Maquinas Eléctricas-Chapman-5ta-edición

8.4 Motores de cd de excitación separada y en derivación 349
Característica de las terminales de un motor
de cd en derivación
La característica de las terminales de una máquina es una gráfica de sus cantidades de salida, donde
se puede apreciar la forma de éstas. En un motor, las cantidades de salida son el par y la velocidad
del eje, por lo que la característica de las terminales de un motor es una gráfica donde se aprecia la
relación entre su par de salida y su velocidad de salida.
¿Cómo responde un motor de cd en derivación a la carga? Supóngase que se incrementa la carga
en el eje de un motor en derivación. Entonces, el par de carga t carga excederá el par inducido t ind en
la máquina y el motor comenzará a perder velocidad. Cuando el motor pierde velocidad, el voltaje
interno generado cae (E A 5 Kfv m ↓) por lo que se incrementa la corriente en el inducido del motor
I A 5 (V T − E A ↓)/R A . Conforme aumenta la corriente en el inducido, también lo hace el par inducido
en el motor (t ind 5 KfI A ↑), y finalmente el par inducido es igual al par de carga a una baja velocidad
de rotación v m .
La característica de salida de un motor de cd en derivación se puede deducir de las ecuaciones
de voltaje y par inducidos en el motor más la ley de voltaje de Kirchhoff (KVL). La ecuación KVL
de un motor en derivación es
El voltaje inducido E A 5 Kfv m , por lo que
Puesto que t ind 5 KfI A , la corriente I A se puede expresar como
V T 5 E A 1 I A R A (8-3)
V T 5 Kfv m 1 I A R A (8-4)
I A
ind
K (8-5)
La combinación de las ecuaciones (8-4) y (8-5) produce
m
ind
V T K m
K R A (8-6)
Por último, si se despeja la velocidad del motor se obtiene
m
V T
K
R A
(K )
2 ind (8-7)
Esta ecuación es una línea recta con pendiente negativa. La característica
par-velocidad resultante de un motor de cd en derivación se muestra en
la figura 8-6a).
Es importante darse cuenta de que para que la velocidad del motor
varíe linealmente con el par, los otros términos de la expresión deben
permanecer constantes ante cambios en la carga. Se supone que el voltaje
en las terminales que suministra la fuente de potencia de cd es constante;
si no, entonces las variaciones de voltaje afectarán la forma de la curva
par-velocidad.
Otro factor interno del motor que también puede afectar la forma de
la curva par-velocidad es la reacción del inducido. Si un motor tiene una
reacción del inducido, entonces, ante un aumento en la carga, los efectos
de debilitamiento de flujo reducen su flujo. Como muestra la ecuación
(8-7), el efecto de reducción de flujo es el incremento de la velocidad del
motor ante cualquier carga, más allá de la velocidad a la que operaría si
no tuviera una reacción del inducido. En la figura 8-6b) se puede apreciar
la característica par-velocidad de un motor en derivación con reacción en
el inducido. Si el motor tiene devanados de compensación, por supuesto
que no se presentará ningún problema de debilitamiento de flujo en la
máquina y éste será constante.
m
FIGURA 8-6 a) Característica par-velocidad de un
motor de cd en derivación o de excitación separada con
devanados de compensación para eliminar la reacción del
inducido. b) Característica par-velocidad de un motor con
reacción del inducido.
a)
b)
t
Con RA
Sin RA
t
ind
ind