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Caracterización de la asignatura Esta asignatura aporta al perfil del egresado la capacidad para entender el funcionamiento de las máquinas eléctricas y las habilidades para seleccionarlas, ponerlas en operación y controlarlas. Para integrarla, se revisó el tipo de máquinas eléctricas que existen y las que más uso y aplicación tienen. Esta asignatura tiene como antecedentes las competencias de electromagnetismo, circuitos eléctricos I y II, y análisis de circuitos eléctricos y como procedentes las competencias de electrónica de potencia aplicada y en las asignaturas de los módulos de especialidad.
Intención didáctica Es importante destacar las partes constitutivas que integran cada tipo de máquina y mostrar sus diferencias con las demás, de igual manera se conceptualizan los principios de funcionamiento para integrar conocimientos y realizar las pruebas a las diversas máquinas para determinar sus parámetros de operación. Una vez abordados los estudios conceptuales y de aplicación, el alumno deberá interactuar con los diferentes tipos de máquinas de manera continua dentro del laboratorio, realizar las conexiones necesarias y simular las variables de las máquinas para verificar su comportamiento. El contenido está dividido en 5 temas. En el primero, se retoman los conceptos fundamentales del electromagnetismo para fundamentar el principio de funcionamiento del transformador. Posteriormente se ven las características del transformador ideal y real, la regulación de tensión con diversos tipos de cargas, su rendimiento y las diversas conexiones de los transformadores y autotransformadores. En la segunda unidad se considera la máquina de corriente directa, sus partes constitutivas y su principio de funcionamiento como generador y motor; además, se analizan las diferentes conexiones con sus respectivas características, también se estudian los diversos tipos de arranque, control de velocidad y frenado de los motores, así como sus campos de aplicación. El tercer tema comprende el análisis de la máquina síncrona, analizando sus partes constitutivas y principio de funcionamiento como generador y motor. Para el caso del generador se obtiene la fuerza electromotriz inducida, se interpretan los circuitos equivalentes y diagramas fasoriales y se calcula la regulación de tensión con diferentes cargas, además de la conexión en paralelo de varios generadores. Para el caso del motor se estudian los métodos de arranque, y se determina la potencia, el par electromagnético y su rendimiento, además de analizarlo bajo diferentes condiciones de carga y corriente de excitación. El tema cuarto se enfoca en el análisis de los principios de funcionamiento de los motores de inducción y su aplicación en la industria. También se estudia el arranque y control de velocidad de estos En el quinto tema se hace énfasis en las partes constitutivas del motor de inducción monofásico y su principio de funcionamiento; se analizan el arranque y el control de su velocidad. Así, se estudian los tipos de motores: el de fase partida, de arranque por capacitor, de operación continua por capacitor, universal, de polos sombreados, de pasos, lineales y servomotores. Competencia(s) a desarrollar Analiza el funcionamiento de las diferentes máquinas eléctricas y realiza una adecuada selección para su aplicación, según el tipo de carga. Máquinas de Corriente Directa
Agregar un núcleo de hierro aumenta enormemente la densidad de flujo. Efectos de Fuerza Si la corriente es parada a través de un conductor colocado en un ángulo recto con respecto al campo magnético el flujo que circula al conductor se suma al flujo principal en un lado y se sustrae del otro lado Efectos del Voltaje Si un conductor colocado en un ángulo recto respecto al campo magnético es movido un voltaje será inducido en el conductor mientras este se mueve. Conmutación de Corriente Directa La polaridad de voltaje inducido o la dirección en la cual la corriente fluirá cuando una carga es conectada al conductor es determinada por la dirección en la cual el conductor corta las líneas a través del flujo. Partes constructivas de una máquina de Corriente Directa Las máquinas de corriente directa constan de 4 partes fundamentales: A- Estator B- Armadura-Rotor C- Tapas D- Elementos de ensamble Se considera que el lado frontal de cualquier máquina de corriente directa es el lado en donde να el conmutador (es donde los carbones hacen contacto) La parte trasera es el lado en donde va la flecha de la carga A- Estator Es la parte fija de la máquina y está formado por los siguientes elementos:
- Carcaza o núcleo del estator
- Zapatas o núcleos del estator de los polos principales.
- Bobinas de los polos principales
- Zaparas o núcleo de los interpolos.¿
- Bobinas de los interpolos
- Aislamientos del estator
- Alambrado
- Bobinas del devanado compensador (Máquinas Grandes)
- Termostato B- Armadura- Rotor La armadura es la parte giratoria de la unidad y está constituida por los siguientes elementos: 1.Flecha 2.Núcleo de la armadura
- Conmutador
- Bobinas de la armadura
- Soporte para las bobinas
- Aislamientos
- Bandeo de los cabezales
- Anillos de Balanceo
- Ventilador C- Tapas Las tapas en una unidad de corriente directa nos sirven para dar soporte a la parte rotatoria de la máquina (armadura o rotor) y para proteger las partes internas de nuestra unidad) en conjunto de la parte fija de la máquina (estator). Todas las unidades de corriente directa llevan 2 tapas, la frontal y la trasera.
Es la parte de la armadura que nos sirve para conectar y colectar la energía eléctrica que entra (motor) o que sale (generador) en una unidad de corriente directa, el conmutador está formado por los siguientes elementos. a) Delgas o barras de cobre b) Aislamiento entre delgas (mica inorgánica) c) Aislamiento en conjunto de delgas y soportes (micas inorgánicas). d) Soporte central del conmutador. Anillos y conos Buje aislante moldeado de material de acero Clasificación de los sistemas de aislamiento Existen cuatro clases de sistemas de aislamiento que son usados en motores y generadores. Estas clases de sistemas de aislamiento son: A, B, F y H.
Estas clases han sido establecidas de acuerdo a la norma 0012 de instalaciones eléctricas, principios generales para límites de rango de temperatura de equipo eléctrico. Clase A – 105 °C Materiales o combinación, tales como el algodón, seda y papel cuando son impregnadas, recubiertas o cuando están sumergidas en un líquido tal como el aceite. Clase B – 130 °C Materiales o combinación tales como la mica, asbestos y papel con apropiadas sustancias de unión barniz, cuando tengan una vida térmica a 130 °C Clase F – 155 °C Somos el tales como la mica, fibra de vidrio, asbestos, papel Nomex con apropiadas sustancias de unión barniz de poliéster. Clase H – 180 °C Materiales tales como elastómeros de silicón, la mica, fibra de vidrio, telas de vidrio y algunos asbestos, con apropiadas sustancias de unión (resinas de silicón epóxicas) barniz poliéster (barniz ínida y amida) Tipos de motores DC -Serie -Shunt -Compount APARTAMENTO DE: RPM No.: ________________ CONTROL DE CALIDAD DE MOTORES DIAGNOSTICOS FECHA: __________________
-Ø DE LA ARMADURA _____________ _____________ _____________
- RESISTENCIA DE AISLAMIENTO VS TIERRA _____________ MEGAOHMS -II POT VS TIERRA: PASA SI ( ) NO ( ) _______________ MICROAMPERES DE FUGA _______ v. -GROWLER: PASA SI ( ) NO ( )
- BARRA A BARRA: FRECUENCIA: _____ PASA SI ( ) NO LECTURAS _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____
SURGE TESTER: VOLTS: __________ PASA SI ( ) NO ( ) ONDAS IGUALES ( ) DIFERENTES ( ) -OBSERVACIONES:
- INSPECCION VISUAL A LA ARMADURA: ESTA DEVANADA CON ALAMURE. TRAE UNA SOLA VUELTA EN CABEZAL TRASERO. SE ENCUENTRA RECALENTADA. ESTA SOLDADA CON SOLDADURA TIG. TRAE UN FLAMAZO EN EL DEVANADO. EL BANDEO ESTA DAÑADO. TIENE CINCHO CON ALAMBRE CUBIERTO CON ESTAÑO. LA LAMINACION SE ENCUENTRA RAYADA O CON GOLPES. PROBLEMAS CON MICAS. ESTA EL CONO FLOJO. EXISTEN MARCAS DE ESCOBILLAS. EL DEVANADO DE ARMADURA ES ORIGINAL.
- INSPECCION DEL CONMUTADOR: MINIMO ACTUAL DEL CONMUTADOR: ____________________ ESTADO GENERAL DEL CONNUTADOR: BUENO ( ) MALO ( ) DELGAS DESVIADAS: SI ( ) NO ( ) DELGAS ALTAS: SI ( ) NO ( ) MICAS CARBONIZADAS: SI ( ) NO ( ) ESTADO DEL RICER: SI ( ) NO ( ) NOTA: CONMUTADOR BUENO ( ) MALO ( )
- CONCLUSIONES TOTALES DE LA ARMADURA: DEVANAR ARMADURA SI ( ) NO ( ) CAMBIAR CONMUTADOR SI ( ) NO ( ) Trabajo de mantenimiento de motores DC
- Pruebas diagnóstico y desensamble de la unidad
- Limpieza general con vapor a alta presión y deshidratado a una temperatura controlada.
- Reinpregnación y horneado de los devanados de la armadura polos principales interpolos.
- Maquinado del conmutador y rebaje de micas.
- Rellenado y rectificado de asientos de rodamientos frontal y trasero a dimensiones originales si se requiere.
- Balanceo dinámico de armadura.
- Encasquillado de alojamiento de rodamiento frontal o trasero.
- Reposición de rodamientos y escobillas.
- Reensamble de la unidad.
- Pruebas dinámicas en vacío y al 100% de carga (pintura y acabados). Conexiones de un motor DC Los motores que requieren una fuente externa de corriente directa son denominados en el sistema de motores de campo y armadura, existen dos tipos de campos de devanado.
- Devanado de campo: Este devanado es usado para producir el flujo magnético. Este campo es también denominado como devanado de excitación. La corriente de campo produce el flujo magnético necesario para el funcionamiento del motor Antes de la saturación el flujo magnético Ø producido es directamente proporcional a la corriente de campo y If.
- Devanado de armadura: Los devanados de armadura están juntos en la parte rotatoria del motor de corriente directa. El devanado de la armadura está conectado a el conmutador y está alimentado al devanado de armadura y es a través de los carbones los cuales están sobre el conmutador. Cuando la fuente de corriente continua está conectada en armadura, en esta aparece una corriente de armadura IA, se produce el flujo magnético de armadura.
Suministro de aire El aire de enfriamiento en los motores autoventilados o con ventilación forzada deberán estar limpios y tener una humedad relativa entre el 30 y 100% sin partículas de agua en el aire. El uso de aire externo, frío y mojado, con un alto grado de humedad y con partículas de agua puede causar que el motor genere un arco eléctrico. El continuo uso de aire seco puede causar excesivo desgaste en las escobillas y conmutador. Las temperaturas de aire de enfriamiento no deberán exceder la temperatura máxima de ambiente indicado en la placa de datos del motor, aproximadamente 40 °C. La temperatura de aire de enfriamiento no deberá ser menor de 0 °C para que proporcione la velocidad de base y la regulación dentro de los límites. La humedad absoluta del aire de enfriamiento deberá ser por lo menos 2 g por pie cúbico. Nota: Los motores que se encuentran en ambientes muy húmedos o mojados, deben tener calentadores o energizar los campos al 50% de voltaje nominal con protección en contra de la condensación cuando el motor no esté en operación. Los motores con ventilación separada deben tener volúmenes de aire para un adecuado enfriamiento de la unidad, a menos que la placa de datos especifique un valor diferente. Problemas y acciones correctivas en motores de corriente directa.
1. Motor no arranca. Solución: Checar líneas de conexión de voltaje. Checar armadura y campo. (circuito abierto o cerrado) Revisar control de habilitación del motor. Revisar terminales (rotas, quemadas, desconexiones). Revisar si el motor está amarrado o libre. Checar fusibles. Checar que el motor no esté caliente. 2. Motor arranca, pero se invierte su sentido de giro. Solución;
7. Escobillas con chisporroteo excesivo, puede ser acompañado por un ruido en las escobillas. Posibles soluciones: Carbones desgastados. Limpiar el conmutador con lija de agua, si es su caso. Revisar temperatura ambiente. Revisar conexiones en la armadura y en campo.
