O circuito controlador de motor DC shunt simples apresentado no artigo a seguir usa um variac. Este design facilita a parada instantânea do motor em qualquer estágio com o toque de uma chave, juntamente com a reversão da direção do motor. Ele também fornece controle de velocidade para o motor com um alto nível de precisão.
Visão geral
Os controladores de motor de meia onda TRIAC e SCR para motores de pequenas séries são bastante populares e baratos e já fazem parte de ferramentas elétricas portáteis e aparelhos compactos.
Dito isto, os controles eletrônicos de velocidade para maiores DC motores de 1/4 e 1/3 HP são realmente mais complicados.
Os grandes motores de derivação CC nesta faixa de potência são, adicionalmente, os favoritos da indústria automotiva, operando de ventiladores de loft a prensas de perfuração, embora basicamente todos esses tipos de motores sejam ca. motores de indução com apenas uma velocidade ou, talvez, algumas velocidades variáveis.
Enquanto um 1/3 cavalo-vapor, 1750 RPmin, 117 volts de derivação d.c. o motor pode ser caro, pode valer a pena o preço e você pode encontrar alguns no mercado de excedentes.
Com um controle de velocidade apropriado, esses d.c. motores podem ser uma coisa maravilhosa de se ver, operando uma furadeira ou uma máquina de torno.
Como funciona um motor DC Shunt
O motor DC shunt funciona praticamente a uma velocidade constante, independentemente da carga. Esses motores são normalmente usados em aplicações industriais e geralmente são preferidos onde as situações de inicialização não costumam ser graves.
A velocidade do motor enrolado em shunt pode ser controlada por alguns métodos: primeiro, colocando uma resistência em série com a armadura do motor, que pode, conseqüentemente, diminuir sua velocidade; e, segundo, colocando uma resistência em série com a fiação de campo onde o a velocidade pode mostrar uma mudança com a mudança na carga. No último caso, as velocidades permanecerão virtualmente estáveis para uma determinada configuração e carregarão no controlador. Este último é considerado o mais comumente usado para instalações de velocidade ajustável, como em máquinas-ferramentas.
O motor de derivação é talvez o motor CC mais difundido encontrado na indústria atualmente. O motor shunt consiste basicamente na armadura, marcada como A1 e A2, e os fios de campo, marcados como F1 e F2.
O enrolamento no campo shunt consiste em várias voltas de fio fino, contribuindo para uma corrente de campo shunt baixa e uma corrente de armadura razoável. O motor de derivação DC permite o torque de inicialização que pode variar com as especificações de carga, que podem ser contrabalançadas por meio do controle preciso da tensão de campo de derivação.
Importância da Bobina de Campo
No caso da bobina de campo ser desligada em um motor de derivação, ela pode acelerar um pouco até que o EMF traseiro suba a um nível apenas o suficiente para desligar a corrente de geração de torque. Simplificando, o motor shunt nunca sofrerá danos por conta própria quando perder seu campo, mas a potência de torque necessária para fazer o trabalho será simplesmente removida, fazendo com que o motor perca sua capacidade principal para a qual foi projetado.
Várias das aplicações típicas do motor de derivação CC são tornos de oficina e linhas de processo da indústria que requerem controle crucial de velocidade e torque no motor.
Principais características
As principais características são: você pode alternar o botão de velocidade para o controle de velocidade, junto com um recurso de frenagem dinâmica, que permite que você pare o motor pesado quase instantaneamente sem esperar enquanto o motor acelera.
O circuito de controle de velocidade baseado em variação, conforme mostrado abaixo, funciona muito bem em um desses 1/3 cavalos de potência d.c. motor, não é crucial quanto ao tipo de motor que ele está controlando, desde que sua tensão nominal corresponda à alimentação de entrada, seja bobinado em derivação e funcione com um máximo de cerca de 3 amperes a 100% de carga.
Usando um Autotransformador Variac
O circuito mostrado incorpora um dispositivo que muitos engenheiros podem considerar bastante rudimentar e antiquado, sim, é o autotransformador variável.
Entre as muitas funções úteis, um variac permitirá uma frenagem potente ao seu motor de alta potência, podendo funcionar sem depender de malhas de feedback: o que garante instabilidade mínima ou nenhuma incompatibilidade com diferentes formas de motores ou disparidades de carga mecânica.
Como funciona
No circuito de controle de velocidade baseado em variac da Fig. 1, o retificador de meia onda D1 fornece o campo de derivação para o d.c. motor. O capacitor de filtro C fornece a quantidade necessária de tensão e remove qualquer instabilidade nas operações que poderia existir com uma alimentação de campo não filtrada. O autotransformador variável T regula a tensão da armadura e, portanto, a velocidade do motor.
A saída do variac é fornecida a uma ponte padrão, retificador D2. A saída do retificador é fornecida à armadura do motor por meio dos contatos N / O de um ON 117 volts a.c. relé K.
Sempre que o motor precisar ser parado, a chave 'Run' S2 é aberta, que muda seus contatos normalmente fechados e conecta o resistor de frenagem dinâmica R através da armadura.
Durante o período em que o motor desacelera, ele funciona como uma corrente contínua. gerador. A potência gerada devido a is é dissipada no resistor R, fazendo com que o motor seja carregado de forma adequada, o que força o motor a parar abruptamente.
Considerando que a bobina de campo do motor precisa ser energizada para a implementação da ação de frenagem, uma chave independente S1 é incluída para a alimentação de campo.
Como resultado, enquanto o sistema está operacional, S1 é mantido LIGADO, habilitando a luz piloto como uma luz de advertência. A energia de campo necessária para um motor shunt regular de 1/3 cavalo-vapor é cerca de 35 watts, porque a resistência de campo normalmente trabalha com aproximadamente 400 ohms.
Especificações do motor
A corrente de campo pode ser próxima a 350 mA. A corrente nominal de plena carga de um motor de 1/3 HP é próxima a 3 amperes d.c. ou cerca de 50% da corrente de linha consumida por um a.c. motor de indução.
O shunt d.c. O motor inclui um fator de potência de 100% e é particularmente mais eficiente. Cada uma das partes opera sem aquecimento, exceto o resistor de frenagem R. No caso de o motor operar uma carga com um grande efeito de volante e parar repetidamente em velocidades aumentadas, o resistor precisará converter uma grande quantidade de energia cinética em calor. Com cargas de baixa inércia, como uma furadeira, os resistores podem não enfrentar nenhum problema de aquecimento.
Os contatos do relé K devem ser classificados com, no mínimo, 10 amperes. A corrente de frenagem é geralmente excessiva, embora apareça por um curto período de tempo os picos iniciais tendem a ser substanciais, uma vez que a corrente contínua a resistência da armadura é normalmente de apenas um ou dois ohms. A corrente de trabalho do motor é, não surpreendentemente, limitada pela quantidade de e.m.f de volta que ele gera.
Dicas de construção e segurança
O circuito demonstrado acima pode ser construído em uma caixa de força de metal de 6 'x 6' x 6 '.
Considerando que todo o circuito está quente para aterrar na tensão da linha de alimentação, o isolamento e o aterramento cuidadosos são extremamente vitais para a segurança básica. O cabo de alimentação deve ser do tipo de aterramento de 3 fios.
O fio terra verde deve ser acoplado na caixa metálica e em seguida conduzido para a estrutura do motor. Por favor, não negligencie ou ignore o uso do fusível.
Controle SCR vs Controle Variac
Variável autotransformadores ou variacs são incrivelmente resistentes e duradouros. A saída desses dispositivos é de baixa impedância, portanto, a tensão da armadura fornece excelente regulação para variações na corrente de carga.
Um circuito de modo de comutação SCR, com ângulos de condução menores, é naturalmente uma fonte de alta impedância e, portanto, apresenta regulação inferior.
Controladores de motor usando SCRs, conseqüentemente, incluem loops de feedback especialmente projetado para eles, o que torna a fase dos pulsos de disparo baseados principalmente no back- e.m.f. do motor e também nos ajustes do potenciômetro de controle.
Um controle SCR de onda completa bem projetado é extremamente bom, no entanto, é realmente complexo com seu design. Na faixa de 1/3 hp, o circuito autotransformador variável é simples, eficiente e fácil de montar pelo usuário.
Em situações em que a carga mecânica no motor reduziu a inércia, ocasionalmente é sensato deixar de fora a chave 'Run', S2, e controlar tudo a partir da chave 'Standby' S1.
A frenagem ativa pode continuar a fazer o trabalho até certo ponto por causa do fluxo magnético excedente dentro do enrolamento do campo do motor.
Sempre que isso pode ser alcançado, ele oferece o benefício de nenhuma confiabilidade em 'standby', tudo é desligado até que o interruptor principal S1 seja ligado.
Se o motor precisar ser girado no sentido reverso, basta configurar um d.p.d.t. switch, conectado cruzado para as operações, através do fornecimento de armadura e da armadura.
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