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TRACCIÓN ELÉCTRICA.
Regulación de velocidad de los
motores CC.
Tema 4
1-. Magnitudes del funcionamiento del motor CC:
A-. Fuerza contralectromotriz.
B-. Par motor .
+ Curvas de par motor: par v.s. intensidad
+ Característica mecánica: par vs velocidad de giro.
2-. Motores de corriente continua para tracción.
3-. Inversión del sentido de giro.
4-. Regulación de velocidad de los motores de CC.
5-. Característica de un motor CC con excitación serie.
6-. Control de la velocidad de un motor serie.
7-. Regulación electrónica.
8-. Acoplamientos entre motores .
9-. Resistencias de arranque y aceleración.
10-. Secuencias de acoplamiento del motor de corriente continua.
11-. Métodos de Frenado.
Tema 4.- Regulación de velocidad de motores CC.
1.A.- Fuerza Contraelectromotriz
A-. Fuerza contraelectromotriz
Motor: se proporciona intensidad al inducido.
Las fuerzas originadas en los conductores crean un par que hacen
que el inducido gire.
Los conductores giran dentro de un campo magnético =>
se genera una fem, que se opone a la corriente que circula por los
conductores del inducido, es la llamada…
…fuerza contraelectromotriz: fcem
1.B.- Par motor
B-. Par motor
Es el momento o par de fuerzas que ejerce el motor sobre su eje
de transmisión de potencia.
Curvas de par motor: muestran la relación entre el par motor y
la intensidad absorbida por el inducido.
1.B.- Par motor
-. El par de un motor con excitación en derivación es directamente
proporcional a la corriente del inducido.
Se supone que el flujo magnético permanece constante, es decir
la corriente del inductor no varía.
1.B.- Par motor
-. En el caso de los motores con excitación serie, la intensidad del
inducido y del inductor es la misma.
El flujo magnético depende de la intensidad del inducido (que es
la misma que la del inductor).
Por lo tanto, el par de un motor con excitación serie aumenta
con el cuadrado de la intensidad.
1.B.- Par motor
-. Los motores con excitación compuesta el devanado en
derivación impide el llamado embalamiento de los motores serie,
cuando el motor trabaja en vacío.
Cuando el motor tiene carga, el devanado en serie hace que el
flujo magnético aumente con lo que la velocidad disminuye y el
par aumenta, aunque no tanto como en un motor serie.
1.B.- Par motor
Característica mecánica: curva que muestra la relación entre el
par motor desarrollado y la velocidad de giro.
Motor con excitación compuesta.
Curvas par-velocidad de los motores CC
1.B.- Par motor
En un motor, distinguimos:
-. Par de arranque:
El par necesario para que el motor inicie su giro desde el reposo.
Debe ser suficiente para vencer los rozamientos y la inercia.
-. Par de aceleración:
Actúa sobre el motor desde el instante del arranque hasta que
alcanza la velocidad nominal.
-.Par nominal:
Actúa sobre el motor una vez que ha alcanzado su velocidad
normal o de régimen.
1.B.- Par motor
Arranque y régimen estable.
En el arranque, el par desarrollado (M o par motor) debe vencer
la resistencia que oponga la carga o par resistente (Mr).
Debe cumplirse que M > Mr.
En el instante del arranque, la velocidad del motor es 0 y por
tanto también la fuerza contraelectromotriz es nula.
El motor alcanza su régimen estable cuando su velocidad se
mantiene constante, en ese instante el par motor y par resistente
son iguales (M = Mr) y el motor absorbe de la red la intensidad
nominal.
En el arranque, la intensidad que absorbe el motor de la red
puede ser hasta 6 veces la intensidad en régimen estable o
intensidad nominal.
1-. Magnitudes del funcionamiento del motor CC:
Ejemplo: Compara en una misma gráfica, las curvas características
de las distintos tipos de motores:
a-. Característica momento-velocidad.
El mayor momento durante el arranque se obtiene en el motor
serie, le sigue el motor compound y por último el motor en
derivación.
El motor con excitación independiente tienen una característica
momento – velocidad similar al motor en derivación.
1-. Magnitudes del funcionamiento del motor CC:
Ejemplo: Compara en una misma gráfica, las curvas características
de las distintos tipos de motores:
b-. Característica velocidad-corriente.
La velocidad más constante se obtiene en el motor en derivación,
le sigue el motor compound y por último el motor en serie.
El motor con excitación independiente tienen una característica
velocidad-corriente similar al motor en derivación.
1-. Magnitudes del funcionamiento del motor CC:
Ejemplo: Compara en una misma gráfica, las curvas características
de las distintos tipos de motores:
c-. Característica momento-corriente.
1-. Magnitudes del funcionamiento del motor CC:
Ejemplo: Compara en una misma gráfica, las curvas características
de las distintos tipos de motores:
1-. Magnitudes del funcionamiento del motor CC:
1-. Identifica a qué tipo de configuración pertenecen las siguientes
representaciones esquemáticas. Dibuja el circuito equivalente.
A-. Motor Serie
B-. Motor Paralelo
C-. Motor Compound
1-. Magnitudes del funcionamiento del motor CC:
2-. Análisis de las curvas características. Identifica a qué tipo
de configuración pertenecen las siguientes curvas características.
Analiza el par de arranque y la relación entre la carga, es decir la
intensidad absorbida y la velocidad.
Teniendo en cuenta estas características, analiza las posibles
aplicaciones de estos motores.
1-. Magnitudes del funcionamiento del motor CC:
a-. Motor serie.
Si disminuye la intensidad absorbida por disminución de la carga en
el motor, éste corre el peligro de aumentar excesivamente de velocidad.
Por ejemplo, si la intensidad se reduce a 10A, el motor alcanza las
1800rpm y en vacío (intensidad prácticamente cero), el incremento de la
velocidad puede llegar a ser peligroso, es lo que se conoce como
embalamiento.
1-. Magnitudes del funcionamiento del motor CC:
a-. Motor serie.
Además los motores serie puede desarrollar un elevado par motor en el
instante de arrancar.
los motores serie son apropiados en los casos en que se requiera un
elevado par a pequeñas velocidades (arranque) y un par reducido a
grandes velocidades, además de no existir la posibilidad de que el motor
se quede en vacío o sin carga. Por esto, se utiliza en vehículos de
tracción eléctrica, como tranvías, locomotoras, trolebuses, etc
1-. Magnitudes del funcionamiento del motor CC:
2-. Análisis de las curvas características. Identifica a qué tipo de
configuración pertenecen las siguientes curvas características.
Analiza el par de arranque y al relación entre la carga, es decir la
intensidad absorbida y la velocidad.
Teniendo en cuenta estas características, analiza las posibles
aplicaciones de estos motores.
1-. Magnitudes del funcionamiento del motor CC:
b-. Motor shunt.
Si la intensidad se reduce a 10A, el motor gira, prácticamente, a
las mismas revoluciones que con 40A. En vacío estas revoluciones
apenas varían, no se produce embalamiento.
1-. Magnitudes del funcionamiento del motor CC:
b-. Motor shunt.
Estos motores se utilizan en los casos en los que no se requiera
un elevado par a pequeñas velocidades,
no se produzcan grandes cargas y donde estas cargas pueden
desaparecer (vacío) sin que se corra el peligro de embalamiento.
Se emplean preferentemente en máquinas herramientas.
Los motores en paralelo se utilizan cada vez menos, sus tareas las
asumen los motores de CA, pero todavía se encuentran en algunos
ascensores.
1-. Magnitudes del funcionamiento del motor CC:
3-. ¿Qué crees que sucedería si utilizáramos un motor serie en
una taladradora?
Al terminar de efectuar un agujero en una pieza, la máquina
quedaría en vació y las revoluciones por minuto de la broca
aumentarían tanto que llegaría alcanzar valores peligrosos para la
integridad de la máquina y del usuario.
1-. Magnitudes del funcionamiento del motor CC:
1-. Magnitudes del funcionamiento del motor CC:
2-. Motores de corriente continua para tracción.
3-. Inversión del sentido de giro.
4-. Característica de un motor CC con excitación serie.
5-. Regulación de velocidad de los motores de CC.
6-. Control de la velocidad de un motor serie.
7-. Regulación electrónica.
8-. Acoplamientos entre motores .
9-. Resistencias de arranque y aceleración.
10-. Secuencias de acoplamiento del motor de corriente continua.
11-. Métodos de Frenado.
Tema 4.- Regulación de velocidad de motores CC.
2-. Motores de CC para tracción.
Los primeros motores eléctricos utilizados en tracción eléctrica
ferroviaria eran motores de C.C.
Se podían encontrar un solo motor por bogie de gran tamaño
que transmitían el esfuerzo de tracción a todos los ejes del bogie
mediante una transmisión reductora.
Otras composiciones utilizan motores de menor tamaño
acoplados a cada uno de los ejes del bogie. En este caso, los
motores suelen ir suspendidos por tres puntos en el bastidor del
bogie y en el propio eje motor (motores suspendidos por la nariz).
2-. Motores de CC para tracción.
En los motores de CC con excitación serie, el flujo magnético
depende de…
la corriente del inducido y en consecuencia depende de..
la carga.
Con tensión de alimentación constante el par de un motor serie
varía en relación inversa con el cuadrado de la velocidad.
El par de arranque, es decir el par para n=0, es muy elevado.
Motor serie de C.C. Curvas par-velocidad de un motor serie.
2-. Motores de CC para tracción.
Si duplicamos el par aplicado al eje del motor serie,
la corriente consumida por el motor aumenta en un 140% y
las revoluciones caen hasta un 70% del valor inicial.
Si duplicamos el par aplicado al eje del motor en derivación,
su velocidad prácticamente no se altera.
la corriente consumida par el motor se dobla (200%)
El motor en serie puede soportar elevadas sobrecargas,
aumentando moderadamente la corriente.
Esta circunstancia lo hace muy apropiado para la tracción
eléctrica: trenes, tranvías, grúas donde es necesario altos pares a
bajas velocidades y viceversa.
2-. Motores de CC para tracción.
Al disminuir el par resistente, el motor reduce lentamente su
consumo de corriente, aunque su velocidad se eleva
rápidamente.
Para cargas inferiores al 25% de la asignada esta velocidad
adquiere valores peligrosos par a la integridad del motor. Por esta
razón,
el motor en serie no debe ser arrancado en vacío o con una
carga pequeña.
La regulación de velocidad de estos motores, a diferencia del
motor en derivación, se realiza solamente por
control de la tensión aplicada al motor.
1-. Magnitudes del funcionamiento del motor CC:
2-. Motores de corriente continua para tracción.
3-. Inversión del sentido de giro.
4-. Característica de un motor CC con excitación serie.
5-. Regulación de velocidad de los motores de CC.
6-. Control de la velocidad de un motor serie.
7-. Regulación electrónica.
8-. Acoplamientos entre motores .
9-. Resistencias de arranque y aceleración.
10-. Secuencias de acoplamiento del motor de corriente continua.
11-. Métodos de Frenado.
Tema 4.- Regulación de velocidad de motores CC.
3-. Inversión del sentido de giro:
Para invertir el giro de un motor de CC cambiamos las
conexiones del inductor con respecto al inducido:
1-.Cambiamos la polaridad del voltaje de alimentación aplicado
al inducido, dejando la polaridad aplicada al inductor fija.
2-. Cambiando la polaridad del voltaje de alimentación aplicado
al inductor, dejando como estaba la polaridad aplicada al inducido.
3-. Inversión del sentido de giro:
Elevalunas: Macmillan Confort pag 131
3-. Inversión del sentido de giro:
Elevalunas: Macmillan Confort pag 131
3-. Inversión del sentido de giro:
Elevalunas:
3-. Inversión del sentido de giro:
4-. Dibuja las conexiones de las placas de bornas y el esquema
de los siguientes motores, de forma que se invierta el sentido de
giro.
a-. Motor serie:
Sentido contrario:
3-. Inversión del sentido de giro:
4-. Dibuja las conexiones de las placas de bornas y el esquema
de los siguientes motores, de forma que se invierta el sentido de
giro.
b-. Motor shunt:
Sentido contrario:
3-. Inversión del sentido de giro:
4-. Dibuja las conexiones de las placas de bornas y el esquema
de los siguientes motores, de forma que se invierta el sentido de
giro.
c-. Motor compound:
Sentido contrario:
1-. Magnitudes del funcionamiento del motor CC:
2-. Motores de corriente continua para tracción.
3-. Inversión del sentido de giro.
4-. Característica de un motor CC con excitación serie.
A-. Curvas características
B-. Influencia de la carga.
5-. Regulación de velocidad de los motores de CC.
6-. Control de la velocidad de un motor serie.
7-. Regulación electrónica.
8-. Acoplamientos entre motores .
9-. Resistencias de arranque y aceleración.
10-. Secuencias de acoplamiento del motor de corriente continua.
11-. Métodos de Frenado.
Tema 4.- Regulación de velocidad de motores CC.
4-. Característica de un motor CC con excitación serie.
A-. Curvas características
La tensión en bornes Eb permanece constante.
La corriente del inducido y la corriente de excitación es la misma.
=> el flujo de excitación aumentará con la intensidad de la carga.
El par electromagnético es proporcional a la intensidad de la carga.
Si la carga disminuye, el flujo disminuye,
=> el motor tendrá que incrementar su velocidad para
mantener la fuerza contraelectromotriz.
4-. Característica de un motor CC con excitación serie.
A-. Curvas características.
Si la intensidad de carga disminuye en un motor serie, la
velocidad crece muy rápidamente, lo que puede llegar a producir
daños irreparables en el mismo.
Los motores CC con excitación en serie siempre deben estar
conectados a la carga.
Esto los hace idóneos para su utilización en grúas y maquinaria de
tracción: ferrocarriles, funiculares…
Tienen un elevado par de arranque que
les permite iniciar el movimiento con carga,
pero su velocidad no se mantiene
constante, sino que disminuye al aumentar
la carga o aumenta al disminuir ésta.
4-. Característica de un motor CC con excitación serie.
B-. Influencia de la carga.
En un motor en serie a plena carga, el flujo por polo sería igual
que el de un motor en derivación de potencia y velocidad idénticas.
Sin embargo, cuando el motor serie arranca, la corriente es más
alta que la nominal, es decir el flujo por polo será también mayor
que el nominal.
=> El par de arranque de un motor serie es
considerablemente mayor que el de un motor en derivación.
Si la carga es menor, la corriente y el flujo por polo serán
menores lo que hace que se eleve la velocidad.
=> No se permite que un motor en serie opere sin carga, ya que
tiende a embalarse y las fuerzas centrífugas resultantes podrían
destruir la máquina.
4-. Característica de un motor CC con excitación serie.
B-. Influencia de la carga.
1-. Magnitudes del funcionamiento del motor CC:
2-. Motores de corriente continua para tracción.
3-. Inversión del sentido de giro.
4-. Característica de un motor CC con excitación serie.
5-. Regulación de velocidad de los motores de CC.
A-. Control de velocidad por medio del rotor.
B-. Control de velocidad por medio del campo.
6-. Control de la velocidad de un motor serie.
7-. Regulación electrónica.
8-. Acoplamientos entre motores .
9-. Resistencias de arranque y aceleración.
10-. Secuencias de acoplamiento del motor de corriente continua.
11-. Métodos de Frenado.
Tema 4.- Regulación de velocidad de motores CC.
5-. Regulación de velocidad de los motores de CC.
Conclusión 1:
Podemos aumentar el par de un motor, aumentando…
…. la corriente en el rotor o aumentando …
….el flujo creado por los polos.
Conclusión 2:
Si el flujo magnético Φ disminuye, la velocidad de giro debe…
… aumentar para mantener la fuerza contraelectromotriz Eg
constante. (Suponemos que la tensión con la que se alimenta el
motor es constante).
Conclusión 3:
La velocidad del motor es directamente proporcional …
… al voltaje suministrado al rotor e inversamente proporcional…
…al flujo por polo
5-. Regulación de velocidad de los motores de CC.
A-. Control de velocidad por medio del rotor.
1-. Variamos el voltaje de alimentación del motor.
Ejemplo: Sistema Ward-Leonard.
5-. Regulación de velocidad de los motores de CC.
A-. Control de velocidad por medio del rotor.
1-. Variamos el voltaje de alimentación del motor.
Ejemplo: Sistema Ward-Leonard.
5-. Regulación de velocidad de los motores de CC.
Sistema Ward-Leonard.
Un motor asíncrono trifásico acoplado a un generador de CC con
excitación independiente, que proporciona distintas tensiones de salida.
Este generador alimenta el inducido de un motor de CC con excitación
independiente.
5-. Regulación de velocidad de los motores de CC.
Sistema Ward-Leonard.
Los inductores se alimentan con un pequeño generador en paralelo
(excitatriz), acoplado también al grupo motor CA-Generador CC.
La polaridad del inductor del generador principal se puede invertir, para
cambiar el sentido de la marcha del motor de CC.
5-. Regulación de velocidad de los motores de CC.
Sistema Ward-Leonard.
Para evitar altas corrientes de arranque, durante la puesta en marcha se
reduce la tensión aplicada mediante el reóstato del generador: Rg .
5-. Regulación de velocidad de los motores de CC.
A-. Control de velocidad por medio del rotor.
2-. Colocamos un reóstato en serie con el inducido o rotor, que
provoca una caída de voltaje que se resta del voltaje fijo Es de la
fuente, lo que reduce la velocidad.
Sólo se recomienda en motores pequeños: se desperdicia mucha
potencia y calor en el reóstato, la eficiencia total es baja.
La regulación es deficiente, ya que la caída de tensión IR que se
resta de la tensión Es se incrementa con la corriente => se produce
una caída de la velocidad importante cuando aumenta la carga.
5-. Regulación de velocidad de los motores de CC.
B-. Control de velocidad por medio del campo.
También podemos variar la velocidad de un motor de CC
cambiando el flujo magnético Φ.
Si mantenemos constante el voltaje en el inducido, la velocidad n
disminuirá si aumenta el flujo Φ, y viceversa la velocidad
aumentará si disminuye el flujo.
Para variar el flujo, variamos la corriente del inductor
utilizando un reóstato de regulación. Puede haber dos casos:
-. Motor en derivación: el reóstato se intercala en serie con el
devanado inductor.
-. Motor serie: se conecta el reóstato en paralelo con el devanado
inductor.
5-. Regulación de velocidad de los motores de CC.
B-. Control de velocidad por medio del campo.
-. Motor en derivación: el reóstato se intercala en serie con el
devanado inductor.
-. Motor serie: se conecta el reóstato en paralelo con el devanado
inductor.
1-. Magnitudes del funcionamiento del motor CC.
2-. Motores de corriente continua para tracción.
3-. Inversión del sentido de giro.
4-. Característica de un motor CC con excitación serie.
5-. Regulación de velocidad de los motores de CC.
6-. Control de la velocidad de un motor serie.
A-. Regulación de velocidad mediante el control de la tensión en
bornes del motor. Disminución de la velocidad. Shuntado en serie al
inducido.
B-. Regulación de la velocidad mediante el control del flujo por polo.
Aumenta la velocidad. Shuntado en paralelo al inductor.
7-. Regulación electrónica.
8-. Acoplamientos entre motores .
9-. Resistencias de arranque y aceleración.
10-. Secuencias de acoplamiento del motor de corriente continua.
11-. Métodos de Frenado.
Tema 4.- Regulación de velocidad de motores CC.
6-. Control de velocidad de un motor serie.
Aumento de velocidad: se coloca una resistencia pequeña en
paralelo con el campo.
La corriente en el campo será menor, lo que produce una
disminución del flujo y un aumento de la velocidad.
Disminución de velocidad: se conecta un resistor externo en
serie con el inducido y el campo.
La caída de tensión en el resistor reduce el voltaje suministrado
al inducido, por lo que la velocidad se reduce. (Control de la
velocidad por medio de la armadura o inducido)
6-. Control de velocidad de un motor serie.
A-. Regulación de velocidad mediante el control de la tensión en
bornes del motor. Disminución de la velocidad. Shuntado en
serie al inducido.
Intercalamos una resistencia r en serie con el bobinado inducido,
de manera que la tensión aplicada en bornes se reduzca en Ii*r.
Se disminuye la velocidad.
Regulación de la velocidad
mediante el control de la tensión en
bornes del motor.
6-. Control de velocidad de un motor serie.
B-. Regulación de la velocidad mediante el control del flujo por
polo. Aumenta la velocidad. Shuntado en paralelo al inductor.
El campo está conectado en serie al rotor o inducido, por lo que
debe transportar toda la corriente.
Este campo serie se compone de unas cuantas vueltas de alambre de
sección transversal suficientemente grande para transportar toda la
corriente.
En un motor en derivación el flujo por polo es constante para
todas las cargas porque el campo en derivación está conectado a la
línea.
En un motor en serie el flujo por polo depende de la corriente y
por tanto de la carga. Cuando la corriente es grande el flujo es
grande y viceversa.
6-. Control de velocidad de un motor serie.
B-. Regulación de la velocidad mediante el control del flujo por
polo. Aumenta la velocidad. Shuntado en paralelo al inductor.
Podemos aumentar la velocidad, manteniendo constante la
tensión.
Conectamos una resistencia r en paralelo con las bobinas de
excitación => solo una parte de la corriente Ii circula por las bobinas
de excitación.
Disminuimos el flujo y por tanto aumenta la velocidad de giro.
Regulación de la velocidad
mediante el control del flujo por
polo.
6-. Control de velocidad de un motor serie.
Shuntado mixto. Ofrece una regulación mayor y más versátil.
Shuntado mixto.
1-. Magnitudes del funcionamiento del motor CC:
2-. Motores de corriente continua para tracción.
3-. Inversión del sentido de giro.
4-. Característica de un motor CC con excitación serie.
5-. Regulación de velocidad de los motores de CC.
6-. Control de la velocidad de un motor serie.
7-. Regulación electrónica.
8-. Acoplamientos entre motores .
9-. Resistencias de arranque y aceleración.
10-. Secuencias de acoplamiento del motor de corriente continua.
11-. Métodos de Frenado.
Tema 4.- Regulación de velocidad de motores CC.
7-. Regulación electrónica.
7-. Regulación electrónica.
En España la tracción eléctrica utiliza CC de 600V y 1500V en
trenes metropolitanos y de 3000V en ferrocarriles.
La regulación de los motores de CC se hace con choppers.
El chopper o troceador: circuito electrónico de potencia que
regula la tensión que llega a un motor, cortando o dejando pasar el
voltaje de alimentación, con una serie de transistores que actúan
como interruptores.
Cuanto mayor sean los
tiempos con la alimentación
interrumpida, menor será el
valor resultante de la
intensidad del inducido.
1-. Magnitudes del funcionamiento del motor CC:
2-. Motores de corriente continua para tracción.
3-. Inversión del sentido de giro.
4-. Característica de un motor CC con excitación serie.
5-. Regulación de velocidad de los motores de CC.
6-. Control de la velocidad de un motor serie.
7-. Regulación electrónica.
8-. Acoplamientos entre motores.
9-. Resistencias de arranque y aceleración.
10-. Secuencias de acoplamiento del motor de corriente continua.
11-. Frenado
Tema 4.- Regulación de velocidad de motores CC.
8-. Acoplamientos entre motores.
La regulación de la velocidad de los motores CC serie utilizados
en tracción eléctrica, se realiza por control de …
la tensión aplicada al motor.
En los vehículos ferroviarios se dispone de dos, cuatro o seis
motores. El tipo de conexionado que se realice entre estos motores:
serie o paralelo, además del intercalado o shuntado de..
resistencias, nos permite una amplia gama de posibilidades de
control del par y la velocidad de los motores.
Conexión en serie (izda) yparalelo (dcha): obtenemos2 velocidades básicas detrabajo.
8-. Acoplamientos entre motores.
Inicialmente los motores están conectados en ..
… serie a través de una resistencia variable que se va ..
..eliminando gradualmente hasta que se obtiene una tensión en
bornes de cada motor de valor …
… mitad a la tensión de línea. Con ello se obtiene la primera
posición de marcha.
8-. Acoplamientos entre motores.
Cuando se desea aumentar la velocidad del vehículo se cambia
la conexión y se pasa a …
… paralelo insertando …
…. una resistencia exterior entre ellos y la línea, que se va…
..eliminando poco a poco hasta que los motores funcionan
a plena tensión de línea, obteniendo …
la segunda posición estable de funcionamiento.
8-. Acoplamientos entre motores.
Conclusión: A igualdad de par, con la conexión paralelo puede
obtenerse una velocidad doble que con el acoplamiento serie.
Tipos de acoplamientos de motores:
-. En serie:
-. En serie-paralelo:
-. En paralelo:
8-. Acoplamientos entre motores.
-. En serie:
La tensión total de alimentación…
…se divide entre el número de motores.
La intensidad que alimenta cada motor será …
….la misma intensidad total.
Acoplamiento serie de 6 motores.
8-. Acoplamientos entre motores.
-. En Serie-paralelo:
La intensidad…
….se divide entre las ramas del circuito.
La tensión de la línea de alimentación…
…. se divide entre el número de motores de cada rama.
Acoplamiento serie-paralelo: dos ramas de 3 motores y 3 ramas de 2
motores.
8-. Acoplamientos entre motores.
-. En paralelo:
La intensidad de cada motor será…
….la intensidad total entre el número de motores conectados.
La tensión será…
…. la tensión de línea para todos los motores.
Acoplamiento paralelo de 6 motores.
1-. Magnitudes del funcionamiento del motor CC:
2-. Motores de corriente continua para tracción.
3-. Inversión del sentido de giro.
4-. Característica de un motor CC con excitación serie.
5-. Regulación de velocidad de los motores de CC.
6-. Control de la velocidad de un motor serie.
7-. Regulación electrónica.
8-. Acoplamientos entre motores.
9-. Resistencias de arranque y aceleración.
10-. Secuencias de acoplamiento del motor de corriente continua.
11-. Frenado
Tema4.- Regulación de velocidad de motores CC.
9-.Resistencias de Arranque y Aceleración
La fcem se opone a…
…la tensión que se la aplica al motor y se produce por…
…. el giro del inducido y provoca una disminución de la
intensidad que atraviesa…
…. los devanados del inducido.
En el momento del arranque, la fcem es…
… cero, y va…
aumentando…
…con la velocidad del inducido hasta que alcanza su velocidad …
…de régimen.
9-.Resistencias de Arranque y Aceleración
Es decir, en el momento del arranque la intensidad en el
inducido será..
.. muy elevada, lo que puede dañar la máquina, para evitarlo, …
… se intercalan resistencias en serie con el inducido para…
limitar esta intensidad.
Estas resistencias se van …
… eliminando …
… gradualmente hasta que el inducido alcanza su velocidad …
… nominal de giro.
9-.Resistencias de Arranque y Aceleración
1-. Magnitudes del funcionamiento del motor CC:
2-. Motores de corriente continua para tracción.
3-. Inversión del sentido de giro.
4-. Característica de un motor CC con excitación serie.
5-. Regulación de velocidad de los motores de CC.
6-. Control de la velocidad de un motor serie.
7-. Regulación electrónica.
8-. Acoplamientos entre motores .
9-. Resistencias de arranque y aceleración.
10-. Secuencias de acoplamiento del motor de C.C.
A-. Arranque.
B-. Conexión serie.
C-. Conexión serie-paralelo.
D-. Shuntado de los motores.
11-. Frenado
Tema 4.- Regulación de velocidad de motores CC.
10-.Secuencia de acoplamiento del motor de CC
A-. Arranque.
Si aplicamos directamente toda la tensión de la catenaria o toda
la energía producida por el generador eléctrico de una locomotora
diesel, la intensidad sería tan elevada que saltaría el disyuntor de
protección.
Los motores se conectan en serie, para que la tensión se reparta
entre los motores, pero aún así la corriente seguiría siendo alta,
por lo que se intercalan en serie los reóstatos de arranque con
su valor más alto de resistencia.
De esta forma se inicia el movimiento de los motores, la intensidad
que absorben los motores es alta, aunque no peligrosa, dentro de los
valores permitidos, y el par generado es elevado.
10-.Secuencia de acoplamiento del motor de CC
A-. Arranque.
-. El contactor de línea (L) y de conexión serie (S) están…
… cerrados.
-. Los contactores paralelo (P y G) están …
… abiertos.
-. Los reóstatos de arranque están configurados con su valor..
… más alto.
10-.Secuencia de acoplamiento del motor de CC
B- Conexión serie.
El tren adquiere velocidad el motor aumenta su ..
…fcem, la corriente va…
…disminuyendo. Vamos eliminando …
….resistencias de arranque para…
… aumentar la tensión de los motores y por tanto…
… su velocidad.
10-.Secuencia de acoplamiento del motor de CC
B- Conexión serie.
Una vez que hemos eliminado las resistencias de arranque
puenteándolas completamente, se alcanza el régimen máximo de la
conexión serie, con un par elevado y una velocidad relativamente
baja.
10-.Secuencia de acoplamiento del motor de CC
C- Conexión serie-paralelo.
Si queremos seguir aumentando la velocidad, hay que..
… cambiar los motores a serie-paralelo.
Para ello: el contacto serie (S)…
… se abre y los contactos P y G …
…se cierran.
10-.Secuencia de acoplamiento del motor de CC
C- Conexión serie-paralelo.
De nuevo intercalamos resistencias y vamos…
…. reduciendo hasta que se llegue al régimen …
… máximo de la conexión serie-paralelo.
10-.Secuencia de acoplamiento del motor de CC
D-. Shuntado de los motores.
El “campo está en serie con el motor”: circula la misma
intensidad por el inductor o campo que por el inducido.
Si bajamos la corriente de campo manteniendo la corriente del
inducido, perdemos par pero ganamos velocidad.
Esto se consigue intercalando resistencias en paralelo con el
inductor.
10-.Secuencia de acoplamiento del motor de CC
D-. Shuntado de los motores.
Primero el reóstato está en su valor máximo, con lo que “se le
roba”…
…. poca intensidad al campo.
Según disminuimos el valor del reóstato, el campo…
… se debilita más, el par…
… es menor y la velocidad….
…. mayor.
La corriente de campo se puede reducir hasta unos valores
mínimos, entre el 30 y el 50% según el motor.
1-. Magnitudes del funcionamiento del motor CC:
2-. Motores de corriente continua para tracción.
3-. Inversión del sentido de giro.
4-. Característica de un motor CC con excitación serie.
5-. Regulación de velocidad de los motores de CC.
6-. Control de la velocidad de un motor serie.
7-. Regulación electrónica.
8-. Acoplamientos entre motores.
9-. Resistencias de arranque y aceleración.
10-. Secuencias de acoplamiento del motor de corriente continua.
11-. Métodos de Frenado:
A-. Freno regenerativo o por recuperación de energía.
B-. Freno dinámico o reostático.
C-. Freno a contracorriente.
Tema 4.- Regulación de velocidad de motores CC.
11-.Métodos de frenado.
Frenado de un motor.
Por sí solo: Si lleva una pesada carga inercial tarda mucho.
Fricción mecánica: zapatas que aprisionan una llanta acoplada al
accionamiento. Calor, desgaste.
Frenado eléctrico: se hace funcionar el motor como generador.
Desaparece cuando la máquina se detiene, debe utilizarse en
combinación con frenos mecánicos para mantener la carga en
reposo o paro total.
Se utiliza normalmente en tracción eléctrica y en aparatos de
elevación y transporte como ascensores, montacargas, grúas, etc
Tres métodos:
A-. Freno regenerativo o por recuperación de energía.
B-. Freno dinámico o reostático.
C-. Freno a contracorriente.
11.A-.Freno regenerativo o por recuperación de energía
A-.Freno regenerativo o por recuperación de energía.
Recta característica mecánica natural del motor de excitación
independiente: recta CBAD. Nos indica la relación par-velocidad.
El motor funciona en régimen permanente, el inducido no tiene
ninguna resistencia adicional en serie y el par resistente es Tr.
El punto de funcionamiento del motor es el punto A.
Motor con excitación independiente.Curvas par- velocidad.
11.A-.Freno regenerativo o por recuperación de energía
Para un determinado flujo inductor, existe una velocidad en la
cual la fcem E del motor es igual a la tensión de red U.
Esta velocidad es la velocidad del motor en vacío: no
El motor funciona en el punto de trabajo B.
Idealmente el motor funcionando en vacío no consume ninguna
corriente de inducido (Ii = 0 ) y no produce ningún par (T = 0).
El punto B es el límite entre el primer y el segundo cuadrante.
Motor con excitación independiente. Curvas par- velocidad.
11.A-.Freno regenerativo o por recuperación de energía
Si por cualquier procedimiento, se hace girar la máquina a una
velocidad superior a la de vacío no,
la fcem del motor E será superior a la tensión aplicada U,
de modo que la corriente del inducido Ii cambiará de sentido.
Es decir, el motor se comporta como un generador y el circuito
exterior actuará como receptor de energía, frenando la máquina.
El punto de trabajo se traslada al punto C.
Motor con excitación independiente. Curvas par- velocidad.
11.A-.Freno regenerativo o por recuperación de energía
Ej: Un tren desciende por una rampa de pendiente elevada.
Al superar el tren la velocidad de vacío, no, se devuelve energía a
la red y esta energía puede ser aprovechada por otros ferrocarriles
que estén circulando por la misma vía alimentados por la misma
catenaria.
También este tipo de frenado se utiliza en los accionamientos de
máquinas de elevación y transporte durante el descenso de las cargas,
limitando la velocidad de caída de las mismas.
11.B-.Freno reostático o dinámico.
B-. Freno reostático o dinámico.
También se basa en el comportamiento del motor como generador.
Desconectamos el inducido, el inductor permanece conectado:
El motor no produce par, la intensidad del inducido es cero.
La acción del par resistente acabaría parando el motor.
Si conectamos el inducido a una resistencia de carga, el frenado
aumenta considerablemente.
La energía producida por el motor funcionado como generador se
transforma en calor por efecto Joule en la resistencia.
11.B-.Freno reostático o dinámico.
Frenado reostático de un motor de CC con excitación
independiente.
Posición 1 conmutador S, el inducido se alimenta de la red de
CC absorbiendo una corriente Ii.
La máquina funciona en régimen motor.
Posición 2 conmutador S, el inducido se carga con una resistencia
externa Rext.
Se invierte la corriente. La máquina funciona como generador.
11.B-.Freno reostático o dinámico.
Las características par-velocidad para diversas resistencias de
carga externas son rectas que pasan por el origen de coordenadas
que se sitúan en el segundo cuadrante.
El motor está funcionando en el punto de trabajo A.
Conectamos el inducido a la resistencia externa Rex1
Debido a la inercia, en los primeros instantes la velocidad, y por
tanto la fcem, es la misma; el punto de funcionamiento pasa a D,
donde se tiene un par de frenado Tf.
11.B-.Freno reostático o dinámico.
La velocidad se va reduciendo siguiendo la recta DO, hasta
llegar al punto O.
En este punto hay que desconectar el motor de la red, ya que el
motor comenzaría a girar en sentido opuesto siguiendo el tramo OF
del cuarto cuadrante.
11.B-.Freno reostático o dinámico.
Frenado dinámico de un motor serie:
hay que invertir las conexiones entre el inductor y el inducido
para conservar el sentido de la corriente inductora,
pese a la inversión del sentido de la corriente en el inducido.
En algunos casos, el frenado dinámico se realiza separando los
circuitos inductor e inducido, de forma que el conjunto funciona
como una máquina de excitación independiente.
Conexiones como motor serie. Conexiones para el frenado en régimen de frenado dinámico.
11.C-.Freno a contracorriente.
C-. Freno a contracorriente.
Sin modificar las conexiones del inductor
aplicamos tensión de signo contrario al inducido,
lo que ocasiona un frenado brusco, el motor se para y luego
se inicia la marcha en sentido inverso.
Frenado a contracorriente o contramarcha de un motor con
excitación independiente.
11.C-.Freno a contracorriente.
Posición 1 conmutador S: la máquina funciona como motor
absorbiendo una corriente de inducido Ii.
Si resistencia limitadora Rr = 0: característica natural del motor.
Intercalamos resistencia serie limitadora Rr: curva par velocidad
de mayor pendiente.
Motor sin resistencia limitadora y moviendo par resistente Tr:
punto de funcionamiento A.
11.C-.Freno a contracorriente.
Posición 2 conmutador S: se invierte la tensión aplicada y se
intercala resistencia limitadora Rr.
Primeros instantes: el motor sigue girando en el mismo sentido,
la velocidad de giro y la fcem no varían: punto D, ejerciendo un par
de frenado Tf.
La velocidad de la máquina se reduce siguiendo la recta DF.
Punto F (velocidad cero), el
motor se desconecta para que no se
acelere en sentido contrario.
11.C-.Freno a contracorriente.
Un proceso análogo se emplea para frenar un motor serie.
El frenado a contracorriente es un método de muy bajo
rendimiento debido a …
la gran cantidad de energía disipada en las resistencias
colocadas en serie con el inducido.
