Motores dc-11-12

Introd. A la Electrónica de PotenciaIntrod. A la Electrónica de Potencia Curso 20010/11Curso 20010/11 Universitat de ValènciaUniversitat de València
De acuerdo a la fuente de tensión que alimente al motor,De acuerdo a la fuente de tensión que alimente al motor,
podemos realizar la siguiente clasificación:podemos realizar la siguiente clasificación:
Motores de corriente directa (DC)Motores de corriente directa (DC)
Motores de corriente alterna (AC)Motores de corriente alterna (AC)::
El Motor Asíncrono o de Inducción
Motor Síncrono: Imanes Permanentes
Reluctancia variable

Sistema
Eléctrico
Maquina
Eléctrica
Sistema
Mecánico
Flujo de energía como MOTORMOTOR
Flujo de energía como GENERADORGENERADOR
Las máquinas eléctricas son convertidores
electromecánicos capaces de transformar energía desde
un sistema eléctrico a un sistema mecánico o viceversa

MÁQUINAS ELÉCTRICAS
En los motores eléctricos las espiras rotativas del conductor
son guiadas mediante la fuerza magnética ejercida por el campo
magnético y la corriente eléctrica. Se transforma la energía
eléctrica en energía mecánica.

Ley de Laplace
Ley de Faraday

Se basan en la ley de Faraday que indica que "en cualquier
conductor que se mueve en el seno del campo magnético se
generará una diferencia de potencial entre sus extremos,
proporcional a la velocidad de desplazamiento".
Principio de funcionamiento de un generadorgenerador

Si en lugar de un conductor rectilíneo se introduce
una espira con los extremos conectados a una
determinada resistencia y se le hace girar en el
interior del campo, de forma que varíe el flujo
magnético abrazado por la misma, se detectará la
aparición de una corriente eléctrica que circula
por la resistencia y que cesará en el momento en
que se detenga el movimiento. El sentido de la
corriente viene determinado por la ley de Lenz.
Principio de funcionamiento de un generadorgenerador
MÁQUINAS ELÉCTRICASLa tensión inducida e en un
conductor que se desplaza a una
velocidad u dentro de un campo
magnético B

En los motores eléctricos las espiras rotativas del conductor son
guiadas mediante la fuerza magnética ejercida por el campo
magnético y la corriente eléctrica. Se transforma la energía
eléctrica en energía mecánica.
Colector de delgas Colector de anillos

FuncionamientoFuncionamiento
del Motor DCdel Motor DC
Cuando una corriente eléctrica pasa a
través de un cable conductor inmerso
en un campo magnético, la
fuerza magnética produce un par el
cual provoca el giro del motor

CorrienteCorriente
en unen un MotorMotor DCDC
en un campo magnético, la fuerza
magnética produce un par el cual
provoca el giro del motor

Campo MagnéticoCampo Magnético
en el Motor DCen el Motor DC

Fuerza MagnéticaFuerza Magnética

Fuerza Magnética
El campo magnético es definido por la ley de Lorentz, y
específicamente por la fuerza magnética de una carga en
movimiento:
Las implicaciones de esta expresión incluyen:
1. La fuerza es perpendicular a la velocidad v de la carga q y al
campo magnético B.
2. La magnitud de la fuerza es F = q∙v∙B∙sinβ donde β es el
ángulo < 180º entre la velocidad y el campo magnético. Esto
implica que la fuerza magnética de una carga estacionaria o de
una carga en movimiento paralelo al campo magnético es nula.
3. La dirección de la fuerza está dada por la regla de la mano
derecha.

Principio de Funcionamiento:Principio de Funcionamiento:
““si se introduce una espira, con los extremos conectados a unasi se introduce una espira, con los extremos conectados a una
determinada resistencia, en el interior de un campo magnético y se ledeterminada resistencia, en el interior de un campo magnético y se le
aplica una determinada tensión exterior, se producirá la circulación deaplica una determinada tensión exterior, se producirá la circulación de
una corriente por dicha espira y ésta comenzará a giraruna corriente por dicha espira y ésta comenzará a girar ““
La ley de Faraday que indica que:"en cualquier conductor que se mueve
en el seno del campo magnético de un imán se generará una diferencia
de potencial entre sus extremos, proporcional a la velocidad de
desplazamiento".
Inductor o
circuito de
excitación
Inducido es el que
induce una fcem que da
lugar a un par motor
GeneradorGenerador
MotorMotor
DINAMODINAMO

ParPar

Principio de Funcionamiento:Principio de Funcionamiento:
S
Φ
F
F
I
N
Brush
V
ω
RotorArmature
windings
http://e-www.motorola.com/collateral/MOTORTUT.html

Clasificación:Clasificación:

MOTORES DC

7.3.2.2 Principio de funcionamiento: Motor
@Manés Fernández
N S
Imanes
Permanentes
Corriente que se hace
circular por la espira
Espira
Campo
Magnético
Escobillas
FUERZA QUE TIENDE A HACER
GIRAR A LA ESPIRA: PAR MOTOR
Si se hace circular una intensidad por una bobina inmersa en un campo
magnético, ésta sufre un par motor que tiende a alinear ambos campos
magnéticos, el propio de la bobina y el externo.
MOTORES DC

Constitución general:Constitución general:
El motor de corriente continua está compuesto de 2 piezas
fundamentales :
RotorRotor
(circuito de armadura o inducido)(circuito de armadura o inducido)
• Eje
• Núcleo y Devanado
• Colector
• Tapas
Constituye la parte móvil del motor,
proporciona el par para mover a la
carga.
Está formado por
MOTORES DC

Eje : Formado por una barra de acero fresada. Imparte la rotación al
núcleo, devanado y al colector.
Núcleo : Se localiza sobre el eje. Fabricado con capas laminadas de acero,
su función es proporcionar un trayecto magnético entre los polos para que
el flujo magnético del devanado circule.
Este núcleo laminado contiene ranuras a lo largo de su superficie para
albergar al devanado de la armadura (bobinado).
RotorRotor
Constitución general:Constitución general: MOTORES DC

Devanado : Consta de bobinas aisladas entre sí y entre el núcleo de la
armadura. Estas bobinas están alojadas en las ranuras, y están conectadas
eléctricamente con el colector, el cual debido a su movimiento rotatorio,
proporciona un camino de conducción conmutado.
Colector : Denominado también conmutador, está constituido de láminas de
material conductor (delgas), separadas entre sí y del centro del eje por un
material aislante, para evitar cortocircuito con dichos elementos. El colector
se encuentra sobre uno de los extremos del eje del rotor, de modo que gira
con éste y está en contacto con las escobillas.
La función del colector es recoger la tensión producida por el devanado
inducido, transmitiéndola al circuito por medio de las escobillas.

• Armazón
• Imán permanente
• Escobillas y portaescobillas
EstatorEstator
Constituye la parte fija de la máquina. Su
función es suministrar el flujo magnético que
será usado por el bobinado del rotor para
realizar su movimiento giratorio.
Está formado por
Carcasa

Armazón : Denominado también yugo, tiene dos funciones primordiales :
servir como soporte y proporcionar una trayectoria de retorno al flujo
magnético del rotor y del imán permanente, para completar el circuito
magnético.
Imán permanente : Compuesto de material ferromagnético altamente
remanente, se encuentra fijado al armazón o carcasa del estator. Su
función es proporcionar un campo magnético uniforme al devanado del
rotor o armadura, de modo que interactúe con el campo formado por el
bobinado, y se origine el movimiento del rotor como resultado de la
interacción de estos campos.

Se utilizan en casos en los que es de importancia el poder regular
continuamente la velocidad del eje y en aquellos casos en los que se necesita
de un par de arranque elevado.
Para funcionar, precisa de dos circuitos eléctricos distintos:
• El circuito de campo magnéticoEl circuito de campo magnético
• El circuito de la armaduraEl circuito de la armadura.
El campo magnético (básicamente un imán o un electroimán) permite la
transformación de energía eléctrica recibida por la armadura en energía
mecánica entregada a través del eje. La energía eléctrica que recibe el campo
se consume totalmente en la resistencia externa con la cual se regula la
corriente del campo magnético. Es decir ninguna parte de la energía eléctrica
recibida por el circuito del campo, es transformada en energía mecánica.
La armadura consiste en un grupo de bobinados alojados en el rotor y en un
ingenioso dispositivo denominado colector mediante el cual se recibe corriente
continua desde una fuente exterior y se convierte la correspondiente energía
eléctrica en energía mecánica que se entrega a través del eje del motor.
Motor de Corriente Directa (DC):Motor de Corriente Directa (DC):

Los distintos modos de conectar los arrollamientos de excitación
de los motores de corriente continua constituyen la base para
poder modificar ampliamente las formas de funcionamiento de
estos motores. Según sea la conexión elegida, los motores reciben
nombres especiales.
A continuación se exponen los sistemas de excitación más
utilizados en la práctica:
- Excitación por Imanes Permanentes.
- Excitación Independiente.
- Auto excitación.
- Excitación Serie.
- Excitación Paralelo.
- Excitación Compuesta.

M+B=IIK=M
IK+IR=E+IR=V
IK=E
IR=V
Laextd
exvaaaaa
exv
exexex
ω
ω
ω
⋅⋅⋅
⋅⋅⋅⋅
⋅⋅
⋅
Excitación Independiente
E
Va
IaTd
If
Zona de Par constante
Reg. Por tensión
Zona de Potencia constante
Regulación por reducción
de campo
W

modificar la velocidad actuando sobre la alimentación de los
devanados del motor.
a.1.- Una opción consiste en modificar el flujo de excitación que crea el
inductor, es decir, Vf, así, cambiará la velocidad y el par. Como los
cambios de la velocidad y el par tienen tendencia contraria, la potencia,
puede permanecer constante. (Regulación de campo o de potencia
constante).
a.2.- Otra opción consiste en mantener el flujo de excitación que crea el
inductor y variar la tensión del inducido Va, en este caso se modificara la
velocidad ya que la corriente de armadura Ia permanece prácticamente
constante. El par permanecerá constante al no variar la corriente de
armadura pero la potencia proporcionada variara como consecuencia
del cambio en la velocidad. (Regulación del inducido o de par
constante).

Circuito Tipo
Frecuencia
de rizado
Cuadrante de
funcionamiento
Media onda 3fs
semiconvertidor 6fs
Convertidor
Totalmente
controlado
6fs
Convertidor
dual
6fs
►Variadores
monofásicos/
trifásicos CA/CC

Troceador Configuración Cuadrante funcionamiento
Tipo A
Tipo B
►Troceadores o
Choppers CC/CC

Troceador Configuración Cuadrante funcionamiento
Tipo C
Tipo D
Tipo E
►Troceadores o
Choppers CC/CC

Actuadores :
CONVERTIDOR:
• Debe permitir obtener tensión y corriente directa e inversa para poder trabajar en 4
cuadrantes.
• La tensión media de salida debe variar linealmente con la señal de control para
obtener una buena precisión del control de posición.
• Debe proporcionar una corriente con un buen factor de forma para minimizar las
fluctuaciones en la velocidad y par del motor.
TROCEADORES RECTIFICADORES CONTROLADOS

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