Conozca las formas importantes de controlar la velocidad del motor de CC

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En el período de los 18thsiglo en sí, hubo la evolución de los motores de CC. El desarrollo de motores de CC se ha mejorado ampliamente y se aplican de manera significativa en múltiples industrias. A principios del siglo XIX y con las mejoras realizadas en el año 1832, los motores de CC fueron desarrollados inicialmente por el investigador británico Sturgeon. Inventó el tipo de conmutador inicial de motor de CC en el que también tiene la capacidad de simular maquinaria. Pero uno podría preguntarse cuál es la funcionalidad del motor de CC y por qué es importante conocer el control de velocidad del motor de CC. Entonces, este artículo explica claramente su funcionamiento y varias técnicas de control de velocidad.

¿Qué es el motor de CC?

Un motor de CC se opera utilizando corriente continua donde transforma la energía eléctrica recibida en energía mecánica. Esto desencadena un cambio de rotación en el dispositivo en sí, lo que proporciona energía para operar varias aplicaciones en múltiples dominios.




El control de velocidad del motor de CC es una de las características más útiles del motor. Al controlar la velocidad del motor, puede variar la velocidad del motor de acuerdo con los requisitos y puede obtener la operación requerida.

El mecanismo de control de velocidad es aplicable en muchos casos como controlar el movimiento de vehículos robóticos, el movimiento de motores en las fábricas de papel y el movimiento de motores en ascensores donde diferentes tipos de motores DC son usados.



Principio de funcionamiento del motor de CC

Un motor de CC simple funciona según el principio de que cuando se coloca un conductor portador de corriente en un magnetic fiel d, experimenta una fuerza mecánica. En un motor de CC práctico, el inducido es el conductor que lleva la corriente y el campo proporciona un campo magnético.

Cuando el conductor (armadura) recibe corriente, produce su propio flujo magnético. El flujo magnético se suma al flujo magnético debido a los devanados del campo en una dirección o cancela el flujo magnético debido a los devanados del campo. La acumulación de flujo magnético en una dirección en comparación con la otra ejerce una fuerza sobre el conductor y, por lo tanto, comienza a girar.


De acuerdo con la ley de inducción electromagnética de Faraday, la acción giratoria del conductor produce una EMF . Este EMF, según la ley de Lenz, tiende a oponerse a la causa, es decir, al voltaje suministrado. Por lo tanto, un motor de CC tiene una característica muy especial de ajustar su par en caso de carga variable debido a la EMF trasera.

¿Por qué es importante el control de velocidad del motor de CC?

El control de velocidad en la máquina muestra un impacto en la velocidad de rotación del motor donde esta influencia directa en la funcionalidad de la máquina y es tan importante para el rendimiento y el resultado del rendimiento. En el momento de la perforación, cada tipo de material tiene su propia velocidad de rotación y también cambia según el tamaño de la broca.

En el escenario de instalaciones de bombas, habrá un cambio en la tasa de rendimiento y, por lo tanto, una cinta transportadora debe estar sincronizada con la velocidad funcional del dispositivo. Estos factores vienen o dependen directa o indirectamente de la velocidad del motor. Debido a esto, se debe considerar la velocidad del motor de CC y observar varios tipos de métodos de control de velocidad.

El control de velocidad del motor de CC se realiza manualmente por el trabajador o mediante el uso de cualquier herramienta de control automático. Esto parece estar en contraste con la limitación de velocidad donde tiene que haber una regulación de velocidad que se oponga a la variación natural de la velocidad debido a la variación en la carga del eje.

El principio del control de velocidad

De la figura anterior, la ecuación de voltaje de un simple DC motor es

V = Eb + IaRa

V es el voltaje suministrado, Eb es el EMF trasero, Ia es la corriente del inducido y Ra es la resistencia del inducido.

Ya lo sabemos

Eb = (PøNZ) / 60A.

P - número de polos,

Una constante

Z - número de conductores

N- la velocidad del motor

Sustituyendo el valor de Eb en la ecuación de voltaje, obtenemos

V = (PøNZ) / 60A) + IaRa

O bien, V - IaRa = (PøNZ) / 60A

es decir, N = (PZ / 60A) (V - IaRa) / ø

La ecuación anterior también se puede escribir como:

N = K (V - IARA) / ø, K is a constante

Esto implica tres cosas:

  1. La velocidad del motor es directamente proporcional a la tensión de alimentación.
  2. La velocidad del motor es inversamente proporcional a la caída de tensión del inducido.
  3. La velocidad del motor es inversamente proporcional al flujo debido a los hallazgos de campo

Por tanto, la velocidad de un motor de CC se puede controlar de tres formas:

  • Variando la tensión de alimentación
  • Variando el flujo y variando la corriente a través del devanado de campo
  • Variando el voltaje del inducido y variando la resistencia del inducido

Múltiples técnicas de control de velocidad del motor de CC

Como hay dos tipos de motores de CC, aquí discutiremos claramente los métodos de control de velocidad de las series de CC y motores de derivación.

Control de velocidad del motor de CC en tipos de serie

Se puede clasificar en dos tipos y esos son:

  • Técnica controlada por armadura
  • Técnica de campo controlado

La técnica controlada por armadura se clasifica además en tres tipos

  • Resistencia controlada por armadura
  • Control de inducido derivado
  • Voltaje del terminal del inducido

Resistencia controlada por armadura

Esta técnica se emplea más ampliamente cuando la resistencia de regulación tiene una conexión en serie con la del suministro del motor. La siguiente imagen explica esto.

Control de resistencia de armadura

Control de resistencia de armadura

La pérdida de potencia que ocurre en la resistencia de control del motor de la serie de CC se puede ignorar porque esta técnica de regulación se usa principalmente durante un período prolongado para disminuir la velocidad en el momento de escenarios de carga ligera. Es una técnica rentable para el par persistente y se implementa principalmente en la conducción de grúas, trenes y otros vehículos.

Control de armadura desviada

Aquí, el reóstato estará en conexión en serie y en derivación con el inducido. Habrá un cambio en el nivel de voltaje que se aplica al inducido y esto varía al cambiar la serie reóstato . Mientras que el cambio en la corriente de excitación tiene lugar cambiando el reóstato de derivación. Esta técnica de controlar la velocidad en un motor de CC no es tan costosa debido a las importantes pérdidas de potencia en las resistencias de regulación de la velocidad. La velocidad se puede regular hasta cierto punto, pero no por encima del nivel normal de velocidad.

Método de control de velocidad del motor de CC de inducido derivado

Método de control de velocidad del motor de CC de inducido derivado

Voltaje del terminal del inducido

La velocidad de un motor de la serie de CC también se puede realizar mediante el suministro de energía al motor utilizando un voltaje de suministro variado individual, pero este enfoque es costoso y no se implementa de manera extensa.

La técnica de campo controlado se clasifica además en dos tipos:

  • Desviador de campo
  • Control de campo tocado (control de campo tocado)

Técnica de desvío de campo

Esta técnica utiliza un desviador. La tasa de flujo que se encuentra a través del campo se puede disminuir desviando una parte de la corriente del motor a través del campo en serie. Cuanto menor es la resistencia del desviador, menor es la corriente de campo. Esta técnica se utiliza para más de la gama normal de velocidades y se implementa en accionamientos eléctricos donde la velocidad aumenta cuando hay una disminución en la carga.

Control de velocidad del motor de CC del desviador de campo

Control de velocidad del motor de CC del desviador de campo

Control de campo aprovechado

Aquí también, con la reducción del flujo, la velocidad aumentará y se logra reduciendo las vueltas del devanado de campo desde donde tiene lugar el flujo de corriente. Aquí, se saca el número de tapping en el devanado de campo y esta técnica se usa en tracciones eléctricas.

Control de velocidad del motor de derivación de CC

Se puede clasificar en dos tipos y esos son:

  • Técnica de campo controlado
  • Técnica controlada por armadura

Método de control de campo para motor de derivación de CC

En este método, el flujo magnético debido a los devanados de campo se varía para variar la velocidad del motor.

Como el flujo magnético depende de la corriente que fluye a través del devanado de campo, se puede variar variando la corriente a través del devanado de campo. Esto se puede lograr utilizando una resistencia variable en serie con la resistencia de bobinado de campo.

Inicialmente, cuando la resistencia variable se mantiene en su posición mínima, la corriente nominal fluye a través del devanado de campo debido a una tensión de alimentación nominal y, como resultado, la velocidad se mantiene normal. Cuando la resistencia aumenta gradualmente, la corriente a través del devanado de campo disminuye. Esto, a su vez, disminuye el flujo producido. Por tanto, la velocidad del motor aumenta más allá de su valor normal.

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

Con este método, la velocidad del motor de CC se puede controlar controlando la resistencia del inducido para controlar la caída de voltaje a través del inducido. Este método también utiliza una resistencia variable en serie con la armadura.

Cuando la resistencia variable alcanza su valor mínimo, la resistencia del inducido es normal y, por lo tanto, la tensión del inducido cae. Cuando el valor de la resistencia aumenta gradualmente, el voltaje a través del inducido disminuye. Esto a su vez conduce a una disminución de la velocidad del motor.

Este método logra la velocidad del motor por debajo de su rango normal.

Método de control de voltaje del inducido para motor de derivación de CC (método Ward Leonard)

La técnica de Ward Leonard de Circuito de control de velocidad del motor de CC se muestra de la siguiente manera:

En la imagen de arriba, M es el motor principal donde se va a regular su velocidad y G corresponde a un generador de CC excitado individualmente donde este es impulsado usando un motor trifásico y puede ser un motor síncrono o de inducción. Este patrón de combinación de generador de CC y motor accionado por CA se denomina conjunto M-G.

El voltaje del generador se varía alterando la corriente de campo del generador. Este nivel de voltaje cuando se proporciona a la sección de inducido del motor de CC y luego M se varía. Para mantener constante el flujo del campo del motor, la corriente del campo del motor debe mantenerse constante. Cuando se regula la velocidad del motor, la corriente de inducido del motor debe ser la misma que la del nivel nominal.

La corriente de campo entregada será diferente de modo que el nivel de voltaje del inducido varíe de '0' al nivel nominal. Como la regulación de velocidad corresponde a la corriente nominal y con el flujo de campo persistente del motor y el flujo de campo hasta que se alcanza la velocidad nominal. Y como la potencia es el producto de la velocidad y el par y tiene una proporción directa con la velocidad. Con esto, cuando hay un incremento de potencia, la velocidad aumenta.

Ambos métodos mencionados anteriormente no pueden proporcionar control de velocidad en el rango deseable. Además, el método de control de flujo puede afectar la conmutación, mientras que el método de control de armadura implica una gran pérdida de potencia debido al uso de una resistencia en serie con la armadura. Por lo tanto, a menudo es deseable un método diferente: el que controla el voltaje de suministro para controlar la velocidad del motor.

En consecuencia, con la técnica de Ward Leonard, el accionamiento de potencia ajustable y el valor constante del par se adquieren desde el nivel de velocidad mínimo hasta el nivel de la velocidad base. La técnica de regulación del flujo de campo se emplea principalmente cuando el nivel de velocidad es mayor que el de la velocidad base.

Aquí, en la funcionalidad, la corriente del inducido se mantiene a un nivel constante en el valor especificado y el valor de voltaje del generador se mantiene constante. En tal método, el devanado de campo recibe un voltaje fijo y la armadura obtiene un voltaje variable.

Una de estas técnicas de método de control de voltaje implica el uso de un mecanismo de conmutación para proporcionar un voltaje variable a la armadura, y la otra utiliza un generador accionado por motor de CA para proporcionar voltaje variable a la armadura (el Sistema Ward-Leonard ).

los ventajas y desventajas de la sala Leonard metho d son:

Los beneficios de utilizar la técnica de Ward Leonard para el control de velocidad del motor de CC son los siguientes:

  • En ambas direcciones, se puede controlar la velocidad del dispositivo de manera suave para un rango extendido
  • Esta técnica tiene una capacidad de frenado intrínseca.
  • Los voltios-amperios reactivos que se arrastran se compensan a través de un variador y el motor síncrono muy excitado actúa como variador, por lo que habrá un incremento en el factor de potencia.
  • Cuando hay una carga intermitente, el motor de accionamiento es el Motor de inducción tener un volante que se utiliza para reducir la carga intermitente a un nivel mínimo

Las desventajas de la técnica de Ward Leonard son:

  • Como esta técnica tiene un conjunto de motor y generador, el costo es mayor
  • El dispositivo es complicado de diseñar y también tiene un peso pesado
  • Necesita más espacio para la instalación
  • Requiere un mantenimiento regular y la base no es rentable
  • Habrá grandes pérdidas y, por lo tanto, la eficiencia del sistema se reducirá.
  • Se genera más ruido

Y el aplicación del método Ward Leonard es un control suave de la velocidad en el motor de CC. Algunos de los ejemplos son montacargas para minas, molinos de papel, elevadores, laminadores y grúas.

Aparte de estas dos técnicas, la técnica más utilizada es la control de velocidad del motor de CC mediante PWM para lograr el control de velocidad de un motor de CC. PWM implica la aplicación de pulsos de ancho variable al controlador del motor para controlar el voltaje aplicado al motor. Este método demuestra ser muy eficiente ya que la pérdida de energía se mantiene al mínimo y no implica el uso de ningún equipo complejo.

Método de control de voltaje

Método de control de voltaje

El diagrama de bloques anterior representa un simple controlador de velocidad del motor eléctrico . Como se muestra en el diagrama de bloques anterior, se utiliza un microcontrolador para enviar señales PWM al controlador del motor. El controlador del motor es un L293D IC que consta de circuitos de puente H para impulsar el motor.

PWM se logra variando los pulsos aplicados al pin de habilitación del controlador del motor IC para controlar el voltaje aplicado del motor. La variación de pulsos la realiza el microcontrolador, con la señal de entrada de los pulsadores. Aquí se proporcionan dos botones pulsadores, cada uno para disminuir y aumentar el ciclo de trabajo de los pulsos.

Por lo tanto, este artículo ha brindado una explicación detallada de varias técnicas de control de velocidad del motor de CC y cómo es más importante observar el control de velocidad. Además, se recomienda conocer el controlador de velocidad del motor de 12v dc .