Para aplicaciones en las que se necesita una amplia gama de variaciones de velocidades, a menudo se utilizan sistemas de maquinas de corriente continua por su relativa facilidad de control en comparación a las máquinas de ca.
Las ecuaciones de campo y del rotor se rigen por un sistema de primer orden. Las ecuaciones magnéticas conjuntamente con las ecuaciones mecánicas relacionan el enlace entre el campo y la armadura, para conseguir la transferencia de energía hacia la carga.
Vf: Voltaje de exitación de campo.
Rf: Resistencia del devanado de campo.
If: Corriente de campo.
Lf: Inductancia de campo.
Va: Voltaje de armadura.
Ra: Resistencia del devanado de armadura.
Ia: Corriente de armadura.
La: Inductancia de armadura.
Vrot: Voltaje de reacción de armadura.
Gfq: Constante de relación de enlace magnético entre el estator y el rotor.
ω: Velocidad angular de rotación [rad/seg].
Tel: Torque eléctrico.
Tcarga: Torque de carga.
J: Momento de inercia.
D: Constante de roce.
Para el estado estacionario se considera un campo (Vf) constante, la cual genera una corriente de campo constante, quedando las formulas anteriores en:
Despejándose se obtiene;
Debido a que el torque eléctrico generado por un motor está determinado por la exigencia de la carga y despejando la ecuación referente a la diferencia entre torque eléctrico y torque debido a la carga, se obtiene que para estado estacionario la velocidad angular es;
Despreciando el roce;
• Aspectos constructivos:
Estator (Inductor):
Formado por una corona de material ferromagnético denominada culata o yugo en cuyo interior, regularmente distribuidos y en número par, van dispuestos unos salientes radiales con una expansión en su extremo, denominados polos, sujetos por tornillos a la culata. Rodeando los polos, se hallan unas bobinas de hilo, o pletina de cobre aislado, cuya fundón ha cumplir es la de ser alimentadas por corriente continua, crear el campo magnético inductor de la máquina, el cual presentará alternativamente polaridades norte y sur. Salvo las máquinas de potencia reducida, en general de menos de 1 kW,.Alternando los polos distribuidos en un numero par, se encuentran otros llamados polos de conmutación, éstos conforman un devanado en serie con el inducido.
Rotor (Inducido):
Éste elemento está formado por una columna de material ferromagnético, a base de chapas de hierro al silicio, aisladas unas de las otras por una capa de barniz o de óxido. La corona de chapa magnética presenta en su superficie externa un ranurado donde se aloja el devanado inducido de la máquina, éste inducido, tiene las siguientes características: ondulado o imbricado y cerrado; donde las conexiones de los terminales de las diferentes bobinas se encuentran conectadas a las delgas del colector de delgas o conmutador, en el cual se realiza la conversión mecánica de C.A a C,.C. Este devanado esta constituido por bobinas de hilo o de pletina de cobre convenientemente aislados, cerrado sobre si mismo al conectar el final de la última bobina con el principio de la primera.
Colector:
Constituido esencialmente por piezas planas de cobre duro de sección trapezoidal, llamadas delgas, separadas y aisladas unas de otras por delgadas láminas de mica, formando el conjunto un tubo cilíndrico aprisionado fuertemente. El colector tiene tantas delgas como bobinas posee el devanado inducido de la máquina.
Escobillas:
Dispuestas en los portaescobillas, de bronce o latón, que retienen las escobillas que establecerán el enlace eléctrico entre las delgas y el colector y el circuito de corriente continua exterior; es decir, dependiendo de la maquina que se esté analizando, las escobillas permiten el suministro o extracción de corriente al colector. Con respecto a los polos las escobillas se encuentran fijas.
Aspectos constructivos:
Maquina de corriente continua con polos de comnutación
Maquina C.C de imanes permanentes
Las máquinas de imán permanente son extensivamente usadas en servomotores, accionamientos eléctricos para posicionamiento, robótica, máquinas herramienta, ascensores, etc.
La construcción de los rotores de los servomotores sincrónicos de imán permanente pueden adoptar una forma cilíndrica con un bajo diámetro y gran longitud (cilinder rotor) llamados de flujo radial, o pueden tener un rotor en forma de disco más liviano rotor de disco (disk rotor), también llamadas máquinas de flujo axial, resultando así en ambos casos un bajo momento de inercia y una constante de tiempo mecánica baja.
Para aplicaciones industriales, este tipo de motores posee un implemento llamado Damper (devanado amortiguador), que tiene la función de evitar la des-magnetización en los períodos transitorios del arranque y amortigua las oscilaciones pendulares.
• Aspectos constructivos de los MIP, otorgados por la empresa Vernis Motor`s
Vernis Motors diseña y fabrica motores eléctricos, de corriente continua de imanes permanentes.
Las carcasas de os motores son de hierro con tratamiento anticorrosión existiendo la posibilidad para los tipos CC-80 y CC-110 de equiparlos con carcasas de aluminio y autoventilados.
Todos los motores están equilibrados dinámicamente. Con una tensión de alimentación de 12 a 200 V, con una potencia útil hasta 650 W, un par nominal de 1,7 Nm máximo y una velocidad hasta 4.800 rpm. El grado de protección es IP 54 y el aislamiento térmico clase F.
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