Motores de Cd de excitación de separada y en derivación
Hasta ahora se ha hablado de un campo magnético creado por un bobinado de excitación pero no se ha determinado como se alimenta dicha excitación. Una forma de obtener la corriente de excitación sería mediante una fuente independiente, lo que se llama excitación independiente (fig 17).
fig17
fig 18
La máquina también puede ser autoexcitada en paralelo, derivación derivación o shunt fig. 18 El arrollamiento de excitación estaría en este caso conectado en paralelo con el inducido con un reóstato intercalado para regular la corriente de excitación. La máquina de corriente continua puede tener también una excitación serie o sea que el arrollamiento de excitación va conectado en serie con el inducido.(figura 19) Esta conexión tiene muy poco uso como generador pero es muy utilizada en motores de corriente continua. También puede emplearse una combinación de los dos tipos de excitación excitación anteriores anteriores que sería la Conexión Compuesta (figura 20).
fig. 19
fig. 20
En las máquinas con excitación compuesta el arrollamiento serie y el arrolla miento derivación van superpuestos en los polos como se indica en la fig 21
bobinado serie
bobinado derivación
campo derivación
campo serie
bobinado serie
bobinado derivación
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+
+
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campo derivación
campo serie
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fig.21 La conexión compuesta puede ser aditiva o sustractiva según los flujos creados por ambos arrollamientos se sumen o resten. La conexión aditiva se utiliza en algunos generadores en donde se pretende compensar la caída de tensión con la adición del campo serie. La conexión sustractiva se emplean en las máquinas de soldar rotativas. Principio de funcionamiento
Si se tiene una espira como la de la figura 22, sumergida en un campo magnético de inducción "B” y mediante una fuente externa hacemos circular una corriente se producirá una fuerza normal a la dirección “B".
fig. 22 Si la espira puede girar sobre su eje se desplazará hasta que quede en la posición horizontal fig. 23, tal vez continuaría girando un poco por inercia pero ni bien sobrepasa la posición horizontal las fuerzas comenzarán a actuar en contra del movimiento.
fig. 23 Para que continúe girando será necesario invertir el sentido de la corriente.
fig. 24 Esto se logra, al igual que en el generador de corriente continua, mediante un conmutador o colector fig. 25, obteniendo una cupla rectificada pulsante que hace que la máquina continúe girando en el mismo sentido.
fig. 25 Al igual que en el generador de corriente continua, aumentando el número de espiras y distribuyéndolas en forma radial se obtiene un resultado mejor.
Características constructivas
Las características constructivas del motor de corriente continua son idénticas a las del generador de corriente continua. Excitación, Reacción de inducido, Conmutación
Los tipos de excitación son los mismos que para el generador de corriente continua: derivación, serie y compuesto. En el motor de corriente continua adquiere mucha importancia la conexión serie. En cuanto a reacción de inducido y fenómenos de conmutación el comportamiento del motor de corriente continua es igual al del generador. Características del motor de corriente continua.
La ecuación del motor de corriente continua es:
U = E + Ri ·I donde: U es la tensión de alimentación de inducido E es la f.e.m. inducida en el bobinado como consecuencia de su movimiento debajo del campo magnético. Ri es la suma de la resistencia interna del bobinado inducido, más la resistencia de colector, más las resistencia de escobillas, más la resistencia de arrollamientos compensadores y más la resistencia de polos aux iliares de conmutación. I es la corriente de inducido E=k·
·n
donde: k es una constante propia del motor es el flujo magnético por polo n es la velocidad de giro en r.p.m. entonces la ecuación será:
U = k · ·n + Ri ·I En el motor de corriente continua la cupla es proporcional a la corriente y al flujo por polo. C = k’ · I ·
Con estas ecuaciones se pueden deducir las curvas características de mayor importancia en los motores que son las de: cupla - velocidad y potencia - velocidad.
Motor de excitación en derivación
Para el motor con excitación derivación la curva característica par velocidad será la siguiente:
C
n [r.p.m.] C
. e t c = . m i l a e d U
n [r.p.m.]
Fig26 El hecho de la característica par-velocidad sea una recta hace muy interesante esta máquina para el control de velocidad ya que la respuesta va a ser función lineal del estímulo. El control de velocidad de esta máquina se hace modificando la tensión aplicada al inducido, para lo cual se puede colocar un reóstato en serie con el inducido.
Ualim. Ui
fig. 27 Actualmente no se emplean reóstatos porque éstos disipan calor. En su lugar se emplean controles electrónicos.
Motor excitación serie
Para el motor con excitación serie la curva característica par velocidad será la siguiente:
C I
C
n [r.p.m.]
campo
I
n [r.p.m.]
fig. 28 El motor serie de corriente continua tiende a embalarse cuando queda en vacio pudiendo llegar a su autodestrucción. La ventaja del motor serie es su elevadísima cupla de arranque lo que lo hace muy útil para acelerar grandes masas. El motor serie de corriente, continua es la máquina ideal para tracción ferroviaria. al igual que cualquier otro motor, los motores serie convertir la energía eléctrica en energía mecánica. Su funcionamiento se basa en el principio electromagnético simple por el cual cuando el campo magnético creado alrededor de un conductor portador de corriente interactúa con un campo magnético externo, se genera un movimiento de rotación.
Una serie DC motor tiene toda la 6 fundamental componentes de eje, rotor (armadura), el estator, conmutador, imán de campo (s) y los cepillos-que están presentes en un motor de corriente continua genérico. La carcasa del motor en la que dos o más piezas de polo del electroimán están alojados forma la parte estacionaria del motor, el estator. La armadura, bobinados en un núcleo, conectado eléctricamente al conmutador comprenden el rotor. Rotor tiene un eje central alrededor del cual gira el rotor en relación al estator. Se suministra energía a los devanados del inducido a través de las escobillas estacionarias que tocan el conmutador giratorio .
Un típico diseño de motor de CC se indica en el siguiente diagrama:
Serie del motor - Esquema eléctrico
En la serie de devanados de motores de estator y los devanados de campo se conectan en serie entre sí. Como resultado, la corriente de campo y la corriente de armadura son iguales. Corrientes pesadas fluir directamente de la fuente a los devanados de campo. Para llevar esta carga enorme, devanados de campo son muy gruesas y tienen pocas vueltas. Por lo general, las barras de cobre forman bobinados del estator. Estas barras de cobre de espesor disipar el calor generado por el fuerte flujo d e corriente de manera muy eficaz. Tenga en cuenta que los devanados de campo del estator S1-S2 están en serie con la rotación del inducido A1-A2. En una serie de potencias motor eléctrico se sumin istra entre un extremo de los devanados de campo en serie y un extremo de la armadura. Cuando se aplica voltaje, la corriente fluye desde las terminales de la fuente de alimentación a través de la bobina de la serie y el devanado del inducido.Los conductores grandes presentes en los devanados del inducido y del campo proporciona la única resistencia al flujo de esta corriente. Dado que estos conductores son tan grandes, su resistencia es muy baj a. Esto hace que el motor para dibujar una gran cantidad de corriente desde la fuente de alimentación. Cuando la gran corriente comienza a fluir a través del campo y bobinas de la armadura, las bobinas de llegar a la saturación que resulta en la producción de campo magnético más fuerte posible. La fuerza de estos campos magnéticos proporciona los ejes de armadura con la mayor cantidad de par posible. El par de torsión grande hace que la armadura empieza a girar con la cantidad máxima de potencia y la armadura comienza a girar.
Velocidad de Motores CC Series
En los motores serie, una relación lineal existe entre la corriente que fluye a través de los devanados de campo y la cantidad de par de torsión producido. Como el flujo de corrientes pesadas a través de los devanados de campo muy grueso de la serie, los pares se producen en grandes motores de la serie. Esta característica hace q ue los motores serie para ser utilizados como motores de arranque para aplicaciones indu striales. Motores de la serie se puede mover relativamente mayores cargas del eje. Un motor de serie se puede arrancar el motor de un automóvil trazando una fuerte corriente de 500A. En una serie fábrica de motores pueden ayudar a operar grúas enormes llevando a varios miles de amperios. Los motores serie generalmente operan para una duración muy inferior, aproximadamente sólo unos pocos segundos, sólo con el propósito de partida.
Serie del motor de control de velocidad
Control de la velocidad del motor se consigue mediante el control de la tensión aplicada al motor. En esencia, esto controla el par desarrollado por el motor. Para aumentar la velocidad de un motor DC serie una resistencia baja se coloca en paralelo con el campo de
serie. Esta resistencia de derivación reduce la corriente de campo, que produce una caída en el flujo magnético y un aumento de la velocidad. Para reducir la velocidad está conectada una resistencia externa en serie con el inductor y el inducido. Esto se traduce en la reducción de la tensión de inducido y una caída en la velocidad. Cuando la velocidad del inducido aumenta la corriente de campo se reduce, reduciendo la fuerza contra electromotriz inducida. Esto se traduce en incremento adicional en la velocidad y prácticamente no hay límite superior de la velocidad. Así funcionar un motor de serie herida sin carga es muy arriesgado, ya que puede acelerar la destrucción.
Motor de imán permanente En otra entrada ya tratamos los motores de corriente continua, me dejé el motor de corriente continua de imanes permanentes, ¿en qué consiste? Muy sencillo es como cualquier motor de corriente continua con la diferencia que el bobinado inductor está compuesto por imanes permanentes.
Existen muchos modelos de este tipo de motores de potencias de fracciones de vatio hasta el centenar de vatios o más dependiendo de la aplicación, no suelen ser potencias altas, su utilización es enorme en maquinaria industrial, maquinaria de embalaje, accionamiento de disyuntores, aplicaciones domóticas, en servomotores, maquinaría de laboratorio, Las tensiones nominales de estos motores dependiendo de la aplicación pueden ser desde 12 a 110 voltios de cc, aunque existen de tensiones menores o mayores En la foto se pueden apreciar los imanes permanentes alojados en el estator de la máquina y como se puede ver el rotor o bobinado inducido es como el de cualquier motor de corriente continua. Ventajas: – Baja inercia (grandes aceleraciones) – Pérdidas nulas en el estator y en el hierro del rotor. – Baja saturación→ LINEALIDAD – Baja constante de tiempo eléctrica (L↑) – Bajos pares de retención – Relación tensión-velocidad LINEAL – Relación corriente-par LINEAL – Volumen bajo – Baja tensión de arranque – Menores problemas de mantenimiento del colector
Esquema un motor con imán per manente Resumen
de
curvas
características
de
un
motor
se
imán
permanente
