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Sistemas Electromecánicos, Guía V:”Máquinas de Corriente Continua”
GUÍA V : “MÁQUINAS DE CORRIENTE CONTINUA”
1.
La característica de magnetización de un generador de corriente continua operando a
una velocidad de 1500 [rpm] es:
If [A]
0
0,5
1
2
3
4
5
Vrot [V]
10
40
80
135
172
199
220
a) ¿Qué valor de resistencia adicional debe colocarse en el circuito de campo del generador, si
se conecta una carga de 50 [kW], 200 [V] considerando una velocidad de 1500 [rpm]?
b) Si la máquina es impulsada a 2000 [rpm], calcular la corriente de campo y la resistencia
adicional necesaria para alimentar la misma carga de a)..
Figura 1.
2.
Máquina CC con excitación independiente
Un motor CC con excitación shunt de 7,5 [kW], 230 [V] posee una resistencia del
circuito de armadura de 0,3 [Ω] y una resistencia del campo shunt de 160 [Ω] con
tensión nominal la velocidad de vacío es de 1200 [rpm] y la corriente de armadura es
de 2,7 [A]. A plena carga la corriente de armadura es de 38,4 [A] y causa una
reducción de flujo de 4% en relación con el flujo en vacío. Determine la velocidad a
plena carga.
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3.
Se tiene un motor CC conexión shunt con 2 resistencias de arranque R1 y R2.
Dimensione dichas resistencias para que durante la partida la corriente de armadura
se mantenga en el rango de 0,75·Inom < Ia < Inom. ¿Es posible este requerimiento
durante todo el arranque?
Figura 2.
4.
Motor shunt de CC
El motor de excitación independiente de la figura tiene la característica de
magnetización mostrada en la figura obtenida a 1200 [rpm]. El motor opera con Va =
250 [V]; Ia = 120 [A] y velocidad de 1103 [rpm], moviendo a una carga que desarrolle
torque constante. Desprecie la reacción de armadura.
a) Determine la velocidad de vacío del motor.
b) Determine el torque desarrollado por el motor.
c) ¿Cuánto valen la corriente de armadura y el torque de arranque?
d) Grafique la característica velocidad – torque del motor, cuantificando los puntos
extremos.
e) ¿Qué sucede con la velocidad del eje si se disminuye la corriente de campo con el
motor en vacío? Justifique.
f) ¿A qué velocidad gira el motor con la misma carga inicial (igual torque), si el voltaje de
armadura disminuye a 200 [V]?.
g) Determine la inductancia de rotación cuando el devanado de campo tiene una corriente
de campo igual a 4,3 [A].
Figura 3.
Motor CC con excitación independiente
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5.
Un motor de corriente continua shunt tiene una resistencia de armadura de Ra =
0.2[Ω] y Rf = 100 [Ω]. Vnom = 200 [V], Ia = 50 [A] y gira a 1000 [rpm].
a) Considerando que el motor es alimentado a Vnom. Determine la velocidad cuando el
torquee en la carga disminuye un 40%.
b) Determine la velocidad de vacío cuando el flujo disminuye en un 20% respecto del
nominal. (Tener en cuenta que en un motor shunt el variar If, implica variar la tensión de
alimentación.
c) ¿A qué velocidad debe ser impulsado el eje para que la máquina entregue 18 [kW] de
potencia a una fuente de 200 [V]?.
Figura 4.
6.
Circuito Equivalente
Un motor serie mueve un ventilador y consume 25 [A] desde una fuente de tensión
continua de 220 [V] cuando gira a 300 [rpm] sin Rad. El torque de carga está dado por
Tc = KC· η 2. Ra = 0.6[Ω], Rs = 0.4[Ω]. Desprecie roce y reacción de armadura.
a) Determine: Potencia que entrega a la carga, torque y la inductancia de rotación..
b) Se desea reducir la velocidad a 200 [rpm] insertando una Rad en serie con el resto del
circuito. Calcule: torque, Rad en [Ω] y el rendimiento.
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Figura 5.
7.
Circuito Equivalente
Un pequeño motor serie desarrolla un torque de 2 [N·m] con rotor detenido y una
corriente de armadura de 3 [A], DC. La resistencia del circuito de armadura es de 2.5
[Ω] y la inductancia es de 0.04 [H]. Suponiendo linealidad magnética y pérdidas por
rotación despreciables, determine, si la máquina se conecta a una red de 115 [V], 60
[Hz]:
a) Torque de arranque.
b) La potencia mecánica para una Ia = 3 [A] efectiva.
c) Factor de Potencia.
8.
Una máquina DC independiente (If = 1 [A]) mueve una carga con característica
torque velocidad lineal a ηr = 1200 [rpm] cuando es alimentada por una fuente de 420
[V]. La máquina se caracteriza por una resistencia de armadura de 1 [Ω] y un Gfq =
10/π. Calcular la nueva velocidad e Ia si la tensión de alimentación baja a 300 [V].
9.
En el sistema de 2 máquinas DC acopladas de la figura.
a) Explique cómo se trasfiere la energía desde un extremo al otro, especificando cuál
máquina actúa como motor y cuál como generador..
b) Explique como se genera el torque Tc y qué relación tiene con Te1.
c) Determine los valores de las corrientes de la Ia1, Ia2 y la velocidad de giro del conjunto
si: c1) If2 = 0; c2) If1 = 0. Justifique
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Figura 6.
Máquinas DC Acopladas
10. Una máquina DC de excitación independiente tiene sus terminales de armadura
conectados a una fuente de tensión continua de 240[V]. La máquina gira a 1200 [rpm]
y está generando una tensión de rotor 230 [V]. La corriente de armadura es de 40 [A]
a) ¿La máquina funciona como motor o como generador? Explique.
b) Determine el rendimiento, despreciando las pérdidas de campo..
c) Determine el torque en [N·m].
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