Uso de motores de corriente continua en minas: operación, inspección y mantenimiento

Después de leer este artículo, aprenderá acerca de: - 1. Introducción al motor de CC usado en minas 2. Baterías de locomotoras de un motor de CC 3. Estación de carga de un motor de CC 4. Piezas 5. Operación 6. Tipos 7. Arranque de una CC Motor 8. Frenado eléctrico 9. Motores de bobinado de CC 10. Inspección y mantenimiento de motores de CC 11. Mesas de localización de fallas.

Contenido:

Introducción al motor de corriente continua usado en minas.
Baterías locomotoras de un motor de corriente continua
Estación de carga de un motor de corriente continua
Partes de un motor de corriente continua
Operación de un motor de corriente continua
Tipos de motores de corriente continua
Arranque de un motor DC
Frenado eléctrico
Motores de bobinado DC
Inspección y mantenimiento de motores de corriente continua.
Tablas de localización de fallas

1. Introducción al motor DC utilizado en minas.

En el subsuelo, la mayoría de las locomotoras eléctricas en uso son alimentadas por motores de corriente continua que funcionan con un suministro de batería secundario. Normalmente se utilizan motores de corriente continua, ya que sus armaduras están acopladas permanentemente a las ruedas motrices para evitar cualquier posibilidad de que se descarguen.

La mayoría de las locomotoras tienen dos motores de accionamiento, uno en cada extremo; En algunas locomotoras, dos motores están conectados en serie, en otros, están conectados en paralelo.

Cada motor está equipado con un banco de resistencias de arranque, y el conductor las apaga progresivamente girando su manija de control hasta que todas las resistencias están fuera de circuito cuando la locomotora se desplaza a toda velocidad. El conductor usa las mismas resistencias como un medio para controlar la velocidad de las locomotoras.

2. Baterías de locomotora de un motor de corriente continua:

Las baterías transportadas por una locomotora son del tipo ácido de plomo. Cuando están completamente cargadas, las baterías deben almacenar suficiente energía para conducir la locomotora por un período mínimo de tres a cinco horas. De hecho, las baterías que tienen la capacidad requerida son necesariamente voluminosas, y generalmente constituyen una gran parte de la locomotora.

3. Estación de carga de un motor de corriente continua:

Cuando la carga útil de las baterías está casi agotada, la locomotora se lleva a una estación de carga subterránea para que las baterías puedan cargarse. Las baterías se colocan en una plataforma en el chasis de la locomotora. Con algunos tipos de locomotoras, la plataforma está provista de rodillos para que las baterías puedan ser empujadas a una plataforma al lado de la locomotora de manera similar.

Alternativamente, las baterías pueden cargarse y descargarse mediante correas o eslingas. Mientras están en la estación de carga, las baterías se ponen en carga y reciben la atención que necesitan.

La carga de las baterías se controla cuidadosamente para minimizar la velocidad a la que se produce el hidrógeno. Durante la primera parte del período de carga, una fuerte corriente de carga pasa a través de la batería. Después de un período de aproximadamente cinco horas, comienzan las emisiones de gases y, si se continuara con la alta tasa de carga, se emitirían cantidades peligrosas de hidrógeno.

La carga se completa, por lo tanto, con una corriente reducida. El hidrógeno se produce durante todo el período de carga de corriente reducida, pero la corriente de carga se ajusta cuidadosamente para mantener el engranaje al mínimo. La ventilación de la estación de carga se controla cuidadosamente para garantizar que el hidrógeno no pueda acumularse. El período de carga total para una batería de locomotora es de ocho a diez horas.

4. Partes de un motor de corriente continua:

Las dos partes principales de un motor de corriente continua son una parte giratoria llamada armadura y una parte estacionaria llamada campo. Además, hay un conmutador montado en el eje de la armadura, a través del cual se suministra corriente al devanado de la armadura y un conjunto de cepillos que hacen contacto con el conmutador y completan un circuito hacia la armadura.

Ahora veamos cuáles son las partes importantes de los motores de corriente continua. Una breve descripción se da a continuación:

(1) Armadura:

La armadura consiste en un núcleo cilíndrico formado por laminaciones de hierro suave, y montado sobre un eje de acero. La armadura lleva un devanado, cuyos conductores generalmente se colocan en ranuras longitudinales cortadas en la superficie exterior del núcleo. Los conductores individuales están aislados unos de otros y del núcleo.

Por lo general, se mantienen en su lugar mediante cuñas de madera o aislamientos moldeados, como la presa de baquelita, que sellan los extremos abiertos de las ranuras. Los arrollamientos y las cuñas de ranura se mantienen en su lugar mediante bandas de tiras de acero o cables, para evitar que salgan volando cuando la armadura gira a velocidad, como se muestra en la Fig. 16.1. El eje de la armadura se soporta mediante cojinetes en ambos extremos y se sella con tapas internas y externas.

(2) Conmutador:

El conmutador consiste en una parte redonda construida de segmentos de cobre, que están aislados entre sí por láminas delgadas de mica de la mejor calidad. Por lo general, los segmentos se mantienen en su lugar mediante dos cimbras instaladas y apretadas por pernos, o una tuerca de disco como se muestra en la Fig. 16.2.

La superficie del conmutador redondo está maquinada para lograr un acabado muy suave, de modo que los cepillos que tienen su superficie puedan hacer un buen contacto eléctrico, mientras la armadura gira, con la menor fricción, vibración y balanceo posibles. Cada segmento del conmutador está conectado a un punto en el devanado de la armadura.

El núcleo de la armadura suele ser de mayor diámetro que el conmutador y, por lo tanto, las conexiones se realizan mediante barras de cobre que irradian desde el conmutador. Las conexiones se llaman elevadores de conmutador o radiales de conmutador.

(3) Yugo de campo:

El campo consiste en devanados diseñados para crear un campo magnético estático intenso cuando está conectado a la fuente. Los bobinados de campo se colocan de hecho en un cilindro hueco o yugo. Las piezas polares, o zapatas polares, construidas con laminados de hierro blando, se atornillan dentro del yugo y el devanado del campo consiste en bobinas enrolladas alrededor de las piezas polares.

La figura 16.3 muestra el yugo con el campo de un motor de corriente continua. La figura da una vista isométrica simple de un yugo.

(4) engranaje del cepillo:

En un motor de corriente continua, la corriente se suministra a la armadura a través de escobillas de carbón que se apoyan en la superficie del conmutador. Un cepillo generalmente tiene una sección rectangular, y el extremo está encajado en el arco del conmutador para asegurar el área de contacto máxima y, por lo tanto, la resistencia de contacto mínima.

La figura 16.4. (A) muestra un cepillo de carbón. Los cepillos se sostienen en un portapinceles de extremo abierto (o cajas de cepillo) en el que se ajustan bien, pero se deslizan libremente. Un resorte, o palanca accionada por resorte, se apoya en el extremo superior del cepillo, manteniendo el cepillo en contacto con la superficie del conmutador.

La presión ejercida por el resorte es suficiente para mantener un buen contacto eléctrico entre el cepillo y el conmutador y para evitar que el cepillo rebote. La Fig. 16.4 (b) muestra el cepillo en un portaescobillas, para una fácil referencia.

Cada cepillo está conectado a un terminal fijo por un conector de trenza de cobre flexible. Un extremo del conector está incrustado en la parte superior del cepillo y el otro extremo tiene una etiqueta de terminal que se utiliza para asegurarla al terminal.

En general, los pinceles se dividen en una serie de conjuntos. Un conjunto en un motor pequeño puede consistir en un solo cepillo, pero en una máquina más grande, un conjunto consistirá en dos o más cepillos que hacen contacto con el conmutador en la misma posición radial.

Los juegos de cepillos se montan en un anillo de cepillo aislado que está atornillado al yugo o al alojamiento del motor. El número de juegos de cepillos requeridos por un motor depende de la forma en que se enrolla la armadura. Dos tipos de devanados de inducido son de uso general, es decir, devanado de vuelta y devanado de onda.

Devanado de vuelta:

En este tipo, los conductores se enrollan sobre sí mismos, formando una serie de bucles (o "vueltas", como se le llama vagamente) o vueltas alrededor de la armadura, y los bucles adyacentes se conectan a los segmentos adyacentes del conmutador.

El número de trayectorias de corriente a través del devanado de armadura es igual al número de polos principales en el campo, de modo que el motor tiene el mismo número de conjuntos de cepillos que los polos de campo. Los conjuntos de cepillos están separados por igual alrededor del conmutador y conectados a las líneas de suministro positivas y negativas.

Devanados de onda:

En este tipo de devanados, los conductores se enrollan hacia adelante en ondas alrededor de la armadura (y, por lo tanto, el nombre de devanado de onda), de modo que cada conductor "visita" cada polo del campo a su vez. Solo hay dos recorridos de corriente a través del devanado del inducido, de modo que la máquina solo necesita dos conjuntos de cepillos, independientemente del número de polos de campo.

El espaciado de los conjuntos de pinceles depende del número de polos; en una máquina de cuatro polos, los juegos de cepillos se colocarán realmente en ángulos rectos.

5. Operación de un motor de corriente continua:

Sabemos por el primer principio que un conductor que transporta una corriente y se coloca en un campo magnético tenderá a moverse a lo largo del campo magnético. La dirección del movimiento depende de la dirección de la corriente en el conductor y de la polaridad del campo según la regla de motores de la izquierda de Fleming.

De hecho, la fuerza del campo magnético y la fuerza de la corriente que fluye en el conductor determinan la fuerza de la fuerza que actúa sobre el conductor.

En un motor de corriente continua, un campo magnético estacionario es producido por la corriente que fluye en los devanados de campo. Los conductores en la armadura que se encuentran debajo de las piezas polares del campo están, por lo tanto, en un campo magnético intenso. Si una corriente fluye en estos conductores, una fuerza actúa sobre ellos.

La dirección del flujo de corriente en los conductores se puede hacer de manera que las fuerzas actúen en la misma dirección alrededor de la armadura. Luego se desarrolla un torque que hace girar la armadura. Esta, de hecho, es la descripción más simple. Para más detalles, los libros que tratan extensamente con la teoría pueden ser referidos.

Conmutación:

Durante la revolución de la armadura, en cualquier punto, los circuitos se hacen a través del devanado de la armadura desde los segmentos del conmutador en contacto con los cepillos positivos, a través de conductores inmediatamente debajo de los polos, hasta los segmentos en contacto con los cepillos negativos. A medida que la armadura gira, nuevos conductores entran debajo de cada polo y los nuevos segmentos hacen contacto con cada conjunto de cepillos.

Cuando un conductor se aleja, por ejemplo, de un polo norte, el circuito que lo atraviesa se rompe por los segmentos del conmutador que pasan debajo de los cepillos. A medida que la armadura continúa girando, este conductor cae debajo de un polo sur. Un circuito se completa nuevamente a través de él por los mismos dos segmentos de conmutador que vienen bajo pinceles de polaridad opuesta.

La corriente fluye a través del conductor en la dirección opuesta. El conductor, por lo tanto, continúa desarrollando torsión en la misma dirección. Como los conductores pasan alternativamente bajo polos de polaridad opuesta, cada conductor lleva, en efecto, una corriente alterna.

El objeto de la conmutación es mantener los recorridos actuales del devanado de armadura estacionarios en el espacio en la medida de lo posible, mientras que la propia armadura gira para que el par se desarrolle continuamente. La figura 16.5 ilustra el punto. Sin embargo, tenga en cuenta que la disposición de armadura se ha simplificado para ayudar a la ilustración y no presenta un devanado de armadura operacional.

Reversión de Rotación:

La dirección de rotación del motor de corriente alterna se invierte invirtiendo las conexiones hacia el campo o los cepillos. La dirección de rotación sigue siendo la misma si ambos conjuntos de conexiones se invierten.

Volver EMF:

Cuando la armadura está girando dentro del campo magnético, se inducen emfs en sus conductores debido al movimiento relativo entre los conductores y el campo. La fem inducida en cualquier momento en cualquier conductor se opone a la corriente impulsora de la fem a través de ese conductor. La fem inducida es por tanto una fem posterior.

Los emfs traseros en los conductores individuales forman conjuntamente un emf posterior armadura, oponiéndose a la tensión de alimentación conectada a través de los cepillos. La fuerza de la espalda emf en la armadura es proporcional a la fuerza del campo y la velocidad de rotación de la armadura. Debido a que la resistencia del devanado del inducido es baja (generalmente inferior a 1, 0 ohmios), la frecuencia de retroceso es el factor principal para limitar la corriente en el circuito del inducido.

Velocidad:

Cuando el motor está en funcionamiento, la diferencia de potencial que conduce la corriente a través del devanado de la armadura será la diferencia entre la tensión de alimentación a través de los cepillos y la parte posterior total de la armadura. Para que el motor conduzca su carga, la corriente que realmente fluye en la armadura debe ser suficiente para producir el par necesario. Por lo tanto, la velocidad a la que funciona el motor es aquella a la que la emf trasera permite que solo fluya la corriente suficiente a través de la armadura para producir el par de torsión necesario para impulsar la carga.

Sin embargo, la velocidad se ve afectada considerablemente por varios factores que se enumeran a continuación:

1. Carga:

Si la carga aumenta y el par que se produce es insuficiente para conducirla, entonces la armadura se ralentiza. A una velocidad más lenta, la emf trasera se reduce y fluye más corriente, de modo que se produce un mayor par para impulsar la carga adicional. Por el contrario, si se reduce la carga, se requiere un par de torsión más pequeño y, por lo tanto, se requiere menos corriente para conducirlo. La armadura entonces se acelera, y eventualmente aumenta la fem.

2. Voltaje aplicado a la armadura:

La corriente que fluye en la armadura es proporcional a la diferencia entre la tensión aplicada y la tensión de la emf posterior. Si la tensión aplicada a la armadura aumenta, la diferencia entre ella y la emf posterior aumenta, al igual que la corriente que fluye en la armadura.

La velocidad de la armadura aumenta, restableciendo la diferencia entre la tensión aplicada y la emf posterior. A la inversa, si la tensión aplicada a la armadura disminuye, la armadura se ralentiza y la emf posterior se reduce.

3. Fuerza de campo:

Si la fuerza del campo aumenta, la df posterior inducida a cualquier velocidad de rotación aumenta. La corriente de armadura disminuye y también lo hace el par. Para conducir su carga, por lo tanto, la armadura debe girar más lentamente. A la inversa, si se reduce la fuerza del campo, se reduce la df trasera a cualquier velocidad de rotación y aumenta la corriente de armadura.

El motor, por lo tanto, tiende a impulsar su carga más rápido si se reduce la intensidad de campo. Sin embargo, como el par depende tanto de la fuerza del campo como de la fuerza de la corriente de armadura, se requiere más corriente en la armadura para impulsar una carga determinada, si se reduce la fuerza del campo.

4. Reacción de armadura:

Cuando un motor está funcionando, la corriente circula en los devanados de la armadura y crea un campo magnético. La fuerza del campo de la armadura depende de la fuerza de la corriente que fluye en la armadura y, por lo tanto, del par ejercido por el motor.

El campo creado por la armadura es estacionario en el espacio pero su polaridad no coincide con la polaridad del campo principal. El campo efectivo en el que se ejecuta la armadura es la resultante del campo principal y el campo de la armadura, como se muestra en la Fig. 16.6.

El eje de polaridad del campo resultante no coincide con el eje de las piezas de polos mecánicos, y su posición varía con la carga accionada por el motor. La distorsión del campo efectivo del motor se llama reacción de armadura.

5. Posición del cepillo:

Los cepillos deben colocarse alrededor del conmutador de manera que la dirección de la corriente en cada conductor cambie mientras el conductor se encuentre en una posición neutral entre dos piezas. Si la posición del cepillo es incorrecta, el cambio en la dirección actual ocurre debajo de un polo; de modo que, durante parte del tiempo que el conductor está debajo de un polo, la corriente fluye en la dirección incorrecta.

Se producen fuertes chispas en los cepillos y, en consecuencia, es probable que el conmutador se cargue. Los polos por debajo de los cuales pasan los conductores son los polos del campo magnético efectivo y no las piezas polares físicas del devanado del campo.

El campo magnético efectivo es el resultante entre el campo magnético producido por los devanados de campo y el producido por la armadura. La posición precisa de los polos efectivos, y por lo tanto, la posición correcta de los cepillos, se determina en consecuencia por la fuerza de la corriente de armadura.

Dado que la intensidad de la corriente de armadura está determinada por la velocidad del motor y la carga accionada, la posición precisa de los polos efectivos y, por lo tanto, la posición correcta del cepillo, también depende de la velocidad y la carga. Un motor de corriente continua como el descrito hasta ahora, con los cepillos en una posición fija, por lo tanto, podría funcionar de manera eficiente a una sola velocidad y carga.

6. Cepillo oscilante:

Un método para acomodar el cambio de la posición del campo resultante es mover los cepillos en el anillo del cepillo que se pueden girar (o mover) alrededor del eje del conmutador. La posición de los cepillos puede, por lo tanto, estar configurada para cualquier carga que el motor esté conduciendo.

Este método es adecuado solo para motores que se utilizan para conducir una carga a velocidad constante y cuando se producen cambios en la carga en intervalos poco frecuentes. No es adecuado para motores destinados a funcionar en condiciones de carga y velocidad variables y rara vez se utiliza en máquinas modernas.

7. Inter-polos:

Los motores diseñados para funcionar a velocidades variables, o para soportar cargas muy diferentes, generalmente están provistos de polos intermedios, es decir, pequeños devanados de polos colocados entre los polos principales del campo para estabilizar el campo resultante. Los Inter-polos crean un campo magnético que se opone al efecto de la reacción de la armadura.

Los devanados se conectan en serie con la armadura, de modo que la fuerza del campo entre polos aumenta o disminuye con la fuerza de la reacción de la armadura. Los polos intermedios estabilizan el campo magnético efectivo en un rango de cargas y velocidades. Una posición del cepillo permanece correcta en este rango, de modo que el motor puede manejar cargas variables de manera eficiente y sin chispas en los cepillos.

6. Tipos de motores de corriente continua:

Los bobinados de campo del motor pueden estar conectados en serie con la armadura o en paralelo con él. Estos dos métodos de conexión de campo producen dos tipos diferentes de motores con características diferentes. Un tercer tipo de motor combina sus características.

1. Motor de derivación:

Los bobinados de campo están conectados en paralelo con la armadura como se muestra en la Fig. 16.7. Tanto el campo como la armadura están conectados directamente a través del suministro. La corriente que fluye en los devanados de campo es constante, por lo que la intensidad de campo también es constante.

La corriente que fluye en la armadura, y por lo tanto, la velocidad del motor, depende de la carga, pero la variación de velocidad necesaria suele ser un porcentaje bastante pequeño de la velocidad total del motor. Por lo tanto, se usa un motor de derivación donde se requiere una velocidad casi constante en un amplio rango de carga.

2. Motores de serie:

En la Fig. 16.7 (b) se muestra que los devanados de campo están conectados en serie con la armadura. La corriente de campo, y por lo tanto la intensidad de campo, está determinada por la corriente de armadura. Cuando la corriente de armadura es alta, el campo es fuerte, y cuando la corriente de armadura es baja, el campo es débil.

La velocidad de un motor en serie varía considerablemente con la carga. Cuando se conduce una carga pesada, se requiere una corriente pesada. El campo, naturalmente, es fuerte, y se induce una fuerza de retroceso fuerte a una velocidad bastante lenta para que la armadura gire lentamente. En cargas ligeras, se requiere una corriente de armadura más pequeña para que el campo sea débil.

Por lo tanto, la armadura alcanza una velocidad alta antes de que se induzca la fem necesaria para retroceder. Se utiliza un motor en serie donde se requieren control de velocidad y un par de arranque pesado, por ejemplo, como en un motor de tracción para una locomotora eléctrica. De hecho, nunca se debe permitir que un motor en serie funcione sin carga, ya que es probable que corra fuera de control y la armadura estaría en peligro de desintegrarse y causar un daño grave al aislamiento.

3. Motor compuesto:

En este tipo de motor hay dos devanados de campo, uno en serie con la armadura y otro en paralelo con él, como se muestra en la Fig. 16.7 (c). De hecho, un motor compuesto puede, como un motor en serie, ejercer un par de torsión pesado a velocidades lentas, pero el bobinado en derivación lo evita cuando está en carga.

7. Arranque de un motor de corriente continua:

Algunos motores de derivación pueden arrancarse conectando la alimentación directamente al motor. El bobinado del inducido tiene una resistencia muy baja, generalmente de menos de 1 ohm. En el momento de comenzar, no hay retorno emf. Si la tensión de alimentación completa está conectada a la armadura, fluirá una corriente muy pesada, y la armadura puede quemarse antes de que pueda comenzar a girar.

Por lo tanto, se conecta una resistencia en serie con la armadura para limitar la corriente en el arranque. La resistencia se reduce progresivamente a medida que el motor se acelera y se desconecta completamente del circuito cuando se alcanza la velocidad máxima de funcionamiento, como se muestra en la Fig. 16.8. Sin embargo, un motor bobinado en serie o compuesto puede iniciarse por conmutación directa, ya que la resistencia combinada del campo en serie y la armadura es suficiente para evitar un flujo de corriente peligrosamente fuerte.

Es probable que la resistencia total del motor no sea más de unos pocos ohmios, por lo que la corriente de arranque será varias veces mayor que la corriente de carga completa. Como consecuencia, el par de arranque es muy grande, por ejemplo, siete u ocho veces el par a plena carga, por lo que puede ser necesaria una resistencia de arranque para limitar este par como se muestra en la Fig. 16.8. (b) La resistencia se reduce progresivamente a medida que el motor se acelera.

Control de velocidad:

La velocidad de un motor de derivación se puede reducir utilizando las resistencias de arranque en serie con la armadura como se explica en la Fig. 16.8 (a). De hecho, en este método, un aumento en la resistencia en serie disminuye la velocidad del motor y viceversa. Sin embargo, el método del autor para controlar la velocidad de un motor de derivación es conectar una resistencia variable en serie con el campo como se muestra en la Fig. 16.9. (una). Esta resistencia se usa para variar la corriente de campo y, por lo tanto, la intensidad del campo.

Cualquier aumento aquí en la resistencia aumenta la velocidad del motor (pero disminuye la carga máxima que impulsará el motor) y viceversa. Para un motor en serie o compuesto, la velocidad se controla mediante una resistencia variable en serie con todo el motor [ver Fig. 16.8. (b)], o en paralelo con el campo de la serie [ver Fig. 16.9. (segundo)]. Un aumento en la resistencia disminuye la velocidad del motor, y viceversa.

8. Frenado eléctrico:

Se pueden usar motores para aplicar un par de frenado a la carga. Se utilizan comúnmente dos formas de frenado: Dinámico y Regenerativo. En un frenado dinámico, el motor se utiliza como generador y está diseñado para alimentar energía eléctrica a una carga de resistencia. Este poder se disipa en forma de calor. El frenado regenerativo utiliza el motor como generador pero alimenta la energía eléctrica de nuevo a la fuente de alimentación.

El frenado dinámico es más flexible que el frenado regenerativo, pero presenta el problema de disipar el calor de la resistencia. Es menos eficiente que el frenado regenerativo y es la forma de frenado adoptada en muchos bobinadores de CA. El frenado regenerativo es la forma utilizada en los accionamientos de bobinador de CC, la energía extraída de llevar los transportadores al resto se devuelve a la fuente de alimentación.

9. motores de bobinado de corriente continua:

Cualquier motor de corriente continua, que se utiliza para impulsar un motor de bobinado de carbón, debe ser adecuado para el funcionamiento en sentido de avance o retroceso y debe ser capaz de producir el par de salida máximo en todas las velocidades, desde la parada hasta la velocidad máxima.

La conexión de los devanados de campo en dicho motor difiere de los tipos anteriores y son los siguientes:

(a) Las bobinas en los polos principales son similares al tipo de derivación pero están conectadas a una fuente de voltaje constante separada.

(b) Los polos intermedios están conectados en serie con la armadura como en los tipos anteriores.

(c) Se utiliza un devanado de compensación que consiste en barras de cobre aisladas que se introducen en las ranuras de las caras de los polos principales para que estén lo más cerca posible de la armadura. Los extremos de la barra están conectados por una banda de cobre aislada y formada para dar cuerda, que se conecta en serie con la armadura. Este devanado neutraliza aún más los efectos de la reacción de armadura descritos anteriormente.

Este tipo de motor generalmente se conoce como 'excitado por separado', y dentro de límites pequeños (debido a pérdidas y caídas de RI) es directamente proporcional al valor del voltaje de inducido aplicado (y su polaridad), en todos los pares de salida desde cero hasta el máximo . El par de salida, de hecho, es proporcional a la corriente de armadura. Se verá que mediante el suministro de corriente de armadura desde una fuente de voltaje variable se puede controlar la velocidad del motor.

Este tipo de máquinas se presta admirablemente a tareas que requieren un control fino de la velocidad durante la aceleración y el retardo en las direcciones hacia adelante y hacia atrás, como en la bobinadora de minas o en los laminadores.

Hay, de hecho, dos métodos comunes en uso para obtener la tensión de CC variable para el control de velocidad del motor de CC, a saber:

(1) El sistema Ward-Leonard, y

(2) El sistema rectificador.

(1) Control por sistema Ward-Leonard:

En este sistema, la tensión variable se obtiene de un grupo generador de motor que consiste básicamente en un motor de CA de velocidad relativamente constante (es decir, inducción de deslizamiento, o tipo síncrono) acoplado sólida y mecánicamente a un generador de CC excitado por separado. El sistema se explica esquemáticamente en la figura 16.10.

Los terminales de salida del generador de CC se acoplan eléctricamente a los terminales de entrada del motor de CC para formar un circuito de bucle de armadura de corriente pesada. La velocidad y la dirección del motor de corriente continua dependen, por lo tanto, de la magnitud y la polaridad del campo del generador de corriente continua que se controla adecuadamente mediante el movimiento de la palanca de control de los ingenieros de bobinado.

En su forma simple y original, este control consistía en un circuito en serie de una fuente de voltaje de corriente continua constante con un reóstato de resistencia variable, (operado por la palanca de control), contactores de campo y de avance y retroceso (también seleccionados por la palanca) que controlan la dirección. de flujo de corriente.

La dirección del flujo de corriente en el campo del generador de CC determina la polaridad del voltaje de salida y, por lo tanto, la dirección de rotación del motor de CC. La magnitud de la corriente de campo del generador de CC determina la tensión de salida y, por lo tanto, la velocidad del motor de CC.

El suministro de CC de voltaje constante para el campo del motor de CC, el campo del generador de CC y los circuitos de control se deriva de un excitador de CC independiente que puede ser parte del grupo generador de motor, o ser impulsado por separado por un motor de CA. Sin embargo, en este sencillo sistema de control, a cualquier valor particular de voltaje aplicado, la velocidad del motor disminuirá ligeramente con el aumento de la carga y se conoce como un sistema de "circuito abierto".

En la mayoría de los bobinadores Ward Leonard instalados desde finales de los años cuarenta, el control ha sido del sistema de circuito cerrado. Con este sistema no hay variación en la velocidad con la carga. Esto es necesario para que el devanado automático asegure la cubierta precisa de las jaulas en los desembarques. En el control de bucle cerrado, se hace una comparación entre la velocidad del motor exigida por la posición de la palanca del conductor y la velocidad real del motor.

Esto se muestra en la figura 16.11. La palanca del conductor, por supuesto, opera un potenciómetro a partir del cual se obtiene una tensión de referencia proporcional al movimiento de la palanca y la velocidad del motor requerida, es decir, una tensión de referencia del 100% a plena palanca que requiere una velocidad del motor del 100%, una referencia del 50% el voltaje en el tiro de media palanca requiere una velocidad del 50%, o el voltaje de referencia cero con la palanca en punto muerto que requiere que el motor esté parado.

Se acciona un generador de tacómetro desde el motor para proporcionar una salida de voltaje proporcional a la velocidad real del motor. Estos dos voltajes se comparan y la diferencia, conocida como voltaje de error, y adecuadamente amplificada se usa para aumentar o disminuir la corriente de campo del generador hasta que no haya ningún error, es decir, el motor funciona a la velocidad requerida por la posición del palanca del conductor

(2) Sistema Rectificador:

En este sistema, el suministro de corriente continua al motor de la devanadora se proporciona desde un rectificador. En el pasado, estos solían ser del tipo de arco de mercurio en el que la tensión de salida se controla mediante rejillas de ánodo. Las rejillas se pueden desviar para mantener el instante de disparo del ánodo durante el semiciclo positivo y así variar el voltaje de salida de máximo a cero. En el sistema actual y moderno, para este tipo de control, se utilizan tiristores.

En este libro, no vamos a profundizar en los detalles del principio de este sistema. Sin embargo, es importante tener en cuenta que si la corriente a través del rectificador es unidireccional, es necesario invertir el campo del motor del devanador para hacer que el motor gire en la dirección inversa.

10. Inspección y mantenimiento de motores de corriente continua:

El mantenimiento periódico de rutina de los motores de corriente continua se detalla a continuación de manera sistemática:

(1) conmutador y cepillo

A intervalos regulares, los depósitos de carbón se eliminan del interior del alojamiento del cepillo y de la superficie del conmutador. Los conmutadores son examinados regularmente por su superficie perfecta adecuada para un buen contacto eléctrico. Los cepillos también se examinan para asegurarse de que todavía estén correctamente colocados en el colector y para determinar si requieren renovación.

Los cepillos deben renovarse antes de que el conector de cobre que está incrustado en ellos quede expuesto en la superficie de contacto, de lo contrario, el cepillo dañará el conmutador. Los fabricantes especifican la cantidad de desgaste permitido antes de renovar el cepillo. Si hay signos de chispas en los cepillos, por ejemplo, si hay marcas de quemaduras en los segmentos del conmutador, se debe encontrar la causa y rectificarla antes de que el motor vuelva a ponerse en servicio.

(2) Inspección de Aislamiento:

El aislamiento del campo y los devanados de la armadura se inspeccionan de vez en cuando para detectar cualquier signo de deterioro.

Las siguientes condiciones indican que se requiere atención:

(a) Humedad y suciedad, que reducen el valor de la resistencia de aislamiento.

(b) Barniz agrietado, que hará que el aislamiento sea vulnerable a la penetración de la suciedad y la humedad.

(3) Pruebas de resistencia de aislamiento:

La resistencia de aislamiento debe ser verificada entre:

(a) Los devanados de campo y el bastidor del motor.

(b) Los segmentos del conmutador (que toman el devanado de la armadura) y el núcleo de la armadura.

(c) El engranaje del cepillo y el marco de la máquina se prueban periódicamente, generalmente mediante un comprobador de resistencia de aislamiento, como un Metro-ohm o un Megger. Las lecturas obtenidas en pruebas sucesivas se registran, de modo que se puede notar cualquier tendencia a deteriorarse y se pueden tomar las medidas preventivas necesarias de inmediato. Si los dos devanados de campo de un motor bobinado compuesto se pueden desconectar eléctricamente, también es habitual tomar la resistencia de aislamiento entre dos conjuntos de devanados.

(4) Prueba de resistencia de bobina:

A intervalos regulares, la resistencia de cada devanado del campo se mide con un óhmetro de lectura directa y debe compararse con el valor correcto suministrado por el fabricante.

(5) Examen de armadura:

Cuando se retira la armadura del motor durante una revisión, se debe realizar la siguiente inspección sin falta:

(1) Las bandas de armadura que aseguran los devanados se inspeccionan para asegurarse de que estén en buenas condiciones, es decir, que no haya giros sueltos del cable de unión, y que la soldadura y los clips de sujeción estén seguros.

(2) Normalmente se realiza una prueba de resistencia de aislamiento entre las bandas y el devanado de la armadura y también entre las bandas y el núcleo de la armadura.

(3) La acumulación de suciedad, y el polvo de carbón de los cepillos, se eliminan del entorno del conmutador, por ejemplo, entre los elevadores del conmutador y de las superficies expuestas de los anillos extremos aislantes.

(4) A la superficie de trabajo del conmutador se le hace un examen muy completo, si hay algún signo de quemadura o picadura, la superficie se puede reparar con un giro muy cuidadoso. La causa de cualquier chispa o abrasión que haya dañado la superficie del conmutador debe ser comprobada y rectificada al mismo tiempo.

(5) Se examinan los segmentos de mica del conmutador. Si hay algún signo de quema o carbonización, los segmentos de mica deben reemplazarse.

(6) La superficie del conmutador se examina para asegurarse de que ningún segmento de mica sobresale de los segmentos de cobre. Los segmentos de mica por lo general se recortan ligeramente por debajo (por ejemplo, de aproximadamente 1/32 de pulgada a 1/6 de pulgada de profundidad) del nivel de los segmentos de cobre para evitar cualquier posibilidad de que se ensucien con los cepillos. En la mayoría de las máquinas, sin embargo, las micas se terminan a ras con los segmentos de cobre.

(7) Las conexiones soldadas al conmutador se examinan para garantizar que la soldadura no se haya lanzado y que las uniones no estén agrietadas. El lanzamiento de la soldadura indica devanados sueltos en las ranuras de la armadura.

La resistencia de los conductores de armadura se obtiene probando entre cada par de segmentos de conmutador adyacentes. Se puede usar un ohmiómetro de lectura directa sensible, como un ducter, pero se obtienen resultados más precisos al pasar una gran corriente a través de la armadura y medir la caída de milivoltios entre los segmentos.

La resistencia entre cada par de segmentos debe ser la misma dentro de una tolerancia especificada por el fabricante. Cualquier variación fuera de tolerancia indica una falla. Una alta resistencia (o caída de milivoltios) entre un par de segmentos indica un circuito abierto en el devanado, mientras que una baja resistencia (o una caída de milivoltios) indica un cortocircuito. La caída de milivoltios debe ser cercana o igual a los resultados proporcionados por el fabricante.

11. Tablas de localización de fallas:

(a) Cuando el motor no funciona:

1. Armadura no libre de correr:

Posiblemente un fallo en el accionamiento mecánico de la máquina. Sin embargo, la armadura de un motor en serie puede bloquearse contra los devanados del campo si se ha permitido que la máquina corra y las bandas de la armadura hayan estallado, o se haya producido algún atasco mecánico.

2. Conexiones de terminales rotas:

Debido al sobrecalentamiento / mal manejo, para ser rectificado inmediatamente.

3. Trayectoria actual a través de los cepillos interrumpidos:

Uno o más cepillos que no hacen contacto con el conmutador, o una conexión rota con el cepillo.

4. Circuito abierto en devanados de campo:

Pruebe la resistencia de los devanados de campo con un ohmímetro de baja lectura.

5. Cortocircuito en devanado de campo:

Pruebe la resistencia de los devanados de campo con un ohmímetro de baja lectura.

(b) Interruptor de motor:

Posible síntoma de falla: / Causas

1. Circuito de apertura en la resistencia de arranque:

Esta falla evitaría que el motor arranque con resistencia en el circuito. El operador no debe mover la palanca de arranque a la posición "RUN" si el motor no arranca normalmente.

2. El contactor principal o el interruptor de inversión no completan el circuito.

Examine los contactos para la condición general. Asegúrese de que los contactos hacen con la presión adecuada.

(c) Baja velocidad del motor (por debajo de la velocidad nominal):

Posible síntoma de falla / Causas y / o localización de las causas

1. La resistencia en el panel de arranque no se ha cambiado correctamente:

El interruptor puede estar defectuoso. Compruebe y elimine la avería.

2. Alta resistencia en armadura:

Compruebe las uniones soldadas entre los elevadores del conmutador y las resistencias de los conductores de la armadura.

3. Cortocircuito en armadura:

Realice una prueba de caída de voltaje en la armadura y / o una prueba de inducción.

4. Contacto inadecuado entre los cepillos y el conmutador:

Examine los cepillos para asegurarse de que su superficie de contacto esté empotrada al arco del conmutador, y que no estén dañados, picados o cubiertos con una película causada por la oxidación.

5. Presión inadecuada del resorte del cepillo:

Mida la presión de los resortes de los cepillos con un balancín de resortes. Asegúrese de que los cepillos no estén desgastados más allá del punto en el que los muelles del cepillo o la palanca cargada por resorte puedan soportarlos con eficacia.

(d) Alta velocidad (por encima de la velocidad nominal):

Síntoma / causas y / o localización de causas

1. Devanado compuesto o interpolar cortocircuitado, en circuito abierto o invertido:

Examine las conexiones a estos devanados. Pon a prueba su resistencia con un óhmetro de baja lectura.

2. Alta resistencia en devanado de derivación:

Examine las conexiones a los devanados, pruebe su resistencia con un óhmetro de baja lectura. Si el motor tiene una unidad de control de velocidad de campo de derivación, asegúrese de que la resistencia esté completamente desconectada.

3. Una o más bobinas de derivación invertidas:

Compruebe las conexiones.

4. Cortocircuito en campo serie:

Medir la resistencia de los devanados.

5. Posición del cepillo perturbada:

Check the brush gear for any signs of movements, examine the surface of the commutator for burns pitting and other signs of sparking.

6. Machine on light load:

This is only for series motor.

(e) Overheating:

1. Cooling system not effective:

The motor may have been working covered by coal dust, or otherwise covered so that air cannot reach the cooling surfaces. If a fan is fitted, ensure that it is working properly and that the air ducts are not blocked by coal dust or any other type of dirt and dust.

2. Continuous working on overload:

It must be checked that the motor is driving the rated load. Check for faults in the mechanical drive, couplings, gearbox etc. which may impose excessive load on the motor.

3. Short circuit in field winding:

Carry out a voltage drop test on armature or / and induction test.

4. Poor brush contact:

Measure the brush spring pressure with a spring balance. Check that the brushes are not worn beyond the point where the brush springs or spring levers are fully effective. Examine the condition of the brush contact surfaces and the commutator working surface.

5. Brush friction:

Examine the brush contact surfaces and the commutator working surface, for roughness and abrasion. Ensure that the brush spring pressure is not too great.

6. Excess current caused by tracking between commutator segments:

Examine the commutator for deposits of dirt or carbon dust, in the slots between commutator segments or between the risers. And clean at regular intervals of maximum 500 hours operation.

(f) Vibration:

Possible Fault:

1. Commutator should be checked for:

(a) Mica segments standing out of the copper segments.

(b) Some copper segments out of line.

Remedial Action:

Any or all of the defects must be corrected in a well-equipped workshop.

Possible Fault:

2. Armature core loose on shaft:

Movements of the armature core on its shaft can sometimes be detected by the appearance of rusty powder around the centre of the core, and between the lamination of the cores. The equipment should be attended in a workshop efficiently.

3. Worn or damaged bearings:

Worn bearing are usually noisy when the motor is running and also cause heat loss. Sometimes due to defect in bearing if not detected early armature can rub with the field core, and thus damage the whole motor.