Motori DC

Motori a corrente continua, apparecchiature di azionamento, che vanno da piccoli giocattoli e utensili elettrici ricaricabili, a veicoli elettrici. Queste macchine elettromeccaniche sono costituite da una bobina conduttiva interna, chiamata armatura, e da un magnete esterno, chiamato statore. Una sorgente CC fornisce corrente all'armatura attraverso un commutatore slippering. Induce una forza elettromagnetica e consente la rotazione del circuito. L'entità della forza elettromagnetica dipende dall'angolo tra il campo magnetico e la bobina, creando fluttuazioni di coppia con la rotazione. Gli avvolgimenti multipli, distanziati attorno all'armatura, riducono al minimo le fluttuazioni di coppia e impediscono alla forma del commutatore di cortocircuitare l'alimentazione. Lo slippering del commutatore cambia periodicamente la direzione della corrente attraverso la bobina, impedendo ulteriormente l'allineamento dei campi magnetici. Questo video presenta le configurazioni dei motori CC e dimostra la misurazione delle caratteristiche prestazionali dei motori CC, come velocità, corrente e tensione al variare del carico.

Gli statori a magneti permanenti, nelle macchine a corrente continua, sono i più comuni, tuttavia, quando il campo magnetico degli statori viene prodotto attraverso gli avvolgimenti dei conduttori, le caratteristiche prestazionali, come la velocità e la coppia in uscita, possono essere modificate attraverso la progettazione del campo elettrico. Ad esempio, la velocità è correlata alla tensione sviluppata dal motore, chiamata forza elettromotrice, o EMF. Allo stesso modo, la coppia è proporzionale alla corrente. Queste caratteristiche variano a seconda del design del motore e influenzano il design del motore selezionato per determinate applicazioni. Le quattro configurazioni elettroniche di base delle macchine CC sono eccitate separatamente, shunt, serie e composte. I motori a eccitazione separata utilizzano alimentatori separati per il campo e l'armatura, consentendo un controllo indipendente per supportare carichi variabili. Nella progettazione shunt, la configurazione più comune, gli avvolgimenti di campo sono collegati parallelamente al carico dell'armatura, con un'alimentazione CC comune. Ciò fornisce una velocità regolabile con carico variabile, utile nelle macchine utensili e nelle pompe centrali. Nella configurazione in serie, un'alimentazione CC alimenta il campo e l'armatura in serie. Ciò fornisce una coppia di spunto più elevata per il superamento di carichi intertiali in apparecchiature, come treni, ascensori o paranchi. I motori con design composto utilizzano sia circuiti shunt che in serie per un'elevata coppia di avviamento e regolazione della velocità. Il campo di derivazione potrebbe essere caricato prima o dopo il campo della serie. Ora che le configurazioni dei motori CC sono state delineate, verrà dimostrata l'analisi delle relazioni di corrente, tensione e carico nei motori CC shunt.

I dati raccolti nei test CC possono essere utilizzati per costruire modelli di circuiti equivalenti, se necessario. Prima di misurare le caratteristiche elettriche del motore CC, impostare l'alimentazione CC a bassa potenza su 0.8 ampere e collegare i terminali di alimentazione all'armatura della macchina. Quindi, registrare la tensione e la corrente delle forniture. Quindi, utilizzare un multimetro per misurare la tensione e la corrente attraverso l'armatura, avvolgendo il campo di shunt e il campo di serie. Utilizzare i dati per stimare la resistenza in ciascun componente. Dopo aver misurato le caratteristiche di base del generatore di motori a corrente continua, impostare il reostato di campo incorporato sulle impostazioni massime e misurarne la resistenza. Infine, impostare il reostato del campo esterno in serie al suo limite superiore e misurarne la resistenza.

Dopo i test del motore CC, viene utilizzata una macchina sincrona per ruotare l'armatura della macchina CC. Pertanto, la macchina CC viene eseguita come un generatore, senza eccitazione di campo, quindi senza carico. In queste condizioni, la tensione del terminale è uguale a EMF. La velocità di rotazione del generatore viene misurata e utilizzata per calcolare il magnetismo trattenuto dall'armatura in assenza di eccitazione della bobina, chiamato magnetismo residuo. Innanzitutto, verificare che la disconnessione trifase, il motore sincrono e il motore CC siano tutti spenti. Quindi, attacca un piccolo pezzo di nastro adesivo al rotore esterno del motore CC. Dopo aver verificato che il variac sia impostato allo zero percento, collegare il variac alla presa trifase. Quindi, collegare la configurazione come mostrato. Quindi, verificare che l'interruttore di avvio della corsa sia in posizione di avvio. Dopo le regolazioni del variac, verificare che tutti i collegamenti siano liberi dai terminali di alimentazione. Solo a questo punto, accendere il sezionatore trifase. Quindi, accendere l'alimentatore CC ad alta tensione, premere il pulsante del display VI per visualizzare la corrente di fine funzionamento e regolare la manopola della tensione a 125 volt. Non premere il pulsante di avvio prima di regolare la manopola della tensione. Premere il pulsante di avvio sul pannello di alimentazione CC e accendere l'apparecchiatura. Quindi, aumentare lentamente l'uscita variac fino a quando la tensione del terminale non legge 120 volt. Quando il motore sincrono raggiunge una velocità di rotazione stazionaria, ruotare l'interruttore di avvio e marcia per avviarlo. Prestare attenzione ai cambiamenti del suono della macchina. Il suono della macchina diventa monotono allo stato stazionario. Utilizzare la luce stroboscopica per congelare il movimento del motore sincronizzando la velocità dello strobo con la velocità di rotazione del motore. Il nastro attaccato al rotore apparirà fermo quando la luce stroboscopica è sincronizzata. Verificare che questa velocità sia la velocità del motore aumentando lentamente la velocità dello strobo per sincronizzare la ventola alla velocità successiva più alta. Se corretto, questo sarà il doppio della prima velocità di sincronizzazione stroboscopica osservata. Questa sequenza di avvio verrà ripetuta prima di ogni successiva esecuzione del test. Dopo l'avvio, registrare la velocità di rotazione del motore e la tensione dell'indotto. Quindi utilizzare questi dati per calcolare l'intensità del campo magnetico residuo.

Le macchine CC sono utilizzate in una varietà di applicazioni. Una volta caratterizzati i parametri operativi delle diverse macchine, è possibile sceglierli in base alle specifiche di progettazione di un particolare dispositivo. Il generatore CC può essere caratterizzato in varie configurazioni, come la configurazione shunt. Con l'interruttore S1 aperto, per il test a vuoto, i resistori di carico finale sul campo vengono regolati al massimo. Quindi, la velocità dell'albero e la tensione terminale vengono registrate come descritto in precedenza. La resistenza allo shunt viene ridotta in cinque fasi fino a raggiungere la resistenza minima. E la tensione e la corrente del terminale attraverso il resistore di shunt misurate. Il motore può essere misurato con carichi simulati utilizzando resistori di carico, seguendo lo stesso protocollo. Ogni tipo di generatore CC ha la propria uscita di corrente di tensione. I generatori shunt possono fornire tensione per un'ampia gamma di carichi di corrente, mentre i generatori in serie forniscono una tensione crescente con il carico di corrente. In una varietà di applicazioni, in cui si preferisce una fonte di alimentazione wireless, come le protesi motorizzate, i motori CC sono l'attuatore preferito. Nelle protesi degli arti inferiori a controllo neurale, vengono utilizzati sensori di superficie o transdermici per inviare segnali alle articolazioni motorizzate nell'arto sostitutivo, proprio come in una gamba intatta. La flessione del cancello e del piede è controllata in modo più naturale e intuitivo di quanto sarebbe possibile utilizzando una protesi rigida dell'arto.

Hai appena visto l'introduzione di Giove ai motori a corrente continua. A questo punto dovresti capire come funziona un motore a corrente continua e come caratterizzarne i parametri. Grazie per l'attenzione.