MÀQUINAS ELÉCTRICAS
ESPOCH
FACULTAD DE MECÁNICA - ESCUELA DE INGENIERÍA DE MANTENIMIENTO
GUIA DE LABORATORIO DE MÀQUINAS ELÉCTRICAS
Práctica No. 37
TEMA: EL MOTOR UNIVERSAL,
PARTE II
DATOS GENERALES
NOMBRES:
Aldo Daquilema
CÓDIGO: 1597
Carlos Freire
CÓDIGO: 1611
Flavio Latorre
CÓDIGO: 1525
Anthony León
CÓDIGO: 1531
Mauricio Sánchez
CÓDIGO: 1595
Ronal Villa
CÓDIGO: 1543
FECHA DE REALIZACIÓN: 22-05-18
FECHA DE ENTREGA: 10-07-18
OBJETIVOS
Comparar el par de arranque en c-d con el producido en c-a.
Observar que sucede cuando se elimina el devanado de compensación.
Proporcionar al motor una compensación inductiva.
MARCO TEORICO
Los motores universales son motores en serie de potencia fraccional, ya sea de corriente
continua o de corriente alterna. Recordemos que el motor serie de corriente continua se
caracteriza por disponer de un fuerte par de arranque y que la velocidad del rotor varía
en sentido inverso de la carga, pudiendo llegar a embalarse cuando funciona en vacío.
Estos motores tienen la misma característica de velocidad y par cuando funcionan en
C.A. o en C.C.
En general, los motores universales pequeños no requieren devanados compensadores
debido a que el número de espiras de su armadura es reducido y por lo tanto, también
lo será su reactancia de armadura. Como resultado, los motores inferiores a 3/8 de
caballo de fuerza generalmente se construyen sin compensación. El costo de los
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motores universales no compensados es relativamente bajo por lo que su aplicación es
muy común en aparatos domésticos ligeros, por ejemplo: aspiradoras, taladros de mano,
licuadoras, etc. El motor universal es sin duda, el más utilizado en la industria del
electrodoméstico. Su nombre deriva del hecho de que puede funcionar tanto en corriente
alterna como en corriente continua. Para que un motor de este tipo pueda funcionar con
C.A.es necesario que el empilado de su inductor (el núcleo de los electroimanes) sea
de chapa magnética para evitar las corrientes de Foucault. Por otra parte, la
conmutación resulta en los motores universales que en los de corriente continua, por lo
que la vida de las escobillas y el colector es más corta, inconveniente que reduce mucho
el campo de aplicación de los motores universales.
Los motores universales grandes tienen algún tipo de compensación. Normalmente se
trata del devanado compensador del motor serie o un devanado de campo distribuido
especialmente para contrarrestar los problemas de la reacción de armadura.
EXPOSICIÓN
El par de arranque de un motor universal queda determinado por la corriente que fluye
a través de los devanados de armadura y de campo. Debido a la reactancia inductiva
de estos devanados, la corriente de arranque en c-a será siempre menor que la corriente
de arranque en c-d (con el mismo voltaje de fuente), por los tanto, el par de arranque en
c-a será siempre menor que el c-d.
En devanado de compensación tiene la función importante de reducir la reactancia
generada del motor y, además desempeña la función vital de oponerse a la reacción de
la armadura, mejorando con esto la conmutación, un motor universal no compensado
pierde casi toda su potencia. Al mismo tiempo, aumenta considerablemente el
chisporroteo en las escobillas.
INSTRUMENTOS Y EQUIPO
Módulo de motor universal
EMS 8254
Módulo de fuente de energía (l20V c-a, 0-120V c-d)
EMS 8821
Módulo de electrodinamómetro
EMS 8911
Módulo de medición de c-a(2.5/8A)
EMS 8425
Módulo de medición de c-a {100V,250V)
EMS 8426
Módulo de medición de c-d(200v,2.5/5A)
EMS 8412
Tacómetro de mano
EMS 8920
Cables de conexión
EMS 8941
Banda
EMS 8942
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Ilustración 2: Instrumentos y Equipo
PROCEDIMIENTOS
Advertencia: ¡En este Experimento de Laboratorio se manejan altos voltajes! ¡No haga
ninguna conexión cuando la fuente esté conectada! ¡La fuente debe desconectarse
después de hacer cada medición!
PAR DE ARRANQUE
1. Conecte el circuito ilustrado en la figura 37-1, con los módulos EMS de motor universal,
electrodinamómetro, fuente de alimentación y medición de c-d.
Recuerde que debe tener las mismas conexiones de los devanados de armadura y
compensación que se hicieron en el experimento de laboratorio anterior (procedimiento
10).
o
2.a) Acople el electrodinamómetro al motor universal mediante la banda.
b) conecte las terminales de entrada del electrodinamómetro a la salida fija de
120 v c-d de la fuente de alimentación, terminales 1 y N.
c) ponga la perilla de control del dinamómetro en su posición extrema
haciéndola girar en el sentido de las manecillas del reloj (para proporcionarle al
motor universal) la máxima carga de arranque.
d) Cerciórese de que las escobillas del motor universal estén en su posición
neutra.
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3. a) Conecte la fuente de alimentación y ajústela a 30 v de c-según los indique
el voltímetro conectado a los devanados del motor.
b) Mida y anote la corriente del motor y el par desarrollado.
I =1 A c-d
Par = 0.05 lbf.plg
e) Reduzca a cero el voltaje y desconecte la fuente de alimentación.
o
4. Conecte el circuito para que opere en c-a como se ilustra en la figura 37-2.
o
5. a) conecte la fuente de alimentación y ajústela a 30 v tomando esta lectura
en el voltímetro conectado a los devanados del motor.
b) Mida y anote la corriente del motor y el par desarrollado.
I =0.01 A c-d
Par = 0.04 lbf.plg
e) reduzca a cero el voltaje y desconecte la fuente de alimentación.
6. Explique los resultados obtenidos en los procedimientos 3 y 5.
El motor universal tiene una mayor intensidad y mayor par de arranque
cuando este se lo conecta con una fuente de alimentación de c-d.
OPERACIÓN NO COMPENSADA
o
7. Elimine el devanado de compensación conectando el nuevo circuito como se
indica en la figura 37-3.
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8.a) Ponga la perilla de control del dinamómetro en su posición extrema
haciéndola girar en sentido contrario al de las manecillas del reloj (para producir
una carga mínima de arranque).
b) Conecte la fuente de alimentación y ajústela a 120 v de c-a.
c) Aumente lentamente la carga del dinamómetro hasta 3 lbf.plg de par.
I=2.2 A c-a
Velocidad en c-a= 1370 r/min
e) Observe las chispas en las escobillas.
f) Reduzca a cero el voltaje y desconecte la fuente de alimentación.
o
9. a) Compare los resultados anteriores con los que obtuvo en la tabla 36.1 de
experimento de laboratorio Nº36.
Se obtiene una mayor corriente que la de la tabla pero a una menor
velocidad en este caso.
b) ¿Es mayor el chisporroteo en las escobillas que en el experimento de
laboratorio Nº36?
Si se puede apreciar un mayor chisporroteo.
o
10. Conecte el circuito para que opere en c-como se ilustra en la figura 37-4.
o
11. Repita el procedimiento 8.
I= 1.4 A c-d
Velocidad en c-d= 5463 r/min
o
12. a) Compare estos resultados con los que obtuvo en la tabla 36-2 del
experimento de laboratorio Nº36.
Se obtuvo una menor corriente y la velocidad también fue menor en este
caso.
b) ¿Es mayor el chisporroteo en las escobillas que en el experimento del
laboratorio Nº36?
Si fue un poco mayor que el anterior.
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COMPENSACION INDUCTIVA
13. A) A continuación observara el efecto que se produce al utilizar la
compensación inductiva cuando el motor opera en c-a.
b) Conecte de nuevo el circuito para que opere en c-a, como se ilustra en la
figura 37-3.ponga en circuito corto el devanado de compensación conectando
un cable directamente a sus terminales.
c) Conecte la fuente de alimentación y ajústela a 120 v c-a.
d) Cargue el motor con un par de 9lbf.plg.
e) Mida y anote la corriente del motor, la velocidad y el par desarrollado.
I=5.2 A c-a
Velocidad en c-a= 1520 r/min
Par en c-a= 0,8 lbf.plg
f) ¿Es aproximadamente igual el chisporroteo en las escobillas que el que se
obtuvo cuando el motor tenia compensación conductiva? (experimento de
laboratorio nº36)
No son iguales.
g) Mientras el motor funcionara, elimine el contacto en el devanado de
compensación.
h) Explique lo que sucedió.
El motor se detiene porque pierde velocidad.
i) Reduzca a cero el voltaje y desconecte la fuente de alimentación.
o
14. a) Vuelva a conectar el circuito para que opere en c-d como se indica en la
figura 37-4.
b) Repita el procedimiento 13.
I=1.25 A c-d
Velocidad en c-d= 1728 r/min
Par en c-d= 0,05 lbf.plg
c) ¿Se observó algún cambio cuando se quitó el cortocircuito?
NO
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15. ¿Cree que el motor inductivamente compensado funciona igualmente bien
en c-d que en c-a?
En c-d es mucho más ruidoso y el rendimiento es mucho menor en
comparación del de c-a es por eso que se puede decir que el trabajo es
muy diferente en c-a.
PRUEBA DE CONOCIMIENTOS
1. Explique la diferencia entre el motor universal con compensación conductiva y
el de compensación inductiva.
El devanado con compensación está conectado en corto circuito sobre sí mismo
por eso se dice que el motor está conectado conductivamente, el devanado
compensador se conecta en serie con la armadura y se dice que el motor esta
compensado conductivamente.
2. De los dos tipos de motores mencionados en la pregunta 1 ¿Cuál funciona
mejor en c-a y en c-d?
En c-a esta compensado conductivamente.
En c-d esta compensado inductivamente.
Este motor tiene la misma característica de velocidad, cuando funciona en c-a o
en c-d, en general los motores universales pequeños son muy útiles tanto para
juguetes por su tamaño y trabajo eficiente.
3. Explique porque es necesario incluir un devanado de compensación en un
motor serie de c-a.
Contiene un devanado en el estator que sirve para reducir las pérdidas de
reactancia que genera el motor.
4. ¿Operara mejor o peor un motor universal si se usa una fuente de 25 Hz en
vez de una de 60 Hz?
No operaria mejor ya que Los motores no equipados con variadores de tensión
girarían mucho más despacio que a 50 o 60 Hz, por lo que dependiendo de la
aplicación del motor, podría resultar un inconveniente. La utilización de
variadores ha matizado mucho este inconveniente.
5. De el nombre de varias herramientas y algunos aparatos que no se hayan
mencionado antes que utilizan los motores universales.
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Este tipo de motor se puede encontrar tanto para una máquina de afeitar como
para una locomotora, esto da una idea del margen de potencia en que pueden
llegar a ser construidos. La velocidad cambia según la carga. Cuando aumenta el
par motor disminuye la velocidad. Se suelen construir para velocidades de 3000 a
8000 r.p.m., aunque los podemos encontrar para 12000 r.p.m. Aplicaciones típicas
de este motor son las aspiradoras eléctricas, los taladros y las herramientas
manuales similares, así como los utensilios de cocina.
ANÁLISIS DE RESULTADOS
El par de arranque de un motor universal queda determinado por la corriente
que fluye a través de los devanados de armadura y de campo.
La corriente de arranque en c-a será siempre menor que la corriente de
arranque en c-d (con el mismo voltaje de fuente), por los tanto, el par de
arranque en c-a será siempre menor que el c-d.
CONCLUSIONES
El motor monofásico universal es un tipo de motor eléctrico que puede funcionar
tanto
con
corriente
continua
como
con
corriente
alterna.
Por regla general, se utilizan con corriente alterna. También los encontramos con
el sobrenombre de motor monofásico en serie. Este tipo de motor se puede
encontrar tanto para una máquina de afeitar como para una locomotora, esto da
una idea del margen de potencia en que pueden llegar a ser construidos.
Las partes principales que componen este motor son el Estator y el Rotor de
colector.
Son ruidosos por el rozamiento y fricción que hay entre los carbones y el colector.
Son fáciles de poder regular su velocidad e invertir el sentido de giro.
RECOMENDACIONES
Cuando funcionan en forma continua y por un tiempo prolongado tienden a
sobrecalentarse, salvo que sea diseñado para uso industrial.
Revisar cada cierto tiempo si los carbones o escobillas están desgastadas
para que se realice un cambio.
Verificar que estén bien todas las conexiones antes de poner en marcha el
motor
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Se recomienda revisar el voltaje y corriente máxima con la cual trabajan los
motores ya que si se excede este valor los equipos pueden dañarse.
Al momento de subir el valor de la carga, hacerlo con mucho cuidado, debido
a que con el aumento de la carga, va a aumentar la corriente, y es muy
importante no sobrepasar la corriente máxima de trabajo.
ANEXOS
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