Control de velocidad del motor de CC:métodos de control de voltaje, reostático y de flujo

Métodos de control de velocidad de motores de CC:control de voltaje, reostático y de flujo de motores de CC en serie y en derivación

Se utiliza un motor de CC para convertir la energía eléctrica de corriente continua (CC) en energía mecánica basada en las fuerzas producidas por los campos magnéticos. La salida del motor es potencia mecánica en términos de rotación (velocidad) del eje.

Según las aplicaciones, necesitamos cambiar la velocidad del motor. Por lo tanto, el cambio de velocidad deliberado se conoce como control de velocidad del motor.

El término control de velocidad es diferente de regulación de velocidad. La regulación de velocidad significa que, para mantener una velocidad de eje constante frente al cambio de carga.

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Ecuación EMF de un motor de CC

la ecuación EMF de un motor de CC se proporciona a continuación:

Eb =PΦNZ / 60A

Dónde;

• P =Número de polos
• Ф =Flujo por polo
• N =Velocidad del motor (RPM)
• Z =Número de conductores
• A =Número de caminos paralelos

Una vez que se diseña el motor, el número de polos (P), el número de conductores (Z) y el número de rutas paralelas (A) no pueden cambiar. Entonces, estas son cantidades fijas.

Eb ∝ ΦN

Eb =kΦN

Donde k =constante de proporcionalidad

Para motor DC, el EMF también se define como;

E_b =V – Yo_a R_a

Dónde;

• V =Tensión de alimentación
• Yo_un =corriente de armadura
• R_a =Resistencia de armadura

Ahora compare ambas ecuaciones;

kΦN =V – I_a R_a

k =N =V – Yo_a R_a / kΦ

De la ecuación anterior, la velocidad del motor depende del voltaje de alimentación (V), el flujo (Φ) y la resistencia del inducido (R_a ).

Por lo tanto, la velocidad de un motor de CC se puede variar, cambiar y controlar cambiando;

• Tensión de terminal "V" (también conocido como Método de control de voltaje aplicado ).
• Resistencia externa con resistencia de armadura R_a (AKA 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 asociados con el circuito del inducido y el flujo por polo está asociado con el circuito de campo.

Por lo tanto, los métodos de control de velocidad de un motor de CC se clasifican como;

• Método de control de armadura
• Método de control de campo

Ahora analizamos cómo implementar estos métodos para motores en serie, en derivación y compuestos de CC.

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Control de velocidad del motor de la serie DC

El control de velocidad del motor de la serie CC se realiza mediante los métodos de control de armadura y control de campo.

Método de control de resistencia del inducido para motores de serie de CC

En este método, una resistencia variable o reóstato se conecta en serie con una resistencia de armadura. El diagrama de circuito de este método es como se muestra en la siguiente figura.

Fig-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 variar la resistencia del inducido, la corriente y el voltaje del inducido varían. Si el valor de la resistencia externa aumenta, el voltaje a través del inducido y la corriente del devanado del inducido se reducen. Y la velocidad disminuirá.

Con este método, la velocidad del motor solo disminuye desde el nivel de velocidad cuando no se conecta una resistencia externa. La velocidad de un motor no puede aumentar desde este nivel.

Aquí, la resistencia externa está conectada en serie con la armadura. Por lo tanto, la corriente a plena carga fluirá a través de la resistencia externa. Por lo tanto, está diseñado para transportar la corriente de carga completa de forma continua.

La característica de velocidad-corriente es como se muestra en la siguiente figura.

Fig-2

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Método de control de voltaje de armadura para motores de serie de CC

En este método, la velocidad se controla variando el voltaje del inducido (voltaje de suministro). En este método se requiere una fuente de voltaje variable separada.

La velocidad de un motor es proporcional a la tensión de alimentación. Entonces, si el voltaje aumenta, la velocidad del motor aumentará y viceversa.

Generalmente, este método no se usa. Porque el costo de una fuente de alimentación variable es muy alto. Por lo tanto, este método rara vez se usa para controlar la velocidad.

Método de control de campo para motores de serie de CC

La corriente de campo es proporcional al flujo. En este método, la velocidad se controla controlando la corriente de campo. Hay dos formas de controlar la corriente de campo;

• Control de desviación de campo
• Control archivado pulsado

Control de desviador archivado

En este método, el devanado de campo en serie se conecta en paralelo con el desviador. El desviador no es más que una resistencia variable. Algunas partes de la corriente de campo pasarán a través del desviador.

De la ecuación de velocidad de un motor, el flujo es inversamente proporcional a la velocidad del motor. Entonces, si el flujo disminuye, la velocidad aumentará.

Menor el valor de la resistencia del desviador menos la corriente de campo y menos el flujo producido dentro del motor. Por lo tanto, la velocidad del motor aumenta.

En este método, la velocidad se puede aumentar desde la velocidad normal. El diagrama de circuito de este método es como se muestra en la siguiente figura.

Fig-3

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Control de campo tocado

Hay toques en el devanado de campo para elegir el número de vueltas en el devanado. Al elegir la toma, se controla la corriente de campo.

A mayor número de vueltas, la corriente de campo es mayor y la velocidad menor. A menor número de vueltas, la corriente de campo es menor y la velocidad si es mayor.

Por lo tanto, en este método, la velocidad se puede controlar eligiendo el toque adecuado provisto en el devanado archivado.

Este método se utiliza en tracción eléctrica para el control de velocidad de la transmisión. El diagrama de circuito de este método es como se muestra en la siguiente figura.

Fig-4

Control de velocidad del motor de derivación de CC

Los métodos de control de velocidad para el motor de derivación de CC son similares a los del motor de la serie de CC. Los métodos de control de campo y control de armadura también se aplican al motor de derivación de CC.

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Método de control de resistencia de armadura para motor de derivación de CC

En este método, se agrega resistencia externa al circuito de armadura. El devanado de campo está conectado directamente con el suministro. Por lo tanto, la corriente de campo permanecerá igual. Y además, el flujo seguirá siendo el mismo si varía la resistencia externa.

De la ecuación de velocidad, la corriente de armadura es proporcional a la velocidad del motor. Si el valor de la resistencia externa aumenta, la corriente de armadura disminuye. Por lo tanto, la velocidad disminuye.

Este método se utiliza para controlar la velocidad por debajo de su valor normal. La velocidad no puede aumentar más que la velocidad normal. El diagrama de conexión de este método es como se muestra en la siguiente figura.

Fig-5

La característica de velocidad-corriente es como se muestra en la siguiente figura.

Fig-6

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Método de control de campo para motor de derivación de CC

En un motor de derivación de CC, la resistencia variable está conectada en serie con el devanado de campo de derivación. La corriente de campo se puede variar mediante esta resistencia variable. Esta resistencia variable también se conoce como regulador de campo.

El diagrama de conexión de este método se muestra en la siguiente figura.

Fig-7

Del diagrama de circuito anterior, la ecuación de la corriente del campo de derivación es;

Al aumentar el valor de la resistencia, la corriente de campo disminuye y, por lo tanto, se reduce el flujo. De la ecuación de la velocidad, el flujo es inversamente proporcional a la velocidad. Entonces, la velocidad aumenta a medida que disminuye el flujo.

Entonces, este método es aplicable para controlar la velocidad por encima de la velocidad normal. La velocidad no puede reducirse por debajo de la velocidad normal en este método. La característica de velocidad-corriente de este método se muestra en la siguiente figura.

Fig-8

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Método de control de voltaje de armadura para motor de derivación de CC

En este método, el devanado de campo es alimentado por el suministro constante. Pero el devanado del inducido es alimentado por una fuente de CC variable separada.

Este método también se conoce como el método Ward-Leonard . El diagrama de conexión de este método es como se muestra en la siguiente figura.

Fig-9

A partir del diagrama anterior, estamos controlando la velocidad del motor M1. Este motor estaba alimentado por el generador G.

El devanado de campo de derivación está conectado con el suministro de CC. El generador G es accionado por el motor M2. El motor M2 es un motor de velocidad constante y recibe alimentación de CC.

El motor M1 comienza a girar cuando el voltaje de salida del generador G se alimenta al motor. La velocidad de un motor se puede controlar controlando el voltaje de salida del generador G.

El regulador de campo está conectado al generador con una línea de suministro de CC para controlar la excitación de campo.

Al controlar el voltaje de excitación del generador, se controla el voltaje de salida del generador. Y este voltaje controlará la velocidad del motor M1.

El interruptor RS es un interruptor inverso. Este interruptor se utiliza para alternar el terminal de excitación de campo. Debido a esto, la corriente de excitación se invertirá y generará el voltaje opuesto.

Entonces, este voltaje opuesto invertirá la velocidad del motor M1. Por lo tanto, con este método, el motor puede funcionar en ambas direcciones. Y la velocidad se puede controlar en ambos lados de la dirección de rotación.

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Ventajas y desventajas del método Ward Leonard

Ventajas del Método Ward Leonard

Las ventajas de este método se resumen a continuación;

• La velocidad de un motor se puede controlar en un amplio rango.
• El funcionamiento del motor es muy suave.
• La regulación de velocidad del motor es buena.
• Un motor puede funcionar con una aceleración uniforme.
• Tiene una capacidad de ruptura inherente.
• Fácil de invertir la dirección de rotación y la velocidad se puede controlar en ambas direcciones.

Desventajas del Método Ward Leonard

Las desventajas de este método se resumen a continuación;

• Necesita dos máquinas adicionales (grupo motor-generador) con la misma potencia del motor principal. Por lo tanto, el costo total de este arreglo es muy alto.
• Produce más ruido.
• Requiere mantenimiento frecuente.
• Este arreglo necesita más espacio para instalarse.
• La eficiencia general es baja si el motor funciona con condiciones de carga ligera durante un largo período de tiempo.

Aplicación del Método Ward Leonard

Este método se utiliza cuando el motor debe controlarse en un amplio rango de velocidades. The application of the motor is very sensitive to speed, in this condition this method is very useful.

This method is used in the application like; cranes, excavator, elevator, mine hoists, paper machine, steel rolling mills, etc.