Motor corriente continua con excitación en paralelo es un motor eléctrico en el que la armadura y los devanados de excitación están conectados entre sí en paralelo. A menudo, en su funcionalidad es superior a los tipos de unidades mixtas y secuenciales en los casos en que es necesario establecer una velocidad de funcionamiento constante.

Características del motor DC con excitación en paralelo.

La fórmula para la corriente total proveniente de la fuente se deriva de acuerdo con la primera ley de Kirchhoff y tiene la forma: I = I I + IV, donde II es la corriente de armadura, IV es la corriente de excitación e I es la corriente que consume el motor. de la red. Cabe señalar que en este caso I in no depende de I i, es decir La corriente de excitación no depende de la carga. La corriente en el devanado de campo es menor que la corriente del inducido y es aproximadamente del 2 al 5% de la corriente de la red.

En general, estos motores eléctricos cuentan con los siguientes parámetros de tracción muy útiles:

• Alta eficiencia (ya que la corriente del inducido no pasa por el devanado de campo).
• Estabilidad y continuidad del ciclo de trabajo cuando la carga fluctúa en un amplio rango (ya que el valor del par se mantiene incluso si cambia la velocidad del eje).

Si el par es insuficiente, el arranque se realiza cambiando a un tipo de excitación mixta.

Aplicaciones de motor

Dado que la velocidad de rotación de dichos motores permanece casi constante incluso cuando cambia la carga y también se puede cambiar mediante un reóstato de ajuste, se utilizan ampliamente para trabajar con:

• aficionados;
• zapatillas;
• ascensores de minas;
• carreteras eléctricas aéreas;
• máquinas (tornos, corte de metales, tejeduría, estampación, enderezamiento de chapa, etc.).

Así, este tipo de motores se utiliza principalmente con mecanismos que requieren una velocidad de rotación constante o su amplio ajuste.

control de velocidad

La regulación de velocidad es un cambio deliberado en la velocidad de un motor eléctrico por la fuerza utilizando dispositivos o dispositivos especiales. Le permite garantizar el funcionamiento óptimo del mecanismo, su uso racional, y también reducir el consumo de energía.

Hay tres formas principales de regular la velocidad del motor:

1. Cambiar flujo magnético polos principales. Se realiza mediante un reóstato de ajuste: a medida que aumenta su resistencia, disminuye el flujo magnético de los polos principales y la corriente de excitación Iv. Al mismo tiempo, aumenta el número de revoluciones del inducido en ralentí, así como el ángulo de inclinación de las características mecánicas. Se mantiene la rigidez de las características mecánicas. Sin embargo, aumentar la velocidad puede provocar daños mecánicos a la unidad y una mala conmutación, por lo que no se recomienda aumentar la velocidad más del doble con este método.
2. Cambio en la resistencia del circuito de armadura. Un reóstato de ajuste está conectado en serie al inducido. La velocidad de rotación de la armadura disminuye a medida que aumenta la resistencia del reóstato y aumenta la pendiente de las características mecánicas. Ajustar la velocidad usando el método anterior:

• ayuda a reducir la velocidad de rotación en relación con la característica natural;
• asociado con gran tamaño Por tanto, las pérdidas en el reóstato de control son antieconómicas.

1. Cambio no reostático en el voltaje suministrado a la armadura. En este caso, es necesario disponer de una fuente de alimentación independiente con tensión regulada, por ejemplo, un generador o una válvula controlada.

Motor excitado independientemente

Un motor CC excitado independientemente implementa el tercer principio de control de velocidad. Su diferencia es que el devanado de campo y el campo magnético de los polos principales están conectados a fuentes diferentes. La corriente de excitación es característica constante, y el campo magnético cambia. En este caso, el número de revoluciones del eje en ralentí cambia, la rigidez de la característica sigue siendo la misma.

Así, el principio de funcionamiento de un dct con excitación independiente es bastante complejo debido al funcionamiento independiente de dos fuentes, sin embargo, su principal ventaja es una mayor eficiencia.

Hay varios tipos posibles de construcción de motores eléctricos que funcionan desde una fuente. voltaje CC. El principio de su funcionamiento es el mismo, pero las diferencias radican en las peculiaridades de conectar el devanado de campo (OB) y la armadura (I).

El motor eléctrico de corriente continua con excitación en paralelo debe su nombre a que sus devanados I y OB están conectados entre sí de esta manera. Un motor eléctrico de este tipo proporciona los modos necesarios, superando a los productos de secuencial y tipos mixtos cuando sea prácticamente necesario velocidad constante su funcionamiento.

• Conclusión

Construcción del motor y su alcance.

A continuación se muestra el diagrama del motor eléctrico del tipo en cuestión.

• la corriente total consumida por el motor eléctrico desde la fuente es I = I I + I V, donde I I, IV son las corrientes a través del inducido y el devanado de campo, respectivamente;
• al mismo tiempo I B no depende de I I, es decir, no depende de la carga.

El dispositivo se utiliza cuando el arranque no requiere un par elevado, es decir, cuando los modos de funcionamiento de los mecanismos de accionamiento no implican la creación de grandes cargas de arranque. Esto es típico de máquinas herramienta y ventiladores.

En la práctica, parámetros de tracción tan útiles de mecanismos eléctricos como

• estabilidad de funcionamiento bajo fluctuaciones de carga;
• alta eficiencia debido al hecho de que no fluye a través del OB.

El arranque en caso de par insuficiente se garantiza cambiando a un circuito de tipo mixto.

Comportamiento de un motor eléctrico cuando cambian las cargas.

La característica mecánica muestra la estabilidad del motor eléctrico en una amplia gama de cambios de carga, describiendo la dependencia del par creado por el motor eléctrico de la velocidad de funcionamiento del eje.

Las características de tracción de un mecanismo de este tipo permiten mantener el valor del par con cambios significativos en el número de revoluciones. Normalmente, los parámetros de tracción de la unidad deben garantizar una disminución de este parámetro en no más del 5%. Un sencillo estudio demuestra que los parámetros inhibidores resultan similares debido a la reversibilidad de los procesos. Estas disposiciones se aplican también al caso de excitación mixta.

En otras palabras, un motor eléctrico de este tipo se caracteriza por una característica rígida. Esta naturaleza del trabajo se considera una ventaja importante de una unidad de este tipo.

Variedades de enfoques para el control de velocidad.

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El principio de funcionamiento de conexión en paralelo de los devanados garantiza un arranque suave en combinación con una amplia gama de cambios de velocidad durante el funcionamiento mediante reóstatos. También garantizan el arranque normal del motor limitando la corriente.

Para unidades de tipo paralelo, se utilizan métodos para controlar la velocidad de operación cambiando:

• flujo magnético de los polos principales;
• resistencia del circuito de armadura;
• voltaje que se le suministra.

Los objetos de influencia son el devanado de excitación, el devanado del inducido y su tensión de funcionamiento.

El cambio de flujo magnético se realiza mediante un reóstato en serie R P. A medida que aumenta su resistencia, por el OB pasa menos corriente, lo que se acompaña de una disminución del flujo magnético. Manifestación externa Esta acción da como resultado un aumento de la velocidad en ralentí. El estudio muestra que la pendiente de la característica aumenta.

El segundo principio se basa en la inclusión de un reóstato de control en serie adicional en el circuito de potencia del inducido. A medida que aumenta su resistencia, la velocidad de rotación del I disminuye, mientras que su característica mecánica natural adquiere una mayor inclinación. Debido a la conexión en serie de una resistencia adicional con el devanado principal del reóstato, en el que se disipa una potencia significativa, se produce una caída notable en la eficiencia.

El tercer principio va acompañado de una cierta complicación de las soluciones de circuitos y requiere el uso de una fuente de energía regulada separada manteniendo la posibilidad de una regulación separada. Si se usa en condiciones reales Sólo es posible reducir la velocidad del eje.

Motor excitado independientemente

Un motor CC excitado independientemente implementa el tercer enfoque de regulación y es interesante porque OB y ​​M se alimentan desde diferentes fuentes, su diagrama se presenta a continuación.

Para los motores de este diseño, Iv se establece sin cambios y solo cambia el voltaje aplicado a M. Esto va acompañado de un cambio en la velocidad de ralentí, pero la rigidez de la característica no cambia.

El principio de funcionamiento de una unidad de este tipo, debido al funcionamiento independiente de dos fuentes, resulta más complejo. Sin embargo, su uso aporta ventajas tan importantes para la práctica como

• control suave y económico de la velocidad de operación con gran profundidad;
• Arrancar el motor a tensión reducida sin reóstato.

Si el arranque se produce a tensión normal, el reóstato limita el valor de Iv.

La investigación muestra que cantidad máxima Las rpm están limitadas solo por la resistencia M, y el mínimo está limitado por las condiciones para eliminar el calor generado durante la operación.

Las características en términos de consumo de energía y velocidad de respuesta del sistema de control se mejoran en el caso de la conexión secuencial con M de varios reguladores de tiristores. Para establecer el número de revoluciones del eje y estabilizarlas en el proceso de accionamiento de varios mecanismos, se utilizan varias maneras. Su común rasgo característico es la inclusión de un regulador de tiristores en el circuito de frecuencia negativa comentario. Iniciar una unidad de este tipo requiere la implementación de procedimientos especiales.

Conclusión

El motor de derivación es un mecanismo de accionamiento muy flexible y se puede utilizar en muy grandes cantidadesáreas donde no se requieren grandes pares de arranque. Tiene circuitos de control de velocidad de rotación simples y confiables y es fácil de iniciar.

Ministerio de Ciencia y Educación de la Federación de Rusia

Agencia Federal para la Educación

Institución educativa estatal

Educación profesional superior

Investigación Nacional

UNIVERSIDAD TÉCNICA ESTATAL DE IRKUTSK

Departamento de Suministro Eléctrico e Ingeniería Eléctrica

motor paralelo de CC

Informe de laboratorio n.° 9

en la disciplina "Ingeniería Eléctrica y Electrónica General"

Terminado

Estudiante SMO-11-1 ________ Dergunov A.S. __________

(firma) Apellido I.O. (fecha)

Profesor Asociado, Departamento E y ET ________ Kiryukhin Yu.A. __________

(firma) Apellido I.O. (fecha)

Irkutsk 2012

Objetivo 3

Tarea 3

Breve informacion teorica 3

Equipo instalacion electrica 5

orden de trabajo 6

Respuestas preguntas de prueba 9

Propósito del trabajo

Familiarícese con el diseño y funcionamiento de un motor CC de excitación paralela y examine sus características.

Ejercicio

Familiarícese con el diseño y principio de funcionamiento de un motor CC de excitación paralela. Familiarícese con el diagrama de conexión del motor de excitación en paralelo. Familiarícese con las condiciones para arrancar un motor de excitación en paralelo. Familiarícese con los métodos para regular la velocidad del motor. Examine el motor en modo inactivo. Construya la característica de ajuste. Examinar el motor bajo carga. Comportamiento constructivo y características mecánicas.

Breve información teórica

En un motor de excitación en paralelo, el devanado de campo está conectado en paralelo al devanado del inducido (ver Fig. 1). La corriente en el devanado de campo es menor que la corriente del inducido. y asciende al 2 – 5% de .

Las propiedades de rendimiento de los motores se evalúan mediante las características operativas, mecánicas y de ajuste.

Arroz. 1

En la figura. 8 mostrados trabajadores Características del motor de excitación en paralelo: dependencia de la velocidad de rotación , magnitud de la corriente de armadura , par
, eficiencia y potencia consumida de la red de poder útil a voltaje constante y corriente de excitación .

Arroz. 2

Mecánico la característica del motor es la dependencia de la velocidad de rotación del inducido del par en el eje a voltaje y resistencia constantes del circuito de excitación . Muestra el efecto de la carga mecánica en el eje del motor sobre la velocidad de rotación, lo cual es especialmente importante saber al seleccionar y operar motores. Las características mecánicas pueden ser naturales o artificiales. Características del motor a nominal
,
y resistencia
llamados naturales. Fórmula para la velocidad del motor:

Ecuación característica mecánica:

, (1)

Dónde
– velocidad de rotación en ralentí ideal (
);

– cambio en la velocidad de rotación causado por la carga.

Dado que los motores de CC tienen resistencia al devanado del inducido
es pequeña, entonces al aumentar la carga en el eje la velocidad de rotación norte cambia ligeramente. Las características de este tipo se llaman duras.

Si descuidamos el efecto desmagnetizador de la reacción de la armadura y tomamos
, entonces la característica mecánica natural de un motor de excitación paralela es la forma de una línea recta ligeramente inclinada con respecto al eje de abscisas (Fig. 3, línea recta 1).

Si introduce un reóstato de control en el circuito del inducido del motor
, entonces la dependencia
estará determinada por la expresión

. (2)

Velocidad de ralentí ideal permanece sin cambios, y el cambio en la velocidad de rotación
aumenta y aumenta el ángulo de inclinación de la característica mecánica con respecto al eje de abscisas (Fig. 3, línea recta 2). La característica mecánica obtenida de esta manera se llama artificial .

Un cambio forzado en la velocidad del motor con un par de carga constante en el eje se llama regulación. Arroz. 3

Es posible regular la velocidad de rotación en motores de excitación en paralelo de dos formas: cambiando el flujo magnético y cambiando la resistencia en el circuito del inducido.

R
La velocidad de rotación se controla cambiando la resistencia en el circuito del inducido mediante un reóstato de arranque.
. A medida que aumenta la resistencia
la velocidad de rotación disminuye según la fórmula (2). Este método no es económico, ya que va acompañado de pérdidas importantes debido al calentamiento del reóstato.

La velocidad de rotación se controla cambiando el flujo magnético mediante un reóstato. , incluido en el devanado de excitación (ver Fig. 1). Arroz. 10 Arroz. 4

Al aumentar La corriente en el devanado de campo disminuye. , el flujo magnético disminuye
, lo que provoca un aumento en la velocidad de rotación.

A valores bajos de la corriente de excitación, y más aún cuando el circuito de excitación está roto (
), es decir, con un flujo magnético insignificante
, la velocidad de rotación aumenta bruscamente, lo que provoca un "marcha excesiva" del motor y su destrucción mecánica. Por lo tanto, es muy importante asegurarse de que todas las conexiones eléctricas del circuito de excitación sean seguras.

La dependencia de la velocidad de rotación de la corriente de excitación se llama regulador características del motor (ver Fig. 4).

Regular la velocidad de rotación cambiando el flujo magnético.
muy económico, pero no siempre aceptable, ya que al cambiar
la rigidez de las características mecánicas cambia significativamente.

Debido a la linealidad y "rigidez" de las características mecánicas, así como a la capacidad de controlar suavemente la velocidad de rotación en un amplio rango, los motores de excitación paralela se han generalizado tanto en accionamientos eléctricos (para mecanismos y máquinas herramienta) como en automáticos. sistemas de control.

Como en el caso de un generador, los devanados del inductor y la armadura del motor se pueden conectar en serie (Fig. 339) o en paralelo (Fig. 340). En el primer caso, el motor se denomina motor excitado en serie (o motor en serie), en el segundo, motor excitado en paralelo (o motor en derivación). También se utilizan motores de excitación mixta (motores compuestos), en los que parte de los devanados del inductor se conectan al inducido en serie y parte en paralelo. Cada uno de este tipo de motores tiene unas características propias que hacen aconsejable su uso en unos casos e inadecuado en otros.

1. Motores con excitación en paralelo. El diagrama para conectar motores de este tipo a la red se muestra en la Fig. 361. Dado que aquí los circuitos de inducido y inductor no dependen entre sí, la corriente en ellos se puede regular de forma independiente utilizando reóstatos separados incluidos en estos circuitos. Un reóstato conectado al circuito de la armadura se llama reóstato de arranque y un reóstato conectado al circuito del inductor se llama regulador. Al arrancar un motor con excitación en paralelo, el reóstato de arranque debe estar completamente encendido; A medida que el motor gana velocidad, la resistencia del reóstato se reduce gradualmente y cuando se alcanza la velocidad normal, este reóstato se retira completamente del circuito. Los motores con excitación paralela, especialmente los de potencia significativa, nunca deben encenderse sin un reóstato de arranque. De la misma forma, al apagar el motor, primero se debe introducir gradualmente el reóstato y solo luego apagar el interruptor que conecta el motor a la red.

Arroz. 361. Circuito de conmutación para un motor con excitación en paralelo. El arco de latón 1, a lo largo del cual se mueve la palanca del reóstato de arranque, está conectado a través de la abrazadera 2 al extremo del reóstato de ajuste y a través de la abrazadera 3 al reóstato de arranque. Esto se hace para que cuando el reóstato de arranque se cambie al contacto inactivo 4 y se corte la corriente, el circuito de excitación no se rompa.

No es difícil entender las consideraciones detrás de estas reglas para encender y apagar motores. Vimos (ver fórmula (172.1)) que la corriente en la armadura

,

¿Dónde está el voltaje de la red, a - e? d.s. inducido en los devanados del inducido. En el primer momento, cuando el motor aún no ha tenido tiempo de girar y alcanzar una velocidad suficiente, p. d.s. es muy pequeña y la corriente a través de la armadura es aproximadamente igual

La resistencia de la armadura suele ser muy pequeña. Se calcula de modo que la caída de tensión en el inducido no supere el 5-10% de la tensión de red para la que está diseñado el motor. Por tanto, en ausencia de un reóstato de arranque, la corriente en los primeros segundos podría ser entre 10 y 20 veces mayor que la corriente normal para la que está diseñado el motor a plena carga, y esto es muy peligroso para él. Cuando se introduce un reóstato de arranque con resistencia, la corriente de arranque a través de la armadura

. (173.1)

La resistencia del reóstato de arranque se selecciona de modo que la corriente de arranque exceda la normal en no más de 1,5 a 2 veces.

Expliquemos lo que se dijo. ejemplo numérico. Supongamos que tenemos un motor de 1,2 kW, diseñado para una tensión de 120 V y que tiene una resistencia de inducido. Corriente de armadura a plena carga.

.

Si conectamos este motor a la red sin un reóstato de arranque, en los primeros segundos la corriente de arranque a través del inducido sería

,

10 veces la corriente de funcionamiento normal en la armadura. Si queremos que la corriente de arranque exceda la corriente normal en no más de 2 veces, es decir, sea igual a 20 A, entonces debemos seleccionar la resistencia de arranque de manera que la igualdad

,

¿De dónde es Om?

También está claro que una parada brusca sin apagar es muy peligrosa para un motor shunt, por ejemplo debido a fuerte aumento carga, ya que en este caso e. d.s. cae a cero y la corriente en la armadura aumenta tanto que el exceso de calor Joule generado en ella puede provocar la fusión del aislamiento o incluso de los propios cables del devanado (el motor se “quema”).

El reóstato de regulación, incluido en el circuito del inductor, sirve para cambiar la velocidad del motor. Al aumentar o disminuir la resistencia del circuito inductor con este reóstato, cambiamos la corriente en el circuito inductor y, por lo tanto, el campo magnético en el que gira la armadura. Vimos anteriormente que para una carga de motor determinada, la corriente en el motor se establece automáticamente de modo que el par resultante equilibre el par de frenado creado por la carga del motor. Esto se logra debido al hecho de que la e inducida. d.s. alcanza el valor correspondiente. Pero inducido e. d.s. determinado, por un lado, por inducción magnética y, por otro, por la frecuencia de rotación de la armadura.

Cuanto mayor es el flujo magnético del inductor, menor debe ser la velocidad del motor para obtener un cierto valor de e. d.s. y, a la inversa, cuanto más débil sea el flujo magnético, mayor debe ser la velocidad de rotación. Por lo tanto, para aumentar la velocidad de rotación de un motor en derivación con una carga determinada, es necesario debilitar el flujo magnético en el inductor, es decir, introducir más resistencia en el circuito del inductor utilizando un reóstato de ajuste. Por el contrario, para reducir la velocidad de rotación del motor en derivación, es necesario aumentar el flujo magnético en el inductor, es decir, reducir la resistencia en el circuito del inductor quitando el reóstato de control.

Usando un reóstato de ajuste, puede establecer la velocidad normal del motor con voltaje normal y sin carga. A medida que aumenta la carga, la corriente en la armadura debería aumentar y, por ejemplo, la corriente inducida en ella. d.s. - disminuir. Esto ocurre debido a una ligera disminución en la velocidad de rotación del inducido. Sin embargo, la disminución de la velocidad de rotación provocada por un aumento de la carga desde cero hasta la potencia normal del motor suele ser muy pequeña y no supera el 5-10% de la velocidad normal del motor. Esto se debe principalmente al hecho de que en los motores excitados en paralelo, la corriente en el inductor no cambia cuando cambia la corriente en la armadura. Si, cuando cambia la carga, quisiéramos mantener la misma velocidad de rotación, entonces esto podría hacerse cambiando ligeramente la corriente en el circuito inductor usando un reóstato ajustable.

Así, desde el punto de vista operativo, los motores DC con excitación en paralelo (motores shunt) se caracterizan por las dos propiedades siguientes: a) su frecuencia de rotación permanece casi constante cuando cambia la carga; b) su frecuencia de rotación se puede variar dentro de un amplio rango mediante un reóstato ajustable. Por lo tanto, estos motores se utilizan ampliamente en la industria, donde ambas características especificadas son importantes, por ejemplo, para accionar tornos y otras máquinas herramienta, cuya velocidad de rotación no debería depender en gran medida de la carga.

173.1. En la figura. 362 muestra un diagrama de un motor de derivación con el llamado reóstato combinado de arranque y control. Comprenda este circuito y explique qué papel juegan las partes individuales de este reóstato.

Arroz. 362. Para el ejercicio 173.1

173.2. Es necesario arrancar el motor de derivación. Para ello se proporcionan dos reóstatos: uno de alambre grueso de baja resistencia y el otro de alambre fino de alta resistencia. ¿Cuál de estos reóstatos debe encenderse como arranque y cuál como control? ¿Por qué?

2. Motores con excitación secuencial. El diagrama para conectar estos motores a la red se muestra en la Fig. 363. Aquí la corriente del inducido es al mismo tiempo la corriente del inductor y, por lo tanto, el reóstato de arranque cambia tanto la corriente en el inducido como la corriente en el inductor. Con cargas inactivas o muy pequeñas, la corriente en la armadura, como sabemos, debe ser muy pequeña, es decir, e inducida. d.s. debe ser casi igual a la tensión de red. Pero con una corriente muy pequeña a través de la armadura y el inductor, el campo del inductor también es débil. Por lo tanto, con carga baja el e requerido. d.s. sólo se puede obtener a través de muy frecuencia alta rotación del motor. Como resultado, con corrientes muy bajas (baja carga), la velocidad de rotación de un motor bobinado en serie llega a ser tan alta que esto puede resultar peligroso desde el punto de vista de la resistencia mecánica del motor.

Arroz. 363. Circuito de conmutación para un motor con excitación secuencial.

Dicen que el motor anda loco. Esto es inaceptable y, por lo tanto, los motores excitados en serie no pueden funcionar sin carga o con una carga baja (menos del 20-25% de la potencia normal del motor). Por la misma razón, no se recomienda conectar estos motores a máquinas herramienta u otras máquinas que utilicen transmisiones por correa o cable, ya que una rotura o liberación accidental de la correa provocará una “partición” del motor. Así, en motores con excitación secuencial, a medida que aumenta la carga, aumenta la corriente en el inducido y el campo magnético del inductor; por lo tanto, la velocidad del motor cae bruscamente y el par que desarrolla aumenta bruscamente.

Estas propiedades de los motores con excitación secuencial los hacen más convenientes para su uso en el transporte (tranvías, trolebuses, trenes eléctricos) y en dispositivos de elevación (grúas), ya que en estos casos es necesario disponer de grandes pares a bajas velocidades en el momento del arranque. -arriba bajo cargas muy pesadas y con cargas más bajas (a velocidad normal) pares más bajos y frecuencias más altas.

La velocidad de rotación de un motor excitado en serie generalmente se controla mediante un reóstato de control conectado en paralelo con los devanados del inductor (Fig. 364). Cómo menos resistencia este reóstato, entonces mayoría La corriente del inducido se ramifica en él y pasa menos corriente a través de los devanados del inductor. Pero a medida que disminuye la corriente en el inductor, la velocidad del motor aumenta y, a medida que aumenta, disminuye. Por lo tanto, a diferencia de lo que ocurría con un motor en derivación, para aumentar la velocidad de rotación de un motor en serie, es necesario reducir la resistencia del circuito inductor quitando el reóstato de control. Para reducir la velocidad de rotación de un motor en serie, es necesario aumentar la resistencia del circuito inductor introduciendo un reóstato de ajuste.

Arroz. 364. Diagrama de encendido de un reóstato para regular la velocidad de un motor en serie.

173.3. Explique por qué un motor en serie no puede funcionar en ralentí o con carga baja, pero un motor en derivación sí.

Tabla 8. Ventajas, desventajas y aplicaciones de los motores. varios tipos

En conclusión, comparamos en forma de tabla. 8 principales ventajas y desventajas de los distintos tipos de motores eléctricos que analizamos en este capítulo y sus áreas de aplicación.

Diagrama del motor.

El circuito del motor de excitación en paralelo se muestra en la Fig. 1.25. El devanado del inducido y el devanado de campo están conectados en paralelo. En este circuito: I es la corriente consumida por el motor de la red, I i es la corriente del inducido, I in es la corriente de excitación. De la primera ley de Kirchhoff se deduce que I = I i + I c.

Característica mecánica natural. La característica mecánica natural se describe en la fórmula (1.6).

En ralentí M = 0 y n x = U/C E F.

Si Ф = constante, entonces la ecuación de la característica mecánica toma la forma:

norte = norteincógnita– bMETRO, (1.8)

donde b = R i / C E F.

De (1.8) se deduce que la característica mecánica (Fig. 1.26, línea recta 1) es una línea recta con un ángulo de inclinación a y pendiente b. Dado que R i es pequeño para los motores de CC, a medida que aumenta la carga en el eje, la velocidad de rotación n cambia ligeramente; las características de este tipo se denominan "duras".

La corriente consumida por el motor de la red prácticamente aumenta en proporción al par de carga. De hecho, M » M em = C m I I F, y dado que el motor de excitación en paralelo tiene F = constante, entonces I I ~ M.

Control de velocidad.

Regular la velocidad de rotación es posible a partir de (1.6) de tres maneras: cambiando el flujo magnético de los polos principales Ф, cambiando la resistencia del circuito de la armadura R i y cambiando el voltaje U suministrado al circuito de la armadura (un cambio en n debido a un cambio en el par de carga M no está incluido en el concepto de regulación).

La regulación de n cambiando el flujo magnético Ф se lleva a cabo mediante un reóstato de ajuste R р. A medida que aumenta la resistencia del reóstato, la corriente de excitación I y el flujo magnético de los polos principales F disminuyen. Esto conduce, en primer lugar, a un aumento del régimen de ralentí n x y, en segundo lugar, a un aumento del coeficiente b, es decir a un aumento en el ángulo de inclinación de la característica mecánica. Sin embargo, b sigue siendo pequeño y se mantiene la rigidez de las características mecánicas. En la figura. 1.28, además de la característica natural 1, correspondiente al flujo magnético máximo Ф, muestra una familia de características mecánicas 2-4, tomadas con un flujo magnético reducido. De las características se deduce que cambiar el flujo magnético solo puede aumentar la velocidad de rotación en relación con la característica natural. En la práctica, la velocidad de rotación no se puede aumentar más de 2 veces con este método, ya que un aumento de velocidad provoca un deterioro de la conmutación e incluso daños mecánicos a la máquina.

Otro método de control de velocidad se conecta en serie con el inducido de un reóstato de control R i.p (el reóstato de arranque R p no es adecuado para este propósito, ya que está diseñado para un funcionamiento a corto plazo). La fórmula (1.6) toma entonces la forma:

norte= ,

de lo cual se deduce que la velocidad en ralentí para cualquier resistencia R r es la misma y el coeficiente by, en consecuencia, la pendiente de las características mecánicas 5-7 aumenta (figura 1.26). Una regulación de la velocidad de rotación de esta manera conduce a una disminución de la velocidad de rotación con respecto a la característica natural. Además, es antieconómico, ya que está asociado con altas pérdidas de potencia (R i.r I) en el reóstato de control, a través del cual fluye toda la corriente del inducido.

La tercera forma de regular la velocidad de rotación es cambiar el voltaje suministrado al inducido sin reóstato. Esto sólo es posible cuando el inducido del motor se alimenta desde una fuente independiente, cuyo voltaje se puede ajustar. Como fuente controlada se utilizan generadores separados o válvulas controladas (tiratrones, rectificadores de mercurio, tiristores) especialmente diseñados para un motor determinado. En el primer caso, se forma un sistema de máquinas, llamado sistema Dios(generador - motor), (Fig. 1.27). Se utiliza para un control suave en una amplia gama de velocidades de rotación de potentes motores de CC y en sistemas de control automático. Se utiliza un sistema de control con válvulas HC controladas (Fig. 1.28) para regular la velocidad de rotación de motores de menor potencia. Su ventaja es una mayor eficiencia.

Regular la velocidad de rotación cambiando U prácticamente sólo es posible en dirección decreciente, ya que aumentar la tensión por encima de la tensión nominal es inaceptable debido a un fuerte deterioro de la conmutación. De (1.9) se deduce que a medida que disminuye el voltaje, la velocidad sin carga nx disminuye y la pendiente de las características mecánicas 8-10 no cambia (ver figura 1.26); El rango de control (n max /n min) de esta manera es 6:1-8:1. Puede ampliarse significativamente mediante el uso de circuitos de retroalimentación especiales.

Característica reguladora.

La característica de regulación n=f(I in) del motor de excitación en paralelo se muestra en la Fig. 1.29.

Su carácter está determinado por la dependencia (1.5), de donde se deduce que la frecuencia de rotación es inversamente proporcional al flujo magnético y, en consecuencia, a la corriente de excitación Iv. Cuando la corriente de excitación I in = 0, lo que puede ocurrir cuando se interrumpe el circuito de excitación, el flujo magnético es igual al F ost residual y la velocidad de rotación se vuelve tan alta que el motor puede destruirse mecánicamente; un fenómeno similar se llama motor. fugitivo.

Físicamente, el fenómeno de separación se explica por el hecho de que el par (1.2) con una disminución en el flujo magnético, al parecer, debería disminuir, sin embargo, la corriente del inducido I I = (U – E)/R I aumenta de manera más significativa, ya que E (1.1) y la diferencia U disminuyen – E aumenta en en mayor medida(normalmente E » 0,9 U).

Modos de frenado.

Los modos de frenado del motor ocurren cuando el par electromagnético desarrollado por el motor actúa en contra de la dirección de rotación de la armadura. Pueden ocurrir durante el funcionamiento del motor cuando las condiciones de funcionamiento cambian o se crean artificialmente para reducir rápidamente la velocidad, detener o dar marcha atrás al motor.

El motor de excitación en paralelo tiene tres modos de frenado: frenado por generador con retorno de energía a la red, frenado por retroceso y frenado dinámico.

Generadorfrenado ocurre en los casos en que la frecuencia de rotación del inducido n se vuelve mayor que la velocidad de rotación en la velocidad de ralentí ideal (es decir, en M pr = 0) n x (n>n x). La transición a este modo desde el modo motor es posible, por ejemplo, al bajar una carga, cuando el par creado por la carga se aplica al inducido en la misma dirección que el par electromagnético del motor, es decir. cuando el par de carga actúa de acuerdo con el par electromagnético del motor y éste toma una velocidad mayor que n x. Si n>n x, entonces E>U c (donde U c es el voltaje de la red) y la corriente del motor cambia de signo (1.4): el par electromagnético cambia de un par de rotación a un par de frenado y la máquina cambia del modo de motor. a modo generador y suministra energía a la red (recuperación de energía). La transición de una máquina del modo motor al modo generador se ilustra mediante una característica mecánica (figura 1.30). Sea a 1 el punto de funcionamiento en el modo motor; corresponde al par M. Si la velocidad de rotación aumenta, entonces el punto de operación según la característica 1 del cuadrante I se mueve al cuadrante II, por ejemplo, al punto de operación a 2, que corresponde a la velocidad de rotación n΄ y el frenado par - М΄.

Frenadooposición Ocurre en un motor en marcha cuando se invierte la dirección de la corriente del inducido o de la corriente de campo. En este caso, el par electromagnético cambia de signo y pasa a ser frenado.

Funcionamiento del motor con dirección opuesta La rotación corresponde a las características mecánicas ubicadas en los cuadrantes II y III (por ejemplo, característica natural 2 en la figura 1.30).

Una transición repentina a esta característica es prácticamente inaceptable, ya que va acompañada de un aumento excesivo de corriente y par de frenado. Por esta razón, simultáneamente con la conmutación de uno de los devanados, se activa una resistencia adicional R ext en el circuito del inducido, lo que limita la corriente del inducido.

La característica mecánica del modo con R ext tiene una gran pendiente (recta 3). Al cambiar al modo espalda con espalda, la velocidad de rotación n en el primer momento no puede cambiar (debido a la inercia del inducido) y el punto de operación desde la posición a 1 se moverá a la posición a 3 en nueva característica. Debido a la aparición del toro M, la velocidad de rotación n disminuirá rápidamente hasta que el punto de operación a 3 se mueva a la posición a 4, correspondiente a detener el motor. Si en este momento el motor no está desconectado de la fuente de alimentación, el inducido cambiará el sentido de rotación. La máquina comenzará a funcionar en modo motor con un nuevo sentido de giro, y su punto de funcionamiento a 5 estará en caracteristicas mecanicas 3 en el cuadrante III.

Dinámicafrenado Ocurre en los casos en que el inducido del motor se desconecta de la red y se cierra a la resistencia de frenado dinámico R d.t. La ecuación característica (1.6) toma la forma:

norte=

que corresponde a una familia de rectas 4 (para diferentes R d.t.) que pasan por el origen. Al cambiar a este modo, el punto de operación a 1 va a una de las características 4, por ejemplo, al punto a 6, y luego se mueve a lo largo de la línea recta 4 hasta cero. El inducido del motor se frena hasta detenerse por completo. Cambiando la resistencia R d.t se puede regular la corriente del inducido y la velocidad de frenado.