Este artículo cubre principalmente la construcción de un motor de CC y sus partes con diagramas etiquetados. Además, se presenta y analiza en detalle una vista en sección del motor de CC.
Las partes principales de un motor DC típico son:
- marco de campo o yugo
- bridas y cojinetes
- postes de campo
- bobinas de campo
- armadura y colector
- kit de cepillos y cepillos.
Las partes principales de un motor de CC se muestran en vista despiezada Verdadero 2.
Figura 2 Partes principales de un motor DC
Construcción de motores de CC
Marco de campo o yugo
En un motor de CC, el marco de campo, o yugo, transporta los polos de campo y también proporciona una ruta magnética entre los polos. Dado que se necesita un material con alta permeabilidad magnética, a menudo se usa hierro fundido o acero. La culata tiene una alta resistencia mecánica y tiene la ventaja añadida de retener magnetismo residualun factor conveniente para algunas conexiones internas del generador de CC.
La práctica moderna consiste en laminar la culata de los grados adecuados de chapa de acero, soldar la junta y mecanizarla al tamaño deseado. Luego se pueden unir las patas o los soportes de montaje apropiados, a menudo agregando un cáncamo para facilitar el levantamiento y la manipulación. La culata también está mecanizada, taladrada y roscada para montar los marcos de los extremos o las tapas de los extremos, la caja de terminales y la mayoría de las demás piezas externas.
Escudos y Cojinetes
El propósito de las bridas es soportar los cojinetes en los que gira la armadura para que la armadura no toque los polos de campo. Además, una de las bridas para montar el juego de escobillas suele proporcionarse para la conexión eléctrica al inducido giratorio.
Los diseños de bridas y cojinetes varían según el uso previsto de la máquina. Los escudos pueden estar sellados en un caso o completamente abiertos en otro caso. Los rodamientos pueden ser casquillos de bronce frotado con aceite, rodamientos de rodillos o rodamientos de bolas.
Los protectores y el cojinete son visibles en la vista desarmada de un motor de CC que se muestra en Verdadero 3. Los cojinetes están unidos al eje del inducido.
imagen 3 Un diagrama esquemático del motor de CC desacoplado
postes de campo
Los postes de campo alguna vez estuvieron hechos de hierro fundido o acero. Los polos de motores de CC modernos a menudo están hechos de láminas de acero estampadas que se remachan entre sí, pero los tipos más nuevos de motores de CC pueden tener polos de ferrocerámica fundida a presión para obtener la mayor eficiencia disponible actualmente. Su alta permeabilidad proporciona una alta concentración de flujo magnético en un lugar determinado del motor de CC.
Se mostró un polo de campo separado de su bobina de campo interna. Verdadero 2. La superficie exterior de los polos tiene forma para ajustarse perfectamente a la superficie interior del marco de campo, y la superficie interior del polo está curvada para seguir de cerca la forma de la armadura, y las puntas de los polos se extienden para acomodar el magnético. Hambruna. borde.
Esta conformación permite una mayor superficie en el caudal cerca de la armadura y reduce la reluctancia magnética en el entrehierro. Un beneficio adicional es que las puntas se pueden usar para mantener las bobinas de campo en su lugar cuando la pieza polar se atornilla al yugo.
bobinas de campo
Las bobinas de campo se enrollan con alambre o barra de cobre aislado según su propósito de diseño. Si se conectan en serie con el inducido, se denominan bobinas en serie y serán de alambre grueso o incluso de barra de cobre. Si se conectan en paralelo con la armadura, se denominan bobinas de derivación y, por lo general, se enrollan con un cable mucho más delgado.
La construcción real de la bobina variará en consecuencia. Las bobinas en serie deben transportar la alta corriente de armadura, por lo que están enrolladas con conductores más pesados que las bobinas en derivación. Las bobinas de campo en serie y en derivación típicas se muestran i Verdadero 4(a) y (b) respectivamente.
Los tamaños de los conductores y el número relativo de vueltas en una bobina de campo se pueden representar en diagramas de circuito como tres vueltas para bobinas en serie y cuatro o cinco vueltas para bobinas en derivación.
Una bobina de campo con dos devanados tiene algunos campos de fuga magnética; uno con devanado en serie, el otro con devanado en derivación. Estos se denominan devanados compuestos (combinados) (ver Verdadero 4(c)).
Figura 4 Construcción de bobina de campo de motor de CC
En cualquier caso, la fuerza magnetodinámica creada debe ser lo suficientemente grande para producir el flujo magnético requerido a través del yugo, los polos de campo, los entrehierros y la armadura en a. circuito magnético serie-paralelo (Mira Verdadero 5).
Figura 5 Circuito magnético en un motor DC de cuatro polos
Armadura e interruptor
subcadena
El núcleo del inducido se ensambla a partir de varias laminaciones de acero eléctrico, generalmente enchavetadas directamente al eje. Verdadero 6(a) muestra una laminación de forma típica.
Ranuras igualmente espaciadas están estampadas alrededor de la circunferencia para sujetar los conductores del inducido. Su forma afecta el método de bobinado utilizado para cualquier armadura en particular. Las hojas también tienen orificios de ventilación perforados para marcos más grandes. Se muestra una armadura desenrollada i Verdadero 6(b).
Figura 6 Un laminado y una armadura típicos antes de ser enrollados en un motor de CC
Las bobinas de bobinado y aislamiento antes de ranurar solo se pueden usar en barras de ranura de tipo abierto. Si se utilizan ranuras semicerradas o completamente cerradas, será necesario enrollar la bobina una vez. Varias variaciones de forma de ranura se muestran en i Verdadero 6(c). Se muestra una armadura típica de un pequeño motor de CC. Verdadero Siete.
Imagen 7 Armadura para motor 0,25 kW 240 V CC
En máquinas grandes, la parte central del núcleo del inducido se retira y el cilindro laminado restante se conecta al eje del inducido por medio de brazos radiales (llamados araña). Este tipo de construcción se ilustra Verdadero 8.
Figura 8 Construcción de núcleo de armadura de mayor tamaño en motores de CC
La ventaja de este método de construcción es un ahorro en la cantidad de material utilizado y el correspondiente ahorro en peso. Además, el flujo de aire a través de los orificios que quedan alrededor de la araña mejora enormemente la refrigeración.
Cambio
El conmutador es una parte importante de la máquina común de CC. Consiste en una serie de segmentos de cobre o aleación de cobre en forma de cuña separados entre sí, el eje del inducido y los círculos por aislamiento de mica (ver Verdadero 9(a)).
Imagen 9 Construcción del colector del motor actual continuación
Cuando se juntan, las partes son paralelas entre sí para formar un cilindro. Los extremos de los segmentos están diseñados para acomodar anillos en V de micanita especialmente fabricados, que se utilizan junto con anillos de extremo de acero dulce para sujetar los segmentos de forma segura en su posición.
Se muestra una vista de la sección transversal del colector i. Verdadero 9(b). En colectores muy pequeños, las piezas se fijan apretando a presión y enrollando o engarzando los bordes de los anillos de sujeción.
Los anillos de sujeción son de múltiples los tamaños medianos están diseñados para atornillarse, y en los tamaños más grandes, los dos anillos de sujeción se juntan con un círculo de pernos. En todos los casos, el interior de los anillos de acero permite montar el conmutador en el eje del inducido. El conmutador se puede empujar directamente sobre el eje o atornillar a la araña del inducido.
Para proporcionar una conexión adecuada de los conductores de la bobina a los segmentos del conmutador, se cortan ranuras en el segmento cerca del devanado del inducido. Este método es adecuado para pequeños interruptores. Para tamaños más grandes, se instala un elevador en la ranura y se conecta el cable del devanado o, en motores de CC aún más grandes, se pueden usar tornillos para apretar los conductores al conmutador. Se muestran dos tipos de enlaces i Verdadero diez.
Imagen 10 Cambiar métodos de conexión
Equipo de cepillos y cepillos
Las escobillas de grafito o carbón, a veces mezcladas con polvo de cobre, se utilizan para proporcionar una conexión eléctrica de baja resistencia entre los devanados del inducido y el circuito externo. La escobilla hace contacto deslizante con el conmutador.
Verdadero 11 muestra el engranaje de escobillas para una máquina de cuatro polos. Las escobillas de carbón deben poder moverse libremente en el portaescobillas para moverse hacia arriba y hacia abajo sobre cualquier irregularidad en la superficie del conmutador y adaptarse al desgaste.
Imagen 11 Juego de engranajes de escobillas de motor DC
El cepillo generalmente está conectado al portaescobillas con un cable flexible llamado "pigtail" y se mantiene en su lugar mediante un resorte. El mismo terminal de conexión se utiliza para conectar al circuito externo.
Las escobillas deben permanecer en contacto con el conmutador bajo carga constante. Al ajustar la tensión del resorte, se puede lograr la presión correcta del cepillo. Algunos cepillos están tensados con un resorte en espiral que proporciona una presión más constante, eliminando la necesidad de ajuste.
El engranaje de la escobilla debe estar correctamente aislado del marco y, en muchos casos, la posición de la escobilla alrededor del conmutador también debe ser ajustable. Verdadero La figura 11 muestra el cepillo montado sobre un anillo ajustable, que permite posicionar el engranaje del cepillo. La razón de una posición ajustable se discutirá en la sección 6.2.
Cambiar acción
Como en el generador de corriente alternacon un generador de corriente continua también se produce una tensión alterna. Sin embargo, en lugar de conectar los extremos del bucle a los anillos deslizantes, se conectan a un interruptor de dos segmentos y luego, a través de las escobillas, al circuito externo.
Las escobillas permanecen estacionarias, en contacto con las partes del conmutador mientras giran con el bucle. El interruptor actúa como un interruptor automático, invirtiendo el flujo de corriente al circuito externo al alternar las conexiones entre el bucle y las escobillas.
Verdadero 12 muestra un bucle que gira en un campo magnético. Cuando el bucle gira 360°E, se crea un ciclo de voltaje alterno que se convierte dos veces para convertirse en dos medias ondas de la misma polaridad. Por lo tanto, el voltaje de salida es rectificado mecánicamente por la acción de conmutación del interruptor y aparece un voltaje de CC pulsante a través de la carga.
Imagen 12 Acción rectificadora de un conmutador en un motor DC
La salida de una forma tan básica de generador no es eficiente, solo tiene un 63% de eficiencia. Por lo tanto, las máquinas prácticas deben producir un valor de CC más constante para obtener una salida más constante. Las armaduras prácticas usan varias bobinas conectadas en serie, espaciadas uniformemente alrededor de la armadura.
El conjunto de la bobina forma efectivamente una bobina continua alrededor del inducido con muchas tiras donde la corriente continua puede extraerse del inducido. Si el número de bobinas pudiera ser infinito, la salida sería un valor de CC perfectamente estable.
Sin embargo, con un generador práctico, se produce un voltaje alterno en cada bobina del inducido, y cada bobina individual tendría efectivamente un ángulo de fase diferente. Por ejemplo, 24 bobinas estarían separadas eléctricamente por 15°.
Cuando los voltajes de bobina se colocan como se muestra en Verdadero 13, el voltaje de salida es la suma de los voltajes instantáneos en cada bobina. Verdadero 13 muestra el voltaje resultante de 2, 4, 12 o 24 bobinas, mostrando el aumento en el voltaje terminal y la frecuencia del voltaje de ondulación así como la disminución en la magnitud del voltaje de ondulación.
Esto se debe a que, debido al efecto inductivo de las bobinas y al cambio resistivo resultante de las escobillas que se superponen a cada par de segmentos del conmutador a medida que pasan, la tensión de ondulación sería difícil de detectar para 24 bobinas.
Figura 13 Voltaje de salida de 2, 4, 12 o 24 bobinas
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