Maquinas Eléctricas-Chapman-5ta-edición

8.4 Motores de cd de excitación separada y en derivación 359
Esta velocidad mínima se presenta cuando a través del circuito de campo del motor fluye la corriente
máxima permisible.
Si un motor opera en las terminales con un voltaje, potencia y corriente de campo nominales,
entonces operará a velocidad nominal, también conocida como velocidad base. El control de resistencia
de campo puede controlar la velocidad del motor en el caso de velocidades superiores a la
velocidad base, pero no en el de velocidades por debajo de la velocidad base. Para lograr una velocidad
menor a la velocidad base con un control de circuito de campo se requiere de una corriente de
campo excesiva que probablemente queme los devanados de campo.
En el control de voltaje del inducido, mientras más bajo sea el voltaje del inducido en un motor
de cd de excitación separada, más lento girará; y mientras más alto sea, más rápido girará. Puesto
que un incremento del voltaje del inducido provoca un incremento de la velocidad, siempre se puede
alcanzar una velocidad máxima con el control de voltaje del inducido. Esta velocidad máxima se
presenta cuando el voltaje del inducido del motor alcanza su nivel máximo permisible.
Si el motor opera a un voltaje, corriente de campo y potencia nominales, girará a velocidad
base. El control de voltaje del inducido puede controlar la velocidad del motor para velocidades
inferiores a la velocidad base, pero no en el caso de velocidades superiores a la velocidad base. Para
lograr una velocidad mayor a la velocidad base por medio del control de voltaje del inducido se
requiere un voltaje del inducido excesivo que probablemente dañará el circuito del inducido.
Es obvio que estas dos técnicas de control de velocidad son complementarias. El control de
voltaje del inducido funciona muy bien en el caso de velocidades por debajo de la velocidad base
y el control de corriente de campo o de resistencia de campo funciona muy bien para velocidades
superiores a la velocidad base. Si se combinan estas dos técnicas de control de velocidad en el
mismo motor, se puede obtener un intervalo de variación de velocidad de hasta 40 a 1 o más. Los
motores de cd en derivación o de excitación separada tienen características de control de velocidad
excelentes.
Hay una diferencia significativa en los límites del par y de la potencia de las máquinas con
estos dos tipos de control de velocidad. El factor limitante en ambos casos es el calentamiento de
los conductores del inducido, que establece el límite superior de la magnitud de la corriente del
inducido I A .
Para el control de voltaje del inducido, el fl ujo en el motor es constante, por lo que el par máximo
en el motor es
t máx 5 Kf I A, máx (8-14)
Este par máximo es constante sin que importe la velocidad de rotación del motor. Puesto que la potencia
que sale del motor está dada por P 5 tv, la potencia máxima del motor a cualquier velocidad
con el control de voltaje del inducido es de
P máx 5 t máx v m (8-15)
Entonces, la potencia máxima que sale del motor es directamente proporcional a su velocidad de
operación con el control de voltaje del inducido.
Por otro lado, cuando se utiliza el control de resistencia de campo el flujo cambia. Con este tipo
de control, la disminución del flujo en la máquina provoca un incremento de la velocidad. Para que
no se exceda el límite de la corriente del inducido, el límite del par inducido debe disminuir a medida
que se incrementa la velocidad del motor. Puesto que la potencia que sale del motor está dada por
P 5 tv y el límite del par disminuye conforme aumenta la velocidad del motor, la potencia máxima
que sale de un motor de cd con control por corriente de campo es constante, mientras que el par
máximo varía con el inverso de la velocidad del motor.
En la figura 8-16 se muestran estas limitaciones del par y la potencia del motor de cd para una
operación segura en función de la velocidad.
Los siguientes ejemplos ilustran cómo se puede encontrar la nueva velocidad de un motor de
cd si se modifica por medio de los métodos de control de resistencia de campo o voltaje del inducido.