Inductores y condensadores diminutos conectados en paralelo a los terminales de un motor de CC

1. No conectarías resistencias. Y no son resistencias. Y no están en paralelo. Son inductores y están en serie con el motor.

   Ese es un filtro LC para evitar que la interferencia electromagnética de alta frecuencia causada por la conmutación del motor se conduzca de regreso a la fuente de alimentación a través de cables o se irradie a través de los cables y cause interferencia con los dispositivos cercanos.

2. No hay resistencias conectadas a la carcasa de metal, son condensadores. La carcasa metálica del motor no tiene conexión a ningún voltaje, por lo que el metal es un nodo flotante de alta impedancia. Los nodos flotantes pueden actuar como antenas para la interferencia electromagnética, ya que hay capacitancias dispersas entre el chasis metálico y las estructuras internas del motor, por lo que el ruido de conmutación puede acoplarse a la carcasa metálica. Los condensadores son de baja impedancia a altas frecuencias, por lo que desvían la señal de CA, de modo que mientras el chasis todavía flota en CC, los condensadores actúan como cortocircuitos a las señales de CA de alta frecuencia para que no floten en las frecuencias de RF que irradian interferencias electromagnéticas.

Todos estos componentes son para suprimir la EMI del motor que se generará por el contacto intermitente de las escobillas en el conmutador. Tal vez el motor se esté utilizando en una aplicación de audio, por ejemplo, un tocadiscos o un transporte de cinta.

Hay un condensador entre los terminales de alimentación. Esto es para reducir el ruido entre las líneas de suministro.

Hay un condensador de cada terminal de alimentación a la caja. Esto es para reducir el ruido en las líneas de alimentación con respecto a la carcasa del motor, que podría estar conectado a la estructura del dispositivo para el que está destinado.

Esas 'resistencias de bajo valor' son probablemente inductores, para inhibir cambios rápidos de corriente en el suministro.

El siguiente circuito es un modelo de lo que estás viendo. La parte dentro de la línea discontinua representa las partes importantes del motor: los devanados del rotor, con interruptores conmutadores. El rotor tiene varias bobinas (inductores), y el conmutador, indicado por los interruptores a continuación, los conecta y desconecta del circuito.

Cada vez que enciende un inductor, se carga magnéticamente y almacena energía en el campo magnético (a diferencia del campo eléctrico en los capacitores). Cuando apaga el inductor, el campo magnético que fue impulsado por la corriente que fluye en el inductor ahora debe colapsar. La energía que estaba almacenada en él también tiene que ser liberada. El inductor produce un impulso de voltaje lo suficientemente alto como para provocar un arco en los interruptores del conmutador, ahora apenas abiertos; todo esto sucede rápidamente y, mientras tanto, el rotor no tiene la oportunidad de girar mucho.

Esos picos de voltaje, a medida que generan arcos en el conmutador, tienen un rico contenido de frecuencia: son fuentes de ruido de interferencia de radio de banda ancha. Es muy importante suprimirlos, mantenerse dentro de los límites de emisión de radio exigidos legalmente y también ser amable con su radioaficionado cercano que definitivamente escuchará su motor de otra manera en su radio (!).

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Los inductores evitan que las altas frecuencias se propaguen por los cables hacia la fuente de alimentación. El circuito de suministro actuaría como una antena de cuadro, irradiando bastante bien el ruido del arco. Los condensadores también derivan (cortocircuitan) las corrientes de ruido del arco para mantenerlas cerca del motor. Las corrientes siguen ahí, pero ahora controlamos hacia dónde fluyen. C2 es el modo diferencial corto: evita la parte del ruido que fluye entre los contactos del conmutador. C1 y C3 son los cortocircuitos de modo común: evitan el ruido que es común a ambos interruptores del conmutador y lo redirigen de vuelta al motor a través de la carcasa. Esto funciona porque el ruido de modo común está efectivamente conectado entre la caja y ambos contactos del conmutador: es un acoplamiento capacitivo dentro del motor. C1 y C3 lo acoplan capacitivamente al exterior de la caja,

El arco de los interruptores del conmutador se puede aproximar mediante dos fuentes de voltaje de onda cuadrada ("banda ancha"), funcionando a la frecuencia de conmutación. Suponga que el motor tiene 8 devanados de rotor y gira a 2400 RPM. La frecuencia fundamental del ruido efectivo sería 8 * 2400/60 = 8 * 40 = 320 Hz.

^{simular este circuito}

Los bucles rojos son los bucles de corriente de ruido de modo común: fluyen desde V2, a través de la capacitancia parásita interna hasta la caja, luego a través de los condensadores de modo común C1 y C3, de regreso a V2.

El bucle azul es el bucle de corriente de ruido de modo diferencial: fluye desde V1, a través del conmutador, el condensador C2 y de vuelta a V1.

Supongo que colocamos pequeños condensadores y resistencias en paralelo con el inductor para mejorar la respuesta transitoria del sistema. Sospecho que estos valores se eligen para que el sistema se amortigüe críticamente, lo que ayudará a terminar la respuesta transitoria lo más rápido posible.