Control de velocidad del motor de CC

Control de velocidad del motor de CC mediante control de resistencia de campo

Sabemos que la velocidad del motor de derivación viene dada por:

N = (V-IaRa) / kФ

Donde, Va es el voltaje aplicado a través del inducido y φ es el flujo por polo y es proporcional a la corriente de campo If .. Como se explicó anteriormente, la corriente de inducido Ia se decide por la carga mecánica presente en el eje. Por lo tanto, variando Va e If podemos variar N. Para voltaje de suministro fijo y el motor conectado en derivación podemos variar Va controlando una resistencia externa conectada en serie con el inducido. Si, por supuesto, se puede variar también controlando la resistencia de campo externa Rf conectada con el circuito de campo.

Por lo tanto, para el motor en derivación, tenemos esencialmente dos métodos para controlar la velocidad:

Resistencia de armadura variable.

Resistencia de campo variable.

[pic 1]

Figura: Circuito equivalente para el control de campo del motor de CC

Control de velocidad variando la corriente de campo:

En este método, la resistencia del circuito de campo se varía para controlar la velocidad de un motor en derivación de CC. Reescribamos la ecuación básica para entender el método.

N =  [pic 2]

Si variamos I f, el flujo φ cambiará, por lo que la velocidad variará. Para cambiar If una resistencia externa está conectada en serie con los devanados de campo. La resistencia se denomina regulador de campo en derivación. La bobina de campo produce un flujo nominal cuando no se conecta ninguna resistencia externa y se aplica voltaje nominal a través de la bobina de campo. Debe entenderse que solo podemos disminuir el flujo de su valor nominal agregando resistencia externa. Por lo tanto, la velocidad del motor aumentará a medida que disminuimos la corriente de campo y se logrará el control de velocidad por encima de la velocidad base. Se muestra la característica de velocidad en función de la corriente del inducido.

[pic 3]

Figura: Características de velocidad de par de motores de CC

Control de velocidad variando la resistencia del inducido

En este método, se coloca una resistencia Rext en serie variable en el circuito del inducido. En este caso, el campo está conectado directamente a través del suministro y, por lo tanto, el flujo ɸ no se ve afectado por la variación de Rext. en este caso, la corriente y, por tanto, el flujo se ven afectados por la variación de la resistencia del circuito del inducido. La caída de voltaje en Rext reduce el voltaje aplicado al inducido y, por lo tanto, la velocidad se reduce.

La pendiente de la N vs. Ia  y  N vs Te  característica se puede modificar conectando deliberadamente la resistencia externa rext en el circuito del inducido. Uno puede obtener una familia de velocidad vs. curvas de armadura para varios valores de rext. A partir de estas características se puede explicar cómo se logra el control de velocidad. Supongamos que el par de carga TL es constante y que la corriente de campo también se mantiene constante.

Por lo tanto, dado que el funcionamiento en régimen permanente exige Te = TL, Te = kφ también permanecerá constante; lo que significa que Ia no cambiará. Suponga que rext = 0, luego, al par de carga nominal, el punto de operación estará en C y la velocidad del motor será N. Si se introduce una resistencia adicional rext1 en el circuito del inducido, la nueva velocidad de funcionamiento en régimen permanente será N1 correspondiente al punto de funcionamiento D. De esta forma se puede obtener una velocidad de N2 correspondiente al punto de funcionamiento E, cuando rext2 se introduce en el circuito de armadura. Este mismo par de carga se suministra a varias velocidades. La variación de la velocidad es suave y la velocidad disminuirá suavemente si se aumenta rext. Obviamente, este método es adecuado para controlar la velocidad por debajo de la velocidad base y para suministrar un par de carga nominal constante que garantice siempre la corriente nominal del inducido. Aunque este método proporciona un control suave de velocidad de amplio rango (desde la velocidad base hasta la velocidad cero), tiene un serio inconveniente ya que la pérdida de energía tiene lugar en la resistencia externa rext reduciendo la eficiencia del motor.

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