Estudié electromagnetismo y con ese entendimiento cuando recuerdo el funcionamiento del motor de la serie DC me topé con una acción de retroalimentación negativa inherente en el motor de la serie DC durante el arranque de la siguiente manera:
Teniendo en cuenta que el motor de la serie DC se inicia sin carga :
1) En el momento del encendido la corriente del inducido del motor es baja (Transiente)
2) Implica que la corriente en la bobina de campo es baja
3) Entonces, el flujo debido a la bobina de campo en el entrehierro es bajo
4) La armadura comienza a girar debido a la fuerza de Lorentz.
5) Según la ley de Faraday, la fuerza contraelectromotriz es baja ya que el flujo del entrehierro es bajo
6) Entonces, la corriente de armadura aumenta según KVL
7) Esto, a su vez, aumenta el par en la armadura.
8) Sin embargo, simultáneamente, la corriente a través de la bobina de campo también aumenta (ya que Ia = If)
9) La acción de RETROALIMENTACIÓN ---- Debido al Paso 8, el flujo aumenta y, por lo tanto, los aumentos inducidos por EMF de retorno, lo que a su vez reduce la corriente de armadura. ¡Por lo tanto, el par en la armadura también se reduce y, por lo tanto, la velocidad también se reduce!
¿No es esto una acción de retroalimentación negativa? ¿Esto no estabilizará el motor de la serie DC a alguna velocidad de operación?
¿Por qué se dice que la velocidad del motor aumenta drásticamente y alcanza inestabilidad cuando arranca sin carga?
En el arranque, la velocidad es baja (obviamente cero inicialmente), por lo que el término de fuerza contraelectromotriz también es pequeño, y la corriente está determinada en gran medida por la resistencia del motor (más la fuente), una vez que se ha elevado contra la inductancia del campo, que generalmente es un mucho mayor que la de los devanados del inducido. Dado que tanto la intensidad del campo como la corriente del inducido son altas después del transitorio de arranque, se dispone de un gran par para acelerar el motor.
A medida que aumenta la velocidad del motor, la fuerza contraelectromotriz se aproxima a la tensión de alimentación y la corriente y la intensidad de campo disminuyen. Esto requiere que la armadura continúe acelerando, aunque el par disponible para hacerlo está cayendo, para mantener la fem. Eventualmente, el motor puede llegar a un equilibrio en el que el par generado es igual al par de fricción y viento, pero este es a menudo un valor peligrosamente alto. Una vez que está en ese punto, determinado por el arrastre de rumbo y cepillo más el viento, permanecerá allí hasta que algo falle. En motores pequeños, a menudo es el conmutador el que explota. En los motores más grandes, los conmutadores tienden a estar mejor hechos que los pequeños moldeados y, a menudo, son los devanados de los extremos los que se 'arrojan': se expanden hacia afuera hasta que se estrellan contra el conjunto de campo.
En las herramientas eléctricas portátiles, que utilizan un motor de serie universal, el tamaño del ventilador de refrigeración suele ser tal que determina la velocidad sin carga a medida que la carga que atrae aumenta con la velocidad según las leyes del ventilador.
Como sabe (porque hizo la pregunta), los motores de CC enrollados en serie continuarán acelerándose hasta que se autodestruyan o alcancen un equilibrio con su carga, como mencionó @Phil. Entonces, ¿por qué pasa ésto?
Pasando de la declaración 5 a la declaración 6, su lógica se rompió cuando saltó del momento presente "EMF de espalda baja" para llamar a la corriente alta resultante una tendencia creciente. Sí, es cierto que HAY alta corriente cuando se inicia por primera vez (por lo tanto, se usan para aplicaciones de par de arranque alto, como motores de arranque de motor), pero como sabe, un segundo más tarde, cuando el motor se acelera físicamente, la fuerza contraelectromotriz también aumenta. . La fuerza contraelectromotriz creciente REDUCE la corriente en el inducido, por lo que el enunciado 8 se invierte: Si = Ia, entonces el campo realmente se debilita. El campo más débil significa que la nueva fuerza contraelectromotriz es más baja, por lo que ahora a esta velocidad actual y corriente actual, el motor aún no ha alcanzado su equilibrio donde el voltaje de suministro = contrafuerza electromagnética (suponiendo que no hay carga), ¡así que acelera!
¿Alguna vez has visto a dos amigos tratando de superar las historias del otro? Así es como el campo y la armadura se permiten alcanzar nuevas alturas fascinantes y literalmente increíbles.
*Una nota interesante sobre los motores de CC en serie es que, en determinadas circunstancias, el par es proporcional al cuadrado de la corriente del inducido, a diferencia de otros motores en los que la intensidad del campo es fija, por lo que el par es directamente proporcional a la corriente. Aquí hay una buena reseña sobre las diversas características de los motores de CC en serie: http://www.engineeringenotes.com/electrical-engineering/electric-motors/dc-series-motors-characteristics-and-performance-electrical-engineering/36546
VKJ
Eventually, the motor can get to an equilibrium where the torque generated is equal to the friction and windage torque, but this is often dangerously high value.¿Es como si los pares generados fueran iguales a la fricción y el par de torsión del viento, que es bajo, debido a la inercia de la máquina, la máquina tarda en reducir la velocidad por sí sola y gira a esa velocidad peligrosamente alta durante más tiempo causando problemas en el rodamiento? ? @Phil Gphil g