Explorando métodos avançados para controle de velocidade de motores shunt CC

Explorando métodos avanzados para el control de velocidad de motores en derivación de CC

Ventajas de los motores CC de imanes permanentes

En ingeniería eléctrica, los motores de derivación de CC son conocidos desde hace mucho tiempo por sus aplicaciones versátiles y su rendimiento sólido; un aspecto crucial para explotar todo su potencial reside en controlar eficazmente su velocidad. La capacidad de regular la velocidad de un motor shunt de CC abre una amplia gama de posibilidades en diversas industrias, desde maquinaria industrial hasta vehículos eléctricos.

Este artículo analiza los métodos de control de velocidad para motores en derivación de CC y examina técnicas tradicionales e innovadoras que maximizan la eficiencia, la precisión y el rendimiento general del motor. Al comprender estos métodos, los ingenieros pueden optimizar el funcionamiento de los motores de derivación de CC y desbloquear todo su potencial en innumerables avances tecnológicos.

Métodos de control de velocidad.

El control de velocidad de un motor en derivación de CC se puede lograr mediante los siguientes métodos:

  1. Método de control de flujo
  2. método de control de anclaje y
  3. Método de regulación de voltaje

Método de control de flujo

Método de controle de fluxo

Este método es muy utilizado porque es muy sencillo y económico. En este método, el control de velocidad se puede lograr variando el flujo Φ porque la velocidad del motor es N ∝ (1/ Φ), por lo que se denomina método de control de flujo. Una resistencia ajustable está conectada en serie con el devanado de campo en derivación como se muestra en la figura. Esta resistencia ajustable también se llama reóstato de campo en derivación. Este reóstato de campo en derivación modera la corriente y el flujo en derivación. Por lo tanto, sólo podemos aumentar la velocidad más allá de la velocidad nominal del motor. Por lo general, permite que el empuje se desarrolle en una proporción de 3:1. Las diferentes opciones de velocidad tienden a producir inestabilidad y cambios deficientes.

Velocidade de controle de fluxo versus curva de corrente de armadura

Método de control de anclaje

Método de controle de âncora

En este método, el control de velocidad se puede lograr variando el voltaje a través de la armadura y la contrafem. Esto se logra conectando una resistencia ajustable en serie con la armadura que se muestra en la figura. Esta resistencia ajustable también se llama resistencia reguladora Rc.

N∝ {v-Ia(Ra+Rc)}

Velocidade de controle da armadura vs. curva de corrente da armadura

En este método se reduce debido a la caída de voltaje en Rc. Dado que la velocidad es directamente proporcional a la fuerza contraelectromotriz, la velocidad solo se puede controlar por debajo de la velocidad normal usando este método porque la velocidad máxima corresponde a Rc = 0, que es la velocidad normal.

El ancla reacciona al motor de CC

La respuesta del inducido es un fenómeno importante en los motores de CC que afecta su rendimiento y funcionamiento general. Cuando la corriente fluye a través del devanado del inducido, se crea un campo magnético que interactúa con el campo magnético principal producido por el devanado de campo. Esta interacción, conocida como reacción de anclaje, produce varios efectos. Primero, distorsiona el campo magnético principal y cambia la distribución de la densidad de flujo en el motor. Esta distorsión produce un desplazamiento en el plano neutro en el que se produce la conmutación, lo que puede dar lugar a posibles problemas como chispas y desgaste de las escobillas.

Método de regulación de voltaje

En este método, el voltaje de suministro que alimenta la corriente de campo es diferente del que alimenta la armadura. Esta técnica puede evitar las desventajas de un control de velocidad y una eficiencia deficientes que se producen con el método de control de armadura. Sin embargo, este método es bastante caro. Por tanto, este método se utiliza para motores más grandes donde la eficiencia es una prioridad.

El control de velocidad del motor de derivación de CC mediante el método de control de voltaje se puede realizar de dos maneras. Ellos son:

  • Control de voltaje múltiple
  • Sistema Ward-Leonard.

Método de control de voltaje múltiple

Con este método, una fuente de voltaje fijo está conectada permanentemente al campo en derivación del motor. La armadura se puede conectar a diferentes voltajes mediante un interruptor adecuado. La velocidad del motor se puede controlar aplicando diferentes voltajes a la armadura. Dado que la velocidad es directamente proporcional al voltaje aplicado a la armadura, es casi proporcional al voltaje aplicado a la armadura. Se puede lograr una velocidad promedio usando un controlador de campo en derivación.

Sistema Ward-Leonard

Sistema Ward-Leonard

En este sistema, el circuito de campo recibe energía de una fuente confiable. El voltaje ajustable para la armadura se obtiene de un generador de voltaje variable, r. La figura anterior muestra el típico sistema Ward-Leonard. En este sistema, la armadura del motor en derivación de CC está conectada directamente a un generador impulsado por un motor de CA de velocidad constante. El campo generador lo proporciona el excitador (E). Un vuelo continuo asegura continuamente el tamaño del rotor del motor de derivación. El voltaje del generador se puede variar usando un controlador de campo del generador. El voltaje aplicado al motor se puede invertir devolviendo la corriente de campo del generador a través del controlador FC. Ocasionalmente, se incluye un controlador de campo en el circuito de campo del motor en derivación de CC para un ajuste de velocidad adicional. Este método permite que el motor funcione a cualquier velocidad hasta su velocidad máxima.

Características del motor de derivación de CC

Los motores de derivación de CC tienen propiedades únicas que los hacen utilizables en muchas aplicaciones diferentes. Una de sus características notables es el control de velocidad relativamente constante en un amplio rango de carga. La velocidad de un motor en derivación está determinada por la fuerza contraelectromotriz (EMF) generada en el devanado del inducido. A medida que aumenta la carga del motor, aumenta la corriente de la armadura, lo que conduce a una caída en el voltaje de la armadura y, por lo tanto, a una reducción en la fuerza contraelectromotriz. Esta reducción de la fuerza contraelectromotriz conduce a una ligera reducción de la velocidad y garantiza un control de velocidad estable.

Además, los motores en derivación de CC tienen un excelente par de arranque, lo que les permite arrancar de manera eficiente incluso bajo cargas elevadas. Esto se debe al alto par generado al conectar la armadura y los devanados de campo en paralelo. Además, estos motores ofrecen una amplia gama de control de velocidad, lo que permite ajustes precisos a los requisitos de aplicaciones específicas. En general, las características distintivas de los motores de derivación de CC, incluido su control de velocidad estable, alto par de arranque y control de velocidad versátil, los convierten en la opción preferida para numerosas aplicaciones industriales y comerciales.

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