LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS I Laboratorio 8 “EL MOTOR UNIVERSAL” 2013 – II 61 Laboratorio de Máquinas Eléctricas I TECSUP “EL MOTOR UNIVERSAL” OBJETIVOS Lograr que el alumno sea capaz de demostrar el funcionamiento en corriente alterna y corriente continua de los motores universales. INTRODUCCIÓN En el estudio de motores de corriente continua se observo el siguiente detalle: Figura 3.2. El sentido de rotación depende de la polaridad de las corrientes de armadura y de campo. Esto sucede cuando los electroimanes de armadura y de campo de un motor de corriente continua están alimentados a partir de una misma fuente. Como se vio en los motores Shunt.y Serie al invertirse la polaridad de la fuente de voltaje se invierte la polaridad de las corrientes de armadura y de campo. En consecuencia, si se varia la polaridad del voltaje aplicado al motor, el par no cambiara de dirección. El rendimiento de un motor serie operado en CA tiene un rendimiento menor que operando en CC. Esto se puede mejorar, adicionándole un nuevo arrollamiento llamado devanado de compensación. 62 EQUIPOS Y MATERIALES: Cantida d 01 01 01 03 01 Varios Descripción Marca Modelo Observació n Fuente de alimentación variable Generador Universal Modulo de Adquisición Datos Multímetro digital Computadora personal Conductores de conexión PROCEDIMIENTO • 1. Dentro del puesto de trabajo EMS, instale los siguientes módulos: la Fuente de alimentación, el Motor de impulsión / Dinamómetro, el Motor/Generador CC, el Motor universal y el Interfaz para la adquisición de datos (DAI). Acople mecánicamente el Motor de impulsión / Dinamómetro al Motor/ Generador CC empleando una correa dentada. • 2. En la fuente de alimentación, asegúrese de que el interruptor principal este en la posición O (apagado) y que la perilla de control de voltaje se encuentre girada completamente hacia la izquierda. Asegúrese de que la fuente de alimentación este conectada a una fuente trifásica. • 3. Asegúrese de que el cable chato de la computadora este conectado al modulo DAI. Conecte las entradas ALIMENTACION BAJA POTENCIA de los módulos DAI y Motor de impulsión / Dinamómetro a la salida 24 V- CA de la fuente de alimentación. En la fuente de alimentación, coloque el interruptor 24-V- CA en la posición I (encendido). • 4. Inicie la aplicación de aparatos de medición 63 Laboratorio de Máquinas Eléctricas I TECSUP En la aplicación de aparatos de medición, abra el archivo de configuración existente DCMOTOR1.DAI y luego seleccione ver especial 2. • 5. Monte el circuito del motor serie que muestra la Figura 3-11. • 6. Ajuste los controles del modulo Motor de impulsión / Dinamómetro de la siguiente forma: Selector MODO………………………………………………………………….. DIN. Selector MODO CONTROL DE CARGA …………………………………. MAN. Perilla CONTROL DE CARGA ………………………………… MIN( Izquierda) Selector VISUALIZADOR………………………………………. VELOCIDAD (N) NOTA: Si realiza el ejercicio empleando LVSIM TM - EMS, usted podrá enfocar con el zoom el modulo Motor de impulsión / Dinamómetro. De esta manera puede ver en el panel frontal, las notas adiciones relativas a los controles antes de ajustarlos. SENTIDO DE ROTACION DE UN MOTOR CC SERIE • 7. Encienda la fuente de alimentación y gire lentamente la perilla de control de voltaje hasta que el motor serie rote a una velocidad de 1000 r/min +- 25 r/min. Verifique que las corriente de armadura I A y de campo IF (indicadas por los medidores I1 y I2, respectivamente) sean positivas, Anote el voltaje Es de la fuente y el sentido de rotación. Es = __85,33__ V Sentido de rotación: ___HORARIO_____ ( Ia e If =positivas) Apague la fuente de alimentación. • 8. En la fuente de alimentación, permute los conductores de los terminales 7 y N para invertir la polaridad del voltaje aplicado al motor serie. 64 Encienda la fuente de alimentación y gire lentamente la perilla de control de voltaje hasta que el motor serie rote a una velocidad de 1000 r/min +25 r/min. Verifique que las corrientes de la armadura y de campo sean negativa. Anote el voltaje Es de la fuente y el sentido de rotación. Es= _84,37_ V Sentido de rotación: __HORARIO___ ( Ia o If = negativas) Apague la fuente de alimentación. ¿Cuál es el sentido de rotación cuando las corrientes de armadura Ia y de campo If tienen igual polaridad? HORARIO • 9. Invierta las conexiones de la armadura en los punto A y B, mostrados en la Figura 3-11. Encienda la fuente de alimentación y gire lentamente la perilla de control de voltaje hasta que el motor serie rote a una velocidad de 1000 r/min +25 r/min. NOTA: No tome en cuenta los signos que aparecen en el visualizador del Motor de impulsión / Dinamómetro y en el medidor N de la aplicación Aparatos de Medición. Verifique que las corrientes de armadura y de campo, sean positivos y negativas, respectivamente. Anote el voltaje Es de la fuente y el sentido de rotación. Es= __82.00__V Sentido de rotación : _ANTIHORARIO_ If= negativa) Apague la fuente de alimentación. 65 ( Ia= positiva, Laboratorio de Máquinas Eléctricas I • TECSUP 10. En la fuente de alimentación, permute los conductores de los terminales 7 y N, para invertir la polaridad del voltaje aplicado del motor serie. Encienda la fuente de alimentación y ajuste un poco la perilla de control de voltaje hasta que el motor serie gire a una velocidad de 1000 r/min +r/min. NOTA: No tome en cuenta los signos de la velocidad que aparecen en el visualizador del motor de impulsión/ dinamómetro y el medidor N de la aplicación Aparatos de medición. Verifique que las corrientes de armadura Ia y de campo If sean negativas y positivas, respectivamente. Anote el voltaje Es de la fuente y el sentido de rotación. Es = _83,79_ V Sentido de rotación:_ ANTIHORARIO_ (Ia= negativa, If=positiva) Gire la perilla de control de voltaje completamente hacia la izquierda y apague la fuente de alimentación. ¿Cual es el sentido de rotación cuando las corrientes de armadura y de campo tienen polaridad opuesta? ANTIHORARIO Invierta las conexiones de la armadura en los puntos A y B, mostrados en la Figura 3-11. Los módulos deberían quedar conectadas como lo indica dicha figura. MOTOR CC SERIE FUNCIONANDO CON UNA FUENTE CA. • 11. Remplace la fuente de alimentación cc a voltaje variable del circuito por otra fuente de alimentación c.a a voltaje variable. En la aplicación aparatos de medición, ajusta los mediciones E1, I1 E I2 en modo c.a 66 Encienda fuente de alimentación y gire lentamente la perilla de control de voltaje hasta que el motor serie rote a una velocidad de 1000 r/min +- 25 r/min. Anote el voltaje Es de la fuente y el sentido de rotación. Es= _179,4__ V Sentido de rotación: _HORARIO_ (Ia e If con igual polaridad) ¿Encuentre usted que el motor serie gira en el mismo sentido que cuando funcionaba con una fuente cc. Y con la polaridad de Ia igual a la de If (etapas 7 y 8)? SI NO Apague la fuente de alimentación. • 12. Invierta las conexiones de la armadura en los puntos A y B, mostrados en la figura 3-11 Encienda la fuente de alimentación y gire lentamente la perilla de control de voltaje hasta que el motor serie rote a una velocidad de 1000 r/min +25 r/min. NOTA: No tome en cuenta los signos de la velocidad que aparecen en el visualizador del motor de impulsión / dinamómetro y en el medidor N de la aplicación Aparatos de Medición. Anote el voltaje Es de la fuente y el sentido de rotación. Es= _161,7_ V Sentido de rotación : __ANTIHORARIO___ ( Ia e If con polaridad opuesta) ¿Encuentra usted que el motor serie gira en el mismo sentido que cuando funcionaba con una fuente c.c y con polaridad Ia opuesta a la de If (etapa 9 y 10)?. SI NO 67 Laboratorio de Máquinas Eléctricas I • TECSUP 13. En la fuente de alimentación, gire lentamente la perilla de control de voltaje hasta que el motor serie deje de rotar. En la aplicación Aparatos de Medición, ajuste el instrumento B como un medidor de impedancia (Z). En el espacio en blanco de más abajo, anote la impedancia de armadura Za del motor serie indicada por el medidor B. ZA= ____27,1____ Ω Gire la perilla de control de voltaje completamente hacia la izquierda y apague la fuente de alimentación. Compare los voltajes Es de las fuente c.c y c.a. requeridos para hacer girar el motor serie a una velocidad de aproximadamente 1000 r/min. Explique brevemente por que dichos voltajes tiene valores diferentes. SENTIDO DE ROTACION DE UN MOTOR UNIVERSAL FUNCIONANDO CON UNA FUENTE CC • 14. Quite la correa de transmisión que acopla el motor de impulsión/ dinamómetro al motor/ generador CC. Acople mecánicamente el motor de impulsión / dinamómetro al motor universal empleando una correa dentada. Modifique las conexiones para obtener el circuito del motor universal de la Figura 3-12. En la aplicación Aparatos de Medición, ajuste los medidores E1, I1 e I2 en modo c.c • 15. Encienda la fuente de alimentación y gire lentamente la perilla de control de voltaje hasta que el motor serie rote a una velocidad de 1000 r/min +- 25 r/min. Anote el voltaje Es de la fuente y el sentido de rotación. Es=_187,2__ V 68 Sentido de rotación: _HORARIO_ (Ia e If = positivas) Apague la fuente de alimentación. • 16. En la fuente de alimentación, permute los conductores de los terminales 7 y N, para invertir la polaridad del voltaje aplicado al motor universal. Encienda fuente de alimentación y gire lentamente la perilla de control de voltaje hasta que el motor serie rote a una velocidad de 1000 r/min +- 25 r/min. Anote el voltaje Es de la fuente y el sentido de rotación. Es=_-190,5_ V Sentido de rotación : _HORARIO_ (Ia e If = negativa) Apague la fuente de alimentación. ¿Cuál es el sentido de rotación cuando las corrientes de armadura Ia y de campo If tienen la misma polaridad? • 17. Invierta las conexiones de la armadura en los puntos A y B, mostrados en la Figura 3-12. Encienda fuente de alimentación y gire lentamente la perilla de control de voltaje hasta que el motor serie rote a una velocidad de 1000 r/min +- 25 r/min. 69 Laboratorio de Máquinas Eléctricas I TECSUP NOTA: No tome en cuenta los signos de la velocidad que aparecen en el visualizador del Motor de impulsión / Dinamómetro y el medidor N de la aplicación Aparatos de Medición. Verifique que la corriente de la armadura Ia y la de campo If sean positivas y negativa, respectivamente. Anote el voltaje Es de la fuente y el sentido de rotación. Es= _190,5_ V Sentido de rotación: _ANTIHORARIO_ (Ia= positiva, If= negativa) Apague la Fuente de alimentación. • 18. En la fuente de alimentación, permute los conductores de los terminales 7 y N, para invertir la polaridad que el motor universal gire a una velocidad de 1.000r/min +- 25 r/min. NOTA: No tome en cuenta los signos de la velocidad que aparecen en el visualizador del motor de impulsión / dinamómetro y en el medidor N de la aplicación Aparatos de Medición. Verifique que la corriente de la armadura Ia y la de campo If sean positivas y negativa, respectivamente. Anote el voltaje Es de la fuente y el sentido de rotación. Es= _-181,9_ V Sentido de rotación: __ANTIHORARIO___ (Ia= negativa, If= positiva) Gire la perilla de control de voltaje completamente hacia la izquierda y apague la Fuente de alimentación. ¿Cuál es el sentido de rotación cuando las corriente de armadura Ia y la de campo If tienen polaridad opuesta? 70 ¿Encuentra usted que un, motor universal alimentado con un fuente c.c. se comporta de manera similar a un motor serie? SI NO Invierta las conexiones de la armadura en los puntos A y B, mostrados en la Figura 3-12. Los módulos deberían quedar conectados como lo indica dicha figura. MOTOR UNIVERSAL FUNCIONANDO CON UNA FUENTE CA • 19. Remplace la fuente de alimentación c.c. a voltaje variable del circuito por otra fuente de alimentación c.a. a voltaje variable. En la aplicación Aparatos de Medición, ajuste los medidores E1,I1,I2 en modo a.c. Encienda la fuente de alimentación y gire lentamente la perilla de control de voltaje hasta que el motor universal rote a una velocidad de 1.000 r/min +- 25 r/min. Anote el voltaje Es de la fuente y el sentido de rotación. Es= __245,5___V (Sin devanado de compensación) Sentido de rotación: _HORARIO_ ( Ia e If con igual polaridad). ¿Encuentre usted que el motor universal gira en el mismo sentido que cuando funcionaba con una fuente c.c. y con la polaridad de Ia igual a la de If (etapa 15 y 16)? SI NO Apague la fuente de alimentación. • 20. Invierta las conexiones de la armadura en los puntos A y Mostrados en la figura 3-12. Encienda la fuente de alimentación y gire lentamente la perilla de control de voltaje hasta que el motor universal rote a una velocidad de 1.000 r/min +- 25 r/min. 71 Laboratorio de Máquinas Eléctricas I TECSUP NOTA: No tome en cuenta los signos de la velocidad que aparecen en el visualizador del motor de impulsión / dinamómetro y en el medidor N de la aplicación Aparatos de Medición. Anote el voltaje Es de la fuente y el sentido de rotación. Es= ____233.8___ V (sin devanado de compensación Sentido de rotación: ___ANTIHORARIO___ ( Ia e If con polaridad opuesta). ¿Encuentra usted que el motor universal gira en el mismo sentido que cuando funcionan con una fuente c.c. y con la polaridad Ia opuesta a la de If (etapa 17 y 18)? SI • NO 21. En la fuente de alimentación, gire lentamente la perilla de control de voltaje hasta que el motor universal deje de rotar. En el espacio en blanco de más abajo, anote la impedancia de armadura Za del motor universal indicada por el medidor B. Za= __13,1__ Ω ( sin devanado de compensación) Gire la perilla de control de voltaje completamente hacia la izquierda y apague la fuente de alimentación. Compare los voltajes Es de las fuentes c.c. y c.a requeridos para hacer girar el motor universal a una velocidad de aproximadamente 1.000 r/min. Explique brevemente por que dichos voltajes tienen valores diferentes. Compare los voltajes c.c requeridos para hacer girar los motores universal y serie a una velocidad de aproximadamente 1.000 r/min. 72 Compare los voltajes c.a. requeridos para hacer girar los motores universal y serie a una velocidad de aproximadamente 1.000 r/min. Invierta las conexiones de la armadura en los puntos A y B, mostrados en la Figura 3-12. EFECTO DE DEVANADO DE COMPENSACION • 22. Modifique las conexiones para conectar el devanado de compensación del Motor universal, como la figura 3-13. Encienda la fuente de alimentación y gire lentamente la perilla de control de voltaje hasta que el motor universal rote a una velocidad de 1.000 r/min +- 25 r/min. Anote el voltaje Es de la fuente. Es: _149,6_ V ( con devanado de compensación) En la fuente de alimentación, gire lentamente la perilla de control de voltaje hasta que el motor universal deje de rotar. 73 Laboratorio de Máquinas Eléctricas I TECSUP En el espacio en blanco de más abajo, anote la impedancia de armadura Za del motor universal indicada por el medidor B. Za: __24,9__ Ω ( con devanado de compensación). Gire la perilla de control de voltaje completamente hacia la izquierda y apague la fuente de alimentación. Comparare los voltajes Es de la fuente c.a. requeridos para hacer girar el motor universal a una velocidad de aproximadamente 1.000 r/min, con devanado de compensación y sin él. Explique brevemente por que dichos voltajes tienen valores diferentes. • 23. Coloque el interruptor 24 V-CA de la fuente en la posición O (apagado) y desconecte todos los cables. 74 ANEXOS 75 Laboratorio de Máquinas Eléctricas I TECSUP MOTOR / GENERADOR CC PUNTO 7 PUNTO 8 PUNTO 9 PUNTO 10 PUNTO 11 PUNTO 12 76 • IMPEDANCIA EN OHMIOS : 27,1Ω MOTOR UNIVERSAL POLARIDADES (7-N) INVIERTIENDO POLARIDADES (7-N) PUNTO 17 77 Laboratorio de Máquinas Eléctricas I TECSUP PUNTO 18 PUNTO 19 PUNTO 20 78 PUNTO 21 • IMPEDANCIA DE LA ARMADURA : 13.1 Ω • IMPEDANCIA EN EL CAMPO: 6.1 Ω • IMPEDACIA EN COMPENSACION: 11,8Ω PUNTO 22 • IMPEDANCIA ARMADURA + IMPEDANCIA COMPENSACION : 24,9 Ω 79 Laboratorio de Máquinas Eléctricas I TECSUP 80 81 Laboratorio de Máquinas Eléctricas I TECSUP 82 83 Laboratorio de Máquinas Eléctricas I TECSUP 84 85 Laboratorio de Máquinas Eléctricas I TECSUP 86 87 Laboratorio de Máquinas Eléctricas I TECSUP 88 89 Laboratorio de Máquinas Eléctricas I TECSUP 90 91 Laboratorio de Máquinas Eléctricas I TECSUP 92 93
