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Métodos de control de velocidad para motores de CC: control de voltaje, resistencia y flujo para motores de CC en serie y en derivación
Los motores de CC se utilizan para convertir la potencia de corriente continua (CC) en potencia mecánica basada en la fuerza producida por un campo magnético. La potencia del motor es la fuerza mecánica en rotación (velocidad) del eje.
Dependiendo de la aplicación, se debe cambiar la velocidad del motor. Por lo tanto, cambiar intencionalmente la velocidad se conoce como control de velocidad del motor.
El término control de velocidad es diferente de regulación de velocidad. La regulación de velocidad consiste en mantener constante la velocidad del eje frente a los cambios de carga.
Ecuación EMF para un motor DC
La fórmula EMF para un motor DC es:
Eb=PΦNZ/60A
dónde;
- P = número de polos
- Ф = flujo magnético por polo
- N = velocidad del motor (RPM)
- Z = número de conductores
- A = número de caminos paralelos
Una vez diseñado el motor, no se puede cambiar el número de polos (P), conductores (Z) y caminos paralelos (A). Son por tanto cantidades fijas.
Mib ∝ΦN
Eb = kΦN
donde k = constante de proporcionalidad
Para motores de CC, EMF también se define como:
imagenb = V – yoara
dónde;
- V = tensión de alimentación
- Ia = corriente de armadura
- ra = resistencia de armadura
Compara ambas expresiones.
kΦN = Ⅴ-Ⅰara
k = norte = V – yoara /kΦ
De la fórmula anterior, la velocidad del motor depende de la tensión de alimentación (V), el flujo magnético (Φ) y la resistencia del inducido (R).a).
Por lo tanto, la velocidad del motor de CC se puede variar, cambiar y controlar cambiándolo.
- Voltaje terminal “V” (también conocido como Método de control de voltaje aplicado).
- Resistencia externa debida a la resistencia del inducido Ra (alias método de control reostático).
- Flujo por polo Φ (también conocido como método de control de flujo).
Aquí, el voltaje terminal y la resistencia del inducido están relacionados con el circuito del inducido y el flujo por polo está relacionado con el circuito de campo.
Por lo tanto, los métodos de control de velocidad del motor de CC se clasifican de la siguiente manera:
- Método de control de armadura
- Método de control de campo
Luego analizamos cómo implementar estos métodos para motores de CC en serie, en derivación y compuestos.
Control de velocidad del motor serie DC
El control de velocidad del motor de la serie DC se realiza mediante el control de armadura y el método de control de campo.
Método de control de resistencia de armadura para motores de serie de CC
En este método, una resistencia variable o reóstato se conecta en serie con la resistencia de armadura. El diagrama de circuito para este método se muestra a continuación.
Figura 1
En un motor en serie, el devanado del inducido está conectado en serie con el devanado de campo. Por lo tanto, la corriente de armadura y la corriente de campo son las mismas.
Al cambiar la resistencia del inducido, se modifican la corriente y el voltaje del inducido. A medida que aumenta el valor de la resistencia externa, disminuyen el voltaje a través del inducido y la corriente de los devanados del inducido. Y luego se ralentiza.
Con este método, la velocidad del motor solo se reduce desde el nivel de velocidad sin la resistencia externa. La velocidad del motor no se puede aumentar desde este nivel.
Aquí una resistencia externa está conectada en serie con la armadura. Por lo tanto, la corriente a plena carga fluye a través de la resistencia externa. Por lo tanto, están diseñados para transportar corriente a plena carga de forma continua.
Las características de velocidad-corriente se muestran a continuación.
Figura 2
Método de control de voltaje de armadura del motor de la serie DC
En este método, la velocidad se controla variando el voltaje de armadura (voltaje de suministro). Este método requiere una fuente de voltaje variable separada.
La velocidad del motor es proporcional a la tensión de alimentación. Entonces, si el voltaje aumenta, la velocidad del motor aumentará y viceversa.
Este método no se utiliza normalmente. Porque el costo de las fuentes de alimentación variables es muy alto. Por lo tanto, este método rara vez se usa para controlar la velocidad.
Método de control de campo del motor de la serie DC
La corriente de campo es proporcional al flujo magnético. En este método, la velocidad se controla controlando la corriente de campo. Hay dos formas de controlar la corriente de campo.
- control de buzo de campo
- Control de campo tocado
control de buzo de campo
En este método, un devanado de campo en serie se conecta en paralelo con el desviador. Un desviador no es más que una resistencia variable. Parte de la corriente de campo pasa a través del desviador.
De la ecuación de velocidad del motor, el flujo es inversamente proporcional a la velocidad del motor. Entonces, a medida que el flujo disminuye, la velocidad aumenta.
Cuanto menor sea el valor de la resistencia del desviador, menor será la corriente de campo y menor el flujo magnético generado dentro del motor. Por lo tanto, la velocidad del motor aumenta.
Este método le permite aumentar la velocidad desde la velocidad normal. El diagrama de circuito para este método se muestra a continuación.
Figura 3
control de campo pulsado
Hay tomas en los devanados de campo para seleccionar el número de vueltas en el devanado. La corriente de campo se controla seleccionando tapping.
Cuantas más vueltas, mayor es la corriente de campo y menor la velocidad. Si el número de vueltas es menor, la corriente de campo será menor, y si hay más, la velocidad será mayor.
Por lo tanto, en este método, la velocidad se puede controlar eligiendo la toma adecuada proporcionada en el devanado de campo.
Este método se utiliza en tracción eléctrica para controlar la velocidad del accionamiento. El diagrama de circuito para este método se muestra a continuación.
Figura 4
Control de velocidad del motor de derivación de CC
El método de control de velocidad para los motores de derivación de CC es similar al de los motores de serie de CC. Métodos de control de campo y armadura también aplicables a motores de derivación de CC.
Método de control de resistencia de armadura del motor de derivación de CC
Este método agrega una resistencia externa al circuito de armadura. El devanado de campo está directamente conectado a la fuente de alimentación. Por lo tanto, la corriente de campo sigue siendo la misma. Además, el flujo magnético permanece igual incluso si cambia la resistencia externa.
De la ecuación de velocidad, la corriente de armadura es proporcional a la velocidad del motor. A medida que aumenta el valor de la resistencia externa, la corriente de armadura disminuye. Así que te ralentiza.
Este método se utiliza para controlar la velocidad por debajo de los valores normales. La velocidad no aumenta por encima de la velocidad normal. El diagrama de conexión para este método se muestra a continuación.
Figura 5
Las características de velocidad-corriente se muestran a continuación.
Figura-6
Método de control de campo para motor de derivación de CC
En un motor de derivación de CC, una resistencia variable está conectada en serie con el devanado de campo de derivación. La corriente de campo puede ser cambiada por esta resistencia variable. Esta resistencia variable también se denomina regulador de campo.
El diagrama de conexión para este método se muestra a continuación.
Figura-7
Del esquema anterior, la ecuación para la corriente de campo de derivación es:
Aumentar el valor de la resistencia reduce la corriente de campo y reduce el flujo magnético. De la ecuación de velocidad, el flujo es inversamente proporcional a la velocidad. Por lo tanto, la velocidad aumenta a medida que disminuye el flujo magnético.
Por lo tanto, este método se puede aplicar para controlar la velocidad por encima de la velocidad normal. No puedes ir más lento que la velocidad normal de esta manera. Las características de velocidad-corriente de este método se muestran en la siguiente figura.
Figura 8
Método de control de voltaje de armadura del motor de derivación de CC
En este método, el devanado de campo es alimentado por una fuente de alimentación constante. Sin embargo, el devanado del inducido se alimenta de una fuente de alimentación de CC variable independiente.
Este método Método de Ward-LeonardEl diagrama de conexión para este método se muestra a continuación.
Figura-9
De la figura anterior, estamos controlando la velocidad del motor M1. Este motor fue accionado por el generador G.
El devanado de campo de derivación está conectado a la fuente de alimentación de CC. El generador G es accionado por el motor M2. El motor M2 es un motor de velocidad constante y está alimentado por una fuente de alimentación de CC.
Cuando el voltaje de salida del generador G se suministra al motor, el motor M1 comienza a girar. Al controlar el voltaje de salida del generador G, se puede controlar la velocidad del motor.
Un regulador de campo está conectado a través del generador mediante una línea de alimentación de CC para controlar la excitación del campo.
Controle el voltaje de salida del generador controlando el voltaje de excitación del generador. Y este voltaje controla la velocidad del motor M1.
El interruptor RS es un interruptor inverso. Este interruptor se utiliza para cambiar los terminales de la excitación de campo. Por lo tanto, la corriente de magnetización se invierte y se genera un voltaje inverso.
Este voltaje inverso por lo tanto invierte la velocidad del motor M1. Entonces, este método permite que el motor gire en ambas direcciones. Además, la velocidad se puede controlar en ambos lados de la dirección de rotación.
Pros y contras del método Ward Leonard
Beneficios del Método Ward-Leonard
Las ventajas de este método se resumen a continuación.
- La velocidad del motor se puede controlar en un amplio rango.
- El funcionamiento del motor es muy suave.
- La regulación de la velocidad del motor es buena.
- Un motor puede moverse con aceleración uniforme.
- Tiene una capacidad de ruptura inherente.
- La dirección de rotación se puede invertir fácilmente y es posible controlar la velocidad en ambas direcciones.
Desventajas del método Ward-Leonard
Las desventajas de este método se resumen a continuación.
- Requiere dos máquinas adicionales (grupos electrógenos de motor) con la misma clasificación que el motor principal. El coste global de esta configuración es, por tanto, muy elevado.
- produce más ruido.
- Requiere mantenimiento frecuente.
- Esta ubicación requiere más espacio para instalar.
- Si el motor funciona durante mucho tiempo en condiciones de carga ligera, la eficiencia general será baja.
Aplicaciones del Método Ward-Leonard
Este método se utiliza para controlar motores en un amplio rango de velocidades. Las aplicaciones de motor son muy sensibles a la velocidad. Este método es muy útil en esta condición.
Este método se utiliza en aplicaciones tales como:Grúas, excavadoras, elevadores, montacargas de minas, máquinas papeleras, acerías, etc.
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