Respecto a: ¿ Cómo mejorar el par y las RPM de un motor DC?
Según la respuesta aceptada a la pregunta... en la sección n.º 1, la velocidad del motor en relación con la fuerza del imán, ¿funcionaría esto?
Dado que las RPM varían según la fuerza del imán, ¿qué pasaría si los imanes estuvieran en un marco abierto, con cada imán articulado a un lado con un tornillo de extensión en el lado opuesto? Si el motor estuviera funcionando con una fuente de alimentación configurada en X voltios, parece que las RPM aumentarían si girara el tornillo del esparcidor para que los imanes se abrieran de la armadura como una concha de almeja (reduciendo su fuerza debido a la distancia en relación con el armadura). No estoy seguro de que esto tenga alguna aplicación práctica, pero parece que sería genial verlo en acción.
Sí. El debilitamiento de campo, como se le conoce, es un método probado y probado para aumentar la velocidad de los motores de campo devanado en un rango relativamente pequeño, desde los días en que no existía la electrónica para el control de velocidad. Por lo general, se realiza alterando la corriente en las bobinas de campo, en lugar de mover físicamente los imanes permanentes. Es responsable de la pronunciada curva de velocidad/par en los motores bobinados en serie que todavía se utilizan en la actualidad.
Desafortunadamente, el aumento de la velocidad se produce no solo al costo esperado de un par reducido, sino también al costo de una eficiencia del motor reducida.
Se esperaría un par reducido. La potencia de salida es velocidad.par, y alterar el campo no va a cambiar la potencia, solo la relación de velocidad y par.
Usted espera que 'algo' salga mal con el campo reducido, después de todo, trabajamos duro en los motores para obtener un buen circuito magnético, minimizar los espacios de aire y nadie usa un motor con campo cero (debilitamiento de campo llevado al extremo), por lo que ¿qué está sucediendo?
El problema es la resistencia de CC de los devanados de cobre. A medida que reduce el campo, necesita proporcionalmente más corriente para mantener el par. Sin embargo, las pérdidas por calor aumentan con la corriente al cuadrado. Si se aumenta el campo en un motor (mediante el uso de imanes de alto campo como en los motores BLDC modernos), se puede reducir el número de vueltas en el rotor, lo que permite un cable más grueso, lo que reduce las pérdidas de cobre.
Pongamos algo de carne numérica en esos huesos que agitan las manos. Supongamos que tiene un motor de salida de 100 W que entrega 100 rad/s y 1 Nm. El rotor está devanado con 2 devanados iguales de 0,2 ohmios cada uno, que podemos conectar en serie o en paralelo. El campo magnético es tal que el motor consume 10 A cuando produce su par de 1 Nm, con los devanados del rotor en serie. Ignora todas las demás pérdidas.
La resistencia del rotor es de 0,4 ohmios, cayendo 4v a una corriente de 10A. El EMF posterior es de 10 V (motor sin otras pérdidas, 100 W/10 A), por lo que el voltaje de entrada del motor es de 14 V en estas condiciones, lo que brinda una eficiencia de alrededor del 70 %.
Ahora reduzcamos a la mitad el campo magnético, manteniendo la corriente igual. El par de salida se reduce a la mitad a 0,5 Nm. Supongamos que cargamos el motor de tal manera que la velocidad pueda aumentar a 200 rad/s. Con la mitad del campo y el doble de velocidad, la EMF trasera es la misma a 10v. Con la misma corriente, tenemos la misma caída de voltaje, el mismo suministro de 14v y la misma eficiencia de alrededor del 70%. Entonces, ¿qué está pasando aquí con mi afirmación de que la eficiencia cae?
Consideremos la otra forma de duplicar la velocidad del motor, manteniendo el mismo campo magnético y poniendo los devanados del rotor en paralelo. Esto reduce a la mitad el número efectivo de vueltas, lo que reduce a la mitad la fuerza contraelectromotriz y reduce a la mitad el par de salida. Si cargamos el motor para que la velocidad vuelva a subir a 200 rad/s, la FEM trasera ahora es de 10 V y necesitamos 10 A para obtener el par de salida de 0,5 Nm. Sin embargo, el rotor ahora tiene una resistencia de 0,1 ohmios en lugar de 0,4 ohmios, por lo que la caída de voltaje IR es de 1v, lo que significa un voltaje de alimentación del motor de 11v. ¡Nuestra eficiencia ha aumentado a alrededor del 90%!
Entonces, ¿qué está pasando ahora? ¿Significa esto que aumentar la velocidad del motor manteniendo el campo igual aumenta la eficiencia? ¿Qué hay de aumentarlo a una velocidad muy alta de hecho? Hemos ignorado otras pérdidas, como la resistencia del aire y el aumento de las pérdidas por corrientes de Foucault en el hierro del rotor, y hay otros costos de alta velocidad, como la necesidad de fuerza del rotor y la necesidad de equilibrarlo, y los problemas de invertir el campo rápidamente en los devanados. Entonces no podemos mejorar la eficiencia hasta el infinito aumentando la velocidad, habrá un óptimo.
La conclusión es que el campo más alto posible brinda la mejor eficiencia, y el rotor debe tener el número correcto de vueltas para que coincida con la velocidad deseada. Sin embargo, reducir el campo en un motor de estator bobinado es una buena forma de controlar la velocidad, a costa de la eficiencia.
sin conocimiento de esto, yo podría sacar los imanes. el campo magnético disminuiría. así que es más fácil girar, pero por otro lado, menos campo magnético, supongo, creará menos energía. así que es bastante inútil. podría tener un motor más pequeño pero sus vatios de salida disminuirían. entonces tendrías que preocuparte por las bobinas. se colocan allí para que las bobinas estén en el campo magnético.
Andy alias