RobotsLab1
Páginas: 7 (1502 palabras)
Publicado: 14 de agosto de 2015
PRÁCTICA N° 2
MOTORES DE CORRIENTE DIRECTA
OBJETIVO:
Comprender el funcionamiento de un motor de corriente directa (CD), así como las posibles técnicas para operarlos, puesto que éstos son utilizados como actuadores en robótica.
INTRODUCCION:
Las partes fundamentales de un motor de CD son:
1. Estator(devanado de campo).Devanado que genera el
campo magnético fijo. Puede ser por imanespermanentes.
2. Rotor(devanado de armadura).Devanado cuyo campo, junto al del estator, genera el par de fuerzas que lo hace girar.
Principio de funcionamiento
Al pasar la corriente eléctrica por la armadura, los polos del campo magnético de esta se rechazan o atraen con el imán del estator; al dar media vuelta el paso de corriente se interrumpe y la armadura deja de generar campo,pero por inercia sigue moviéndose hasta que da otra media vuelta y la corriente pasa nuevamente repitiéndose el ciclo.
Al girar el motor se induce una tensión en el devanado, lo mismo que ocurriría si la maquina se hiciera girar por medio de una turbina o motor de combustión interna, en cuyo caso actuaría como generador, en dicho caso la tensión generada es una fuerza contraelectromotriz (fcem).El par del rotor es directamente proporcional al flujo del campo y a la corriente en la armadura. El conductor
Que lleva corriente está colocado en un campo magnético con flujo f, a una distancia r del centro de rotación. La relación entre el par desarrollando, el flujo f y la corriente i, esta dado en la siguiente ecuación (1):
Donde es el par del motor(N-m,lb-pie, u oz.-plg.), ia es lacorriente de armadura(amperes), Kt es una constante de proporcionalidad dada por la siguiente figura.
Además del par desarrollado por el arreglo, cuando el conductor se mueve en el campo magnético se genera un voltaje entre sus terminales, el ya mencionado fcem, la cual es proporcional a la velocidad del eje y tiende a oponerse al flujo de la corriente. La relación entre la fuerza contraelectromotríz yla velocidad del eje es:
Donde eb es la fuerza contraelectromotríz (volts), Wm la velocidad del eje(rad/s) del motor.
Al crear campos constantes convenientemente orientados en el estator y rotor, se origina un par de fuerzas que hace que el rotor gire buscando la posición de equilibrio. Mediante un juego de conexiones entre unos conductores estáticos (escobillas) y la armadura, los camposmagnéticos de la armadura cambian a medida que ésta gira, para que el par de fuerzas que la mueve este siempre presente.
En la figura se muestra el modelo de un motor de CD sin carga.
Cuando el flujo es constante la fuerza desarrollada depende solo de la corriente de armadura, esto es F=Ktia. El momento desarrollado por el motor es proporcional a esta fuerza.
Km es la constante de momento. Elmomento mecánico que debe ser (en equilibrio) igual al desarrollado por el motor es
J es el momento polar de inercia de la carga más la armadura y B es el coeficiente lineal de fricción. Aplicando la ley de la tensión de Kirchhoff al circuito de armadura.
El Va de la ecuación 6 está relacionado con w por la ecuación (3).
Tipos de excitación en los motores CD
La forma de conectar las bobinas delestator es lo que define la excitación del motor, lo cual se divide en:
Independiente:
Los devanados del estator se conectan totalmente por separado a una fuente de corriente directa, y el motor se comporta exactamente igual que el de imanes permanentes. En las aplicaciones industriales de los motores de CD es la configuración más extendida.
Auto-excitados:
1.-Serie. Consiste en conectar eldevanado del estator en serie con el de armadura. Se emplea cuando se precisa un gran par de arranque y precisamente se utiliza en los automóviles. Los motores con este tipo de excitación se embalan en ausencia de carga mecánica.
2.-Shunt(Paralelo).Estator y rotor están conectados a la misma tensión, lo que permite un buen control de la velocidad y el par.
3.-Compound o Compuesto. En este tipo de...
MOTORES DE CORRIENTE DIRECTA
OBJETIVO:
Comprender el funcionamiento de un motor de corriente directa (CD), así como las posibles técnicas para operarlos, puesto que éstos son utilizados como actuadores en robótica.
INTRODUCCION:
Las partes fundamentales de un motor de CD son:
1. Estator(devanado de campo).Devanado que genera el
campo magnético fijo. Puede ser por imanespermanentes.
2. Rotor(devanado de armadura).Devanado cuyo campo, junto al del estator, genera el par de fuerzas que lo hace girar.
Principio de funcionamiento
Al pasar la corriente eléctrica por la armadura, los polos del campo magnético de esta se rechazan o atraen con el imán del estator; al dar media vuelta el paso de corriente se interrumpe y la armadura deja de generar campo,pero por inercia sigue moviéndose hasta que da otra media vuelta y la corriente pasa nuevamente repitiéndose el ciclo.
Al girar el motor se induce una tensión en el devanado, lo mismo que ocurriría si la maquina se hiciera girar por medio de una turbina o motor de combustión interna, en cuyo caso actuaría como generador, en dicho caso la tensión generada es una fuerza contraelectromotriz (fcem).El par del rotor es directamente proporcional al flujo del campo y a la corriente en la armadura. El conductor
Que lleva corriente está colocado en un campo magnético con flujo f, a una distancia r del centro de rotación. La relación entre el par desarrollando, el flujo f y la corriente i, esta dado en la siguiente ecuación (1):
Donde es el par del motor(N-m,lb-pie, u oz.-plg.), ia es lacorriente de armadura(amperes), Kt es una constante de proporcionalidad dada por la siguiente figura.
Además del par desarrollado por el arreglo, cuando el conductor se mueve en el campo magnético se genera un voltaje entre sus terminales, el ya mencionado fcem, la cual es proporcional a la velocidad del eje y tiende a oponerse al flujo de la corriente. La relación entre la fuerza contraelectromotríz yla velocidad del eje es:
Donde eb es la fuerza contraelectromotríz (volts), Wm la velocidad del eje(rad/s) del motor.
Al crear campos constantes convenientemente orientados en el estator y rotor, se origina un par de fuerzas que hace que el rotor gire buscando la posición de equilibrio. Mediante un juego de conexiones entre unos conductores estáticos (escobillas) y la armadura, los camposmagnéticos de la armadura cambian a medida que ésta gira, para que el par de fuerzas que la mueve este siempre presente.
En la figura se muestra el modelo de un motor de CD sin carga.
Cuando el flujo es constante la fuerza desarrollada depende solo de la corriente de armadura, esto es F=Ktia. El momento desarrollado por el motor es proporcional a esta fuerza.
Km es la constante de momento. Elmomento mecánico que debe ser (en equilibrio) igual al desarrollado por el motor es
J es el momento polar de inercia de la carga más la armadura y B es el coeficiente lineal de fricción. Aplicando la ley de la tensión de Kirchhoff al circuito de armadura.
El Va de la ecuación 6 está relacionado con w por la ecuación (3).
Tipos de excitación en los motores CD
La forma de conectar las bobinas delestator es lo que define la excitación del motor, lo cual se divide en:
Independiente:
Los devanados del estator se conectan totalmente por separado a una fuente de corriente directa, y el motor se comporta exactamente igual que el de imanes permanentes. En las aplicaciones industriales de los motores de CD es la configuración más extendida.
Auto-excitados:
1.-Serie. Consiste en conectar eldevanado del estator en serie con el de armadura. Se emplea cuando se precisa un gran par de arranque y precisamente se utiliza en los automóviles. Los motores con este tipo de excitación se embalan en ausencia de carga mecánica.
2.-Shunt(Paralelo).Estator y rotor están conectados a la misma tensión, lo que permite un buen control de la velocidad y el par.
3.-Compound o Compuesto. En este tipo de...
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