Motores de cc de iman permanente y rotor
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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-IIISENTIDO DEL CAMPO Y LA
FUERZA
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO-ICORRIENTE
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO-IICAMPO MAGNÉTICO
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO-IIIFUERZA
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO-IVPAR-I
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO-IVPAR-II
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO-IVPAR-III (VARIACIÓN)
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO-IVPAR-IV (VARIACIÓN)
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO-IVPAR-IV (VARIACIÓN)
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO-IVPAR-V (VARIACIÓN)
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO-IVPAR-VI (VARIACIÓN CON AUMENTO
DE CONDUCTORES)
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO-IVPAR-VII (VARIACIÓN CON AUMENTO
DE CONDUCTORES)
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO-IVPAR-VIII (MEDIO CICLO DE GENERACIÓN DEL PAR)
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO-IVPAR-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 impulsoescalón 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
aa a a v
div R i L edt
= ⋅ + ⋅ + v Ve K ω= ⋅ electromec C aC K i= ⋅
2
0( )electromec ext fricciónd dC J B K C Cdt dtθ θ θ θ= ⋅ + ⋅ + − + +
ddtθω =
CTO. EQUIVALENTE
iaEv
RL
Ra La
ia ω Celectromec
L
a a vV R I E= ⋅ + v VE K ω= ⋅
a v a Va
a a
V E V KIR R
ω− − ⋅= = electromec C aC K I= ⋅
(se desprecia la fricción)
SALIDA v a v
ENTRADA a a a
P E I EP V I V
η ⋅= = =
⋅
CURVAS CARACTERÍSTICAS
aI∆electromecC∆
( )a electromeci f C=
_ 0a
a electromec aelectromec
II C IC∆
= ⋅ +∆
(cte. de par, en N m/A)electromecC
a
CKI
∆= ⋅
∆
_ 0electromec
a aC
CI IK
= +
_ 0fricción C aC K I= − ⋅
CURVAS CARACTERÍSTICAS
ω∆
electromecC∆
( )electromecf Cω =
00electromec
máximo
CCωω ω= − ⋅ +
0
máximo
=- Celectromec
KCω
ωω∆=∆
(r.p.m.)ω
0 vacíoω ω=
0electromecK Cω ω ω= ⋅ +
CURVA w-C(r.p.m.)ω
CURVA w-C(r.p.m.)ω
1ω
2ω
3ω
4ω
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
CONSTANTEDE PAR
electromecánico C aC K I= ⋅
EL PAR ES PROPROCIONAL A LA CORRIENTE
CORRIENTEDE ARMADURA
CONTROLAR LA CORRIENTE ES CONTROLAR EL PAR
MOTOR DC. REGLAS BÁSICAS-II
MOTOR DC. REGLAS BÁSICAS-III
MOTOR DC. REGLAS BÁSICAS-IV
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