM 8. a) Reduzca el voltaje hasta que pueda determinar la dirección de rotación (el sentido de las manecillas del reloj o contrario a éste) Rotación = a favor. b) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación. 9. Vuelva a conectar el circuito de la figura 13 (el único cambio hecho en relación con el circuito de la figura 12 es que las conexiones a la Armadura quedaron invertidas.)

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Instalaciones y Maquinas Eléctricas PFR 2016-I Figura 13. Conexión en serie invertidas. 10. Repita los procedimientos del 6 al 8 (con las conexiones de la armadura invertidas que se indican en la figura 13 )  Velocidad en serie (inversión = 2500 RPM  Rotación = inversa 11. Escriba una regla para cambiar la dirección de rotación de un motor de DC en serie. Cambiar las polaridades. Conexiones del motor en derivación: 12. Conecte el circuito que aparece en la figura 14 . Observe que el reóstato está en serie con el campo en derivación y que esta combinación se conecta en paralelo con la armadura a través de la tensión de entrada. Figura 14. Campo en derivación. 13. a) Ajuste el reóstato a la resistencia mínima (aproximadamente cero ohmios cuando se hace girar a la posición extrema en el sentido de las manecillas del reloj). b) Conecte la fuente de energía y ajústela a 120V dc. c) Mida la velocidad del motor con el tacómetro. Velocidad en derivación ( cero ohms ) = 1300 rpm d) Ajuste el reóstato a la resistencia máxima ( aproximadamente 500 ohms ) Velocidad en derivación ( 300 ohms ) = 2250 rpm 14. a) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de energía. b) Invierta la polaridad del voltaje de entrada intercambiando sólo los cables de conexión de la fuente de energía. 15. Repita el procedimiento 13 y compre los resultados. a) ¿Cambio la rotación de dirección? NO b) ¿Vario la velocidad? NO c) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación.

Instalaciones y Maquinas Eléctricas PFR 2016-I 16. Intercambie los cales de conexión que van a la fuente de energía. El circuito debe quedar igual al que ilustra en la figura 14 . Ahora invierta solo las conexiones de la armadura. 17. Repita el procedimiento 13 y compare la dirección de rotación con la que se encontró en el procedimiento 13. Rotación = SI 18. Mientras el motor siga funcionando, abra momentáneamente el circuito del campo en derivación, quitando el cable de conexión de una de las terminales del devanado de campo en derivación (5 o 6). Tenga cuidado de no tocar ninguna de las otras conexiones de las terminales ni ningún metal mientras efectué este procedimiento. Este listo para cortar inmediatamente la energía aplicada al motor desconectando la fuente de Alimentación. a) ¿Puede ocurrir lo mismo en un motor de DC conectado con el campo en serie? Si, por que al quitar el campo serie, queda en paralelo la armadura. 19. Conecte el circuito de la figura 15 . Observe que la Armadura está conectada a la salida variable de 0- 120 AC (terminales 7 y N), en tanto que el campo en derivación está conectado a la salida fija de 120 DC. (Terminales 8 y N) Figura 15. Circuito armadura, campo en derivación . 20. Conecte la Fuente de Alimentación y ajuste la Tensión de Armadura a 30 DC guiándose por las lecturas que del medidor. a) Use el tacómetro manual para medir la velocidad del motor. Anote en la tabla las mediciones de velocidad. Voltios 0 30 60 90 120 Velocidad R.P.M 0 300 600 1000 1400 Tabla 1. Velocidad del motor.

Instalaciones y Maquinas Eléctricas PFR 2016-I Grafica 1. Velocidad vs voltios

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