Motor de repulsi贸n: construcci贸n, principio de funcionamiento y usos

El motor de repulsi贸n es un tipo especial de motor de CA monof谩sico que funciona debido a la repulsi贸n de polos similares. El estator de este motor se suministra con alimentaci贸n de CA monof谩sica y el circuito del rotor est谩 cortocircuitado a trav茅s de una escobilla de carb贸n.

Índice de contenidos

Construcci贸n del Motor de Repulsi贸n:

Los componentes principales del motor de repulsi贸n son el estator, el rotor y el conjunto de escobillas del conmutador. El estator lleva un devanado de excitaci贸n monof谩sico similar al devanado principal del motor de inducci贸n monof谩sico. El rotor tiene un devanado de CC distribuido conectado al conmutador en un extremo, como en un motor de CC. Las escobillas de carb贸n tienen un cortocircuito en s铆 mismas.

Motor de repulsi贸n Detalle constructivo

En la figura anterior, el devanado del estator tiene un devanado de CA monof谩sico que produce el mmf de trabajo en el entrehierro. Se muestra que las escobillas del rotor est谩n en cortocircuito. Como el circuito del rotor est谩 en cortocircuito, el rotor recibe energ铆a del estator por la acci贸n del transformador.

Principio de funcionamiento del motor de repulsi贸n:

El principio b谩sico detr谩s del funcionamiento del motor de repulsi贸n es que 鈥渓os polos similares se repelen entre s铆鈥. Esto significa que dos polos norte se repeler谩n entre s铆. De manera similar, dos polos sur se repeler谩n entre s铆.

Cuando el devanado del estator del motor de repulsi贸n se alimenta con CA monof谩sica, produce un flujo magn茅tico a lo largo del eje directo como se muestra en la figura anterior con una flecha. Este flujo magn茅tico, cuando se vincula con el devanado del rotor, crea una fem. Debido a esta fem, se produce una corriente de rotor. Esta corriente del rotor, a su vez, produce un flujo magn茅tico que se dirige a lo largo del eje de la escobilla debido al conjunto del conmutador. Debido a la interacci贸n de los flujos producidos por el estator y el rotor, se produce un par electromagn茅tico. Vamos a discutir este aspecto en detalle.

principio de funcionamiento del motor de repulsi贸n

En la figura anterior, el 谩ngulo 伪 entre el campo producido por el estator y el eje del cepillo es de 90掳. Esto significa que el eje del cepillo est谩 en cuadratura con el directo. Bajo esta condici贸n, no habr谩 ninguna inducci贸n mutua entre los devanados del estator y del rotor. Por lo tanto, no se produce fem y, por lo tanto, no se produce corriente en el rotor. Por lo tanto, no se desarrolla ning煤n par electromagn茅tico.

Esto significa que el motor no funcionar谩 cuando 伪 = 90掳. Como el flujo producido por el estator no se ve afectado por la mmf cero del rotor, esta condici贸n es similar al transformador de circuito abierto. Esta es la raz贸n por la que la posici贸n de la escobilla de 伪 = 90掳 se denomina posici贸n de circuito abierto, sin carga, de alta impedancia o neutra.

Consideremos ahora el caso cuando 伪 = 0掳 como se muestra en la figura siguiente.

Principio de funcionamiento del motor de repulsi贸n

En esta condici贸n, se induce una fem m谩xima a trav茅s de las escobillas. Esto se debe a que el flujo magn茅tico del rotor y el estator coinciden y, por lo tanto, existe un acoplamiento mutuo perfecto entre ellos. Dado que el par electromagn茅tico T se da como

Te = k (Fuerza de campo del estator) (Fuerza de campo del rotor) Sin伪

donde k es una constante.

No se desarrolla par electromagn茅tico cuando 伪 = 0掳. Por lo tanto, en el motor de repulsi贸n, no se desarrolla un par electromagn茅tico cuando el 谩ngulo entre el eje de flujo magn茅tico del estator y el rotor es de 0 o 90 掳.

Pero, en realidad, el eje del cepillo ocupa una posici贸n entre 伪 = 0掳 y 伪 = 90掳, como se muestra en la figura a continuaci贸n.

Principio de funcionamiento del motor de repulsi贸n-1

Si se supone que el flujo producido por el estator se dirige de A a B, entonces el flujo producido por el rotor tambi茅n debe tener un componente en una direcci贸n opuesta al flujo producido por el estator. Esto es solo por la Ley de Lenz. Por lo tanto, el flujo del rotor se dirigir谩 de C a D. Tenga en cuenta que no se puede dirigir de D a C, de lo contrario, tendr谩 un componente de flujo dirigido hacia A a B, lo que viola la Ley de Lenz.

Dado que el flujo del estator va de A a B, el polo sur (S1) se genera en A. De manera similar, el polo sur (S2) se genera en el rotor en C. Dado que los polos similares se repelen entre s铆, S1 repeler谩 a S2. Debido a esta repulsi贸n entre los polos iguales, el motor girar谩 en el sentido de las agujas del reloj. Esta es la raz贸n; este motor se llama motor de repulsi贸n. Est谩 claro a partir de la figura anterior y la discusi贸n que la direcci贸n de rotaci贸n del motor de repulsi贸n se puede invertir simplemente cambiando el eje del cepillo al otro lado del devanado archivado (devanado del estator).

Ecuaci贸n de Torque del Motor de Repulsi贸n:

De la discusi贸n anterior, es bastante claro que para la producci贸n de par electromagn茅tico en el motor de repulsi贸n, la posici贸n del cepillo no debe estar a lo largo del eje directo o del eje de cuadratura. En general, el cepillo ocupa alguna posici贸n intermedia. Pero en aras de la simplicidad, asumiremos que el eje del casquillo es vertical y cambiaremos el eje del campo del estator en alguna posici贸n intermedia, como se muestra en la figura a continuaci贸n. Esto no tiene ning煤n efecto sobre el funcionamiento y el c谩lculo del motor, pero reduce en gran medida el esfuerzo de c谩lculo.

Ecuaci贸n de par del motor de repulsi贸n

En la figura anterior, el eje del campo forma un 谩ngulo de 伪 con el eje del cepillo. Si Is y Ns son la corriente del estator y el n煤mero efectivo de vueltas del estator, entonces el estator mmf IsNs se dirige a lo largo de su eje como se muestra en la figura anterior. Este campo de estator ahora se reemplaza por dos bobinas de estator ficticias F y T, de modo que los IsN de mmf de estator permanecen sin cambios en magnitud y direcci贸n.

El n煤mero de vueltas Nt de la bobina T se puede encontrar a continuaci贸n.

Mmf de la bobina T = IsNt

Componente del estator mmf a lo largo del eje del cepillo = IsNsCos伪

esNt = esNsCos伪

Nt = NsCos伪

De manera similar, el n煤mero de vueltas de la bobina F se da como

Nf = NsSin伪

Dado que el eje magn茅tico del devanado del rotor y la bobina T coinciden, todo el flujo producido por la bobina T se unir谩 al devanado del rotor. Esto significa que la mmf del rotor ser谩 igual a la mmf de la bobina T seg煤n la ley de Lenz. Por lo tanto,

Rotor mmf = mmf de la bobina T

= no es

= esNsCos伪

Ahora, el par electromagn茅tico

Te = k (Fuerza de campo del estator) (Fuerza de campo del rotor) Sin伪

donde k es una constante.

= k (EsNs)(EsNsCos伪)Sin伪

= (k/2)(EsNs)2(2Cos伪Sin伪)

= (k/2)(IsNs)2Sin2伪 鈥. [Sin2伪 = 2Cos伪Sin伪]

Por lo tanto, el par en el motor de repulsi贸n se da como

Te = (k/2)(IsNs)2Sin2伪

A partir de la ecuaci贸n de par del motor de repulsi贸n, est谩 claro que el par m谩ximo se alcanza cuando el eje magn茅tico del estator y del rotor se desplazan entre s铆 45掳.

A continuaci贸n se muestra la variaci贸n de corriente y par con respecto a las diferentes posiciones de la escobilla.

curva de par y corriente del motor de repulsi贸n

Deben tenerse en cuenta los siguientes puntos con respecto a la curva anterior:

  • La corriente del rotor es m谩xima cuando el eje del cepillo y el eje directo coinciden.
  • La corriente del rotor es cero cuando la escobilla ocupa una posici贸n en cuadratura con el eje directo.
  • El par m谩ximo en el motor de repulsi贸n se logra cuando el eje del campo del rotor y el estator est谩n separados 45掳.

Usos:

El motor de repulsi贸n se utiliza para cargas que requieren un alto par de arranque, como polipastos, ascensores, etc.

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