preinforme No 9 maquinas electricas

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LABORATORIO DE MÁQUINAS I
PREINFORME 9
MOTOR SERIE
Por:
JUAN DIEGO ARROYAVE AGUIRRE 
Para:
FERNANDO LARGO P.
UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
2018-I
OBJETIVOS
· Conocer el funcionamiento de una máquina de corriente directa, trabajando como motor con excitación en serie
Funcionamiento de la máquina de corriente directa como motor
El principio de funcionamiento de los motores eléctricos de corriente directa o continua se basa en la repulsión que ejercen los polos magnéticos de un imán permanente cuando, de acuerdo con la Ley de Lorentz, interactúan con los polos magnéticos de un electroimán que se encuentra montado en un eje. Este electroimán se denomina “rotor” y su eje le permite girar libremente entre los polos magnéticos norte y sur del imán permanente situado dentro de la carcasa o cuerpo del motor.
Cuando la corriente eléctrica circula por la bobina de este electroimán giratorio, el campo electromagnético que se genera interactúa con el campo magnético del imán permanente. Si los polos del imán permanente y del electroimán giratorio coinciden, se produce un rechazo y un torque magnético o par de fuerza que provoca que el rotor rompa la inercia y comience a girar sobre su eje en el mismo sentido de las manecillas del reloj en unos casos, o en sentido contrario, de acuerdo con la forma que se encuentre conectada al circuito la pila o la batería.
Lo anterior se ilustra en la siguiente figura.
Figura 1. Principio de funcionamiento de motor de corriente directa
Excitación serie de un motor de CD
En un motor de corriente continua serie, el devanado de campo se encuentra en serie con el circuito del inducido, por lo tanto la corriente del inducido, la corriente de campo y la de línea son iguales.
Figura 2. Motor C.D. con excitación en serie.
Como se puede observar en la figura 2 , el devanado de excitación se encuentra conectado en serie con el inducido. En el motor con excitación en serie se tiene que la intensidad de excitación es igual a la intensidad que circula por el inducido. Esta es su característica principal. El motor con excitación serie, es mejor arrancarlo con una carga, ya que a bajas intensidades coge mucha velocidad de giro, resultado arriesgado para el motor. Sabiendo que el flujo del campo magnético inductor es proporcional a la intensidad de excitación, se tiene que el flujo magnético dependerá directamente de la intensidad de carga en el inducido.
Cabe aclarar que el voltaje aplicado es constante, mientras que el campo de excitación aumenta con la carga, puesto que la corriente es la misma que la corriente de excitación. 
Ecuaciones que modelan el funcionamiento de un motor serie
Figura 3. Circuito equivalente de un motor serie
Donde se tiene:
Vg : Fuente de alimentación.
Ea : Voltaje generado en la armadura.
Ra : Resistencia del enrollado de armadura.
Ia : Corriente de armadura.
Va : Voltaje de armadura.
Rc : Resistencia del enrollado de campo.
Ic : Corriente por el enrollado de campo.
n : Velocidad del rotor.
Rr : Resistencia variable (reóstato) que normalmente se conecta para controlar la magnitud de Ic.
En este caso las ecuaciones asociadas a los circuitos de armadura y campo son:
La ecuación que relaciona las variables eléctricas y magnéticas es:
Adicionalmente se tiene:
Precauciones para el arranque de un motor serie
No arrancar el motor en vacío debido a que la velocidad sería demasiado grande y se dañaría la máquina.
Como se mencionó anteriormente, el motor con excitación serie, es mejor arrancarlo con una carga, ya que a bajas intensidades adquiere mucha velocidad de giro resultando arriesgado para el motor. Cabe agregar que en vacío el motor es inestable, pues la velocidad aumenta bruscamente.
Haciendo un análisis grafico se tiene que la velocidad angular está definida por formula general como:
Y como el motor de excitación en serie tiene devanado de excitación de polos de conmutación y de compensación, se obtiene la siguiente formula:
En donde la sumatoria de r es la suma de las resistencias de los devanados, donde esta multiplicada de la corriente (Ii) es bastante pequeña y por ende se desprecia.
Luego la curva característica que representa la velocidad vs intensidad es figura 4.:
Figura 4. Velocidad vs intensidad
Características funcionales de un motor serie.
Figura 5. Característica de velocidad de motor serie
Figura 6. Característica de par de motor serie
Figura 7. Característica mecánica de motor serie
BIBLIOGRAFÍA:
· https://charoapuntes.wikispaces.com/file/view/CURVAS+CARACTER%C3%8DSTICAS.pdf
· http://motores.nichese.com/excitacionserie.htm
· http://www.asifunciona.com/electrotecnia/af_motor_cd/af_motor_cd_6.htm
· «Máquinas de corriente continua,» 2005. [En línea].