Os motores shunt CC têm sido parte integrante de inúmeras aplicações comerciais e industriais devido à sua robustez, confiabilidade e eficiência. Com uma estrutura e porta bem projetadas, esses motores versáteis possuem características exclusivas que os tornam particularmente adequados para uma variedade de tarefas, desde a alimentação de máquinas pesadas até a alimentação de geradores. As escovas e o comutador nestes motores desempenham um papel crucial no seu funcionamento, pois contribuem para uma rotação suave e deslizamento limitado. Os rolamentos fornecem suporte contínuo, garantindo a longevidade do motor, enquanto o isolamento, a carcaça e a base formam um invólucro sólido que fornece uma cobertura protetora e suporte adicional para os componentes internos. Neste artigo, revisamos esses aspectos essenciais dos motores shunt CC e destacamos os recursos que contribuem para seu desempenho e confiabilidade excepcionais.
Características
As três características importantes do shunt são
Característica de torque vs. corrente de armadura (TA/EUA)
Sabemos que em um motor DC TA ∝ΦIA. O fluxo Φ é contínuo se ignorarmos a reação da armadura porque o motor opera com uma fonte de tensão contínua. Portanto, a curva entre o torque V é desenhada.S. A corrente de armadura é uma linha reta que passa pela origem, como mostrado na Fig. O torque do eixo (TSh) é menor que o torque da âncora e é mostrado por uma linha pontilhada na figura. A partir desta curva fica claro que é necessária uma corrente muito grande para iniciar uma carga pesada. Portanto, o motor CC shunt não deve ser iniciado em plena carga.
Torque (Ta)
Torque se refere à força rotacional ou torque que um motor produz. Em um motor CC, o torque é gerado pelo estator (enrolamento de campo) e pelo campo magnético induzido no rotor (enrolamento de armadura). Quando a corrente flui através do enrolamento da armadura, ela cria um campo magnético que interage com o campo magnético do estator, resultando em torque que impulsiona a rotação do motor.
Corrente de armadura (Ia)
Corrente de armadura é a corrente elétrica que flui através do enrolamento da armadura de um motor DC. É um fator decisivo para a intensidade do campo magnético e, portanto, para o torque gerado pelo motor.
Propriedade de propriedades
A característica Ta/Ia é geralmente representada como um gráfico com o torque (Ta) plotado no eixo Y e a corrente de armadura (Ia) plotada no eixo X. O diagrama fornece informações valiosas sobre o comportamento, eficiência e faixa operacional do motor.
Significado
A característica Ta/Ia é crucial para a análise do motor porque ajuda os engenheiros a determinar o ponto de operação do motor sob diferentes condições de carga. Ao comparar os requisitos de torque da carga com a capacidade de torque do motor em diferentes correntes de armadura, um ponto operacional apropriado pode ser selecionado para eficiência e desempenho ideais.
Controle e proteção
Compreender a característica Ta/Ia também é crucial para o controle e proteção do motor. Os sistemas de controle de motores podem, por exemplo, usar esta característica para regular a corrente de armadura e, portanto, a saída de torque do motor. Além disso, ajuda a determinar limites operacionais seguros para evitar que o motor entre em áreas de instabilidade ou saturação.
Considerações de eficiência
A característica Ta/Ia também avalia a eficiência global do motor. Operar o motor próximo ao torque máximo é geralmente mais eficiente porque maximiza o torque de saída e mantém a corrente de armadura em um nível gerenciável.
Velocidade VS. Característica atual da armadura
Velocidade (N)
A velocidade refere-se à velocidade de rotação do eixo do motor e geralmente é medida em rotações por minuto (RPM) ou radianos por segundo (Rad/s). Em um motor DC, a velocidade depende diretamente da força contraeletromotriz (EMF) gerada e da corrente de armadura aplicada. À medida que a corrente da armadura varia, a velocidade do motor também muda de acordo.
Propriedade de propriedades
A característica N/Ia é geralmente representada como um gráfico com a velocidade (N) plotada no eixo Y e a corrente de armadura (Ia) plotada no eixo X. Este gráfico fornece informações valiosas sobre o controle de velocidade, eficiência e faixa operacional do motor.
velocidade ociosa
Em correntes de armadura muito baixas (muitas vezes próximas de zero), o motor opera na sua velocidade máxima, a chamada velocidade de marcha lenta. Nesta faixa, o torque de saída do motor é insignificante porque não há carga externa.
Área linear
À medida que a corrente da armadura aumenta a partir do estado inativo, a velocidade do motor diminui linearmente. Esta faixa linear corresponde à faixa normal de operação do motor, onde pode fornecer diferentes torques dependendo da corrente aplicada.
Região de saturação
Semelhante à característica torque versus corrente de armadura, a característica N/Ia também possui uma faixa de saturação. Em altas correntes de armadura, a velocidade do motor diminui mais lentamente à medida que se aproxima de um valor constante. Essa saturação se deve ao fato de o motor atingir sua capacidade máxima de torque e lutar para produzir torque adicional com o aumento da corrente de armadura.
Significado
A característica N/Ia é crítica para compreender o controle de velocidade do motor e sua capacidade de manter uma velocidade constante sob diversas condições de carga. Ao analisar este gráfico, os engenheiros podem determinar o ponto de funcionamento do motor e avaliar a sua adequação para aplicações específicas.
Considerações de carga
Quando o motor está sob carga variável, a característica N/Ia ajuda a determinar como a velocidade responde às mudanças na corrente da armadura. Dependendo dos requisitos da aplicação, os engenheiros podem ajustar a corrente da armadura para atingir a velocidade desejada e controlar o desempenho do motor.
Controle e eficiência
Os sistemas de controle de motores podem usar a característica N/Ia para regular a corrente da armadura e atingir metas de velocidade específicas. Além disso, compreender esta característica é fundamental para otimizar a eficiência do motor, pois operar em pontos específicos da curva pode resultar em melhor utilização de energia.
Velocidade VS. Torque de âncora
Esta curva é traçada entre a velocidade do motor e a corrente da armadura em diferentes amperes, conforme mostrado na figura. Pode-se observar pela curva que a velocidade diminui à medida que o torque da carga aumenta.
Velocidade (N)
Conforme mencionado anteriormente, velocidade refere-se à velocidade de rotação do eixo do motor, geralmente medida em rotações por minuto (RPM) ou radianos por segundo (Rad/s). Em um motor CC, a velocidade é função da tensão aplicada à armadura e da força eletromotriz reversa (EMF) do motor, que por sua vez é influenciada pela própria velocidade.
Torque da armadura (Ta)
O torque da armadura representa a força rotacional mecânica gerada pela armadura do motor. Resulta da interação entre o campo magnético gerado pelo estator (enrolamento de campo) e o campo magnético induzido pelo fluxo de corrente no rotor (enrolamento de armadura).
Propriedade de propriedades
A característica N/Ta é geralmente representada como um gráfico com a velocidade (N) plotada no eixo Y e o torque da armadura (Ta) plotado no eixo X. Este gráfico fornece informações valiosas sobre a relação velocidade-torque do motor, o que é fundamental para compreender seu desempenho sob diversas condições de carga.
Significado
A característica N/Ta é crucial para a compreensão do equilíbrio entre velocidade e torque do motor, que afeta diretamente o desempenho e a eficiência do motor sob diversas condições de operação.
Controle de velocidade e capacidade de carga
A característica N/Ta está intimamente ligada ao controle de velocidade do motor. Ele mede a capacidade de manter uma velocidade relativamente constante sob cargas variáveis. A inclinação da curva N/Ta indica o controle de velocidade do motor. Motores com melhor controle de velocidade podem manter uma velocidade mais consistente à medida que os requisitos de torque mudam.
Partida e aceleração
A característica N/Ta também desempenha um papel importante durante as fases de partida e aceleração do motor. A compreensão dessa relação ajuda os engenheiros a projetar motores que possam lidar com o torque de partida necessário e acelerar com eficiência sob diversas condições de carga.
Seleção do ponto de operação
Ao analisar a característica N/Ta, os engenheiros podem determinar o ponto operacional ideal do motor para uma aplicação específica. A escolha do ponto operacional correto garante que o motor atenda aos requisitos de velocidade e torque exigidos enquanto opera com eficiência.
Sobrecarga e proteção
Compreender a relação velocidade-torque é crucial para evitar sobrecarregar o motor. Operar o motor além de seu torque pode resultar em consumo excessivo de corrente, superaquecimento e possíveis danos. Portanto, a característica N/Ta ajuda a estabelecer mecanismos de proteção adequados para garantir a operação segura do motor.
Conclusão
As características dos motores DC shunt os tornam indispensáveis em muitos ambientes industriais e comerciais. Sua capacidade de fornecer controle de velocidade suave, funções promissoras de partida e parada e autorregulação os tornam burros de carga confiáveis em máquinas elétricas. A compreensão dessas características permite que engenheiros e técnicos aproveitem todo o potencial dos motores CC shunt e os utilizem de forma eficaz em diversas aplicações e indústrias.
Perguntas frequentes
Quais são as principais características de um motor shunt DC?
As principais características de um motor DC shunt incluem velocidade constante, torque de partida moderado e operação relativamente estável sob diferentes cargas e tensões de alimentação. Esses motores possuem enrolamentos de campo separados que permitem o controle independente das correntes de campo e de armadura.
Qual a diferença entre um motor DC shunt e um motor em série?
A principal diferença entre um motor CC em derivação e um motor em série são os enrolamentos de campo. Enquanto o motor shunt possui um enrolamento de campo paralelo, o motor em série possui um enrolamento de campo enrolado em série. Essa diferença na configuração resulta em diferentes características de velocidade e torque.
Qual é a equação para controle de velocidade de um motor shunt DC?
O controle de velocidade de um motor DC shunt pode ser alcançado usando a seguinte equação: Velocidade ∝ (tensão de alimentação – queda de tensão devido ao feedback da armadura) / voltas do enrolamento de campo.
Como um motor composto difere de um motor shunt em termos de redução de velocidade sob alta carga?
Um motor composto, diferentemente de um motor shunt, oferece melhor redução de velocidade sob altas cargas devido à presença de enrolamentos de campo em série e em shunt. Esta configuração de enrolamento adicional proporciona maior torque de partida e melhor controle de velocidade sob cargas variáveis.
Quais são os benefícios de usar um motor DC shunt em uma aplicação específica?
Uma das principais vantagens de usar um motor DC shunt em uma aplicação específica é sua capacidade de manter uma velocidade constante mesmo sob cargas variáveis. Esta propriedade o torna adequado para acionar máquinas que requerem rotação constante e suave, como correias transportadoras ou laminadores.
