El principio de funcionamiento del motor DC.

.Una máquina de corriente continua (máquina de CC) se refiere a un motor giratorio capaz de convertir energía eléctrica de corriente continua en energía mecánica (como un motor de CC) o convertir energía mecánica en energía eléctrica de corriente continua (como un generador de CC). Es un tipo de motor que facilita la conversión mutua entre energía eléctrica y mecánica. Al operar como motor, funciona como un motor DC, convirtiendo la energía eléctrica en energía mecánica; al operar como generador, funciona como generador de CC, convirtiendo la energía mecánica en energía eléctrica.

 

Estructura de composición

La estructura de un motor de CC debe constar de dos partes principales: el estator y el rotor. La parte estacionaria de un motor de CC durante el funcionamiento se llama estator. La función principal del estator es generar un campo magnético, que se compone de la base del motor, los polos magnéticos principales, los polos inversores, las tapas de los extremos, los cojinetes y los dispositivos de cepillo. La parte que gira durante el funcionamiento se denomina rotor y genera principalmente un par electromagnético y una fuerza electromotriz inducida. Es el centro para la conversión de energía en los motores de CC, por lo que generalmente se le llama armadura y consta de un eje, un núcleo de armadura, un devanado de armadura, un conmutador y un ventilador.

 

Polo magnético principal

La función del polo magnético principal es generar un campo magnético entrehierro. El polo magnético principal consta de dos partes: el núcleo de hierro del polo magnético principal y el devanado de excitación. El núcleo de hierro generalmente está hecho de placas de acero al silicio de 0,5 mm a 1,5 mm de espesor, que se prensan y remachan entre sí. Se divide en dos partes: el cuerpo del poste y las zapatas del poste. La parte superior del devanado de excitación se llama cuerpo polar y la parte inferior que se ensancha se llama zapatas polares. Las zapatas polares son más anchas que el cuerpo del polo, lo que puede ajustar la distribución del campo magnético en el entrehierro y facilitar la fijación del devanado de excitación. El devanado de excitación está hecho de alambre de cobre aislado y enrollado alrededor del núcleo del polo magnético principal. Todo el polo magnético principal se fija a la base de la máquina con tornillos,

Polo de inversión

La función del polo inversor es mejorar la conmutación y reducir las posibles chispas de conmutación entre el cepillo eléctrico y el conmutador durante el funcionamiento del motor. Generalmente se instala entre dos polos magnéticos principales adyacentes y consta de un núcleo de hierro de polo inverso y un devanado de polo inverso. El devanado del polo inverso está hecho de cables aislados enrollados alrededor del núcleo de hierro del polo inverso, y el número de polos inversos es igual a los polos magnéticos principales.

 

Base de la máquina

La capa exterior del estator del motor se llama base. La función de la base de la máquina es doble:

Uno se utiliza para fijar el polo magnético principal, el polo inverso y la cubierta final, y para soportar y fijar todo el motor;

En segundo lugar, la propia base de la máquina también forma parte del circuito magnético, que forma la ruta magnética entre los polos magnéticos. La parte por donde pasa el flujo magnético se llama yugo magnético. Para garantizar que la base de la máquina tenga suficiente resistencia mecánica y buena conductividad magnética, generalmente está hecha de acero fundido o soldada con placas de acero.

 

Dispositivo de cepillo eléctrico

El dispositivo de cepillo eléctrico se utiliza para introducir o extraer voltaje CC y corriente CC. El dispositivo de cepillo eléctrico consta de un cepillo eléctrico, un portaescobillas, una varilla de cepillo y un portaescobillas. El cepillo eléctrico se coloca en el portaescobillas y se comprime con un resorte para asegurar un buen contacto deslizante entre el cepillo y el conmutador. El portaescobillas se fija a la varilla del cepillo, que está montada sobre un asiento circular de la varilla del cepillo y debe estar aislada entre sí. El asiento de la varilla del cepillo se instala en la cubierta del extremo o en la cubierta interior del cojinete y se puede ajustar la posición circunferencial. Después del ajuste, se fija.

 

(1) Núcleo de hierro de armadura

El núcleo de la armadura es la parte principal del circuito magnético principal y se utiliza para incrustar el devanado de la armadura. El núcleo de hierro de la armadura general está hecho de láminas de acero al silicio de 0,5 mm de espesor perforadas y laminadas para reducir las corrientes parásitas y las pérdidas por histéresis generadas en el núcleo de hierro de la armadura durante el funcionamiento del motor. El núcleo de hierro apilado se fija en el eje o soporte del rotor. El círculo exterior del núcleo de hierro tiene ranuras para el inducido, en las que están incrustados los devanados del inducido.

(2) Devanado del inducido

La función del devanado del inducido es generar par electromagnético y fuerza electromotriz inducida, y es un componente clave para la conversión de energía en motores de CC, por eso se le llama inducido. Se compone de muchas bobinas (en lo sucesivo denominadas componentes) conectadas según ciertas reglas. Las bobinas están enrolladas con alambre esmaltado de alta resistencia- o alambre de cobre plano envuelto en fibra de vidrio. Los bordes de las diferentes bobinas se dividen en capas superior e inferior y se incrustan en la ranura de la armadura. Se debe mantener adecuadamente el aislamiento entre la bobina y el núcleo de hierro, así como entre los bordes superior e inferior de la bobina. Para evitar que la fuerza centrífuga expulse el borde de la bobina fuera de la ranura, la ranura se fija con cuñas. La parte de conexión del extremo de la bobina que se extiende fuera de la ranura está atada con cinta de vidrio no tejida termoendurecible.

 

(3) Conmutador

En un motor de CC, el conmutador está equipado con escobillas eléctricas, que pueden convertir la energía de CC externa en corriente alterna en la bobina del inducido, manteniendo constante la dirección del par electromagnético; En un generador de CC, el conmutador está equipado con escobillas eléctricas, que pueden convertir la fuerza electromotriz alterna inducida en la bobina del inducido en fuerza electromotriz directa extraída de las escobillas eléctricas positivas y negativas. Un conmutador es un cuerpo cilíndrico compuesto por muchos segmentos de conmutador, que están aislados con láminas de mica entre ellos.

 

(4) Eje giratorio

El eje desempeña un papel de soporte en la rotación del rotor y requiere un cierto grado de resistencia mecánica y rigidez. Generalmente se procesa a partir de acero redondo.

Categorías principales

 

(5)generador de CC

Un generador de CC es una máquina que convierte energía mecánica en energía eléctrica de CC. Se utiliza principalmente como fuente de energía de excitación para motores de CC, electrólisis, galvanoplastia, fundición eléctrica, carga y generadores de CA. Aunque los componentes rectificadores de potencia también se utilizan en lugares donde se necesita corriente continua para convertir corriente alterna en corriente continua, en términos de ciertos aspectos de rendimiento, las fuentes de energía rectificadoras de corriente alterna no pueden reemplazar completamente a los generadores de corriente continua.

(6) motor de corriente continua

Dispositivo giratorio que convierte la energía de corriente continua en energía mecánica. El estator del motor eléctrico proporciona un campo magnético, la fuente de alimentación de CC proporciona corriente al devanado del rotor y el conmutador mantiene constante la dirección de la corriente del rotor y el par generado por el campo magnético. Los motores de CC se pueden dividir en dos categorías según estén equipados con conmutadores de escobillas de uso común, incluidos los motores de CC con escobillas y los motores de CC sin escobillas.

El motor de CC sin escobillas es un nuevo tipo de motor de CC desarrollado en los últimos años con el desarrollo de la tecnología de microprocesadores, la aplicación de nuevos dispositivos electrónicos de potencia con alta frecuencia de conmutación y bajo consumo de energía, así como la optimización de los métodos de control y la aparición de materiales magnéticos permanentes de bajo-costo y alto nivel de energía magnética.

(7) Principio de control

El principio de control de un motor de CC sin escobillas es que para hacer girar el motor, la unidad de control primero debe determinar la posición del rotor del motor detectada por el sensor Hall y luego decidir el orden de encendido (o apagado) de los transistores de potencia en el inversor de acuerdo con el devanado del estator. Los AH, BH, CH (estos se llaman transistores de potencia del brazo superior) y AL, BL, CL (estos se llaman transistores de potencia del brazo inferior) en el inversor hacen que la corriente fluya a través de la bobina del motor en secuencia para generar un campo magnético giratorio hacia adelante (o hacia atrás) e interactúa con el imán del rotor, para hacer que el motor gire en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario a las agujas del reloj. Cuando el rotor del motor gira a la posición donde el sensor Hall detecta otro conjunto de señales, la unidad de control enciende el siguiente conjunto de transistores de potencia, de modo que el motor cíclico puede continuar girando en la misma dirección hasta que la unidad de control decide detener el rotor del motor y apagar los transistores de potencia (o solo encender los transistores de potencia del brazo inferior); Si se va a invertir el rotor del motor, se invierte el orden de activación del transistor de potencia.

 

Básicamente, el método de apertura de los transistores de potencia se puede ejemplificar de la siguiente manera: AH, grupo BL → AH, grupo CL → BH, grupo CL → BH, grupo AL → CH, grupo AL → CH, grupo BL, pero no debe abrirse como AH, AL o BH, BL o CH, CL. Además, como los componentes electrónicos siempre tienen un tiempo de respuesta de conmutación, se debe tener en cuenta el tiempo de respuesta del transistor de potencia al apagar y encender. De lo contrario, cuando el brazo superior (o inferior) no está completamente apagado, el brazo inferior (o brazo superior) ya estará encendido, lo que provocará un cortocircuito entre los brazos superior e inferior y quemará el transistor de potencia.

 

Cuando el motor gira, la unidad de control comparará el comando compuesto por la velocidad y la tasa de aceleración/desaceleración establecida por el conductor con la velocidad del cambio de señal del sensor Hall (o calculada por el software) para determinar si el siguiente conjunto de interruptores (AH, BL o AH, CL o BH, CL o...) debe encenderse y la duración del tiempo de encendido. Si la velocidad no es suficiente, se ampliará; si la velocidad es demasiado alta, se acortará. Esta parte del trabajo la completa PWM. PWM es la forma de determinar si la velocidad del motor es rápida o lenta, y cómo generar dicho PWM es el núcleo para lograr un control de velocidad más preciso.

 

El control de alta-velocidad debe considerar si la resolución del RELOJ del sistema es suficiente para captar el tiempo de procesamiento de las instrucciones del software. Además, el método de acceso a los datos para los cambios en la señal del sensor Hall también afecta el rendimiento del procesador, la precisión del juicio y el rendimiento en tiempo real-. En cuanto al control de velocidad-baja, especialmente el arranque-a baja velocidad, los cambios en la señal del sensor Hall devuelta se vuelven más lentos. Es muy importante extraer la señal, procesarla en el momento adecuado y configurar los valores de los parámetros de control adecuadamente según las características del motor. Alternativamente, la retroalimentación de velocidad se puede ajustar en función de los cambios del codificador para aumentar la resolución de la señal y lograr un mejor control. El motor puede funcionar sin problemas y responder bien, y no se puede ignorar la idoneidad del control PID. Como se mencionó anteriormente, el motor de CC sin escobillas es un control de circuito cerrado-, por lo que la señal de retroalimentación equivale a decirle al departamento de control en qué medida la velocidad del motor aún es diferente de la velocidad objetivo, lo cual es el error. Naturalmente, conocer el error requiere una compensación, que se puede lograr mediante controles de ingeniería tradicionales, como el control PID. Sin embargo, el estado y el entorno de control son en realidad complejos y en constante cambio. Para lograr un control sólido y duradero, es posible que el control de ingeniería tradicional no domine completamente los factores que deben considerarse. Por lo tanto, también se incluirán como teorías importantes para el control PID inteligente el control difuso, los sistemas expertos y las redes neuronales.