Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
A menudo queremos controlar la velocidad de un motor de CC a pedido. Este cambio intencional de la velocidad del variador se conoce como control de velocidad de un motor de CC .
El control de velocidad de un motor de CC lo realiza manualmente el operador o mediante un dispositivo de control automático. Esto es diferente a la regulación de velocidad , donde la velocidad está tratando de mantenerse (o ‘regularse’) contra el cambio natural de velocidad debido a un cambio en la carga en el eje.
La velocidad de un motor de CC (N) es igual a:
Por lo tanto, la velocidad de los 3 tipos de motores de CC (derivación, serie y compuestos) se puede controlar cambiando las cantidades en el lado derecho de la ecuación anterior.
Por lo tanto, la velocidad se puede variar cambiando:
- El voltaje terminal del inducido, V.
- La resistencia externa en el circuito del inducido, R a .
- El flujo por polo, φ.
El voltaje terminal y la resistencia externa implican un cambio que afecta el circuito del inducido, mientras que el flujo implica un cambio en el campo magnético . Por lo tanto, el control de velocidad del motor de CC se puede clasificar en:
- Métodos de control de inducido
- Métodos de control de campo
Discutiremos cómo estos dos métodos controlan la velocidad de los motores de la serie de CC y los motores de derivación de CC .
Indice de contenidos
- Control de velocidad del motor de la serie DC
- Motor serie CC controlado por armadura
- Motor serie CC controlado en campo
- Control de velocidad del motor de derivación de CC
- Control de velocidad de estado sólido
- Teoría del control de velocidad del motor de CC
Control de velocidad del motor de la serie DC
Los métodos de control de velocidad para un motor de la serie DC se pueden clasificar como:
- Métodos de control de inducido
- Métodos de control de campo
Motor serie CC controlado por armadura
El ajuste de velocidad de un motor de la serie de CC mediante control de inducido se puede realizar mediante:
- Método de control de la resistencia de la armadura
- Método de control de inducido derivado
- Control de voltaje del terminal del inducido
Método de control de la resistencia de la armadura
Este es el método más común empleado. Aquí la resistencia de control está conectada directamente en serie con la alimentación del motor como se muestra en la fig.
La pérdida de potencia en la resistencia de control del motor de la serie de CC puede despreciarse porque este método de control se utiliza durante una gran parte del tiempo para reducir la velocidad en condiciones de carga ligera. Este método de control de velocidad es más económico para par constante. Este método de control de velocidad se emplea para motores de la serie DC que accionan grúas, montacargas, trenes, etc.
Control de armadura desviada
La combinación de un reóstato que desvía el inducido y un reóstato en serie con el inducido está involucrada en este método de control de velocidad. El voltaje aplicado al inducido varía según el reóstato en serie R 1 . La corriente de excitación se puede variar mediante la variación de la armadura de maniobras resistencia R 2 . Este método de control de velocidad no es económico debido a las considerables pérdidas de potencia en las resistencias de control de velocidad. Aquí el control de velocidad se obtiene en un amplio rango pero por debajo de la velocidad normal.
Control de voltaje del terminal del inducido
El control de velocidad del motor de la serie de CC se puede lograr suministrando energía al motor desde una fuente de voltaje variable separada. Este método implica un alto costo por lo que rara vez se usa.
Motor serie CC controlado en campo
El ajuste de velocidad de un motor de la serie de CC mediante control de campo se puede realizar mediante:
- Método de desvío de campo
- Control de campo aprovechado
Método de desvío de campo
Este método utiliza un desviador. Aquí, el flujo de campo se puede reducir derivando una parte de la corriente del motor alrededor del campo en serie. Cuanto menor es la resistencia del desviador, menor es la corriente de campo, menor flujo, por lo tanto, mayor velocidad. Este método proporciona una velocidad superior a la normal y se utiliza en accionamientos eléctricos en los que la velocidad debe aumentar bruscamente tan pronto como se reduce la carga.
Control de campo aprovechado
Este es otro método para aumentar la velocidad mediante la reducción del flujo y se realiza reduciendo el número de vueltas del devanado de campo a través del cual fluye la corriente. En este método, se llevan al exterior varias tomas del devanado de campo. Este método se emplea en tracción eléctrica.
Control de velocidad del motor de derivación de CC
La clasificación de los métodos de control de velocidad para un motor de derivación de CC es similar a la de un motor de la serie de CC. Estos dos métodos son:
- Métodos de control de inducido
- Métodos de control de campo
Motor de derivación de CC controlado por armadura
El motor de derivación de CC controlado por armadura se puede realizar de dos maneras:
- Control de resistencia de armadura
- Control de voltaje de inducido
Control de resistencia de armadura
En el control de la resistencia del inducido, se agrega una resistencia variable al circuito del inducido. El campo está conectado directamente a través del suministro, por lo que el flujo no cambia debido a la variación de la resistencia en serie. Esto se aplica para motores de derivación de CC. Este método se utiliza en imprentas, grúas, montacargas donde las velocidades inferiores a las nominales se utilizan sólo durante un período breve.
Control de voltaje de inducido
Este método de control de velocidad necesita una fuente variable de voltaje separada de la fuente que suministra la corriente de campo. Este método evita las desventajas de una mala regulación de la velocidad y la baja eficiencia de los métodos de control de la resistencia del inducido.
El método básico de control de voltaje del inducido ajustable para el control de la velocidad d se logra mediante un generador de voltaje ajustable que se llama Sistema Ward Leonard . Este método implica el uso de un grupo motor-generador (MG). Este método es más adecuado para trenes de laminación de acero, máquinas de papel, elevadores, montacargas para minas, etc. Este método se conoce como sistema Ward Leonard.
Ventajas del motor de derivación de CC controlado por armadura
- Control de velocidad muy fino en todo el rango en ambas direcciones
- Se obtiene una aceleración uniforme
- Buena regulación de velocidad
- Tiene capacidad de frenado regenerativo
Desventajas del motor de derivación de CC controlado por armadura
- Se necesita un arreglo costoso, el espacio en el piso requerido es más
- Baja eficiencia con cargas ligeras
- Drive produjo más ruido.
Motor de derivación de CC controlado en campo
Mediante este método, la velocidad de un motor de derivación de CC se controla a través de un reóstato de campo.
Motor de derivación de CC controlado por reóstato de campo
En este método, la variación de velocidad se logra mediante una resistencia variable insertada en serie con el campo de derivación. Un aumento en las resistencias de control reduce la corriente de campo con una reducción del flujo y un aumento de la velocidad. Este método de control de velocidad es independiente de la carga del motor. La energía que se desperdicia en el control de la resistencia es muy inferior ya que la corriente de campo es un valor pequeño. Este método de control de velocidad también se utiliza en motores compuestos de CC .
Desventajas del motor de derivación de CC controlado por reóstato de campo
- No se pueden obtener velocidades de arrastre.
- Las velocidades máximas solo se obtienen con un par reducido.
- La velocidad es máxima al valor mínimo de flujo, que se rige por el efecto desmagnetizador de la reacción del inducido en el campo.
Control de velocidad de estado sólido
Los accionamientos estáticos de Ward Leonard se utilizan en estos días debido a los inconvenientes del método clásico. Los conjuntos MG giratorios se reemplazan por convertidores de estado sólido para controlar la velocidad del motor de CC. Los convertidores utilizados son choppers (en caso de suministro de CC) o rectificadores controlados (en caso de suministro de CA). Este método no es adecuado para cargas intermitentes.
Teoría del control de velocidad del motor de CC
Para derivar la velocidad de un motor de CC, comenzamos con la ecuación para la EMF (fuerza electromagnética) del motor de CC. Sabemos que la ecuación EMF del motor de CC es igual a:
Por lo tanto, reordenando la ecuación:
- N = 60A E / PZØ
Con k = PZ / 60A, entonces:
- N = E / kØ
Por lo tanto, con E = V – I a R a , obtenemos la velocidad del motor de CC (N):
