13.0.- Motores de corriente continua directa.

13.1.- Principio de funcionamiento

13.2.- Clasificación

13.3.- Componentes

13.4.- Características

13.5.- Arranque y Paro

13.6.- Interpretación de los daros de placa

13.7.-Detecciony corrección de fallas

13.8.- Procedimiento para mantenimiento

13.9.- Equipos para prueba

13.10.- Pruebas Generales

Principios de funcionamiento.

Motores de corriente continúa

Principio de motor de CC

El motor elemental de CC está construido en forma similar a la dinamo de CC. Consiste en una espira de alambre que gira entre los polos de un imán. Los extremos de la espira están conectados con delgas del colector que, a su vez, hacen contactos con las escobillas. Las escobillas tiene conductores que van a una fuente de tensión de corriente continua.

Tenga presente la acción del dispositivo móvil de los instrumentos y compárela con la del motor elemental de CC. Cuando la espira está en posición 1, la corriente que pasa por la espira hace que el lado superior de la espira se convierta en polo norte y la parte inferior en polo sur, según la mano de la regla izquierda. Los polos magnéticos de la espira serán atraídos por los polos opuestos correspondientes al campo. Como resultado, la espira girara en el sentido de las agujas del reloj, colocando frente a frente a los polos contrarios. Cuando la espira ha girado 90 grados hasta la posición 2, se produce la conmutación y la corriente de la espira se invierte de sentido. A raíz de esto el campo magnetico generado por la espira se también se invierte. Ahora están frente a frente polos iguales, lo que significan que se rechazan, y la espira sigue girando para tratar de acercar los polos opuestos. Al girar 180 grados, más allá de la posición 2, la espira se encuentra en posición 3. Entonces la situación es la misma que cuando hallaba en la posición 2.Se produce de nuevo la conmutación y la espira sigue girando. Este es el trabajo fundamental del motor de corriente continua.

13.2.- Clasificación

Motores de corriente continua

Motores en derivación

En el motor en derivacion, el campo está conectado directamente con la linea de alimentación y, por lo tanto, es independiente de las variaciones de carga y de la corriente en el inducido. La fuerza de torsión,o más propiamente, el “par motor” desarrollado, varia con la intensidad de corriente en el inducido. Si la carga del motor aumenta, el motor disminuye su velocidad, reduciendo la fuerza contra-electromotriz, que depende tanto de la velocidad como de la intensidad constante del campo. La menor fuerza contra-electromotriz permite que aumente la intensidad de corriene en el inducidoy aumenta el “par motor” desarrollado. Siempre que se modifica la carga la velocidad aria hasta que el motor recupera su equilibrio eléctrico, o sea hasta que Ee + Ia Ra = Et . En el motor en derivación, la ariacion de velocidad desde carga cero hasta carga normal o “plena carga” ees solo del diez por ciento con respecto a la elocidad sin carga, o en vacio”. Por este motio, los motoresen deriacion se considran en elocidad constante.

Al poner en marcha el motor en derivación se debe conectar una resistencia de arranque en serie con el inducido para limitar la corriente en el inducido hasta que la elocidad llegue a producir la fuerza contra-electromotriz necesaria. Como la corriente de arranque es debil debido a esta mayor resistencia, el “par de arranque” será tambien débil. Los motores en derivación suelen emplearse en los casos enque se desea elocidad constante bajo carga variable, y cuando se puede poner en marcha el motor con cargas ligeras o nulas.

Motores en serie

Como los motores en serie de corriente continua son eléctricamente iguales a las dinamos de CC, se clasifica a ambos según sus conexiones de campo.

El motor en serie tiene el campo conectado en serie con el inducido y con la carga, según el grabado de abajo. La bobina de campoo consiste en unas pocas espiras de alambre grueso porque pasa por ella toda la corriente del inducido. Si la carga aumenta, el motor disminuye su elocidad y la fuerza contra-electromotriz disminuye, lo cual permite un aumento de intensidad dando lugar a un mayor “par motor”. El motor en serie gira con mucha lentitud con cargas pesadas, y a gran elocidad con cargas livianas. Si se suprime por completo la carga, el motor adquiere velocidad peligrosa y puede romperse porque la correinte requerida es muy pequeña y el campo muy debil, de manera que toda velocidad que adquiera no basta para producir el valor necesario de fuerza contra-electromotriz para restablecer el equilibrio. Los motores en serie jamás deben funcionar sin carga y raras veces se los utiliza con correas porque en estos casos la carga es susceptible se suprimirse.

Ademas usted e que los motores en serie son de velocidad variable, o sea que su velocidad se modifica mucho al variar la carga. Por este motivo los motores en serie raras veces se emplean cuando se necesiata una velocidad de funcionamiento constante, y jamás en los casos en que la carga es intermitente, o sea cuando la carga varia a menudo o se le aplica o se le retira mientras el motor está en marcha.

Motores de corriente continúa

Motores en serie (continuación)

El “par motor”-fuerza de rotación- desarrollada por cualquier motor, depende de la corriente del inducido y de la fuerza del campo. En el motor en serie, la fuerza del campo mismo depende de la intensidad de corriente en el inducido, de manera que el “par motor” desarrollado depende doblemente de la intensidad de corriente que circula en el inducido. Cuando la velocidad del motor es baja, la fuerza contra-electromotriz es, por supuesto, baja y la intensidad en el inducido es grande. Esto significa que el “par motor” será muy grande cuando la velocidad del motor es baja o cero, como sucede cuando el motor se pone en marcha. Se dice entonces que el motor en serie tiene mucho par de arranque.

Existen tareas especiales que requieren gran “par de arranque” y la gran aceleración que este par imprime. Tales aplicaciones son las grúas, malacates eléctricos y trenes y tranvías eléctricos. Los motores utilizados en estas maquinas siempre son en serie porque las cargas son muy pesadas en el arranque y luego se van haciendo más livianas a medida que aumenta la velocidad.

Motores compound

El motor compound es una combinación de motor en serie y en derivación. El campo consiste en 2 juegos de bobinas separados. Uno de estos juegos, cuyas bobinas están arrolladas con muchas espiras de alambre fino, está conectado con el inducido como campo en paralelo. El otro, cuyas bobinas consisten en pocas espiras de alambre grueso, está conectado en serie con la armadura como campo en serie.

Las características del motor compound son una combinación de los rasgos de los motores en serie y en derivación. Los motores compound, cuyos campos en serie y en paralelo están conectados de manera que se suman entre sí, son los que se emplean más comúnmente en el motor compound el aumento de la carga disminuyen la velocidad e incrementa considerablemente el par desarrollado. El “par desarrollado” también es grande. El motor compound tiene una velocidad bastante constante, con excelente fuerza de arrastre en cargas pesadas y buen “par de arranque”.

En el motor compound diferencial el campo en serie se opone al campo en paralelo, y el campo total sufre un debilitamiento cuando aumenta la carga, pero hasta cierto punto. El “par de arranque” es muy pequeño. El motor compound diferencial se emplea raras veces.

13.3.-COMPONENTES

Las partes constitutivas de un motor de corriente directa

Las partes principales de un motor de C.D. pueden tener algunas variantes, de acuerdo al tamaño del motor. Aquí. Conviene recordar que pueden haber motores de C.D. de gran potencia para aplicaciones industriales, motores de pequeña potencia (muy pequeña) como los usados en juguetes y motores de alta precisión en su control para algunas aplicaciones especificas, como es el caso de la robótica.

En forma independiente del tipo de motor, las partes principales del motor de C.D. son las siguientes:

1. La armadura.2. El núcleo laminado sobre el cual se devana la armadura.3. Las escobillas.4. El conmutador.5. La carcasa.6. Los polos del campo.7. Las tapas y las chumaceras.

Capitulo 5

La construcción y el diagnostico de falla en los motores de corriente directa

5.1 Introducción

Los motores de corriente directa (C.D.) a nivel industrial tienen un menor volumen de utilización en la industria que los motores de corriente alterna; sin embargo, sus aplicaciones son muy específicas para cierto tipo de procesos o el desempeño de algunas funciones que no tendrían las mismas ventajas con los motores de corriente alterna.

En pequeñas y muy pequeñas potencias, su uso se ha hecho extensivo, tal es el caso de los juguetes, en donde se tiene una cantidad muy importante de pequeños motores eléctricos, o bien en aparatos de hogar como reproductores de cassettes, de compac disc, etc., y aún en computadoras personales e impresoras.

Las fallas se pueden presentar en un motor de C.D., con todas las variantes constructivas que éstos tienen, son esencialmente del mismo tipo que las descritas anteriormente para los motores de corriente alterna, y se agrupan básicamente en 2 grandes grupos:

Fallas mecánicas. Fallas eléctricas.

Las primeras son chumaceras, eje de la armadura o zapatas polares; y las segundas, son básicamente de aislamiento. Las pruebas de diagnóstico, se podría establecer que son las mismas aplicadas a los motores de corriente, con algunas pequeñas variantes debidas a las diferencias constructivas que se tienen entre estos tipos de motores. Debido a esto, se hace una introducción, mencionando la construcción y principio de operación de los motores de C.D.

5.2.2. EL NUCLEO LAMINADO SEBRE EL CUAL SE DEVANA LA ARMADURA.

Este núcleo está formado por laminaciones de acero al silicio, troqueladas formando un paquete compacto y montadas sobre la flecha o eje.La armadura esta ranurada; de manera que en estas ranuras se alojan las bobinas, misma que se conectan en el conmutador o colector. Este conmutador también se encuentra montado sobre el eje o flecha. En la figura siguiente se muestra las fases de ensamblado de la armadura.

5.2.3. LAS ESCOBILLAS.

Al circular la corriente eléctrica a través de las bobinas de la armadura, ésta se comporta como un electroimán. El paso de la corriente se hace a través de unos

elementos que se conocen como “las escobillas”, que se encuentra montadas sobre porta escobillas. La corriente pasa por el conmutador, formando por segmentos con lo que hace contacto. El conmutador se encuentra montado sobre la flecha o eje, la acara de las escobillas descansa sobre el conmutador rotatorio y, la corriente eléctrica circula a través de la escobillas así los segmentos del conmutador; de manera que en la media que cada bobina recibe una corriente eléctrica, se comporta como un electroimán, quedando rodeado de un campo magnético.

Con el objeto de tener diferentes propiedades eléctricas, las escobillas se fabrican de carbón tratado y se puede identificar como de: carbón duro, carbón electrografitico, grafito y metal grafito.

El porta escobillas consiste de varillas de carbón que se deslizan libremente en los soportes o porta escobillas individuales. Los soportes pueden estar hechos de material aislante o no aislante, y están atornillados a una barra aislante.

El porta escobillas consta de:

Sujetadores (A) que son piezas que se fijan uno de los extremos acompañados por medio de aislante.

Las escobillas de carbón (B). Las escobillas se monta sobre el conmutador

(C). Las escobillas se presionan por los muelles (D) Los conductores flexibles (E) empotrados en

los carbones terminan en las lengüetas de conexión (F).

Las escobillas pequeñas se pueden ser planas en su extremo de contacto, los carbones grandes deben tener una curvatura que se adapten al conmutador.

5.2.4. EL CONMUTADOR

Como se ha indicado antes, el conmutador o colector en los motores de C.D. consiste de barras de cobre de forma rectangular, qué están montadas sobre la flecha o eje y están aisladas más de otras, formando un círculo alrededor del eje, por lo que giran con el mismo eje. Cada una de las bobinas de la armadura hace conexión con un par de barras del conmutador.

LA CARCAZA

La carcaza en los motores y generadores C.D. cumple con dos funciones, una mecánica de soporte de los polos, y la otra de contener las bobinas de campo, así como la de la armadura, atraves de las l tapas en la que se encuentran montadas las chumaceras sobre las que gira la flecha.la carcaza se fabrican de hierro, de tal forma que sirven para completar el circuito magnético que es creado por los polos.la carcazas se fabrican de tres tipos: abierta, semicerrada y cerrada.

La carcaza de tipo abierto tiene los extremos de las tapas abiertos, de manera que el aire pueda circular libremente atreves de la maquina.

La carcaza semicerrada tiene pequeños agujeros en las tapas para permitir la circulación del aire, pero previene la entrada de objetos extraños a la maquina.

La carcaza tipo cerrada tiene las tapas cerradas completamente.se usa en ciertas areas, como son aquellas clasificadas como peligrosas: las que tienen materiales flamables, humo, etc.algunos motores son a prueba de agua, lo cual les permite operar bajo la acción de la mis

5.2.6. LOS POLOS DE CAMPO.

Están construidos de hierro, ya sea solido o laminado, formado por paquetes de laminas delgadas llamadas laminaciones.los polos de hierro soportan a los devanados de campo y completan el circuito magnético entre la carcaza y la armadura.

5.2.7. LAS TAPAS Y CHUMACERAS.

Las tapas en un motor se puede denominar como anterior y posterior.tiene la funcion de soportar mecanicamente a la armadura y a la vez permitir su rotacion por medio de chumaceras.

Las chumaceras usadas en los motores C.D. se montan alrededor de la flecha de la armadura y soportan el peso de la misma.se hacen de tres tipos generales:de baleros,de deslizamiento y de rodamientos.

Se pueden usar tambien anillos o cojinetes con peliculas de aceite y rodamientos.Los anillos tienen la funcion de llevar el aceite a la flecha,y,el anillo gira cuando la maquina opera.si los rodamientos no se lubrican,entonces se dañan.En la figura de la pagina siguiente se muestran estas componentes.

5.2.8. LA FUNCION DE LAS COMPONENTES DE LOS MOTORES DE CORRIENTE DIRECTA.

De acuerdo con lo estudiado en parrafos anteriores,hay basicamente tres elementos que tienen lugar en la accion del motor:

1.Muchas bobinas de alambres devanados sobre un rotor cilindrico o armadura,que giran sobre el eje del rotor.

2.Un campo magnetico necesario para la accion del motor que es creado por polos que originan el campo electromagnetico.las bobinas se colocan en los polos que estan montados en el interior de la carcaza.cuando se coloca la armadura dentro de la carcaza del motor,los conductores del devanado de armadura quedan situados dentro de las lineas de campo magnetico producidas por los polos y sus bobinas,y que se localizan alrededor del estator,como es que se conoce a la parte cilindrica estacionaria del motor.

3.El eje de la armadura queda libre de girar,debido a que esta soportado en ambos extremos por chumaceras.la rotacion se asegura proporcionando el espacio necesario entre el rotor y las caras de los polos magneticos.

La construccion y el diagnostico de falla

En los motores de corriente alterna

13.4.- CARACTERÍSTICAS

Motores de corriente continúa

Características comparativas de los motores de cc

Las características de funcionamiento de los distintos tipos de motores de corriente continua pueden resumirse haciendo un gráfico de las variaciones de velocidad de acuerdo con el “par” o carga del motor. En el grafico hay cuatro curvas. Observe que la velocidad del motor en derivación varía muy poco al aumentar el “par motor” debido a un aumento de la carga. Por otra parte, la velocidad del motor en serie disminuye considerablemente cuando aumenta el “par motor”. Las características de velocidad del motor compound están comprendidas entre las de las maquinas en derivación y en serie. Observe que cuanto más en serie sea el motor (ósea que tiene mayor porcentaje de espiras en serie en comparación con las espiras en paralelo). Más sui funcionamiento se aproxima el motor en serie.

En el segundo grafico vemos la forma en que varía el “par” según la intensidad de corriente en el inducido para distintos motores de igual potencia en caballos. La curva del “par motor” del motor en derivación es una línea recta porque el campo permanece contante, y el “par” es directamente proporcional a la intensidad en el inducido. Las curvas de los motores en serie y compound muestran que por encima de plena carga o de intensidad de funcionamiento normal “el par” es mucho mayor que en el motor de derivación .pero debajo de la intensidad correspondiente a plena carga de la fuerza decampo de las maquinas en serie y en compound no alcanza su valor completo y por lo tanto el par desarrollado es menor que en la maquina en derivación.

MOTORES DE CORRIENTE CONTINÚA

Acción del colector en el motor de CC.

Es evidente que el colector desempeña una función trascendental en el funcionamiento del motor de CC. El colector hace que la corriente de la espira cambie de sentido en el instante en que polos contrarios se han colocado frente a frente. Esto produce la inversión de la polaridad del campo; aparece repulsión, en vez de atracción, y la espira sigue girando.

En la armadura de bobinado múltiple, el arrollamiento hace las veces de una bobina cuyo eje es perpendicular al campo magnético principal y tiene la polaridad que aparece en el grabado. El polo norte del campo de la armadura o inducido es atraído por el polo sur del campo principal. Esta atracción ejerce una fuerza de torsión en la armadura, que gira en el sentido de la agujas del reloj. Por lo tanto se mantiene una torsión constante y uniforme en la armadura debido al gran número de bobinas. Como las bobinas que están cerca entre sí son tantas, se produce en el inducido un campo resultante que parece permanecer estacionario.

REACCION DE INDUCIDO

Como por el inducido del motor circula corriente, se producirá alrededor de las bobinas del inducido un campo magnético a raíz de esta corriente. Este campo del inducido deforma el campo magnético principal, pues el motor tiene “reacción de inducción” como la dinamo. Sin embargo en el motor el sentido de deformación producido por la reacción de inducción es exactamente al de la dinamo. En el motor la reacción de inducido desvía la línea neutra en sentido contrario al de rotación.

Para compensar la reacción de inducido del motor se pueden desplazar las escobillas hacia atrás hasta reducir las chispas al mínimo. En este punto la bobina que hace cortocircuito con las escobillas se encuentran en la línea neutra y no se induce FEM en ellas. Además la reacción de inducido puede corregirse con los embobinados compensadores y polos auxiliares, exactamente como en la dinamo, de manera que la línea neutra siempre este entre los polos principales y no haga falta mover las escobillas una vez que han sido ajustadas debidamente.

INVERSIÓN DEL SENTIDO DE ROTACIÓN DEL MOTOR

El sentido de rotación del motor depende del sentido del campo y del sentido del flujo de corriente en el inducido. La corriente que circula por el conductor formara un campo magneticen torno a él. El sentido del flujo de corriente. Si se coloca el conductor en un campo magnético está determinado por el sentido del flujo de

corriente .si se coloca el conductor en el campo magnético se ejercerá una fuerza sobre el conductor, debido a la reacción del campo magnético con el campo magnético principal. Esta fuerza hace que la armadura gire en cierto sentido entre los polos del campo. En el motor la relación entre el sentido del campo magnético y el sentido en que el conductor tiende a desplazarse se expresa con la regla de la mano derecha para los motores, que dice: se coloca la mano derecha en posición tal que las líneas de fuerza del polo norte entren en la palma de la mano. Se extienden los dedos en el sentido de la circulación de corriente en el conductor, y el pulgar, colocado en Angulo recto con los dedos, señalara el sentido del movimiento del conductor.

Se invierte el sentido del campo o el sentido del flujo de corriente en la armadura, la rotación del motor se invierte también. Sin embargo, si se invierte los dos factores que anteceden al mismo tiempo, el motor seguirá girando en el mismo sentido.

Por lo común el motor se construye para realizar un trabajo determinado que exige un sentido de rotación fijo. Sin embargo, a veces resulta necesario cambiar el sentido de rotación. Recuerde que para ello se deben invertir las conexiones de la armadura o del campo, pero nunca ambas.

FUERZA CONTRA –ELECTROMOTRIZ

Cuando la armadura del motor de corriente continua gira, las bobinas de la armadura cortan el campo magnético, induciendo un voltaje o fuerza electro motriz en esas bobinas .dado que este voltaje inducido se opone a la tención aplicada en las terminales, se le denomina “fuerza contra –electro motriz”. esta fuerza electro-contra motriz depende de los mismos factores que la FEM genera en la dinamo , o sea la velocidad y el sentido de la rotación , y la fuerza del campo .cuando más fuerte sea el campo y mayor la velocidad de rotación , y más grande será la fuerza contra-electromotriz .sin embargo la fuerza contra-electromotriz siempre será inferior a la tensión aplicada ,debido a la caída del voltaje interna ocasionada por la resistencias de la bobinas de la armadura .en el gran vado aparece la fuerza contra-electromotriz con un batería que se opone a la tensión aplicada ,mostrándose la resistencia total de la armadura en forma simbólica como una resistencia simple.

Lo que en realidad hace circular la corriente en las bobinas de la armadura es la diferencia entre la tensión aplicada al motor(Ea)y la fuerza contra-electromotriz.(Ec).por lo tanto Ea-Ec es el voltaje real objetivo en la armadura siendo este voltaje efectivo el que determine el valor de la intensidad de corriente de armadura .como en general ,de acuerdo con la ley de ohm I=(Ea-Ec)/Ra. Además como de acuerdo con la segunda ley de Kirchhoff la suma de las caídas de voltaje en cualquier circuito cerrado tiene que ser igual a la suma de los voltajes aplicados, entonces Ea=Ec+IaRa.

La resistencia interna de la armadura de un motor de cc es muy baja, por lo general inferior a un ohm. Si esta resistencia fuera lo único que limitase la intensidad de corriente en la armadura, dicha intensidad sería demasiado grande.

Por ejemplo, si la resistencia de la armadura es de 1 ohm y la tensión de la línea que base aplica es de 230 volts la intensidad de corriente resultante en la armadura, según la ley de ohm, seria Ia=Et/Ra=230/1=230amps. Esta intensidad excesiva quemaría completamente la armadura.

Sin embargo, la fuerza-contra electromotriz se opone al voltaje aplicado y limita el valor de la corriente que puede circular en el inducido. Si la fuerza contra -electro motriz es de 220 volts, entonces el voltaje efectivo que actúa en l armadura es la diferencia entre el voltaje aplicado y la fuerza contra –electromotriz: 230-220=10 volts. La intensidad de la armadura es entonces de solo 10 amperes: Ia=Et-Ec\Ra=10\1=10 amps.

Cuando el motor arranca, la fuerza contra-electromotriz es demasiado pequeño como para limitar eficazmente la intensidad de corriente en la armadura, y por ello se debe colocar momentáneamente u8na resistencia “llamada resistencia de arranque”, en serie con la armadura para mantener la corriente dentro de límites seguros. A medida que el motor acelera, la fuerza contra –electromotriz .a velocidad normal la resistencia de arranque queda completamente anulada en el circuito.

La velocidad depende de la carga

La fuerza de rotación que desarrolla el motor para hacer cierta carga depende de la cantidad de corriente que el inducido toma de la línea. Cuanto más pesada sea la carga, mayor será la fuerza de torsión necesaria y más intensa tendrá que ser la corriente del inducido. Cuanto más liviana sea la carga, menor torsión se necesita y menor tendrá que ser la corriente del inducido.

La caída de tensión en la temperatura (IaRa) y la fuerza contra-electromotriz (Ec) siempre tienen que sumarse para igualar la tensión aplicada (E t)-- Et = IaRa + Ec. como el voltaje aplicado (Et) es constante, la suma de la caída de voltaje y de la fuerza contra-electromotriz (IaRa + Ec) también tiene que ser constante. Si se aplica una carga más pesada al motor, este disminuye su velocidad. Pero esta disminución de velocidad reduce a su vez la fuerza contra-electromotriz, que depende de ella. Como Ec + IaRa es constante, y dado que Ec ha disminuido, entonces el valor de IaR1 tendrá que aumentar. La resistencia de la armadura no ha variado y por lo tanto, tiene que haber aumentado la intensidad en la armadura. Esto significa que la torsión desarrollada es mayor y que el motor puede accionar la carga más pesada a menor velocidad. Por lo tanto, usted ve que la velocidad del motor de CC depende de la carga que propulsa.

Modificando la velocidad del motor

La velocidad del motor de corriente continua depende de la fuerza del campo magnético y del valor de la tensión aplicada, como también de la carga. Si se disminuye la fuerza del campo el motor debe aumentar su velocidad para mantener el valor de la fuerza contra—electromotriz que corresponde. Si se abre el circuito de campo, solo queda magnetismo remanente y la velocidad del motor aumenta peligrosamente, tratando de mantener la fuerza contra – electromotriz necesaria para oponerse a la tensión aplicada. Habiendo carga liviana o ninguna carga, el circuito de campo abierto puede hacer que el motor gire con tanta velocidad que se rompa: las delgas del colector y otras piezas saltan y pueden herir gravemente al personal, antes de poner en marcha un motor CC cerciórese siempre y nunca deje de comprobar de que la resistencia de arranque esta puesta al máximo cuando aplica tensión a sus bornes.

La velocidad del motor puede graduarse regulando la fuerza del campo con un reóstato de campo, o bien regulando el voltaje aplicado al inducido con un reóstato en serie con el inducido. El aumento de la resistencia en el circuito del inducido tiene el mismo efecto que la disminución del voltaje aplicado al motor, que es el de disminuir la velocidad. Este método se emplea raras veces por que se necesita un reóstato demasiado grande y porque se reduce la torsión de arranque. El aumento de la resistencia del circuito de campo disminuye la corriente en él, y, por ende, la fuerza del campo. La menor fuerza de campo hace que el motor gire con mayor velocidad para mantener la misma fuerza contra—electromotriz.

Resumiendo, la velocidad de rotación del motor de CC depende de la intensidad del campo y del voltaje en el inducido.

Repaso de motores de CC

PRINCIPIO DEL MOTOR DE CC — La corriente que circula por las bobinas de la armadura o inducido hace que este se magnetice. Los polos de la armadura son atraídos por los polos de campo de signo contrario, haciendo girar a la armadura.

CONMUTACIÓN EN EL MOTOR DE CC — El colector invierte la corriente del inducido en el momento en el que los polos distintos del inducido y del campo se enfrentan, invirtiendo la polaridad del campo del inducido. Los polos iguales del inducido y del campo se rechazan, provocando la rotación continua de la armadura.

FUERZA CONTRA -- ELECTROMOTRIZ DEL MOTOR DE CC — Las bobinas del inducido del motor de CC generan al girar una fuerza electromotriz que se opone al voltaje aplicado. Esta fuerza contra – electromotriz limita la intensidad de la corriente en el inducido.

REGULACIÓN DE LA VELOCIDAD DEL MOTOR DE CC — La velocidad del motor de corriente continua puede modificarse mediante una resistencia variable conectada en serie con la bobina de campo o en serie con el inducido. La mayor resistencia del circuito de campo en paralelo aumenta la velocidad del motor, mientras que la mayor resistencia del circuito del inducido disminuye la velocidad.

REACCIÓN DE INDUCIDO — El campo de inducido deforma el campo principal del motor, desviando la línea neutra en sentido contrario a la rotación de la armadura. Para reducir a un mínimo el efecto de la reacción de inducido en el funcionamiento del motor se utilizan polos auxiliares, bobinados compensadores y piezas polares ranuradas.

Repaso de motores de CC

MOTORES EN SERIE — Los bobinados de campo están conectados en serie con las bobinas del inducido y la fuerza del campo varía de acuerdo con las modificaciones de la intensidad en el inducido. Cuando la carga reduce su velocidad, el motor en serie desarrolla mayor “par” y su “par de arranque” es mayor que la de los otros tipos de motores de corriente continua.

MOTORES EN DERIVACIÓN O “SHUNT” — Los bobinados de campo están conectados en paralelo con la bobina de armadura, y la fuerza del campo es independiente de la intensidad de corriente en la armadura. La velocidad del motor en paralelo solo varia levemente con los cambios de carga y su torsión de arranque no es tan grande como en otros tipos de motores de corriente continua.

MOTORES EN SERIE – PARALELO — Un juego de bobinados de campo está conectado en serie con el inducido mientras que el otro lo está en paralelo. Las características de velocidad y de carga se pueden modificar conectando los juegos de campos de manera que se sumen o se contrarresten entre sí.

INVERSOR DEL MOTOR — El sentido de la rotación del motor de cc puede invertirse haciendo la inversión de las conexiones de campo o invirtiendo las conexiones de la armadura.

MANTENIMIENTO Y LOCALIZACIÓN DE FALLASEN MAQUINAS DE CC.

Precauciones en la atención de las dinamos.

Cuando se instala una dinamo, por lo general se la utiliza para una tarea en particular y la instalación suele ser permanente. Una vez que el propulsor primario sido acoplado al árbol de la dinamo, el único trabajo de mantenimiento necesario debería ser aceitar los cojinetes, etc. Si se modifican las terminales de la dinamo la polaridad podría invertirse o la dinamo podría excitarse. Por ejemplo, invirtiendo el campo de la dinamo de autoexcitación se suprime el magnetismo remanente del campo y la maquina no podrá excitarse ni aunque se corrija el error de conexión. El magnetismo remanente puede restituirse, sin embargo, volviendo a formar el campo mediante una corriente auxiliar.

Jamás tendría que ser necesario invertir la polaridad de salida de la dinamo de cc. Sin embargo si se desea polaridad invertida, se deben invertir las terminales de salida de la dinamo. Las conexiones de campo no deben invertirse jamás. Las bobinas del campo solo están conectadas por el tablero de bornes para facilitar su reemplazo en caso de que se deterioren. Una vez que se ha conectado debidamente los conductores de campo en la instalación inicial, no se lo debe volver a modificar jamás.

ARRANQUE Y PARO

Reóstatos de arranque y controles.

Al estudiar motores de cc usted ha aprendido que la resistencia del inducido es muy baja, pues por lo general no llega a un ohm. Si esta resistencia fuese la única oposición que encontraría el flujo de corriente, la intensidad en el inducido sería demasiado grande. Cuando el motor está en marcha, la fuerza contra electromotriz generada en la armadora en movimiento se opone a la tención aplicada y limita la intensidad de corriente en el inducido. Sin embargo, en momento en que el motor se pone en marcha la fuerza contra electromotriz es cero, mientras que la corriente de arranque sería demasiado grande por no encontrar limitación. Para impedir esta gran intensidad de arranque, que deterioro de los bobinados del inducido y el colector, se coloca en serie con el inducida de resistencia denominado “resistencia de arranque” en el momento de puesta en marcha. A medida que aumentan la velocidad y la fuerza contra electromotriz, la resistencia de arranque va siendo eliminada gradualmente del circuito.

El conjunto completo de resistencias de arranque se llama “reóstato de arranque”. Además de limitar el valor de la intensidad de arranque en. El “reóstato de arranque” suele incluir dispositivos para proteger el motor en caso de que se abran

se abran los circuitos de campo o de la tensión de línea caiga demasiado. Además, la resistencia de arranque vuelva a conectarse automáticamente en el circuito cada vez que el motor se para. Cuando el “reóstato de arranque” está construido de manera que también puede regular la velocidad de funcionamiento del motor, se le denomina “reóstato de regulación”.

Hay varios tipos de reóstatos de arranque., algunos accionados a mano y otros automáticos. Por lo general la intensidad de arranque está limitada a alrededor del 150% de la intensidad normal a plena carga. Hay algunos motores de CC chicos cuya armadura contienen muchas espiras de alambre delgado que ofrecen suficiente resistencia al flujo de corriente como para prescindir del reóstato de arranque. Sin embargo, en todos los motores grandes de CC se requiere algún tipo de reóstato de arranque o de control.

Reóstato de arranque.

Los reóstatos manuales se clasifican ´por la cantidad de conexiones que se hacen desde el al motor y a la línea. Hay reóstatos de arranque de dos, tres y cuatro puntos.

El reóstato elemental costa de una resistencia que contiene varias tomas. Esta resistencia puede ir separado gradualmente del circuito mediante un interruptor a cuchilla cuyos contactos conectan las tomas de la resistencia. Al ponerse e3n

marcha el motor, el interruptor toma contacto con el extremo de la resistencia completa queda en serie con el inducido. A medida que el motor adquiere velocidad, la hoja se va serrando lentamente, haciendo puente en nuevos tramos de la resistencia hasta que al cerrarse por completo el interruptor, toda la resistencia ha quedado separada del circuito.

La desventaja del reóstato elemental está en que si el operador se olvida de abrir el interruptor de arranque cuando abre el interruptor principal para parar el motor, el inducido no tendrá ninguna resistencia limitadora conectada con el momento en que de nuevo se pone en marca el motor. Además el reóstato elemental no protege al motor de la velocidad excesiva si se abre el circuito de campo.

El reóstato elemental se usa poco, fuera de los motores experimentales de laboratorio.

Reóstato de arranque en tres y cuatro puntos.

El reóstato de tres puntos tiene tres terminales, según se ve en la ilustración. El punto L va a la línea, en el punto A comunica con el inducido y el punto F se dirige al campo. Cuando se pone en marcha el motor, el brazo se mueve hasta el primer contacto y toda la resistencia queda en serie con el circuito del inducido. La bobina de campo está conectada en serie con la bobina de retención atravez de la línea. A medida que el motor toma velocidad y que la fuerza electromotriz aumenta, el

brazo se desplaza sucesivamente cada uno de los contactos, disminuyendo gradualmente la resistencia. Mientras el brazo se mueve a lo largo del reóstato, parte de la resistencia también está en serie con el campo y la bobina de retención es metida allí por la atracción electromagnética producida por la corriente de campo que circula por esta bobina. Si por algún motivo la tensión de la línea cae, la bobina de retención ya no puede retener al hierro y el resorte de retorno vuelve al brazo a la posición primitiva, desconectando así el motor. Esto impide que el motor arranque sin resistencia arranque cuando se vuelve a aplicar el voltaje de línea. El resorte de retorno también puede montarse de manera que haga regresar el brazo si la tensión desciende en cierta medida. A esto lo denomina protección de alto voltaje. El campo en paralelo abierto reduce la fuerza electromotriz generada por el motor shund o compound, dando como resultado una excesiva de corriente en el inducido y una mayor velocidad en el motor. Como la bobina de retención del reóstato de tres puntos va conectada en serie con el bobinado de campó en paralelo, el reóstato se suelta y desconecta el circuito del motor por cualquier motivo el circuito de campo en paralelo llega a abrirse. Si se requiere un control variable de velocidad que modifique la intensidad del campo, se emplea un reóstato de cuatro puntos en el cual la bobina de retención está conectada con la línea. Por lo tanto su atracción magnética no se modifica con las variaciones de la corriente de campo que produce el regulador de velocidad. Este tipo de reóstato no ofrece protección si se abre el campo.

Estos reóstatos que son del tipi placa frontal, tiene un grupo de contactos puestos en botones sobre la placa aislante. El contacto de la palanca de control toca un solo botón a la vez, efectuando el arranque, el paro y la regulación de la velocidad

Reóstato para motores de corriente continúa.

Reóstato de dos y tres puntos para motores en serie

Los reóstatos de arranque para motores en serie son de dos o tres puntos. El reóstato de dos puntos tiene dos conexiones, una con el inducido y el otro con la linia.la bobina de retención esta en serie con el inducido, de manera que, cuando el brazo está en posición de circuito abierto, el inducido y campo esta desconectadas de la línea moviendo el brazo desde un punto al siguiente, el motor tiene tiempo para ir adquiriendo velocidad y aumentar la fuerza contra electromotriz junto con el aumento de la intensidad de corriente en el inducido cuando el brazo esta posición de marcha, la resistencia queda completamente eliminada del circuito del inducido y campo el brazo es retenido en posición de marcha por la bobina de rotación, esta serie con el inducido y, consecuencia, funciona con la corriente del inducido cuando retira la carga del motor, la corriente del inducido cae, debilitando el campo de la bobina de retención. El brazo gira libre, vuelve a la posición del circuito abierto y el rotor se detiene. De esta manera el motor se desconecta cada vez que se retira la carga. A esto se llama protección de carga.

El reóstato de tres puntos también puede emplearse con motores en serie en este caso la bobina de retención hace la veces de protector de bajo voltaje.si la tencion de linea se intenrupen o cae a un valor bajo, la bobina de retención suelta el

reostator. Esto impide que se aplique de la linea al motor en momentos en que la resistencia de arranque esta separada del circuito. Este tipo de reóstato no ofrece protección cuando no hay carga.

Las conexiones a linea y al motor por los reóstatos de arranque de dos y tres puntos aparecen en los grabados de abajo.

LOCALIZACION DE FALLAS EN ESCOBILLAS

Para detectar fallas en las escobillas y el conmutador, se deben observar las escobillas conforme el motor opera, y estas se deben desplazar suavemente sobre el conmutador, con muy poca presencia de chispas o sin chispas y, tampoco producir ruido. La presencia de chispas o un conmutador con marcas, indica que se requiere mantenimiento.

El procedimiento para la localización de fallas en las escobillas es el siguiente:

1.- Desconectar la alimentación, ya sea por cuchillas o arrancado con cuchillas. Se sugiere poner un letrero que indique que esta la palanca desconectada.

2.- Se mide el voltaje en las terminales del motor, para asegurarse que esta desconectado (posición off).

3.- Se verifica el movimiento y tensión del resorte en las escobillas, las cuales e deben mover libremente en el porta escobillas y, la tensión del resorte debe ser aproximadamente la misma en cada escobilla.

4.- Verificar la longitud de las escobillas. Las escobillas, se deben reemplazar cuando se han desgastado aproximadamente la mitad de su tamaño original. En

caso de que se tenga una escobilla desgastada, se deben reemplazar todas; no es recomendable reemplazar solo la escobilla desgastada.

La composición de las escobillas incluye carbón de alto grado, electrográfito, grafito natural y carbón grafitado. Cada composición tiene ventajas y desventajas, pero siempre se deben reemplazar escobillas por escobillas del mismo material o composición.

5.- Verificar la posición del portaescobillas con relación a la del conmutador. El portaescobilla debe estar de 1/16 plg a 1/8 plg con respecto al conmutador. El conmutador se puede dañar si el portaescobillas está demasiado cerca, y las escobillas se pueden quebrar si el portaescobillas está demasiado retirado.

6.- Verificar que la presión de las escobillas sea la apropiada, ya que esta presión es crítica para una operación apropiada. Si existe poca presión, se produce con más facilidad un arco eléctrico que ocasiona daños al conmutador. Si hay demasiada presión las escobillas se desgastan más rápido de lo normal.

La presión de las escobillas varia con la composición del material de las mismas, pero por lo general se encuentran en el rango de 1.5 a 5.0 lib/plg2 de la superficie. El resorte original debe proporcionar la presión apropiada si está en buenas condiciones, cuando no lo está, se debe reemplazar por otro del mismo tipo, y la presión d las escobillas se deben verificar con un probador de presión de escobillas.

INTERPRETACION DE LOS DATOS DE PLACA.

Código de letras de identificación.

El motor estándar trifásico en jaula de ardilla tiene un par de arranque deficiente y a la onda de corriente de arranque es muy elevada. En algunas aplicaciones industriales es necesario disminuir de un par relativamente elevado y de una corriente de arranque comparativamente baja. Lo que se obtiene usando un rotor con devanado de alta resistencia. El rotor en jaula de ardilla consiste en conductores relativamente pequeños de un material de aleación con el que se obtiene un rotor de alta resistencia. Este rotor se muestra en la figura 16.6 y se identifica con la letra “A” del código. Se usa un motor en jaula de ardilla con este tipo de motor en la letra que requieran y arranques intermitentes, como en las cizallas mecánicas, prensas troquel adoras y en las operaciones de estiramiento de metales. Nunca se usa en aplicaciones en las que se emplee velocidad constante porque su eficiencia es baja y su porcentaje de deslizamiento elevado.

13.7. DETECCIÓN Y CORRECCIÓN DE FALLAS

LOCALIZACIÓN DE FALLAS EN LOS MOTORES DE C.D.

Como se ha mencionado antes, los motores de c.d.se usan en aplicaciones que

de un alto par. Para producir alto por, la alimentación externase conecta a los

devanados de campo y de armadura. Para eliminar el campo rotatorio se usan el

conector y las escobillas. Debido al uso de las escobillas, los motores de

C.D.generalmente requieren mayor mantenimiento que otros tipos de motores que

no se usan. Estas escobillas es una de las partes que se deben verificar primero

cuando se buscan fallas en los mo9tores de C.D.

Las escobillas se desgastan más rápido que cualquier otro componente dé un

motor de C.D., ya que estas se deslizan sobre el rápido movimiento del

conmutador. No es posible usar ningún proceso de lubricación entre las escobillas

y el conmutador en movimiento, debido a que las escobillas deben conducir

corriente de la armadura. Cuando la corriente pasa del conductor a la escobilla, se

producen chispas que originan el calor, carboniza y deterioran las partes

eléctricas.

Reemplazar las escobillas desgastadas o en mal estado, es más fácil, y menos

costoso que reparar un conmutador. En la actualidad, la mayoría de los motores

de corriente directa C.D. están diseñados de manera que las escobillas y el

conmutador se puedan inspeccionar sin tener que desarmar el motor, aun que

algunos motores si requieren ser desarmados por una inspección más cercana de

las escobillas y el conmutador.