Tensión del motor de CC. Motor de corriente continua. Características y regulación. Motor asíncrono trifásico con rotor bobinado.

Los motores de CC no se utilizan con tanta frecuencia como los motores. corriente alterna. A continuación se detallan sus ventajas y desventajas.

En la vida cotidiana, los motores de CC se utilizan en juguetes para niños, ya que funcionan con baterías. Se utilizan en el transporte: en el metro, tranvías, trolebuses y automóviles. En las empresas industriales, los motores eléctricos de CC se utilizan para impulsar unidades que utilizan baterías para un suministro de energía ininterrumpida.

Diseño y mantenimiento de motores de CC

El devanado principal de un motor de corriente continua es ancla, conectado a la fuente de alimentación a través de aparato de cepillo. La armadura gira en el campo magnético creado por polos del estator (devanados de campo). Las partes finales del estator están cubiertas con escudos con cojinetes en los que gira el eje del inducido del motor. Por un lado, montado en el mismo eje. admirador enfriamiento, impulsando un flujo de aire a través de las cavidades internas del motor durante el funcionamiento.

El aparato de cepillo es un elemento vulnerable en el diseño del motor. Las escobillas se afilan al conmutador para repetir su forma con la mayor precisión posible y se presionan contra él con fuerza constante. Durante el funcionamiento, los cepillos se desgastan, el polvo conductor de ellos se deposita en las partes estacionarias y debe eliminarse periódicamente. A veces es necesario mover las propias escobillas en las ranuras; de lo contrario, bajo la influencia del mismo polvo, se atascarán en ellas y “cuelgan” sobre el conmutador. Las características del motor también dependen de la posición de las escobillas en el espacio en el plano de rotación del inducido.

Con el tiempo, las escobillas se desgastan y es necesario reemplazarlas. También se desgasta el conmutador en los puntos de contacto con las escobillas. Periódicamente, se desmonta la armadura y se gira el conmutador en un torno. Después del pulido, el aislamiento entre las laminillas del conmutador se corta a cierta profundidad, ya que es más resistente que el material del conmutador y destruirá las escobillas durante el procesamiento posterior.

Circuitos de conexión de motores de CC

Presencia de devanados de campo – rasgo distintivo Máquinas de CC. Electricidad y propiedades mecánicas motor eléctrico.

excitación independiente

El devanado de excitación está conectado a una fuente independiente. Las características del motor son las mismas que las de un motor de imanes permanentes. La velocidad de rotación está controlada por la resistencia en el circuito del inducido. También está regulada por un reóstato (resistencia de ajuste) en el circuito del devanado de excitación, pero si su valor disminuye excesivamente o si se rompe, la corriente del inducido aumenta hasta valores peligrosos. Motores con excitación independiente No arranque al ralentí o con poca carga en el eje. La velocidad de rotación aumentará bruscamente y el motor resultará dañado.

Los circuitos restantes se denominan circuitos autoexcitados.

Excitación paralela

El rotor y los devanados de excitación están conectados en paralelo a una fuente de energía. Con esta conexión, la corriente a través del devanado de excitación es varias veces menor que a través del rotor. Las características de los motores eléctricos son rígidas, lo que permite su uso para accionar máquinas y ventiladores.

La regulación de la velocidad de rotación está garantizada mediante la inclusión de reóstatos en el circuito del rotor o en serie con el devanado de excitación.

Excitación secuencial

El devanado de campo está conectado en serie con el devanado del inducido y la misma corriente fluye a través de ellos. La velocidad de un motor de este tipo depende de su carga; no se puede encender al ralentí. Pero tiene buenas características de arranque, por lo que en los vehículos electrificados se utiliza un circuito de excitación en serie.

Emoción mixta

Con este esquema se utilizan dos devanados de excitación, ubicados por pares en cada uno de los polos del motor eléctrico. Se pueden conectar para que sus flujos se sumen o resten. Como resultado, el motor puede tener características similares a las de un circuito de excitación en serie o en paralelo.

Para cambiar la dirección de rotación cambiar la polaridad de uno de los devanados de excitación. Para controlar el arranque del motor eléctrico y su velocidad de rotación, se utiliza la conmutación gradual de resistencias.

Los motores eléctricos impulsados ​​por corriente continua se utilizan con mucha menos frecuencia en comparación con los motores impulsados ​​por corriente alterna. En condiciones domésticas, los motores eléctricos de CC se utilizan en juguetes para niños, impulsados ​​​​por baterías regulares con corriente continua. En producción, los motores eléctricos de CC impulsan diversas unidades y equipos. Su alimento se suministra desde baterías potentes baterías.

Diseño y principio de funcionamiento.

Los motores de CC tienen un diseño similar a los motores síncronos de CA, con la diferencia del tipo de corriente. Los modelos de demostración de motores simples utilizaban un solo imán y un marco por el que pasaba corriente. Tal dispositivo fue considerado como ejemplo sencillo. Los motores modernos son dispositivos muy sofisticados capaces de desarrollar una gran potencia.

El devanado principal del motor es la armadura, que recibe energía a través del conmutador y el mecanismo de escobillas. Gira en un campo magnético formado por los polos del estator (carcasa del motor). La armadura está formada por varios devanados colocados en sus ranuras y fijados allí con un compuesto epoxi especial.

El estator puede estar compuesto por devanados inductores o por imanes permanentes. En motores de baja potencia se utilizan imanes permanentes y en motores con mayor poder El estator está equipado con devanados de campo. El estator está cerrado en los extremos con tapas con cojinetes incorporados que sirven para girar el eje del inducido. Un ventilador de refrigeración está conectado a un extremo de este eje, que crea presión de aire y la hace circular por el interior del motor durante el funcionamiento.

El principio de funcionamiento de dicho motor se basa en la ley de Ampere. Cuando colocas un marco de alambre en un campo magnético, girará. La corriente que lo atraviesa crea un campo magnético a su alrededor que interactúa con el exterior. campo magnético, lo que hace que el marco gire. En el diseño de motores modernos, el papel del bastidor lo desempeña una armadura con devanados. Se les suministra corriente, como resultado se crea una corriente alrededor de la armadura, lo que la hace girar.

Para suministrar corriente alternativamente a los devanados del inducido, se utilizan cepillos especiales hechos de una aleación de grafito y cobre.

Los cables de los devanados de la armadura se combinan en una unidad, llamada colector, hecha en forma de un anillo de láminas unidas al eje de la armadura. A medida que el eje gira, las escobillas suministran alternativamente energía a los devanados del inducido a través de las láminas del conmutador. Como resultado, el eje del motor gira a una velocidad uniforme. Cuantos más devanados tenga la armadura, más uniformemente funcionará el motor.

El conjunto de escobillas es el mecanismo más vulnerable en el diseño del motor. Durante el funcionamiento, las escobillas de cobre y grafito rozan el conmutador, repitiendo su forma y lo presionan con fuerza constante. Durante el funcionamiento, las escobillas se desgastan y el polvo conductor, producto de este desgaste, se deposita en las piezas del motor. Este polvo debe eliminarse periódicamente. La eliminación del polvo se suele realizar con aire a alta presión.

Los cepillos requieren movimientos periódicos en las ranuras y soplar con aire, ya que el polvo acumulado puede hacer que se atasquen en las ranuras guía. Esto hará que las escobillas cuelguen sobre el conmutador y provocarán un mal funcionamiento del motor. Los cepillos requieren reemplazo periódico debido al desgaste. El desgaste del conmutador también ocurre donde el conmutador hace contacto con las escobillas. Por lo tanto, cuando se desgasta, se retira la armadura y se gira el conmutador en un torno. Después de ranurar el conmutador, el aislamiento ubicado entre las laminillas del conmutador se pule hasta una pequeña profundidad para que no destruya las escobillas, ya que su resistencia excede significativamente la resistencia de las escobillas.

tipos

Los motores eléctricos de CC se dividen según la naturaleza de la excitación.

excitación independiente

Con este tipo de excitación, el devanado está conectado a fuente externa nutrición. En este caso, los parámetros del motor son similares a los de un motor de imanes permanentes. La velocidad de rotación se ajusta mediante la resistencia de los devanados del inducido. La velocidad está controlada por un reóstato de control especial conectado al circuito del devanado de excitación. Si la resistencia disminuye significativamente o el circuito se rompe, la corriente del inducido aumenta hasta valores peligrosos.

Los motores eléctricos con excitación independiente no deben arrancarse sin carga o con poca carga, ya que su velocidad aumentará bruscamente y el motor fallará.

Excitación paralela

Los devanados de campo y del rotor están conectados en paralelo a una fuente de corriente. Con este esquema, la corriente del devanado de campo es significativamente menor que la corriente del rotor. Los parámetros de los motores se vuelven demasiado rígidos; pueden utilizarse para accionar ventiladores y máquinas herramienta.

El control de velocidad del motor lo proporciona un reóstato en circuito en serie con devanados de campo o en el circuito del rotor.

Excitación secuencial

En este caso, el devanado excitador está conectado en serie con la armadura, como resultado de lo cual pasa la misma corriente a través de estos devanados. La velocidad de rotación de dicho motor depende de su carga. El motor no debe arrancarse al ralentí sin carga. Sin embargo, un motor de este tipo tiene parámetros de arranque decentes, por lo que esquema similar Utilizado en vehículos eléctricos pesados.

Emoción mixta

Este esquema implica el uso de dos devanados de campo ubicados en pares en cada polo del motor. Estos devanados se pueden conectar de dos formas: con la suma de los flujos o con su resta. Como resultado, el motor eléctrico puede tener las mismas características que los motores con excitación en paralelo o en serie.

Para hacer que el motor gire en la otra dirección, se cambia la polaridad en uno de los devanados. Para controlar la velocidad de rotación del motor y su arranque, se utiliza la conmutación paso a paso de diferentes resistencias.

Características de operación

Los motores eléctricos de CC son fiables y respetuosos con el medio ambiente. Su principal diferencia con los motores de CA es la capacidad de ajustar la velocidad de rotación en un amplio rango.

Estos motores de CC también se pueden utilizar como generador. Al cambiar la dirección de la corriente en el devanado de campo o en la armadura, se puede cambiar la dirección de rotación del motor. La velocidad del eje del motor se ajusta mediante una resistencia variable. En motores con circuito secuencial Excitación, esta resistencia está ubicada en el circuito del inducido y le permite reducir la velocidad de rotación 2-3 veces.

Esta opción es adecuada para mecanismos con por mucho tiempo tiempo de inactividad, ya que el reóstato se calienta mucho durante el funcionamiento. Se crea un aumento en la velocidad al incluir un reóstato en el circuito de bobinado excitante.

Para motores con circuito paralelo excitación en el circuito de la armadura, también se utilizan reóstatos para reducir la velocidad a la mitad. Si conecta una resistencia al circuito del devanado de excitación, esto le permitirá aumentar la velocidad hasta 4 veces.

El uso de un reóstato está asociado con la liberación de calor. Por lo tanto en diseños modernos Se reemplazan los reóstatos del motor. elementos electronicos, controlando la velocidad sin generar mucho calor.

Por coeficiente acción útil Un motor que funciona con corriente continua se ve afectado por su potencia. Los motores de CC débiles son ineficientes y tienen una eficiencia de alrededor del 40%, mientras que los motores eléctricos de 1 MW pueden tener una eficiencia de hasta el 96%.

Ventajas de los motores DC

• Pequeñas dimensiones generales.
• Controles sencillos.
• Diseño simple.
• Posibilidad de uso como generadores de corriente.
• Arranque rápido, especialmente típico de motores con circuito de excitación secuencial.
• Posibilidad de ajuste suave de la velocidad de rotación del eje.

Defectos

• Para la conexión y funcionamiento, debe adquirir una fuente de alimentación de CC especial.
• Precio alto.
• La presencia de consumibles en forma de escobillas de desgaste de cobre y grafito y un conmutador de desgaste, lo que reduce significativamente la vida útil y requiere un mantenimiento periódico.

Ámbito de uso

Los motores de CC se han vuelto muy populares en los vehículos eléctricos. Estos motores suelen incluirse en los siguientes diseños:

• Vehículos eléctricos.
• Locomotoras eléctricas.
• Tranvías.
• Tren electrico.
• Trolebuses.
• Mecanismos de elevación y transporte.
• Juguetes infantiles.
• Equipos industriales con la necesidad de controlar la velocidad de rotación en un amplio rango.

Los motores de CC rara vez se encuentran en los hogares. Pero siempre están presentes en todos los juguetes infantiles que funcionan con baterías que caminan, corren, conducen, vuelan, etc. Los motores de corriente continua (motores DC) se instalan en los automóviles: en ventiladores y en varios accionamientos. Casi siempre se utilizan en vehículos eléctricos y con menor frecuencia en la industria manufacturera.

Ventajas del DPT frente a los motores asíncronos:

• Bien ajustable.
• Excelentes propiedades iniciales.
• Las velocidades de rotación pueden ser más de 3000 rpm.

Desventajas de la DBT:

1. Baja confiabilidad.
2. Dificultad de fabricación.
3. Precio alto.
4. Altos costos de mantenimiento y reparación.

Principio de funcionamiento de un motor de CC.

El diseño del motor es similar al de los motores de CA síncronos. No me repetiré, si no lo sabes, entonces mira este nuestro.

Cualquier motor eléctrico moderno. trabaja basándose en la ley de inducción magnética de Faraday y la "regla de la mano izquierda". Si se conecta una corriente eléctrica a la parte inferior del devanado de la armadura en una dirección y a la parte superior en la dirección opuesta, comenzará a girar. Según la regla de la izquierda, los conductores colocados en las ranuras del inducido serán expulsados ​​por el campo magnético de los devanados de la carcasa del DPT o del estator.

La parte inferior será empuja hacia la derecha, y el de arriba hacia la izquierda, así el ancla comenzará a girar hasta que las partes del ancla cambien de lugar. Para crear una rotación continua, es necesario invertir constantemente la polaridad del devanado del inducido. Esto es lo que hace el conmutador que, al girar, conmuta los devanados del inducido. El voltaje de la fuente de corriente se suministra al colector mediante un par de cepillos de grafito prensados.

Diagramas esquemáticos de un motor de CC.

Si Los motores de CA son bastante simples. conectarse, entonces con DPT todo es más complicado. Necesita conocer la marca del motor y luego conocer su circuito de conexión en Internet.

Más a menudo para motores medianos y potentes DC hay terminales separados en la caja de terminales del inducido y del devanado de campo (OB). Como regla general, la armadura recibe la tensión de alimentación total y el devanado de excitación recibe una corriente controlada mediante un reóstato o voltaje alterno. La velocidad del motor de CC dependerá de la magnitud de la corriente OB. Cuanto más alto sea, más velocidad más rápida rotación.

Dependiendo de cómo estén conectados el inducido y el OB, los motores eléctricos vienen con excitación independiente a partir de una fuente de corriente separada y con autoexcitación, que puede ser en paralelo, en serie y mixta.

Utilizado en producción Motores con excitación independiente, que está conectado a una fuente de energía separada de la armadura. No existe conexión eléctrica entre el campo y los devanados del inducido.

Diagrama de conexión con excitación paralela En esencia, es similar a un circuito con excitación independiente del OB. La única diferencia es que no es necesario utilizar una fuente de alimentación independiente. Los motores, cuando se encienden según ambos esquemas, tienen las mismas características rígidas, por lo que se utilizan en máquinas herramienta, ventiladores, etc.

Motores bobinados en serie Se utiliza cuando se requiere una corriente de arranque alta y una característica suave. Se utilizan en tranvías, trolebuses y locomotoras eléctricas. Según este esquema, los devanados de campo y de inducido están conectados entre sí en serie. Cuando se aplica voltaje, las corrientes en ambos devanados serán las mismas. Principal desventaja radica en que cuando la carga sobre el eje disminuye a menos del 25% del valor nominal, se produce un fuerte aumento de la velocidad de rotación, alcanzando valores peligrosos para el DPT. Por lo tanto, para un funcionamiento sin problemas es necesario carga constante en el eje

A veces se usa DBT con emoción mixta , en el que un devanado OB está conectado en serie al circuito del inducido y el otro en paralelo. Rara vez ocurre en la vida.

Motores CC reversibles

Para cambiar la dirección de rotación DPT con excitación en serie requiere cambiar la dirección de la corriente en el OB o en el devanado del inducido. En la práctica, esto se hace cambiando la polaridad: intercambiamos las posiciones más y menos. Si cambia la polaridad en los circuitos de excitación y de armadura al mismo tiempo, la dirección de rotación no cambiará. Lo contrario se hace de manera similar para motores que funcionan con corriente alterna.

DPT reversible con excitación paralela o mixta es mejor cambiar de dirección corriente eléctrica en el devanado de la armadura. Cuando se rompe el devanado de excitación, la FEM alcanza valores peligrosos y es posible que se rompa el aislamiento del cable.

Regulación de la velocidad de los motores DC.

DPT con excitación secuencial más fácil de regular resistencia variable en la cadena de la armadura. Sólo se puede ajustar para reducir la velocidad en una proporción de 2:1 o 3:1. En este caso se producen grandes pérdidas en reóstato de control(R reg.). Este método Se utiliza en grúas y carros eléctricos que tienen frecuentes interrupciones en su funcionamiento. En otros casos, la velocidad se ajusta hacia arriba desde el valor nominal usando un reóstato en el circuito del devanado de campo, como se muestra en la figura de la derecha.

DPT con excitación paralela También es posible regular la velocidad de revoluciones hacia abajo utilizando la resistencia en el circuito del inducido, pero no más del 50 por ciento del valor nominal. Nuevamente habrá calentamiento de la resistencia debido a las pérdidas. energía eléctrica en él.

Aumentar la velocidad un máximo de 4 veces. permite un reóstato en el circuito OB. El método más simple y común para ajustar la velocidad de rotación.

En la práctica, en los motores eléctricos modernos estos métodos de control rara vez se utilizan debido a sus deficiencias y su rango de control limitado. Se utilizan varios circuitos electrónicos gestión.

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