motores de corriente continua

Los motores eléctricos de corriente continua se utilizan en estos accionamientos eléctricos donde se requiere un amplio rango de control de velocidad, alta precisión para mantener la velocidad de rotación del accionamiento y control de velocidad por encima de la velocidad nominal.

¿Cómo funcionan los motores de CC?

El funcionamiento de un motor eléctrico de CC se basa en el fenómeno de la inducción electromagnética… Se sabe por los fundamentos de la ingeniería eléctrica que se coloca un conductor de corriente campo magnético, la fuerza determinada por la regla de la izquierda actúa:

F = BIL,

donde I es la corriente que circula por el cable, V es la inducción del campo magnético; L es la longitud del cable.

Cuando el cable cruza las líneas del campo magnético de la máquina hacia adentro, es inducido fuerza electromotriz, que, en relación con la corriente en el conductor, se dirige contra él, por lo que se llama opuesto u opuesto (contra-d. d. s). La potencia eléctrica del motor se convierte en potencia mecánica y se gasta parcialmente calentando el cable.

Estructuralmente, todos los motores eléctricos de CC constan de un inductor y una armadura separados por un espacio de aire.

La corriente continua del motor eléctrico inductor sirve para crear un campo magnético estacionario de la máquina y consta de un marco, polos principales y adicionales. El marco se utiliza para fijar los polos principal y auxiliar y es un elemento del circuito magnético de la máquina. Las bobinas excitantes están ubicadas en los polos principales diseñados para crear un campo magnético de la máquina, en polos adicionales, una bobina especial para mejorar las condiciones de conmutación.

El motor eléctrico de ancla de corriente continua consiste en el sistema magnético ensamblado a partir de láminas individuales, la bobina de trabajo colocada en las ranuras y coleccionista sirve para el acercamiento a la corriente constante de la bobina de trabajo.

Un colector es un cilindro empalado en el eje del motor y seleccionado de amigo por amigo aislado en placas de cobre. El colector tiene protuberancias de amartillado, a las que los extremos de las secciones son armaduras de bobina soldadas. La recolección de corriente del colector se realiza mediante cepillos que brindan un contacto deslizante con el colector. Escobillas fijadas en portaescobillas que las sujetan en una determinada posición y proporcionan la presión necesaria de las escobillas sobre la superficie del colector. Los cepillos y los portaescobillas están fijados en el travesaño, conectados al motor eléctrico de la carrocería.

Conmutación en motores eléctricos de CC

Cuando un motor eléctrico está en marcha, las escobillas de CC que se deslizan sobre la superficie del colector giratorio pasan sucesivamente de una placa colectora a otra. En este caso, las secciones paralelas del devanado del inducido se conmutan y la corriente en ellas cambia. El cambio de corriente se produce mientras la escobilla cortocircuita el giro de la bobina. Este proceso de conmutación y los fenómenos relacionados se denominan conmutación.

En el momento de la conmutación, se induce e en la sección cortocircuitada de la bobina bajo la influencia de su propio campo magnético. etc. v. autoinducción. La resultante e. etc. c.provoca corriente adicional en el cortocircuito, lo que crea una distribución desigual de la densidad de corriente en la superficie de contacto de las escobillas. Esta circunstancia se considera que es la razón principal por la que el colector se arquea debajo del cepillo. La calidad de la conmutación se juzga por el grado de formación de chispas por debajo del borde posterior de la escobilla y está determinada por la escala del grado de formación de chispas.

Métodos de excitación motores eléctricos corriente continua.

Excitado por las máquinas eléctricas, entiendo la creación de un campo magnético en ellas, necesario para el funcionamiento de un motor eléctrico... Circuitos para la excitación de motores eléctricos de corriente continua que se muestran en la figura.

Circuitos para excitación de motores de CC: a — independientes, b — paralelos, c — en serie, d — mixtos

Según el método de excitación, los motores eléctricos de CC se dividen en cuatro grupos:

1. Excitado independientemente donde la bobina de excitación NOV es alimentada por una fuente de CC externa.

2. Con excitación paralela (derivación), en la que el devanado de excitación SHOV está conectado en paralelo con la fuente de alimentación del devanado del inducido.

3. Con excitación en serie (serie), donde el devanado de excitación IDS está conectado en serie con el devanado del inducido.

4. Motores de excitación mixta (combinados) que tienen IDS en serie y SHOV en paralelo del devanado de excitación.

Tipos de motores de CC

Los motores de CC difieren principalmente en la naturaleza de la excitación. Los motores pueden ser de excitación independiente, en serie y mixta.Paralelamente, la emoción puede ser descuidada. Incluso si el devanado de campo está conectado a la misma red desde la que se alimenta el circuito de armadura, también en este caso la corriente de excitación no depende de la corriente de armadura, ya que la red de suministro puede considerarse como una red de potencia infinita, y el voltaje es permanente.

El devanado de campo siempre está conectado directamente a la red y, por lo tanto, la introducción de una resistencia adicional en el circuito del inducido no tiene efecto sobre el modo de excitación. Los detalles de que existe con excitación paralela en los generadores, no puede ser aquí.

Los motores de CC de baja potencia a menudo usan excitación de imán permanente. Al mismo tiempo, el circuito para encender el motor se simplifica significativamente y se reduce el consumo de cobre. Cabe señalar, sin embargo, que aunque el devanado de campo esté desconectado, las dimensiones y el peso del sistema magnético no son menores que con la excitación electromagnética de la máquina.

Las propiedades de los motores están determinadas en gran medida por su sistema. excitación.

Cuanto mayor sea el tamaño del motor, mayor será el par natural y, en consecuencia, la potencia. Por lo tanto, con una mayor velocidad de rotación y las mismas dimensiones, se puede obtener más potencia del motor. En este sentido, por regla general, los motores de CC están diseñados, especialmente con baja potencia a alta velocidad: 1000-6000 rpm.

Sin embargo, debe tener en cuenta que la velocidad de rotación de los cuerpos de trabajo de las máquinas de producción es significativamente menor. Por lo tanto, se debe instalar una caja de cambios entre el motor y la máquina de trabajo.Cuanto mayor sea la velocidad del motor, más compleja y costosa se vuelve la caja de cambios. En instalaciones de alta potencia, donde la caja de cambios es una unidad costosa, los motores están diseñados a velocidades significativamente más bajas.

También hay que tener en cuenta que una caja de cambios mecánica siempre introduce un error importante. Por lo tanto, en instalaciones de precisión, es deseable utilizar motores de baja velocidad, que podrían conectarse a los cuerpos de trabajo directamente o mediante la transmisión más simple. A este respecto, aparecieron los llamados motores con alto par a bajas velocidades de rotación. Estos motores son muy utilizados en máquinas de corte de metales, donde se articulan con cuerpos de desplazamiento sin conexiones intermedias mediante husillos a bolas.

Los motores eléctricos también difieren en diseño cuando los signos se relacionan con las condiciones de su funcionamiento. Para condiciones normales, se utilizan los llamados motores abiertos y protegidos, salas refrigeradas por aire en las que se instalan.

El aire es insuflado a través de los conductos de la máquina por medio de un ventilador colocado en el eje del motor. Los motores cerrados enfriados por una superficie con aletas externas o una corriente de aire externa se utilizan en entornos agresivos. Por último, están disponibles motores especiales para atmósferas explosivas.

Los requisitos específicos para el diseño del motor se presentan cuando es necesario garantizar un alto rendimiento: un flujo rápido de procesos de aceleración y desaceleración. En este caso, el motor debe tener una geometría especial: un diámetro pequeño de la armadura con su gran longitud.

Para reducir la inductancia del devanado, no se coloca en los canales y en la superficie de una armadura lisa.La bobina se fija con adhesivos como resina epoxi. Con baja inductancia de bobina es fundamental que se mejoren las condiciones de conmutación del colector, no hay necesidad de polos adicionales, se puede utilizar un colector de dimensiones más pequeñas. Este último reduce aún más el momento de inercia del inducido del motor.

Incluso mayores posibilidades para reducir la inercia mecánica proporcionan el uso de una armadura hueca, que es un cilindro de material aislante. En la superficie de este cilindro se encuentra un devanado hecho por impresión, estampación o dibujo sobre una plantilla en una máquina especial. La bobina se fija con materiales adhesivos.

Dentro de un cilindro giratorio para crear caminos, es necesario un núcleo de acero para el paso del flujo magnético. En motores con armaduras lisas y huecas, debido a un aumento en los espacios en el circuito magnético debido a la introducción de bobinados y materiales aislantes en ellos, la fuerza de magnetización requerida para conducir el flujo magnético requerido aumenta significativamente. En consecuencia, el sistema magnético resulta estar más desarrollado.

Los motores de baja inercia también incluyen motores de armadura de disco. Discos sobre los que se aplican o pegan los devanados, hechos de un material aislante delgado que no se deforma, por ejemplo, vidrio. Un sistema magnético en la versión bipolar consta de dos abrazaderas, una de las cuales alberga las bobinas de excitación. Debido a la baja inductancia del devanado del inducido, la máquina, por regla general, no tiene colector, y la corriente se elimina directamente del devanado mediante cepillos.

También se debe mencionar sobre el motor lineal, que no proporciona movimiento rotatorio y de traslación.Representa el motor, el sistema magnético en el que se encuentra y los polos están montados en la línea de movimiento de la armadura y el correspondiente cuerpo de trabajo de la máquina. El ancla generalmente se diseña como un ancla de baja inercia. El tamaño y el costo del motor son grandes, ya que se requiere una cantidad significativa de postes para proporcionar movimiento a lo largo de una sección determinada de la carretera.

Arranque de motores de corriente continua

En el momento inicial de arrancar el motor, la armadura está estacionaria y opuesta. etc. c) el voltaje en la armadura es igual a cero, por lo tanto Ip = U / Rya.

La resistencia del circuito de la armadura es pequeña, por lo que la corriente de irrupción supera 10-20 veces o más la nominal. Esto puede causar importantes esfuerzos electrodinámicos en el devanado de la armadura y su sobrecalentamiento excesivo, por lo que el motor comienza a usarse reóstatos de arranque — resistencias activas incluidas en el circuito del inducido.

Los motores de hasta 1 kW se pueden arrancar directamente.

El valor de resistencia del reóstato de arranque se selecciona de acuerdo con la corriente de arranque permisible del motor. El reóstato se fabrica en etapas para mejorar la suavidad de arranque del motor eléctrico.

Al comienzo del arranque, se ingresa toda la resistencia del reóstato. A medida que aumenta la velocidad del ancla, hay una contra-e. d. s, que limita las corrientes de irrupción Eliminando gradualmente paso a paso la resistencia del reóstato del circuito de armadura, aumenta el voltaje suministrado a la armadura.

Control de velocidad motor eléctrico corriente continua

Velocidad del motor de CC:

donde U es la tensión de alimentación; Iya — corriente de armadura; Ri es la resistencia de armadura del circuito; kc — coeficiente que caracteriza el sistema magnético; F es el flujo magnético del motor eléctrico.

A partir de la fórmula, se puede ver que la velocidad de rotación de la corriente continua del motor eléctrico se puede ajustar de tres maneras: cambiando el flujo de excitación del motor eléctrico, cambiando el voltaje suministrado al motor eléctrico y cambiando la resistencia en circuitos de armadura .

Los primeros dos métodos de control han recibido el uso más generalizado, el tercer método rara vez se usa: no es económico y la velocidad del motor depende significativamente de las fluctuaciones de carga. Las propiedades mecánicas resultantes se muestran en la Fig.

Características mecánicas de un motor DC con diferentes métodos de control de velocidad

La línea en negrita es la dependencia natural de la velocidad del par en el eje, o lo que es lo mismo, de la corriente de armadura. La línea recta con características mecánicas naturales se desvía un poco de la línea discontinua horizontal. Esta desviación se llama inestabilidad, falta de rigidez, a veces estatismo. Un grupo de rectas no paralelas I corresponde a la regulación de velocidad por excitación, las rectas paralelas II se obtienen como resultado de cambiar el voltaje del inducido, finalmente el ventilador III es el resultado de introducir una resistencia activa en el circuito del inducido.

La magnitud de la corriente de excitación de un motor de CC se puede controlar mediante un reóstato o cualquier dispositivo cuya resistencia se pueda variar en magnitud, como un transistor. A medida que aumenta la resistencia en el circuito, la corriente de campo disminuye y la velocidad del motor aumenta.Cuando el flujo magnético se debilita, las características mecánicas están por encima de las naturales (es decir, por encima de las características en ausencia de un reóstato). Un aumento en la velocidad del motor provoca un aumento en las chispas debajo de las escobillas. Además, cuando el motor eléctrico opera con flujo debilitado, la estabilidad de su operación disminuye, especialmente con cargas de eje variables. Por lo tanto, los límites de control de velocidad de esta manera no superan 1,25 — 1,3 veces la nominal.

La regulación de voltaje requiere una fuente de corriente constante, como un generador o un convertidor. Se utiliza una regulación similar en todos los sistemas de accionamiento eléctrico industrial: generador - accionamiento de corriente continua (G - DPT), amplificador de máquina eléctrica - motor de CC (EMU - DPT), amplificador magnético - motor de CC (MU - DPT), convertidor de tiristores — Motor CC (T — DPT).

Detener motores eléctricos corriente continua

En los accionamientos eléctricos con motores eléctricos de CC se utilizan tres métodos de frenado: frenado dinámico, regenerativo y de oposición.

El freno dinámico del motor de CC se realiza cortocircuitando el devanado del inducido del motor o resistor… En el que un motor de CC comienza a funcionar como generador, convirtiendo la energía mecánica almacenada en energía eléctrica. Esta energía se libera como calor en la resistencia a la que se cierra el devanado del inducido. El frenado dinámico garantiza un frenado preciso del motor.

El motor de CC de frenado regenerativo funciona cuando está conectado a la red eléctrica y el mecanismo de accionamiento hace girar el motor a una velocidad superior a la velocidad de ralentí ideal. Entonces D.etc.s inducida en el devanado del motor excederá el valor del voltaje de línea, la corriente en el devanado del motor cambiará de dirección. Un motor eléctrico se pone a trabajar en modo generador, dando energía a la red. Al mismo tiempo, se produce un momento de frenado en su eje. Tal modo se puede obtener en los accionamientos de los mecanismos de elevación al bajar la carga, así como al regular la velocidad del motor y durante los procesos de frenado en accionamientos eléctricos con corriente continua.

El frenado regenerativo de un motor DC es el método más económico, ya que en este caso se devuelve la electricidad a la red. En el accionamiento eléctrico de máquinas para corte de metales, este método se utiliza para el control de velocidad en los sistemas G — DPT y EMU — DPT.

La detención del motor de CC de oposición se realiza cambiando la polaridad del voltaje y la corriente en el devanado del inducido. Cuando la corriente de armadura interactúa con el campo magnético de la bobina de excitación, se crea un par de frenado, que disminuye a medida que disminuye la velocidad de rotación del motor eléctrico. Cuando la velocidad de un motor eléctrico desciende a cero, el motor eléctrico debe desconectarse de la red, de lo contrario comenzará a girar en sentido contrario.