Un motor universal es un motor eléctrico devanado en serie que puede funcionar tanto con CA como con CC. Estos son muchos en comparación con los de los motores de la serie de CC, pero el motor de la serie desarrolla menos par cuando trabaja con una fuente de CA que cuando trabaja con una fuente de CC equivalente. La dirección de rotación se puede cambiar intercambiando conexiones al campo relacionadas con el inducido como en el motor de la serie DC.

El funcionamiento de un motor universal es similar a una serie dc motor . Por otro lado, el motor universal está diseñado para funcionamiento con CA. Es competente para trabajar en CA o CC. De esta manera, su desarrollo es un poco distintivo. El devanado de campo y el devanado del inducido están conectados en serie, ambos devanados se energizan cuando se aplica voltaje al motor. El campo y los devanados de la armadura producen un campo magnético que hace que la armadura gire. Los motores universales modestos no suelen tener retribución y bobinado de recambio, tienen dos polos salientes con bobinado de excitación. La respuesta entre campos magnéticos es causada por corriente alterna o corriente continua.

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Universal Motor

El motor universal produce el par eléctrico proporcional al cuadrante de la corriente de suministro. Dado que la misma corriente fluye a través del devanado de campo y la armadura, se deduce que las inversiones de CA de positivo a negativo, o de negativo a positivo, afectarán simultáneamente tanto la polaridad del flujo de campo como la dirección de la corriente a través de la armadura. Esto significa que la dirección del par desarrollado seguirá siendo positiva y la rotación continuará en la misma dirección. Por lo tanto, un motor universal puede funcionar tanto en CC como en CA. Por lo tanto, el par eléctrico tiene la misma dirección de par en cualquier polaridad actual y también en corriente alterna. El par de arranque de un motor universal está determinado por la corriente que fluye a través del inducido y los devanados de campo. Debido a la reactancia inductiva de estos devanados, la corriente de arranque de CA siempre será menor que la corriente de arranque de CC. . En consecuencia, el par de arranque con alimentación de CA será menor que el par de arranque con alimentación de CC. Las características del motor universal son muy similares a las de los motores de la serie de CC, pero el motor de la serie desarrolla menos par cuando funciona con una fuente de CA que cuando funciona con una fuente de CC equivalente.

Hay varias aplicaciones en las que se utilizan motores universales, como taladros, lavadoras, sopladores y electrodomésticos de cocina, etc. Y también se utilizan para numerosos propósitos diferentes donde se necesita control de velocidad y altas calidades de velocidad. También podemos encontrar motores universales en menos de 1000 vatios. Los motores universales de una determinada potencia nominal son significativamente más pequeños que otros tipos de motores de CA que operan a la misma frecuencia.

El control de velocidad de Universal Motors puede ser posible siguiendo las siguientes formas

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Control de ángulo de fase
Control de picadora PWM

En el método de control de ángulo de fase El control de velocidad se logra variando el ángulo de disparo del TRIAC. El control del ángulo de fase es una solución muy rentable pero no muy eficiente. En el método PWM, el voltaje de línea de CA rectificado se conmuta a alta frecuencia mediante un dispositivo Power MOSFET o IGBT para generar voltaje variable en el tiempo para el motor. En este método, se requiere controlar los motores proporcionando un control de velocidad estable, evitando grandes corrientes y extrayendo una corriente armónica mínima de la red de alimentación de CA. Para cumplir con estos requisitos, se prefiere el uso de un chopper de CA con realimentación de corriente y velocidad.

El variador de frecuencia de motor universal de CA controla la velocidad de rotación mediante la parcialización del ángulo de fase. Este método consiste en cambiar el voltaje RMS aplicado al motor. En este caso, el voltaje es función del ángulo de disparo del Triac. El control continuo de la velocidad de un motor universal que funciona con CC se logra muy fácilmente utilizando un circuito de tiristores . Un tiristor alimenta el motor durante el semiciclo positivo de la red. Tanto el tiristor como su control están conectados de tal manera que el motor contra EMF compensa las variaciones de carga del motor para ajustar la velocidad. La técnica de modulación de ancho de pulso (PWM), también conocida como unidad de chopper, se utiliza para ajustar el voltaje aplicado al motor. Con la variación del ciclo de trabajo PWM, se puede cambiar el voltaje efectivo visto por el motor. La ventaja de la modulación PWM con respecto a la parcialización del ángulo de fase es una mayor eficiencia, menos ruido acústico y un mejor comportamiento EMC, pero puede tener un impacto en la duración de la vida útil del cepillo.

En la siguiente aplicación, los devanados de inducido y de campo del motor están conectados en serie a través del conmutador de inducido. Por lo tanto, el motor universal también se conoce como motor de serie de CA o motor de conmutador de CA. El motor universal se puede controlar como variador de ángulo de fase. En esta aplicación, usamos la técnica de control de ángulo de fase para controlar el voltaje dado al motor. Un cambio de fase de los pulsos de las compuertas permite variar la tensión efectiva, vista por el motor. La unidad de ángulo de fase requiere solo un TRIAC. Estos son parte de la familia de tiristores y están estrechamente relacionados con los rectificadores controlados por silicio. Sin embargo, a diferencia de los SCR, que son dispositivos unidireccionales que pueden conducir corriente solo en una dirección, los TRIAC son bidireccionales y, por lo tanto, la corriente puede fluir en cualquier dirección, estos se ven más comúnmente en circuitos como los accionamientos de motor. Los TRIAC generalmente se ven en aplicaciones simples de bajo consumo, como reguladores de intensidad domésticos.

MOC3021 es un optoacoplador. Un optoacoplador conecta los lados de entrada y salida con un haz de luz modulado por la corriente de entrada. Transforma la señal de entrada útil en luz, la envía a través del canal dieléctrico, captura la luz en el lado de salida y la transforma de nuevo en señal eléctrica.Estos típicamente vienen en un pequeño paquete IC de 6 u 8 pines, pero son esencialmente una combinación. de dos dispositivos distintos, un transmisor óptico, típicamente un LED de arseniuro de galio y un receptor óptico como un fototransistor o diac activado por luz. Los dos están separados por una barrera transparente que bloquea cualquier flujo de corriente eléctrica entre los dos, pero permite el paso de la luz. La serie MOC3020 consta de diodos emisores de infrarrojos de arseniuro de galio, acoplados ópticamente a un interruptor bilateral de silicio. Están diseñados para aplicaciones que requieren un disparo Triac aislado.

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