a e 9 Puesta en marcha de máquinas eléctricas rotativas de CC
Automatismos industriales
Figura 9.1. Creación de un campo magnético por imán natural.
SN
a e 9 Puesta en marcha de máquinas eléctricas rotativas de CC
Automatismos industriales
Figura 9.2. Creación de un campo magnético artificialmente por electroimanes.
SN
+ - + -
a e 9 Puesta en marcha de máquinas eléctricas rotativas de CC
Automatismos industriales
Figura 9.3. Un conductor “corta” las líneas de fuerza generada por un campo magnético.
S SNN
a e 9 Puesta en marcha de máquinas eléctricas rotativas de CC
Automatismos industriales
Espira
Un conductor alimentado con corriente
eléctrica, produce un campo magnético.
Es un conductor aislado en-rollado en
forma de hélice. Cuando es sometido a una
corriente eléctrica, se genera un campo
magnético, por tanto, la bobina almacena
energía eléctrica en forma de campo
magnético. La bobina alimentada es un
electroimán que genera dos polos N y S.
Figura 9.4.
Figura 9.5.
Espira.
Bobina.
Bobina
SN
+ -
Batería
N S
I I
a e 9 Puesta en marcha de máquinas eléctricas rotativas de CC
Automatismos industriales
Paso 4. El conductor efectúa un giro de90º, las líneas de fuerza se vuel-ven acortar y se genera nuevamente f.e.m. enel conductor, pero de sen-tido contrario.
Paso 4. El conductor gira otro cuarto devuelta, y vuelve a la posición ini-cial. Seha completado un ciclo com-pleto decorriente alterna y la f.e.m. generadavuelve a ser 0.
+ _
La corriente generada es alterna.
N S SSN N
90
1800
90
0
SN N S
0
90
180 360
270
0
90
180
270
Paso 1. El conductor en forma de espira,está situado en la misma dirección quelas líneas de fuerza, por lo tanto, no lascorta. La f.e.m. gene-rada es nula.
Paso 2. La espira gira 90º. Las líneas defuerza se cortan desde 0 hasta elextremo superior de la onda senoi-dal.Se ha generado el máximo de f.e.m. enel semiciclo positivo.
Paso 3. La espira gira media vueltacompleta (180º). Vuelve a una posi-cióndonde no se cortan líneas de fuerza, portanto, el valor generado vuelve a ser 0.
0
90
180 360
270
Figura 9.6. Generador elemental.
a e 9 Puesta en marcha de máquinas eléctricas rotativas de CC
Automatismos industriales
Figura 9.7. Conector de delgas y escobillas.
a e 9 Puesta en marcha de máquinas eléctricas rotativas de CC
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Valor medio dela tensión de salida
Una vuelta completa
90º0º 180º 270º 360º
Figura 9.8. Proceso de rectificación de corriente alterna con colector de delgas.
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Batería
N SS N N S
N S N S N N S S
N S
Figura 9.9. Creación de un campo magnético, dentro de otro campo magnético.
a e 9 Puesta en marcha de máquinas eléctricas rotativas de CC
Automatismos industriales
Se
ntid
oco
nve
nci
on
al
de
laco
rrie
nte
(Pu
lga
r)
Movimiento(Corazón)
Campo
magnético
(Índice)
Figura 9.10. Regla de la mano derecha.
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N S
S
N
Batería
Movimiento
Mo
vim
ien
to
Campo magnético
Corriente
(Co
razó
n)
(Índice)(P
ulgar)
Determinación del movimiento
CorrienteCampo magnético
Figura 9.11. Movimiento de la bobina.
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N S
S
N
Batería
A) La batería alimenta a una bobina, la cual genera dospolos magnéticos, norte y sur. El polo sur de la bobina seatrae al polo norte de los imanes. Lo mismo sucede con elpolo norte de la bobina con respecto al polo sur del imán.Una vez estén alineados los polos N-S y S-N, la bobina sedebe detener.......
N SN
S
Batería
B) Los polos se atraen hasta buscar la alineación total defuerzas.
Figuras 9.12.(A y B).
figuras 9.13.(C, D, E F, G y H).
Funcionamiento del motor (1).
Y Funcionamiento del motor (2), en la página siguiente.
a e 9 Puesta en marcha de máquinas eléctricas rotativas de CC
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C) En el instante en que los polos están alineados con labobina, la alimentación de ésta se interrumpe, ya que elcolector deja de tener contacto con las escobillas. Al noexistir campos de atracción, la bobina sigue girando.
N SNS
Batería
N SN
S
Batería
D) La bobina vuelve a alimentarse, ya que el colector hagirado lo suficiente, pero note, que la alimentación esinversa, es decir, ha cambiado la polaridad de la misma(ahora aplica positivo por el borne amarillo). Sucede, quelos polos creados ahora por la bobina son contrarios a losanteriores, por lo tanto, al coincidir polo N de la bobina conpolo N del imán y polo S de la bobina con polo S del imán, serepelen consiguiendo el giro del conjunto.
N S
Batería
S
N
E) Los polos magnéticos buscan de nuevo la atracción delpolo opuesto.
N S
Batería
N
S
F) Los polos se atraen hasta buscar la alineación total defuerzas.
N S
Batería
NS
G) De nuevo, coincide que justo en la línea, la bobina dejade alimentarse por las escobillas, continuando el movi-miento rotatorio.
H) Cuando recupera la corriente, lo hace en sentidocontrario, consiguiendo que los polos se repelan.
N S
Batería
N
S
a e 9 Puesta en marcha de máquinas eléctricas rotativas de CC
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Bobinado deconmutación
PoloPrincipal
++
++
+++
++
++++
N S
N
S
Polo deconmutación
Expansiónpolar
+
++
+
++
++
Entrehierro
Bobinado decompensación
Bobinadoparalelo
Bobinadoserie
Colector
Eje
Escobilla yportaescobilla
Culata
Conductores
Carcasa
Rotor con bobinado inducido
Polos inductores principales
Figura 9.14. Composición típica de un motor de CC.
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Bobinados
A1-A2: bobinado inducido.E1-E2: bobinado inductorderivación o shunt.D1-D2: bobinado inductor serie.B1-B2: Bobinados auxiliares ode conmutación. D1
D2
B1B2
E1 E2
A1
A2
Figura 9.15. Detalle de los bobinados.
a e 9 Puesta en marcha de máquinas eléctricas rotativas de CC
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Figura 9.16.
Rotor bobinado
de una máquina de CC.
Figura 9.17.
Detalle de las
bobinas polares.
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Tabla 9.1. Comparativa de nomenclatura actual y anterior.
Actual Antigua Tipo de bobinado o circuitoA1-A2 A-B Bobinado inducidoE1-E2 C-D Bobinado shuntD1-D2 E-F Bobindo serieB1-B2 G-H Bobinado de conmutaciónF1-F2 J-K Bobinado independiente
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Figura 9.18. Designación actual de terminales y circuitos.
M
A1
A2
B1
B2
F1
F2
M
A
A2-B1
B2
M
A1
M
A1
A2-B2
D1
D2
E1
E2
Bobinadoinducido
Bobinadode los
polos deconmutación
Bobinado inducido,más polos deconmutaciónconectados
en serie
Representacióndel bobinado
inductor, más lospolos de
conmutación
Bobinadoinductor
independiente
Bobinadoinductor
serie
Bobinadoinductorshunt
a e 9 Puesta en marcha de máquinas eléctricas rotativas de CC
Automatismos industriales
A B
C D
M
A
B
C
D
Figura 9.19. Máquina de corriente continua para ensayos.
a e 9 Puesta en marcha de máquinas eléctricas rotativas de CC
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+ _ + _ + _
Figura 9.20. Casos para la inversión de sentido de giro de un motor de CC.
a e 9 Puesta en marcha de máquinas eléctricas rotativas de CC
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MA1
A2
E1
E2
A1
A2
E1
E2
+
_
Figura 9.21. Bobinados y esquema de conexión shunt para el arranque de un motor de CC.
a e 9 Puesta en marcha de máquinas eléctricas rotativas de CC
Automatismos industriales
X1
X2
X1
X2
H0
13
14
Verde Roja
95
96
97
98
1 32
F2
H1
S1
A1
A2
21
F1
L
KM 1
A C
13
14
111
2
S0
KM 1
3
2
L
N
KM 1
12
34
A1
A2
+_
E1 E2
M
A1
A2
1
2
3
R1
F
Figura 9.22. Automatismo para el arranque directo con reostato.
a e 9 Puesta en marcha de máquinas eléctricas rotativas de CC
Automatismos industriales
F2
A1
A2
Contactor KM 1Alimentación
principal
MA1 A2
E2E1
12
A1
A2
R1 R2 R3
KM 2 KM 3 KM 4
1 3 5
2 4 6
1 3 5
2 4 6
A1
A2
A1
A2
12
12
F3
P
N
Figuras 9.23 y 9.24. Esquemas de potencia y mando para el arranque propuesto.
a e 9 Puesta en marcha de máquinas eléctricas rotativas de CC
Automatismos industriales
Figuras 9.23 y 9.24. Esquemas de potencia y mando para el arranque propuesto.
13
14
95
96
97
98
1 32
F2
S1
A1
A2
L
N
KM 1
A C
13
14
1112
S0
KM 1
2
F1
4 5 6 7 8 9 10 11 12
KM 2
A C
Verde
H1
KT 1
A C
4
67
68
1
67
68
Ámbar
H2
KT 2
KM 3
A C
Roja
H3
KT 3
A C
10
Verde
H4
6N
KM 4
A C
67
68
KT 3
Ámbar
X1
X2
H0
KT 1
KT 2
A C
7
LA
1A
2
A1
A2
A1
A2
A1
A2
A1
A2
X1
X2
X1
X2
X1
X2
X1
X2
A1
A2
a e 9 Puesta en marcha de máquinas eléctricas rotativas de CC
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A1
A2D1
D2
M
A1
A2
+
_
D1 D2
Figura 9.25. Bobinados y esquema de conexión serie para el arranque de un motor de CC.
a e 9 Puesta en marcha de máquinas eléctricas rotativas de CC
Automatismos industriales
F2
P
Contactor KM 1Alimentación
principal
MA1 A2D2D1
12
A1
A2
N
R1 R2 R3
KM 2 KM 3 KM 4
PN
A1
A2
1 3 5
2 4 6
1 3 5
2 4 6
A1
A2
A1
A2
12
12
Figura 9.26. Automatismo para el arranque progresivo de un motor serie.
a e 9 Puesta en marcha de máquinas eléctricas rotativas de CC
Automatismos industriales
M
A1
A2
+
_
D1 D2
E1
E2
A1
A2
E1 E2
D1
D2 M
A B E F C D
+ -Nomenclatura antigua
Figura 9.27. Motor compound.
M
A1
A2
+
_
D1 D2
E1
E2
B2
B1
+ -
A1
A2
E1 E2
D1
D2
B1
B2
Nomenclatura antigua
M
A B G H E F C D
+ -Nomenclatura antigua
Figura 9.28. Motor compound con bobinados de conmutación.a e 9 Puesta en marcha de máquinas eléctricas rotativas de CC
Automatismos industriales
a e 9 Puesta en marcha de máquinas eléctricas rotativas de CC
Automatismos industriales
DIN1
1
DIN2
2
DIN3
3
DIN4
4
DIN5
5
DIN6
6
DIN7
7
DIN8
8
24VDC9
10VDC
10
0V
11
AIN1+
12
AIN1-
13
AIN2+
14
AIN2-
15
DO1
16
DO1
17
DO1
18
DO2
19
DO22
0DO3
21
DO3
22
DO3
23
24
25
26
27
28
+
29
-
30
16 18
17
19
20
23
22
21
L1
N/L
2
L3
PE
L1 N/L2 L3 PE
A B F+ F-
L1 L2 L3 PEAlimentación auxiliar
Módulo convertidor
+ _ + _
MEEncoder
L1 N
Alimentación principal
F1 F2
Figura 9.29. Variador de velocidad para motor de corriente continua.
a e 9 Puesta en marcha de máquinas eléctricas rotativas de CC
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Un encoder convierte un movimiento giratorio en
una corriente eléctrica, con una forma de onda
particular.
Constructivamente, el enco-der es un dispositivo
electro-mecánico, que ofrece a su salida, señales
tipo:
- Pulsos en cada variación del eje.
- Un código binario por cada posición del eje.
Para ello, la lectura que realizan puede ser óptica,
mag-nética, o por láser, principalmente.
Figura 9.30. Encoder.
a e 9 Puesta en marcha de máquinas eléctricas rotativas de CC
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Figura 9.31. Diagrama de bloques de un servomotor.
MDriver o
controladordel servo
Controlador exteriorpor ejemplo un PLC
CC / CA
Retroalimentación
Motor de CC ó CA SensorEncoder óefecto Hall
Servomotor
120.0
a e 9 Puesta en marcha de máquinas eléctricas rotativas de CC
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El efecto Hall es una propie-dad que tienen
los conducto-res o semiconductores para
generar un campo eléctrico en sus extremos
cuando siendo atravesados por una
corriente, se aproximan a un campo
magnético.
La tensión generada es la información que
aporta el sensor, siendo usada para control
de posición (medida de posición) o medida
de corriente.
Figura 9.32. Sensor hall.
Emisor de luz
Sensor fotoeléctrico
a e 9 Puesta en marcha de máquinas eléctricas rotativas de CC
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M24V
C24V
EMG
BK RLS
0V
CN3
CN2
CN4
CN5
PWRALM
LEMOTORDRIVERP6
CN1
Figura 9.33. Driver y motor.
a e 9 Puesta en marcha de máquinas eléctricas rotativas de CC
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Figura 9.34. Servomotores lineales.
a e 9 Puesta en marcha de máquinas eléctricas rotativas de CC
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B1
1
B2
2
B3
3
B4
4
B5
5
B6
6
B7
7
B8
8
B9
9
B1010
B11
11
B12
12
B13
13
A1
14
A2
15
A3
16
A4
17
A5
18
A619
A7
20
A8
21
22
23
24
25
26
+ -
P N
A9 A10 A11 A12 A13
DC24V
DC24V
DC24V
0V
H2
4
C2
4
EM
G
RL
S
RG
+
RG
-
ENTRADAS Y SALIDAS DEL SERVO
CONTROL DEL SERVO
Figura 9.35. Ejemplo de bornero de un servo.
a e 9 Puesta en marcha de máquinas eléctricas rotativas de CC
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La modulación por ancho de pulsos (PWM, Pulse-Width Modulation), es la obtención de un voltaje decorriente continua generado en una onda cuadrada lacual varía el tiempo que el pulso está al valor máximo.
En el caso de los servomotores, con motores de co-rriente continua, el posicionamiento del eje se realizacon la variación del ancho de cada pulso. En elsiguiente gráfico y a modo de ejemplo, según el valorde ancho de la onda cuadrada, el eje estará en unaposición determinada.
Figura 9.36.
Figura 9.37.
PWM.
Ejemplo de pulsos para posicionamiento del eje.
0VT
ton toff
+V máx
0
V máx
0.0
ms
1.2
5m
s
1.5
0m
s
1.7
5m
s
0
V máx
0.0
ms
1.2
5m
s
1.5
0m
s
1.7
5m
s
0
V máx
0.0
ms
1.2
5m
s
1.5
0m
s
1.7
5m
s
a e 9 Puesta en marcha de máquinas eléctricas rotativas de CC
Automatismos industriales
Controlador
Activa A
Activa B
Activa C
Activa D
Bo
bin
a1
Bobina 2
Motor P-P Bipolar
A
BC DE
ntr
ad
as
Sa
lida
s
Controlador
Activa A
Activa B
Activa C
Activa D
Motor P-PUnipolar
A
CB DE
ntr
ad
as
Sa
lida
s
Común
Figura 9.38. Circuitos de control para motores P-P. Bipolar y unipolar.
a e 9 Puesta en marcha de máquinas eléctricas rotativas de CC
Automatismos industriales
Figura 9.39. Ejemplo de activación de los polos para el desplazamiento del eje.
a e 9 Puesta en marcha de máquinas eléctricas rotativas de CC
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Según el tipo de motor, para cada
movimiento del eje, los polos realizarán
labores de atracción-repulsión, polo a
polo, o la combinación de ellos.
A
B
C
D
A
B
C
D
A
B
C
D
A
B
C
D
Figura 9.40. Movimiento del eje según la activación de los polos.
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