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MOTORES DE
CORRIENTE CONTINUA
215. MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA
Es la máquina que transforma la energía eléctrica, que recibe en forma de
corriente continua, eñ energía mecánica. Su constitución es igual que la de la dínamo.
La dínamo es una máquina reversible, movida por un motor consume energía mecánica
y suministra energía eléctrica. Conectada a una línea de corriente continua consume
energía eléctrica y suministra energía mecánica.
216. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR
Al conectar el devanado inducido de
la máquina a una línea de corriente continua, por los conductores circula una corriente que hace girar el rotor en el campo
magnético de los polos inductores. En la
figura 8.1 se observa que cuando el rotor
giró media vuelta también cambió el sentido
de la corriente en el devanado inducido, de
F'9- 8 - 1
forma que la fuerza sobre los conductores
tiene el mismo sentido (regla de la mano
izquierda).
Al girar el inducido se engendra en él una fuerza contraelectromotriz; pero en
el momento del arranque la fuerza contraelectromotriz es nula, tomando la corriente
un valor muy elevado, que se limita intercalando un reóstato en serie con el inducido
hasta que la velocidad del motor adquiere su valor normal.
217. FUERZA CONTRAELECTROMOTRIZ
El valor de la fuerza contraelectromotriz (f.c.e.m) se calcula de la misma forma
que la fuerza electromotriz en la dínamo y se expresa por E'
_
~
nN$p
a
60
PROBLEMAS DE APLICACIÓN
217.1 Un motor de corriente continua octopolar tiene un inducido de 120 ranuras con 6
conductores por ranura y devanado imbricado simple. El flujo útil por polo es 0,064 Wb.
Calcular la fuerza contraelectromotriz engendrada en el inducido cuando gira a 560 r.p.m.
El número de polos 2p=8; p=4
El número de ramas en paralelo 2 a = 2 p = 8 ; a= 4
El número de conductores activos N= 120-6 =720 conductores.
° Editorial Paraninfo S.A.
194
ELECTROTECNIA
La f.c.e.m.
E' -
60 a
- 560-720 0,064-4
60-4
= 43Q
217.2 Un motor de corriente continua de 12 polos gira a 3 000 r.p.m., tiene 720 conductores
activos en el inducido y el flujo útil por polo es 0,01 Wb. Si el devanado del inducido es
imbricado doble, calcular la f.c.e.m. de la máquina.
Solución: 180 V.
218. REACCIÓN DEL INDUCIDO
Al igual que en el generador, al circular la corriente por el inducido produce un
flujo de reacción; pero como a igual sentido de corriente que en el generador, el motor
gira en sentido contrario, la deformación de flujo magnético se produce de tal manera
que debilita el flujo a la salida de las piezas polares y lo refuerza a la entrada de dichas
piezas.
219. CONMUTACIÓN
Para mejorar la conmutación en el motor se utilizan dos procedimientos, igual
que en la dínamo.
1) Desviar las escobillas en sentido contrario al de giro del rotor.
2) Utilizar polos auxiliares.
220. VELOCIDAD DE ROTACIÓN
La velocidad del motor es directamente proporcional a la fuerza contraelectromotriz e inversamente proporcional al flujo inductor.1
n=k
/ E'
—
<i>
Despreciando la caída de tensión en el inducido,
y
n =k —
221. MOMENTO DE ROTACIÓN
Sobre los conductores del devanado rotórico de una máquina se ejercen fuerzas
de origen electromagnético que dan lugar a un par o momento de giro, que se llama
momento de rotación M.
1
Despejando el valor de la velocidad de rotación en la fórmula de la f.c.e.m.
El valor
k =
a
pN
es constante, por construcción, para cada máquina.
La velocidad de rotación
c
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n =k
E'
9
n=
60 aE'
~pW¥
MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA
195
El momento de rotación útil desarrollado por un motor es la relación entre la
potencia que suministra o potencia útil Pu y su velocidad angular co.
(jí
Siendo M u : Momento de rotación en newton-metro (Nm)
Pu: Potencia útil (W)
üj: Velocidad angular (rad/s)
La velocidad angular se calcula en función de la velocidad de rotación n en
r.p.m.
03
=
2 ir«
60
El par o momento electromagnético M es la potencia electromagnética
dividida por la velocidad angular co
M =
E l
co
E'IÍ
1
El par electromagnético es directamente proporcional al flujo por polo y a la
intensidad en el inducido.2
M = k' $ L
La diferencia entre el par electromagnético y el par útil es el par de pérdidas por
rotación Mp = M-Mu
PROBLEMAS DE APLICACIÓN
221.1 Un motor indica en su placa de características una potencia de 10 CV y una velocidad
de giro de 1490 r.p.m. Calcular:
a) Momento útil de rotación nominal o de plena carga.
b) Fuerza media total que hace girar al inducido si éste tiene un diámetro de 24 cm.
a) La potencia útil de plena carga
La velocidad angular
Pa = 10-736 = 7 360 W
a> = 2 -k — = 2 ir J-1^2 = 156 rad/s
60
60
5
nN$p
El par electromagnético
*
El valor
k' =
Np
y
2ir a
. . E'I.t
~60a~
M =
=
u>
2irn
1
Np , ,
= —L-Vl
2ira
es constante, por construcción, para cada máquina.
Entonces, el par electromagnético
° Editorial Paraninfo S.A.
~W
j
M = k<S>L
ELECTROTECNIA
196
P
n
M =— =
= 47 18 Nm
u
o>
156
b) El momento de rotación es el producto de la fuerza por la mínima distancia de su
recta de acción al eje de giro.
El momento de rotación nominal
M =F —
2
Siendo F la fuerza en newtons y D el diámetro del inducido en metros.
La fuerza media sobre la periferia del inducido.
^
D
7
= 4708
0,12
? N
221.2 Un motor indica en su placa de características una potencia de 15 CV con una
velocidad de 730 r.p.m. Calcular el momento de rotación en el arranque sabiendo que es el
triple del momento nominal.
Solución: 433,3 Nm.
221.3 El inducido de un motor de corriente continua es exapolar imbricado doble, tiene 700
conductores activos y un diámetro de 50 cm y gira a 800 r.p.m. El flujo útil por polo es
0,0924 Wb y la intensidad de corriente en el inducido es 216 A. Calcular:
a) Valor de la f.c.e.m.
b) Potencia electromagnética.
c) Momento electromagnético.
d) Fuerza media total que hace girar el inducido.
Solución: a) 431,2 V; b) 93,139 kW; c) 1111,8 Nm; d) 4447 N.
222. BALANCE DE POTENCIAS EN LAS MÁQUINAS DE CORRIENTE
CONTINUA
Como en todo proceso de conversión de energía, en la máquina eléctrica rotativa,
parte de la energía absorbida se utiliza y otra parte se pierde en forma de calor.
Las pérdidas en las máquinas rotativas pueden dividirse en dos grupos:
1) Pérdidas eléctricas, que se producen por la circulación de la corriente eléctrica en
los devanados.
2) Pérdidas por rotación, que se dividen a su vez en :
a) Pérdidas mecánicas o de rozamiento, que dependen solamente de la velocidad
de rotación.
b) Pérdidas en el hierro del circuito magnético, dependientes del flujo magnético
y de la velocidad de rotación.
En la dínamo la diferencia entre la potencia mecánica que absorbe P ab y la
potencia perdida por rotación P rot es la potencia electromagnética P em = El,. La
potencia útil Pu = VJ es esta potencia electromagnética menos las pérdidas eléctricas
en los devanados P Cu .
c
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Pu = VJ
ab "
>-
D ' wa mo
Cu
En el motor la diferencia entre la potencia eléctrica absorbida P ab = VJ y las
pérdidas eléctricas en los devanados PCu es la potencia electromagnética Pcm = E'IV
La potencia mecánica útil es esta potencia electromagnética menos las pérdidas por
rotación /> .
-P
=F'I
em
i
A
Cu
r
E
223. TIPOS DE MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA
Igual que las dínamos, los motores, según el conexionado de los devanados
inductores, puede ser de excitación serie, derivación y compuesta.
224. MOTOR SERIE
El motor serie, (fig. 8.2) tiene un elevado momento
de rotación en el arranque y su velocidad varía mucho
con la carga, existiendo en vacío peligro de exceso de
velocidad (embalamiento).
La tensión en bornes del motor es la suma de la
fuerza contraelectromotriz y la caída de tensión interna.
Vh = E' + (r + Rc + Rs)I
+ 2 Vc
La intensidad en el arranque, al no haber en ese
instante f.c.e.m.
/ =
V-2V
r+R
+R +R
e s a
Siendo R 3 la resistencia intercalada en el reóstato de arranque.
La intensidad permitida en el arranque es de 1,5 a 2,5 veces la nominal.
La característica mecánica de la máquina es la curva del momento útil (fig. 8.3)
en función de la velocidad de rotación Mu = f(n).
El motor serie no debe funcionar en vacío, porque al
ser muy pequeño el flujo magnético, adquiere una gran
r<<0
velocidad.
n
r.p.m.
PROBLEMAS DE APLICACION
Fig. 8.3
224.1 Un motor serie de corriente continua, (fig. 8.4) de
20 CV, 230 V, 900 r.p.m. y rendimiento 84,2 %, tiene de
resistencia de inducido 0,12 Q, de resistencia del devanado de conmutación 0,08 Q,
resistencia del devanado inductor serie 0,05 0 y se considera una caída de tensión por
contacto de escobilla con colector de 1 V. Calcular cuando funciona a plena carga:
a) Intensidad que consume.
° Editorial Paraninfo S.A.
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ELECTROTECNIA
b) Valor de la f.c.e.m.
c) Momento de rotación útil.
d) Momento electromagnético.
e) Potencia perdida por efecto Joule en los devanados y escobillas.
f) Resistencia del reóstato de arranque para que la intensidad de arranque no sea mayor de
1,5 veces la intensidad nominal.
a) El rendimiento
v
= A ; Pab = -L =
J ^ 6 = 17 482,18 W
0,824
20
La potencia absorbida.
= VJ;
/ =
V b =230 V
Pab _ 17 482,18
= 76 A
230
K
V
R s =0,05
b) el valor de la f.c.e.m.
E' =Vb-(r +
Rc+R)I-2Vc
E' = 2 3 0 - ( 0 , 1 2 +0,08 +0,05)-76 - 2 1 =209 V
c) El momento útil
íl
r c =O j O8 n.
r =0,12 Í1
M = — = 2 0 7 3 6 = 156,2 Nm
u
o
^ 900
2 x.
Fig. 8 . 4
60
d) La potencia electromagnética.
Pem = E'I = 209-76 = 15 884 W
M-
El momento electromagnético
p m
15 884
900
2tt
168,5 Nm
~60~
e) La potencia perdida por efecto Joule.
PCu = (r + Rc + Rs) I2 + 2 Ve / = 0,25-762 + 2-76 = 1 596 W
f) En el arranque la f.c.e.m. es nula, por lo que la intensidad en el arranque con la
conexión del reóstato R, será.
¡a
fl =
114
K-2K
= 1,5-76 = 114 A;
'r + R
+R+R
e
f -
s
a
r-R-R
230-2
- 0 , 2 5 = 1,75 fi
114
224.2 Un motor serie de corriente continua de 10 CV, 220 V, 44 A, 1440 r.p.m., tiene de
resistencia de inducido 0,08 fi, devanado de conmutación 0,02 0, devanado de excitación
0,1 (1. La caída de tensión por contacto de escobilla con colector es de 1 V. Calcular cuando
funciona a plena carga:
a) Valor de la f.c.e.m.
b) Resistencia del reóstato de arranque para que la intensidad de arranque no sea mayor que
1,5 veces la intensidad nominal.
c) Momento de rotación útil.
Solución: a) 209,2 V; b) 3,1 0; c) 48,8 Nm.
c
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224.3 Un motor de corriente continua de excitación serie se conecta a 110 V. La resistencia
de los devanados del motor es de 1,5 fl y la caída de tensión por contacto de escobilla con
colector es de 1 V. Calcular la intensidad de corriente absorbida por el motor si la f.c.e.m.
engendrada en el inducido es de 78 V.
Solución: 20 A.
224.4 Un motor de corriente continua de excitación serie se conecta a una línea de 110 V
a través de dos conductores de resistencia 0,15 O cada uno. La resistencia de los devanados
del motor es de 0,5 Í2 y se desprecia la caída de tensión en las escobillas. Calcular cuando
consume 20 A.
a) Caída de tensión en los conductores de conexión.
b) Tensión en bornes del motor.
c) Caída de tensión en los devanados.
d) Valor de la f.c.e.m. engendrada en el inducido.
Solución: a) 6 V; b) 104 V; c) 10 V; d) 94 V.
224.5 Un motor de corriente continua de excitación serie tiene de resistencia de los
devanados 0,2 Q y la caída de tensión por contacto de escobilla con colector es de 1 V.
Conectado a 220 V gira a 1000 r.p.m. consumiendo una corriente de intensidad 10 A y
suministrando una potencia mecánica de 2,5 CV. Calcular:
a) Par o momento de rotación electromagnético.
b) Par o momento de rotación útil.
c) Resistencia del reóstato de arranque para que la intensidad en el arranque no sobrepase
el doble de la intensidad en marcha normal.
Solución: a) 20,62 Nm; b) 17,57 Nm; c) 10,7 fi.
224.6 Un motor serie de corriente continua tiene de resistencia de los devanados 0,4 fi. La
f.c.e.m. generada en el inducido es de 210 V y la tensión en bornes 230 V. Despreciando
la caída de tensión en las escobillas, calcular:
a) Intensidad de corriente que consume de la red.
b) Potencia absorbida.
c) Potencia electromagnética.
d) Intensidad que consume en arranque directo.
e) Resistencia del reóstato de arranque para que la intensidad en el arranque no sobrepase
el doble de la intensidad en marcha normal.
Solución: a) 50 A; b) 11,5 kW; c) 10,5 kW; d) 575 A; e) 1,9 í)
224.7 Un motor serie de corriente continua de 25 CV, 250 V, 600 r.p.m., 85 A, tiene de
resistencia de los devanados 0,15 fi. Considerando una caída de tensión por contacto de
escobilla con colector de 1,5 V, calcular para el funcionamiento a plena carga:
a) Valor de la f.c.e.m.
b) Intensidad de arranque directo.
c) Resistencia del reóstato de arranque para que la intensidad en el momento de conexión
no sobrepase el doble de la nominal.
d) Potencia absorbida.
e) Potencia electromagnética.
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200
f) Potencia perdida por efecto Joule en devanados y escobillas.
g) Potencia perdida por rotación.
h) Rendimiento.
Solución: a) 234,25 V; b) 1646,67 A; c) 1,3 0; d) 21,25 kW; e) 19,91 kW;
f) 1339 W; g) 1511 W; h) 86,6 %.
225. MOTOR DERIVACIÓN
El motor derivación, (fig.
mayor que el momento nominal,
que el motor serie. Su velocidad
la carga.
La tensión en bornes del
contraelectromotriz más la caída
Vb=E'+
(r+Rc)Ii+
8.5) tiene un momento de rotación en el arranque
pero menos elevado
varía muy poco con + "P"6
vb
motor es la fuerza
de tensión interna.
V
2Vc
G
La intensidad por el inducido en el arranque
I =
H
M
Re
K-2K
r + R +R
El par de arranque, según la intensidad permitida, puede llegar a unas 2 veces el nominal.
Id
Fig. 8 . 5
La intensidad en el devanado derivación /,
R,
La característica mecánica de la máquina Mu = f(ri)
indica que el motor derivación es autorregulador de velocidad (fig. 8.6). La velocidad disminuye a medida que
aumenta el momento de rotación.
PROBLEMAS DE APLICACIÓN
r.p.m.
225.1 Un motor de corriente continua de excitación derivación,
(fig. 8.7) tiene una resistencia en el circuito derivación de
Fig. 8.6
600 fi, una resistencia en el circuito del inducido (devanado
inducido y devanado de conmutación) de 0,1 fi y se considera una caída de tensión por
contacto de escobilla con colector de 2,5 V. En la placa de características del motor figuran
los siguientes datos: 600 V, 100 CV, 138 A, 1200 r.p.m. Calcular para estos valores
nominales:
a) Rendimiento a plena carga.
b) Intensidad de corriente en el inducido.
c) Valor de la f.c.e.m.
d) Potencia electromagnética.
e) Momento de rotación electromagnético
f) Momento de rotación útil.
g) Intensidad de corriente en el inducido para arranque directo.
h) Resistencia del reóstato de arranque para que la intensidad de corriente en el inducido
c
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201
durante el arranque no sobrepase 1,5 veces la intensidad
de funcionamiento nominal.
a) El rendimiento a plena carga.
=
/>ab
100-736
600-138
= 0
889 = 88
-v b =600 v
+ 9-e
-5x? —
w 1=138 A
9 %
b) La intensidad en el devanado derivación.
G
,+
VA
/ d = ¿± = 6 0 0 = 1 A
7T 60Ü
La intensidad en el devanado inducido
Rd =600 n
/ , = / - / „ = 138 - 1 = 137 A
c) El valor de la f.c.e.m.
Id
E' = Vb-(r +
Rc)I.-2Vc
E' = 6 0 0 - 0 , 1 - 1 3 7 - 2 - 2 , 5 =581,3 V
Fig. 8.7
d) La potencia electromagnética
Pcm = E'l. = 581,3-137 = 79 638 W
e) El momento electromagnético
M=.
rm
«
=
79 638
= 633,7 Nm
2tt- 1 200
60
pu
,,
100-736
-o- _ XT
Aí„ = — =
= 585,7 Nm
» w
2tt- 1 200
60
e\ ci
f) El momento útil
g) La intensidad en el inducido en el instante de arranque directo
I
=
K
r +
=
600 -2-2,5
0,1
= 5
,
¡950
A
h) La intensidad de arranque en el inducido con reóstato intercalado
V2Ve
r + Rc+R,
R =
~ '
205,5
600
2 2 5
. 600 -2-2,5
5
A
0,1 +R,
- 0 , 1 =2,79 Q
225.2 Un motor de corriente continua de excitación derivación de 440 V, 20 A, 10 CV,
1 500 r.p.m., tiene de resistencia del devanado inducido 0,12 Q, del devanado auxiliar de
conmutación 0,08 Ü y del circuito derivación 440 Q. Se considera una caída de tensión por
contacto de escobilla con colector de 1 V. Calcular para el funcionamiento a plena carga:
a) Valor de la f.c.e.m.
b) Resistencia del reóstato de arranque para que la intensidad en el inducido en el instante
de arranque no sobrepase el doble de la intensidad del inducido a plena carga.
c) Momento de rotación útil.
Solución: a) 434,2 V, b) 11,33 0; c) 46,86 Nm.
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202
225.3 Un motor de corriente continua de excitación derivación de 25 CV, 220 V, 95 A,
1 450 r.p.m., tiene de intensidad nominal de excitación 1 A. La resistencia de inducido y
devanado de conmutación es 0,1 Q y la resistencia del devanado inductor es 120 Í2. Se
considera una caída de tensión por contacto de escobilla con colector de 1 V. Calcular para
el funcionamiento a plena carga:
a) Valor de la f.c.e.m.
b) Resistencia del reóstato de regulación de la excitación.
c) Rendimiento.
d) Resistencia del reóstato de arranque para que la intensidad de arranque en el inducido no
sobrepase 1,5 veces la intensidad de plena carga en el inducido.
e) Momento útil.
f) Momento electromagnético.
Solución: a) 208,6 V; b) 100 Q; c) 88%; d) 1,45 Q; e) 121,18 Nm; f) 129,14 Nm.
225.4 Un motor derivación tiene una resistencia de inducido y devanado auxiliar de
conmutación de 0,2 Í2, resistencia del devanado derivación 60 Q. La intensidad en el
devanado derivación es de 1 A y se considera una caída de tensión por contacto de escobilla
con colector de 1 V. Si se conecta a una tensión de 120 V, calcular:
a) Resistencia necesaria en el reóstato de excitación.
b) Intensidad de arranque directo en el inducido.
c) Intensidad que consume el motor sabiendo que el valor de la f.c.e.m. es de 117 V.
Solución: a) W ü, b) 590 A; c) 6 A.
225.5 Un motor derivación de corriente continua tiene una resistencia de inducido y
devanado de conmutación de 0,25 íí y una caída de tensión por contacto de escobilla con
colector de 1,5 V. Si se conecta a una tensión de 120 V y sabiendo que el devanado inducido
es tetrapolar imbricado simple, calcular:
a) Intensidad de corriente en el inducido si la f.c.e.m. es de 110 V.
b) Intensidad de corriente por cada conductor del inducido.
c) Intensidad de corriente en el inducido si por disminución de la velocidad (debido a una
carga adicional) la f.c.e.m. disminuye a 105 V.
Solución: a) 28 A; b) 7 A; c) 48 A.
225.6 Un motor de corriente continua de excitación derivación, (fig. 8.8) de 600 V, 207 A,
1 500 r.p.m. tiene de resistencia de inducido y devanado auxiliar de conmutación 0,15 Í2,
la resistencia del devanado derivación es de 300 fl. Despreciando la caída de tensión por
contacto de escobilla con colector y sabiendo que la pérdida de potencia por rotación es
6 296 W, calcular:
a) Valor de la f.c.e.m. a plena carga.
b) Potencia perdida por efecto Joule en los devanados a plena carga.
c) Rendimiento a plena carga.
a) La intensidad en el devanado derivación
La intensidad en el inducido
El valor de la f.c.e.m.
c
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y
600
/.=_£=
=2 A
d
Rd 300
/. = / - /d = 207 - 2 = 205 A
MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA
E' = Vb - (r + Rc )/ ¡ = 600 - 0,15-205 = 569,25 V
203
+
\i.
- f ; n n \/
-Sx?"
b) La potencia perdida por efecto Joule en los
devanados.
2
pCu = V . 2 +
+
2
PCu = 300-2 + 0,15-2052 = 7 503,75 W
c) La potencia absorbida por el motor.
Pjh = VhI = 600-207 = 124200 W
La potencia útil a plena carga.
300
P u =P ab -Pp
'
1
SI
r
Pu = 124 200 - 6 296 - 7 503,75 = 110 400,25 W
El rendimiento a plena carga.
P- _ 110400,25
0,889 = 88,9%
V=
124 200
Fig. 8.8
226. MOTOR DE EXCITACIÓN COMPUESTA
El motor de excitación compuesta, tiene características intermedias entre el
motor serie y derivación; su momento de rotación en
el arranque es muy elevado, pero sin peligro de
embalamiento en vacío.
La tensión en bornes del motor es la fuerza
contraelectromotriz más la caída de tensión en la
resistencia interna. Referida a un motor de excitación
compuesta larga (fig. 8.9).
Vb=£'+(r
+
/ ? c + / ? s ) / i + 2V e
La intensidad en el inducido en el arranque.
/ =
ción
K-2V
r + R s +Re a+R
La intensidad de corriente en el devanado deriva-
Si el flujo creado por el devanado serie se resta al
producido por el devanado derivación, el motor es sustractivo y no se utiliza.
La característica mecánica del motor de excitación
compuesta aditiva, (fig. 8.10) es intermedia entre la características de los motores serie y derivación.
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Fig. 8.9
ELECTROTECNIA
204
La excitación compuesta se llama aditiva cuando el flujo magnético creado por
el devanado serie refuerza el flujo magnético del devanado en derivación.
PROBLEMAS DE APLICACIÓN
226.1 Un motor de corriente continua de excitación compuesta aditiva, (fig. 8.11) en
conexión larga, de 13,75 CV, 230 V, 55 A, 1250 r.p.m., intensidad de excitación
derivación 1 A, tiene de resistencia de inducido 0,25 í), resistencia de devanado auxiliar de
conmutación 0,25 íí y una caída de tensión por contacto de escobilla con colector de 1 V.
La resistencia del devanado de excitación serie es de 0,15 Q y la del devanado de excitación
derivación 200 0. Calcular para el funcionamiento a plena carga:
a) Resistencia necesaria en el reóstato de regulación de la excitación derivación.
b) Rendimiento.
c) Valor de la f.c.e.m.
d) Momento electromagnético y momento útil.
e) Resistencia del reóstato de arranque para que la
intensidad en el inducido en el instante de arranque
no sea superior a 1,5 veces la intensidad en el
inducido a plena carga.
a) La intensidad en el devanado derivación.
d
R, + R
230
=1A
200 + R.
R C =Q,25 n
r=0,25 íl
La resistencia del reóstato en serie con el
devanado derivación
230
R = — - 200 = 30 U
1
b) El rendimiento
V= —
Pab
Fig. 8.11
13,75-736
= 0,8
230-55
c) La intensidad en el inducido
/. = / - /d = 55 - 1 = 54 A
El valor de la f.c.e.m.
E ' = 230 - (0,25 + 0,25 + 0 , 1 5 ) 54 - 2 - 1 = 192,9 V
d) El momento electromagnético
El momento útil
P
192 9-54
M=— =
_ = 79,6 Nm
oj
t
1250
2-7T60
M„ = P,. __ 13,75-736
1250
2ir
= 7 7 i 3
N m
60"
e) La intensidad de corriente en el inducido en el arranque.
c
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MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA
/
=
a
b-2Ve
=
r + Rc + Rs + Ra
V
205
230-2
0,25 +0,25 +0,15 + Ra
La resistencia del reóstato de arranque
A
R = 228 - 0,65 =2,16 Q
81
226.2 Un motor de corriente continua de excitación compuesta aditiva en conexión larga
de 15 CV, 220 V, 60 A, 950 r.p.m., tiene una resistencia de inducido de 0,15 í), devanado
de conmutación 0,05 Ü y devanado serie 0,1 0. La caída de tensión por contacto de escobilla
con colector es de 1,2 V. La resistencia del devanado derivación es de 210 í) y la intensidad
en el devanado derivación a plena carga 1 A. Calcular para el funcionamiento a plena carga:
a) Resistencia necesaria en el reóstato de excitación.
b) Momento electromagnético.
c) Momento útil.
d) Resistencia del reóstato de arranque para que la intensidad en el inducido en el momento
del arranque no sobrepase el doble de la intensidad del inducido a plena carga.
Solución: a) 10 Í2, b) 118,55 Nm; c) 110,97 Nm; d) 1,54 O.
226.3 Un motor de excitación compuesta aditiva en conexión corta, de 25 CV, 240 V, 89 A,
600 r.p.m., tiene de resistencia del devanado inducido 0,03 0, de resistencia del devanado
auxiliar de conmutación 0,05 íí y se considera una caída de tensión por contacto de escobilla
con colector de 2 V. La resistencia del devanado serie es de 0,02 fl y la del circuito en
derivación 158,8 fi. Calcular para el funcionamiento a plena carga:
a) Intensidad en el devanado inductor derivación.
b) Intensidad en el inducido.
c) Rendimiento.
d) Valor de la f.c.e.m.
e) Momento electromagnético.
f) Momento útil.
Solución: a) 1,5 A; b) 87,5 A; c) 86 %; d) 227,2 V; e) 316,4 Nm; f) 292,8 Nm
227. REGULACIÓN DE LA VELOCIDAD D E L MOTOR
La velocidad del motor es directamente proporcional a la tensión aplicada al
inducido e inversamente proporcional al flujo magnético inductor.
Si se disminuye la tensión o si aumenta el flujo magnético (aumentando la
mtensidad de corriente en los devanados inductores), disminuye la velocidad del motor.
Procediendo en sentido contrario aumenta la velocidad.
228. CAMBIO DE SENTIDO DE GIRO DEL MOTOR
Para cambiar el sentido de giro del motor es necesario cambiar el sentido de la
corriente en uno de los devanados, invirtiendo las conexiones en el inductor o en el
inducido.
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206
ELECTROTECNIA
PROBLEMAS DE RECAPITULACIÓN
1. Un motor de corriente continua tetrapolar, con excitación independiente, tiene un inducido
con devanado imbricado simple y 574 conductores activos; gira a 750 r.p.m. y el flujo útil por
polo es de 0,060 Wb. Calcular:
a) Valor de la f.c.e.m. generada en el inducido.
b) Valor de la tensión en bornes si el inducido consume 16 A, siendo la resistencia de inducido
0,6 íi y despreciando la caída de tensión en escobillas y la reacción del inducido.
c) Momento electromagnético.
Solución: a) 430,5 V; b) 440,1 V; c) 87,7 Nm
2. Un motor de corriente continua de excitación serie tiene de resistencia de los devanados
0,22 Q. La caída de tensión por contacto de escobilla con colector es de 1,2 V. Conectado a
220 V gira a 1200 r.p.m. consumiendo una corriente de intensidad 20 A. Calcular:
a) Valor de la f.c.e.m. engendrada en el inducido.
b) Potencia útil si el rendimiento es del 84%
c) Par o momento de rotación electromagnético.
d) Par o momento de rotación útil.
e) Resistencia del reóstato de arranque para que la intensidad en el arranque no sobrepasa el
doble de la intensidad en marcha normal.
Solución: a) 213,2 V; b) 3 696 W; c) 33,93 Nm; d) 29,41 Nm; e) 5,22 íi
3. Un motor de corriente continua de excitación derivación conectado a 240 V, consume 35 A
y suministra una potencia útil de 9,5 CV. La resistencia del devanado inducido y devanado de
conmutación es 0,12 íi. La resistencia del devanado inductor es de 200 0. Se considera una
caída de tensión por contacto de escobilla con colector de 1 V. Calcular:
a) Intensidad en el devanado inductor.
b) Intensidad en el inducido.
c) Valor de la f.c.e.m. engendrada en el inducido.
d) Par o momento de rotación electromagnético si gira a 1500 r.p.m.
e) Par o momento de rotación útil.
f) Resistencia del reóstato de arranque para que la intensidad de arranque en el inducido no
sobrepase los 50 A.
Solución: a) 1,2 A; b) 33,8 A; c) 233,94 V; d) 50,34 Nm; e) 44,51 Nm; f) 4,64 Q
4. Un motor de corriente continua de excitación derivación de 25 CV, 220 V, 1500 r.p.m.,
tiene de intensidad nominal de excitación 1,5 A. La resistencia de inducido y devanado de
conmutación es 0,15 Í2 y la resistencia del devanado inductor es 140 0. Se desprecia la caída
de tensión por contacto de escobilla con colector. El rendimiento a plena carga es del 86%.
Calcular para el funcionamiento a plena carga:
a) Intensidad absorbida.
b) Resistencia necesaria en el reóstato de regulación de la excitación.
c) Valor de la f.c.e.m.
d) Resistencia del reóstato de arranque para que la intensidad de arranque en el inducido no
c
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MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA
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sobrepase 1,5 veces la intensidad de plena carga en el inducido.
e) Momento útil.
f) Momento electromagnético.
Solución: a) 97,25 A; b) 6,67 Q; c) 205,64 V; d) 1,38 Q; e) 117,14 Nm; f) 125,35 Nm
5. Un motor de corriente continua de excitación compuesta aditiva en conexión larga conectado
a 220 V, consume 38 A, y gira a 1200 r.p.m., tiene una resistencia de inducido de 0,16 í),
devanado de conmutación 0,04 fi y devanado serie 0,1 fi. La caída de tensión por contacto de
escobilla con colector es de 1 V. La resistencia del devanado derivación es de 184 í) y la
intensidad en el devanado derivación a plena carga 1,1 A. Calcular para el funcionamiento a
plena carga:
a) Resistencia necesaria en el reóstato de excitación.
b) Momento electromagnético.
c) Momento útil si suministra una potencia de 10 CV.
d) Rendimiento.
e) Resistencia del reóstato de arranque para que la intensidad en el inducido en el momento del
arranque no sobrepase el doble de la intensidad del inducido a plena carga.
Solución: a) 16 fi; b) 60,76 Nm; c) 58,57 Nm; d) 88%; e) 2,65 0
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