Conceptos básicos del diagrama del motor de tono

El diagrama del motor de Hue es un tipo de motor de CA que tiene dos componentes eléctricos básicos, el estator y el rotor. El estator es un grupo de electro-magnets que están dispuestos en un cilindro hueco y tienen postes opuestos uno frente al otro.

El rotor es un campo magnético giratorio generado por la corriente inducida en el estator. El rotor gira en respuesta a una entrada de comando de frecuencia por el controlador de CA.

Conmutadora Conmutador

Un conmutador es un interruptor eléctrico rotativo en ciertos tipos de motores y generadores eléctricos que revierte periódicamente la dirección del flujo de corriente a través de los devanados del rotor (armadura) para que continúe girando en una dirección. Consiste en un conjunto de segmentos de cobre fijados alrededor de una porción de la armadura, que luego se conectan a un circuito externo. Dos o más cepillos hechos de un material suave y conductor como la prensa de carbono contra el conmutador y se deslizan a través de sus segmentos a medida que gira la armadura.

El conmutador normalmente está hecho de sectores de cobre tirados duros entrelazados con mica de lámina de 0,7-2 mm, y los cepillos generalmente son de una mezcla de carbono/grafito que es más suave que los segmentos de cobre en el conmutador. Estos pinceles están montados en los soportes que se pueden presionar contra el conmutador con presión media a fuerte. En general, se emplea un cepillo por polo, pero en las máquinas de la oleada de cuatro polos, dos se utilizan para reducir el arco.

Durante la rotación de la armadura, los cepillos hacen contacto con sucesivos segmentos de cobre del conmutador, y la corriente se transfiere del rotor al circuito externo. Los cepillos en sí también están conectados a los devanados en el rotor mediante alambres que se extienden desde cada uno de los pinceles hasta los devanados respectivos.

Si los cepillos no se colocan correctamente o si la mica se usa por encima del nivel de los segmentos, la energía se desperdicia como calor y puede ocurrir cortocircuitando. Por esta razón, el conmutador normalmente se mantiene centrado utilizando una piedra de mano especial, y su concentricidad debe verificarse durante el mantenimiento regular.

Si se está operando un motor a velocidades muy altas, el conmutador debe ser muy preciso en su concentricidad. Por ejemplo, un conmutador en un motor que funciona a 5000 pies por minuto requiere que el conmutador sea concéntrico dentro de 0.001 pulgadas de su diámetro. Si el conmutador está fuera de ronda, debe corregirse mediante la molienda para producir una superficie lisa y restablecer el contacto entre los segmentos. Se puede colocar una sonda aislada o el borrador de goma de un lápiz sobre el conmutador para sentir puntos difíciles.

Armadura

La armadura del motor de tono es la parte del motor DC que convierte la energía eléctrica en energía mecánica. La armadura se compone de varios devanados que generan un campo magnético que produce torque. También incluye una bobina de excitación responsable de proporcionar el flujo magnético necesario para operar el motor. Esta bobina puede ser de derivación o herida en serie dependiendo del diseño del motor. En un motor de derivación, la bobina de campo está conectada en paralelo con el circuito de armadura o con una fuente separada de corriente de excitación. En un motor estabilizado de la derivación de la derivación, se agrega un devanado de la serie de luz para evitar un aumento de la velocidad cuando aumenta la carga.

Un motor de derivación no es ideal para una operación continua, ya que produce una velocidad constante que depende de la carga y tiene un rango limitado. Sin embargo, es una excelente opción para motores que requieren un par inicial más bajo. Además, un motor de derivación se puede controlar fácilmente variando la corriente de la armadura.

Otra ventaja del motor de derivación son sus bajas pérdidas de potencia. La pérdida de cobre de la armadura es proporcional a la corriente a través del devanado y la potencia que se requiere para conducir el motor. El motor de la serie, por otro lado, tiene pérdidas mucho más altas. La pérdida de potencia se debe a la resistencia de la bobina de campo y a la corriente de armadura.

En comparación con los motores de derivación, el motor DC de la serie en serie es más eficiente y tiene un rango de velocidad más amplio. Puede alcanzar su velocidad nominal antes de la saturación magnética de la armadura. También tiene una caída más rápida en la velocidad cuando se retira la carga.

La ecuación de voltaje básica para un motor de la serie DC es: VDC = VDC - EB / RSE + RA. Esta ecuación relaciona el EMF posterior con la corriente de la armadura, por lo tanto, lo que nos permite determinar qué tan rápido se ejecutará el motor en función de la corriente de la armadura. Esta es una función muy útil para descubrir el consumo de energía de un motor en particular.

Cuando se ejecuta un motor, la corriente de armadura fluye para generar su propio MMF de campo, que luego se opone al MMF desmagnetizante del rotor. La reducción de la corriente de campo del motor puede tomar un tiempo considerable, ya que el sistema tarda algún tiempo en perder su inductancia.

Rotor

Un rotor es un cilindro liso de una aleación magnética que permanece magnetizada y puede desmagnetizar con bastante facilidad y reasignizada en una nueva ubicación. Gira dentro de la armadura, creando un campo de viaje circunferencial que es la fuerza impulsora del motor.

Usando AC, este campo puede inducirse a rotar el rotor, como si fuera un imán permanente, a cualquier velocidad entre cero y sincrónico. La magnetización del rotor se queda atrás de la corriente de CA que hace que gire, debido al hecho de que el metal del rotor no responde instantáneamente a un campo magnético cambiante. Este retraso se llama histéresis y es una propiedad de todos los materiales magnéticos.

Este retraso es por eso que es imposible acelerar instantáneamente el rotor de la velocidad detenido a la velocidad sincrónica. Para superar este problema, algunos diseños de motores usan una estructura de jaula de ardilla para poner al rotor al día, y otros diseños tienen un rotor ligero que puede ser hilado solo por inercia.

Otra característica importante de un motor es su potencia de salida, que se puede ajustar variando la corriente que se ejecuta a través de las bobinas en el estator y la armadura. Para ajustar la potencia de salida, un motor requiere un codificador interno que mida cuánto ha girado el eje. El microcontrolador del motor luego utiliza un algoritmo PID (derivado de integral proporcional) para calcular el par requerido para conducir el eje a la posición deseada.

La armadura y el estator están conectados al conmutador con cepillos, que son piezas de carbono o metal elásticas que hacen contacto con los contactos del conmutador. El conmutador es la parte del circuito que permite fluir al rotor y luego voltea la dirección en la que los electrones fluyen en el momento justo. Los pinceles ayudan a mantener la corriente lo suficientemente baja como para evitar daños al conmutador y el electroimán.

La codificación de color en este diagrama muestra los terminales a los que están conectados el conmutador, la armadura y el rotor. Diferentes fabricantes usan colores y terminales ligeramente diferentes, por lo que es importante consultar el diagrama de cableado impreso en su motor para la conexión terminal correcta.

Eje

Ya se trate de imanes permanentes o un motor universal estándar, el eje en un motor eléctrico es lo que lo hace girar. Sostiene el rotor y el conmutador. El rotor está compuesto por un conjunto de electromagnets (en este caso, tres), y el conmutador está formado por una lata con dos imanes permanentes curvos que están conectados entre sí con un trozo de cable. Cuando se energizan, los campos magnéticos de estos imanes interactúan con los electromagnets para generar un campo EM que hace que el rotor gire.

El conmutador en el motor es lo que permite que la corriente fluya a través de cada uno de los electromagnets, y voltea la dirección en que los electrones fluyen en el momento justo para asegurarse de que cada uno de los polos del motor obtenga cantidades iguales de corriente. El conmutador también tiene cepillos, que son piezas de metal elástica o carbono que hacen contacto con los contactos móviles del conmutador a medida que giran y generan el campo EM.

Una vez que el rotor está girando, los contactos móviles del conmutador conectan uno de sus dos conjuntos de devanados a la línea 1 y el otro a la línea 2. Esto crea un motor monofásico que está alimentado desde 230 voltios o 460 voltios.

Para revertir un motor de fase monofásica, el interruptor de tambor se mueve desde la posición "apagada" a la posición "On". Las líneas de conexión cambian de sólido a roto a medida que se desplaza el interruptor, invirtiendo la conexión de los devanados de inicio y Ejecutar.

Un motor monofásico que se alimenta desde un suministro de 230 voltios atraerá 30-15 amperios cuando se cargue completamente. La potencia y la potencia del motor se basan en su factor de carga, que se define como su carga nominal dividida por su clasificación de carga completa.

Si está trabajando con circuitos de control motor, es una buena idea aprender a leer diagramas esquemáticos, también conocidos como diagramas de escalera. Estos diagramas a menudo se usan para la resolución de problemas y el trabajo de diseño. Los diagramas de la escalera usan símbolos para identificar componentes y líneas interconectadas para mostrar la continuidad eléctrica de un circuito, pero no siempre reflejan cómo se establece el equipo físicamente o cómo se conectan las cosas. Por ejemplo, un par de componentes pueden estar muy juntos en el diagrama, pero a 50 metros de distancia en realidad.