Circuito Variac para controlar grandes motores de derivación de CC

El circuito controlador de motor de derivación de CC simple que se presenta en el siguiente artículo utiliza un variac. Este diseño facilita una parada instantánea del motor en cualquier etapa con solo pulsar un interruptor, además de invertir la dirección del motor. También proporciona control de velocidad para el motor con un alto nivel de precisión.

Visión general

Los controladores de motor de media onda TRIAC y SCR para motores de series pequeñas son bastante populares y baratos y ya forman parte de herramientas eléctricas portátiles y electrodomésticos compactos.

Dicho esto, los controles de velocidad electrónicos para CC más grandes Los motores de 1/4 y 1/3 HP son en realidad más complicados.

Los motores de derivación de CC grandes en este rango de caballos de fuerza son, además, los favoritos de la industria del motor, ya que operan desde ventiladores de loft hasta prensas de perforación, aunque básicamente todos estos tipos de motores son de CA. Motores de inducción que tienen solo una velocidad o, tal vez, un par de velocidades variables.

Mientras que un 1/3 de caballo de fuerza, 1750 RPmin, 117 voltios d.c. El motor puede ser caro, puede valer la pena el precio y puede encontrar algunos en el mercado de excedentes.

Con un control de velocidad adecuado, estos d.c. Los motores pueden ser algo maravilloso de ver, operar un taladro o una máquina de torno.

Cómo funciona un motor de derivación de CC

El motor de derivación de CC funciona prácticamente con una velocidad constante, independientemente de la carga. Estos motores se utilizan normalmente en aplicaciones industriales y generalmente se prefieren cuando las situaciones de arranque no suelen ser graves.

La velocidad del motor bobinado en derivación podría controlarse mediante un par de métodos: primero, colocando una resistencia en serie con el inducido del motor, que en consecuencia podría reducir su velocidad; y segundo, colocando una resistencia en serie con el cableado de campo donde el la velocidad puede mostrar un cambio con el cambio en la carga. En el último caso, las velocidades permanecerán prácticamente estables para un ajuste dado y se cargarán en el controlador. Este último se considera el más utilizado para instalaciones de velocidad ajustable, como en máquinas herramienta.

El motor de derivación es quizás el motor de corriente continua más extendido que se encuentra en la industria en estos días. El motor de derivación consiste básicamente en el inducido, marcado como A1 y A2, y los cables de campo, marcados como F1 y F2.

El devanado en el campo de derivación consta de varias vueltas de cable delgado, lo que contribuye a una corriente de campo de derivación baja y una corriente de inducido razonable. El motor de CC en derivación permite un par de arranque que puede variar con las especificaciones de carga, lo que puede contrarrestarse mediante un control preciso del voltaje del campo de derivación.

Importancia de la bobina de campo

En caso de que la bobina de campo se corte en un motor de derivación, puede acelerarse un poco hasta que la EMF trasera suba a un nivel lo suficiente para apagar la corriente generadora de par. En pocas palabras, el motor de derivación nunca se dañará por sí solo cuando pierda su campo, pero la potencia de torque requerida para hacer el trabajo simplemente se eliminará, lo que hará que el motor pierda su capacidad principal para la que fue diseñado.

Varias de las aplicaciones típicas del motor de derivación de CC son los tornos de talleres mecánicos y las líneas de proceso de la industria que requieren un control crucial de la velocidad y el par en el motor.

Principales características

Las características principales son que puede cambiar la perilla de velocidad para el control de velocidad, junto con una función de frenado dinámico, que le permite detener el motor pesado casi instantáneamente sin esperar mientras el motor avanza por inercia.

El circuito de control de velocidad basado en variac, como se muestra a continuación, funciona muy bien en uno de estos 1/3 caballos de fuerza de CC. motor, no es crucial qué tipo de motor está controlando, siempre que su voltaje nominal coincida con el suministro de entrada, sea devanado en derivación y funcione con un máximo de alrededor de 3 amperios al 100% de carga.

Uso de un autotransformador Variac

El circuito que se muestra incorpora un dispositivo que muchos ingenieros pueden considerar bastante tosco y pasado de moda, sí es el autotransformador variable.

Entre las muchas características útiles, una variac permitirá un frenado potente a su motor de alta potencia, puede funcionar sin depender de bucles de retroalimentación: lo que garantiza una inestabilidad mínima o ninguna incompatibilidad con diferentes formas de motores o disparidades en la carga mecánica.

Cómo funciona

En el circuito de control de velocidad basado en variac de la figura 1, el rectificador de media onda D1 proporciona el campo de derivación para la corriente continua. motor. El condensador de filtro C proporciona la cantidad necesaria de voltaje y elimina cualquier inestabilidad en las operaciones que pudiera existir con un suministro de campo sin filtrar. El autotransformador variable T regula la tensión del inducido y, por tanto, la velocidad del motor.

La salida del variac se envía a un puente estándar, el rectificador D2. La salida del rectificador se da al inducido del motor por medio de los contactos normalmente abiertos de un interruptor de 117 voltios c.a. relé K.

Cada vez que es necesario detener el motor, se abre el interruptor de 'Marcha' S2, que cambia sobre sus contactos normalmente cerrados y conecta la resistencia de frenado dinámico R a través del inducido.

Durante el período en el que el motor se detiene, funciona como un CC. generador. La potencia generada debido a esto se disipa en la resistencia R, provocando que el motor se cargue adecuadamente y esto obliga al motor a detenerse abruptamente.

Considerando que la bobina de campo del motor necesita ser energizada para implementar la acción de frenado, se incluye un interruptor independiente S1 para el suministro de campo.

Como resultado, mientras el sistema está operativo, S1 se mantiene encendido, habilitando la luz piloto como lámpara de advertencia. La energía de campo necesaria para un motor de derivación regular de 1/3 de potencia es de alrededor de 35 vatios, porque la resistencia de campo normalmente trabaja con aproximadamente 400 ohmios.

Especificaciones del motor

La corriente de campo puede estar cerca de 350 mA. La corriente nominal a plena carga de un motor de 1/3 hp es cercana a los 3 amperios CC. o alrededor del 50% de la corriente de línea consumida por una corriente alterna comparable. Motor de inducción.

La derivación d.c. El motor incluye un factor de potencia del 100% y es particularmente más eficiente. Cada una de las partes funciona sin calefacción, excepto la resistencia de frenado R. En caso de que el motor opere una carga con un gran efecto de volante y se detenga repetidamente a velocidades aumentadas, la resistencia deberá convertir una gran cantidad de energía cinética en calor. Con cargas de baja inercia, como una taladradora, es posible que las resistencias no enfrenten ningún problema de calentamiento.

Los contactos del relé K deben tener una clasificación de no menos de 10 amperios. La corriente de frenado suele ser excesiva, aunque aparece durante un breve período de tiempo, las sobretensiones iniciales tienden a ser sustanciales ya que la corriente continua. La resistencia del inducido es normalmente de uno o dos ohmios. La corriente de trabajo del motor está, como era de esperar, limitada por la cantidad de e.m.f trasera que genera.

Consejos de construcción y seguridad

El circuito mostrado arriba podría construirse en una caja de alimentación de metal de 6 'x 6' x 6 '.

Teniendo en cuenta que todo el circuito está caliente a tierra con el voltaje de la línea eléctrica, el aislamiento y la conexión a tierra cuidadosos son extremadamente vitales para la seguridad básica. El cable de alimentación debe ser del tipo de puesta a tierra de 3 hilos.

El cable de tierra verde debe estar acoplado a la caja metálica y luego a la estructura del motor. Por favor, no descuide ni ignore el uso del fusible.

Control SCR vs Control Variac

Variable autotransformadores o variacs son increíblemente resistentes y duraderos. La salida de estos dispositivos es de baja impedancia, por lo tanto, el voltaje del inducido proporciona una excelente regulación frente a variaciones en la corriente de carga.

Un circuito en modo de conmutación SCR, con ángulos de conducción más pequeños, es naturalmente una fuente de impedancia bastante alta y, por lo tanto, presenta una regulación inferior.

Controladores de motor que utilizan SCR, en consecuencia, incluir bucles de retroalimentación especialmente diseñado en ellos, lo que hace que la fase de los pulsos de disparo se base principalmente en la parte posterior- e.m.f. del motor y también en los ajustes del potenciómetro de control.

Un control SCR de onda completa bien diseñado es extremadamente bueno, sin embargo, es realmente complejo con su diseño. En el rango de 1/3 de caballos de fuerza, el circuito del autotransformador variable es sencillo, eficiente y más fácil de ensamblar por el usuario.

En situaciones donde la carga mecánica en el motor ha reducido la inercia, ocasionalmente es sensato dejar fuera el interruptor de 'Marcha', S2, y controlar todo desde el interruptor de 'Standby' S1.

El frenado activo puede continuar haciendo el trabajo hasta cierto punto debido al flujo magnético excedente dentro del devanado del campo del motor.

Siempre que esto se pueda lograr, ofrece la ventaja de que no hay confiabilidad 'en espera', todo se apaga hasta que el interruptor principal S1 se enciende.

Si es necesario girar el motor en reversa, simplemente configure un d.p.d.t. interruptor, adjunto entrecruzado para las operaciones, a través del suministro del inducido y el inducido.