MOTORES DE CC. GENERALIDADES

MOTORES DE CC.
GENERALIDADES
ESTRUCTURA BÁSICA
• INDUCTOR: siempre en
el estator. (dev. de
campo o excitación)
– Imán permanente o
– Electroimán de cc.
• INDUCIDO: siempre en el
rotor. (dev. de armadura)
– Recorrido por C.A. de
f2=pN
– Tiene colector
– Devanado cerrado
• CTO. EXTERIOR:
recorrido por C.C.
ESCOBILLAS. DETALLE
• La baja fricción
entre las
escobillas y las
delgas del
colector le
permiten al rotor
girar libremente
COLECTOR.DETALLE
CONFIGURACION CLÁSICA-I
• Inductor en el estator
• Inducido en el rotor
• Típica en motores de
elevada potencia
CONFIGURACION CLÁSICA-II
• Detalle de
devanados del
estator y del
rotor.
• Sentido del
campo
generado
• Configuración
de un par de
polos
CONFIGURACION CLÁSICA-III
• Configuración de
2 pares de polos.
• Campo generado.
IMPLEMENTACIÓN: MOTOR CON ROTOR
CON NÚCLEO DE HIERRO-I
IMPLEMENTACIÓN: MOTOR CON ROTOR
CON NÚCLEO DE HIERRO-II
IMPLEMENTACIÓN: MOTOR CON ROTOR
CON NÚCLEO DE HIERRO-III
IMPLEMENTACIÓN: MOTOR CON ROTOR
CON NÚCLEO DE HIERRO-IV
• Inconvenientes:
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
Gran inercia (poca aceleración)
Pérdidas
Saturación→ NO LINEALIDADES
Alta constante de tiempo eléctrica (L↑)
Altos pares de retención
Relación tensión-velocidad NO LINEAL
Relación corriente-par NO LINEAL
Volumen alto
Peso alto
Alta tensión de arranque
Problemas de mantenimiento del colector
CONFIGURACIÓN PARA MOTORES DE
ROTOR HUECO DE IMÁN PERMANENTE
• Configuración de
imán interior
CONFIGURACIÓN PARA MOTORES DE
ROTOR HUECO DE IMÁN PERMANENTE
• Ventajas:
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
Baja inercia (grandes aceleraciones)
Pérdidas nulas en el estator y en el hierro del rotor.
Baja saturación→ LINEALIDAD
Baja constante de tiempo eléctrica (L↑)
Bajos pares de retención
Relación tensión-velocidad LINEAL
Relación corriente-par LINEAL
Volumen bajo
Baja tensión de arranque
Menores problemas de mantenimiento del colector
CONFIGURACIÓN PARA MOTORES DE
ROTOR HUECO DE IMÁN PERMANENTE
• Inconvenientes:
– Precio elevado.
IMPLEMENTACIONES-I
MOTOR CON ROTOR HUECO
MOTOR CON ROTOR HUECO
CON ARMADURA EN DISCO
MOTOR DE ROTOR HUECO
MOTOR DE ROTOR HUECO
ARMADURA DE UN MOTOR DE
ROTOR HUECO
MOTORES DE ROTOR HUECO
DE MINOMOTORS
REGLAS DEL
ELECTROMAGNETISMO-I
FUERZA DE LORENZ
REGLAS DEL
ELECTROMAGNETISMO-I(bis)
FUERZA DE LORENZ
REGLAS DEL
ELECTROMAGNETISMO-II
REGLA DE LA MANO DERECHA
REGLAS DEL
ELECTROMAGNETISMO-III
SENTIDO DEL CAMPO Y LA
FUERZA
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO-I
CORRIENTE
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO-II
CAMPO MAGNÉTICO
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO-III
FUERZA
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO-IV
PAR-I
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO-IV
PAR-II
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO-IV
PAR-III (VARIACIÓN)
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO-IV
PAR-IV (VARIACIÓN)
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO-IV
PAR-IV (VARIACIÓN)
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO-IV
PAR-V (VARIACIÓN)
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO-IV
PAR-VI (VARIACIÓN CON AUMENTO
DE CONDUCTORES)
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO-IV
PAR-VII (VARIACIÓN CON AUMENTO
DE CONDUCTORES)
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO-IV
PAR-VIII (MEDIO CICLO DE
GENERACIÓN DEL PAR)
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO-IV
PAR-IX (RIZADO DEL PAR)
EFECTO DE LA CONMUTACIÓN EN
LAS ESCOBILLAS-I
EFECTO DE LA CONMUTACIÓN EN
LAS ESCOBILLAS-II
EFECTO DE LA CONMUTACIÓN EN
LAS ESCOBILLAS-III
Forma de onda de la corriente de arranque ante un impulso
escalón de tensión (sensibilidad de la sonda 100mV/A)
MOTORES DE CC DE IMÁN
PERMANENTE
ESTRUCTURA BÁSICA
• INDUCTOR: siempre en
el estator. Imán
permanente
• INDUCIDO: siempre en el
rotor (dev. de armadura).
– Recorrido por C.A. de
f2=pN
– Tiene colector
– Devanado cerrado
• CTO. EXTERIOR:
recorrido por C.C.
IMANES PERMANENTES
MOTOR DE CC BÁSICO
CTO. EQUIVALENTE
CTO. EQUIVALENTE
ω
dia
va = R ⋅ ia + La ⋅
+ ev ev = KV ⋅ ω Celectromec = K C ⋅ ia
dt
Celectromec
dθ
ω=
dt
dθ 2
dθ
=J⋅
+ B⋅
+ K (θ − θ 0 ) + Cext + C fricción
dt
dt
CTO. EQUIVALENTE
Ra
ia
La
ia
RL
Ev
ω
Celectromec
L
Va = R ⋅ I a + Ev
Ev = KV ⋅ ω
Va − Ev Va − KV ⋅ ω
Ia =
=
Celectromec = K C ⋅ I a
Ra
Ra
PSALIDA
Ev ⋅ I a Ev
η=
=
=
PENTRADA Va ⋅ I a Va
(se desprecia la fricción)
CURVAS CARACTERÍSTICAS
Ia =
∆I a
⋅ Celectromec + I a _ 0
∆Celectromec
KC =
∆Celectromec
(cte. de par, en N ⋅ m/A)
∆I a
Ia =
Celectromec
+ Ia _ 0
KC
ia = f (Celectromec )
∆I a
∆Celectromec
C fricción = − K C ⋅ I a _ 0
CURVAS CARACTERÍSTICAS
ω (r.p.m.)
ω0 = ωvacío
ω = f (Celectromec )
Kω =
∆ω
∆Celectromec
∆ω
∆Celectromec
ω=−
ω0
Cmáximo
=-
ω0
Cmáximo
⋅ Celectromec + ω0
ω = K ω ⋅ Celectromec + ω0
ω (r.p.m.)
CURVA w-C
ω (r.p.m.)
ω4
ω3
ω2
ω1
CURVA w-C
FUERZA
CONTRAELECTROMOTRIZ
CURVAS w-C e I-C
CURVAS w-C e i-C. DETALLE
CURVAS w-C e i-C
CURVAS w-C e i-C
CURVA POTENCIA DE SALIDA
CURVA POTENCIA DE
RENDIMIENTO (ETA)
CURVA DE VARIACIÓN DE LA
RESISTENCIA DE ARMADURA
CURVA DE VARIACIÓN DE LA
TEMPERATURA DEL ROTOR
RESUMEN DE CURVAS
CARACTERÍSTICAS DEL MOTOR
PÉRDIDAS
CURVAS DE PÉRDIDAS
CURVA DE CTE DE TIEMPO
TÉRMICA
CURVAS DE RANGO DE
FUNCIONAMIENTO
RESPUESTA DINÁMICA ANTE
UN ESCALÓN DE TENSIÓN
RESPUESTA DINÁMICA ANTE
UN ESCALÓN DE CORRIENTE
OTRAS CURVAS DE INTERÉS
REGLAS BÁSICAS-I
EL PAR ES PROPROCIONAL A LA CORRIENTE
Celectromecánico = K C ⋅ I a
CONSTANTE
DE PAR
CORRIENTE
DE ARMADURA
CONTROLAR LA CORRIENTE ES CONTROLAR EL PAR
MOTOR DC. REGLAS BÁSICAS-II
MOTOR DC. REGLAS BÁSICAS-III
MOTOR DC. REGLAS BÁSICASIV
MOTOR DC. COMPORTAMIENTO
PWM
ENCODERS. Magnéticos
ENCODERS. Magnéticos
ENCODERS. Ópticos
Incrementales
ENCODERS. Ópticos
Incrementales
ENCODERS. Ópticos Absolutos
ENCODERS. Ópticos Absolutos
ENCODERS
ENCODERS
ENCODERS
REDUCTORAS-I
REDUCTORAS-II
REDUCTORAS-III
REDUCTORAS-IV
REDUCTORAS-V. REDUCTORAS
PLANETARIAS
REDUCTORAS-VI
REDUCTORAS-VII
REDUCTORAS-VIII