Qué es un motor de repulsión: construcción y su funcionamiento

A el motor es un dispositivo eléctrico que convierte la entrada eléctrica en salida mecánica, donde la entrada eléctrica puede estar en forma de corriente o voltaje y la salida mecánica puede estar en forma de torque o fuerza. Motor constan de dos partes principales, a saber, estator y rotor, donde el estator es una parte estacionaria del motor y el rotor es una parte rotatoria del motor. Un motor que funciona según el principio de repulsión se conoce como motor de repulsión, donde la repulsión tiene lugar entre dos campos magnéticos de un estator o un rotor. El motor de repulsión es un fase única motor.

¿Qué es el motor de repulsión?

Definición: Un motor de repulsión es un motor eléctrico monofásico que funciona proporcionando CA de entrada (corriente alterna). La principal aplicación del motor de repulsión son los trenes eléctricos. Comienza como un motor de repulsión y funciona como un motor de inducción, donde el par de arranque debe ser alto para el motor de repulsión y muy buenas características de funcionamiento para el motor de inducción.

Construcción del motor de repulsión

Es un motor de CA monofásico, que consta de un núcleo polar que es el polo norte y el polo sur de un imán. La construcción de este motor es similar al motor de inducción de fase dividida y Motor serie DC. El rotor y el estator son los dos componentes principales de los motores que están acoplados inductivamente. El devanado de campo (o un devanado de tipo distribuido o el estator) es similar al devanado principal del motor de inducción de fase dividida. Por lo tanto, el flujo se distribuye uniformemente y el espacio entre el estator y el rotor se reduce y la desgana también se reduce, lo que a su vez mejora el factor de potencia.

El rotor o armadura es similar al motor de la serie DC que está provisto de un devanado tipo tambor conectado al conmutador, donde el conmutador a su vez está conectado a escobillas de carbón que están en cortocircuito. Un mecanismo de portaescobillas proporciona un cigüeñal variable para cambiar la dirección o alineación de las escobillas a lo largo del eje. Por tanto, el par producido durante este proceso ayuda a controlar la velocidad. La energía en el motor de repulsión se transfiere a través del transformador acción o por la acción de inducción (donde la fem se transfiere entre el estator y el rotor).

construcción-de-repulsión-motor-copia

Principio de funcionamiento

El motor de repulsión funciona según el principio de repulsión donde dos polos de un imán se repelen. El principio de funcionamiento del motor de repulsión se puede explicar a partir de 3 casos de α, dependiendo de la posición del imán de la siguiente manera.

Caso (i) : Cuando α = 90⁰

Suponga que las escobillas 'C y D' están alineadas verticalmente a 90 grados y el rotor alineado horizontalmente a lo largo del eje d (eje de campo), que es la dirección del flujo de corriente. Desde el principio de La ley de Lenz, sabemos que la fem inducida depende principalmente del flujo del estator y de la dirección de la corriente (que se basa en la alineación de las escobillas). Por lo tanto, la fem neta de la escobilla de 'C a D' es '0' como se muestra en el diagrama, que se representa como 'x' y '.' No hay flujo de corriente en el rotor, por lo que Ir = 0. Cuando no la corriente pasa en el rotor, luego actúa como un transformador en circuito abierto. Por lo tanto, la corriente del estator Is = menor. La dirección del campo magnético es a lo largo de la dirección del eje del cepillo, donde el estator y el eje del campo del rotor están desfasados ​​180 grados, el par generado es '0' y la inducción mutua inducida en el motor es '0'.

Posición de 90 grados

Casas (ii) : Cuando α = 0⁰

Ahora las escobillas 'C y D' están orientadas a lo largo del eje dy están en cortocircuito. Por lo tanto, la fem neta inducida en el motor es muy alta, lo que genera el flujo entre los devanados. La fem neta se puede representar como 'x' y '.' Como se muestra en la figura. Es similar a un transformador en cortocircuito. Donde la corriente del estator y la inducción mutua son máximas, lo que significa que Ir = Is = máximo. En la figura, podemos observar que los campos del estator y del rotor son 180 grados opuestos en fase, lo que significa que el par generado se opondrá entre sí, por lo que el rotor no puede girar.

α = 0 ángulo

Caso (iii): Cuando α = 450

Cuando las escobillas 'C y D' están inclinadas en algún ángulo (45 grados) y las escobillas están en corto. Supongamos que el rotor (eje del cepillo) está fijo y el estator está girado. El devanado del estator se representa como 'Ns' número de vueltas efectivas y el paso de corriente es 'Is', el campo producido por el estator está en la dirección 'Is Ns', que es el estator MMF como se muestra en la figura. La MMF (fuerza magnetomotriz) se resuelve en dos componentes (MMF1 y MMF2), donde MMF1 está junto con la dirección del cepillo (Is Nf) y MMF2 es perpendicular a la dirección del cepillo (Is Nt), que es la dirección del transformador, y 'α 'es el ángulo entre' Is Nt 'y' Is Nf '. Por lo tanto, el flujo producido por este campo en dos componentes es 'Is Nf' e 'Is Nt'. La fem inducida en el rotor produce un flujo a lo largo del eje q.

posición-ángulo-inclinado

El campo producido por el rotor a lo largo del eje del cepillo se representa matemáticamente de la siguiente manera

Es Nt = Es Ns cos α ……… .. 1

Nt = Ns Cuerpo α ............ 2

Nf = Ns Sin α ………… 3

Dado que el eje magnético 'T' y el eje de las escobillas coinciden con el rotor, el MMF que se encuentra a lo largo del eje de las escobillas es igual al flujo generado por el estator.

derivación de par

La ecuación de torque se da como

Ґ α (MMF del eje d del estator) * (MMF del eje q del rotor) ……… .4

Ґ α (Es Ns Sin α) (Es Ns cos α) ……… ..5

Ґ α I 2s N 2s Sin α cos α [sabemos que Sin2 α = 2 Sin α cos α] ……… .6

Ґ α ½ (I 2s N 2s Sin2 α) …… .7

Ґ α K I 2s N 2s Sin2 α [Cuando α = 0 Par = 0 ………. .8

K = valor constante α = π / 4 Par = máximo

Representación grafica

En la práctica, este es un problema que puede mostrarse en un formato gráfico, donde el eje x se representa como 'α' y el eje y se representa como 'actual'.

representación grafica

• Del gráfico, podemos observar que la corriente es directamente proporcional a α
• El valor actual es 0 cuando α = 90⁰ que es similar al transformador de circuito abierto
• La corriente es máxima cuando α = 0⁰ que es similar al transformador de cortocircuito como se muestra en el gráfico.
• Donde Is es la corriente del estator.
• La ecuación de par se puede dar como Ґ α K I 2s N 2s Sin2 α.
• Prácticamente se observa que el par es máximo si α se encuentra en el rango de 150 a 300.

Clasificación del motor de repulsión

Hay tres tipos de motores de repulsión que son,

Tipo compensado

Consiste en un devanado adicional, a saber, un devanado de compensación y un par adicional de escobillas se colocan entre las escobillas (en cortocircuito). Tanto el devanado de compensación como un par de escobillas están conectados en serie para mejorar los factores de potencia y velocidad. Se utiliza un motor de tipo compensado cuando se requiere alta potencia a la misma velocidad.

motor de repulsión de tipo compensado

Tipo de inducción de inicio de repulsión

Comienza con la repulsión de bobinas y se ejecuta con el principio de inducción, donde la velocidad se mantiene constante. Tiene un solo estator y rotor similar a la armadura de CC y un conmutador donde un mecanismo centrífugo cortocircuita las barras del conmutador y tiene un par más alto (6 veces) que la corriente en la carga. La operación de repulsión se puede entender a partir del gráfico, es decir, cuando la frecuencia de la velocidad síncrona aumenta, el porcentaje de carga de par total comienza a disminuir, donde en un punto los polos del imán experimentan una fuerza repulsiva y cambian al modo de inducción. Aquí podemos observar la carga que es inversamente proporcional a la velocidad.

repulsión-inicio-inducción-motor-gráfico

Funciona según el principio de repulsión e inducción, que consiste en un devanado de estator, devanado de 2 rotores (uno es de jaula de ardilla y otro devanado de CC). Estos devanados están en cortocircuito con el conmutador y dos escobillas. Funciona en una condición en la que la carga puede ser ajustable y cuyo par de arranque es de 2,5-3.

tipo de repulsión

Ventajas

Las ventajas son

• El alto valor del par de arranque
• La velocidad no está limitada
• Ajustando el valor de 'α' podemos ajustar el par, donde podemos aumentar la velocidad en función del ajuste del par.
• Al ajustar la posición de los cepillos, podemos controlar el par y la velocidad fácilmente.

Desventajas

Las desventajas son

• La velocidad varía con la variación de la carga
• El factor de potencia es menor excepto para altas velocidades.
• El costo es alto
• Alto mantenimiento.

Aplicaciones

Las aplicaciones son

• Se utilizan donde hay una necesidad de par de arranque con equipos de alta velocidad.
• Bobinadoras de bobinas: donde podemos ajustar la velocidad de manera flexible y fácil y la dirección también se puede cambiar invirtiendo la dirección del eje del cepillo.
• Juguetes
• Ascensores, etc.

Preguntas frecuentes

1). ¿Cuál es el ángulo de repulsión que experimenta el motor de repulsión?

En un ángulo de 45 grados, experimenta repulsión.

2). ¿En qué principio se basa el motor de repulsión?

Se basa en el principio de repulsión.

3). ¿Cuáles son los dos componentes principales del motor de repulsión?

El estator y el rotor son los dos componentes principales del motor.

4). ¿Cómo se puede controlar el par en el motor de repulsión?

El par se puede controlar ajustando las escobillas primarias del motor

5). Clasificación de motor de repulsión

Se clasifican en 3 tipos

• Tipo de repulsión
• Motor de funcionamiento por inducción de inicio de repulsión
• Tipo compensado

Por tanto, esta es una descripción general del motor de repulsión que funciona según el principio de repulsión. Tiene dos componentes importantes a saber, estator y rotor. El principio de funcionamiento del motor se puede entender en tres casos de ángulos (0, 90,45 grados) que se basan en la posición de las escobillas y los campos generados. El motor experimenta un efecto repulsivo solo a 45 grados. Estos motores se utilizan donde el par de arranque es muy necesario. La principal ventaja es que el par se puede controlar ajustando las escobillas.