T11 - Frenado Electrico Motor Derivacion

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Frenado Eléctrico de motores de Corriente Continua Frenado mecánico Regla de la mano izquierda o regla de Fleming Una corriente en un campo magnético produce una fuerza que no siempre es de acción motora Dr. Ing. Prof. Mario Guillermo Macri

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Frenado Eléctrico de motores de Corriente Continua

Frenado mecánico

Regla de la mano izquierda o regla de Fleming

Una corriente en un campo magnético produce una fuerza que no siempre es de acción motora

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Tipos de Frenado Eléctrico

1) Frenado en Contramarcha:

Por carga de arrastre

Conmutación de la tensión del inducido giratorio

2) Frenado Dinámico:

3) Frenado Regenerativo:

Se obtiene cuando los devanados del motorestán conectados para un sentido de giro, pero debido al momento de inercia gira en sentido contrario

Definición: Es el estado de régimen generador de la máquina de CC que se obtiene cuando E > U

Es el régimen generador de la máquina en el que la energía mecánica de las masas rotantes se transforma en energía eléctrica consumiéndose en una carga no vinculada con la red.

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FRENADO EN CONTRAMARCHA (Carga de arrastre)La corriente no se invierte y tampoco el par: la máquina siempre trabaja como motor frenando la carga y tomando energía de la red

Ia=U−ER

U=IaR Ia=UR

U=−EIaR Ia=UER

U=EIaR

ω

Ia Ires<In Ibar= U/(Rs+rfca)

Característica artificial

de velocidad con rfca

ωo=U/Keф

ωres

Δωresn

-ωres

Característica natural

de velocidad

MOTOR

FRENADOSe invierte la velocidad y la Fem

1

2

3

1

2

3

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Calculo de la resistencia de frenado por carga de arrastre

U=−EIa Rsrfca

rfca=UEIadm

−Rs

En estado de frenado por carga de arrastre la Fem cambia de signo y la corriente no:

ω

Ia Ires<In Ibar= U/(Rs+rfca)

Característica artificial

de velocidad con rfca

ωo=U/Keф

ωres

Δωresn

-ωres

Característica natural

de velocidad

MOTOR

FRENADO

U=EIaR

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Conmutación del la tensión del inducido giratorio

Ia=−U−ER

−U=ke. IaR

Característica de velocidad en estado de frenado por inversión de la tensión de armadura.

=− Uke

− Rke

Iao=− U

ke

=− Rke

Ia

Se encuentra en el segundo cuadrante

Se obtiene cuando los devanados del motorestán conectados para un sentido de giro, pero debido al momento de inercia gira en sentido contrario

Ia=U−ER

U=EIaR

−U=EIaR Ia=− UER

MOTOR

FRENO

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FRENADO EN CONTRAMARCHA (Conmutación del inducido giratorio)

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FRENADO EN CONTRAMARCHA (Conmutación del inducido giratorio)

ω

Ires<In Ibar= U/(Rs+rfca)

Característica artificial

de velocidad con rfca

ωo=U/Keф

ωres

Δωresn

-ωres

Característica natural

de velocidad

Ia -Ia

-ωo=-U/Keф

-Ifinic Parada

Inversión

Característica artificial

En contramarcha

con rfca y -U

FRENADO MOTOR

MOTOR FRENADO

Frenado por conmutación de la tensión del inducido

Corriente inicial de frenado

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Calculo de la resistencia de frenado por conmutación del la tensión del inducido giratorio

−U=EIaR

UE=Ia RsrprevRreostrcc

rcc=UEIadm

RsrprevRreost

Mod Ia=UER

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Esquema Funcional de un mando reversible con frenado por conmutación de la tensión del inducido giratorio

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FRENADO DINÁMICO

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Frenado dinámico del motor derivación

Es el régimen generador de la máquina en el que la energía mecánica de las masas rotantes se transforma en energía eléctrica consumiendose en una carga no vinculada con la red.

Ia= ERsrfd

rfd= EIadm

−Rs

Resistencia de frenado dinámico

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ke=−Ia RsRfd

=−Rsrfd ke

Ia

Característica de velocidaden estado de frenado dinámico

La Ifd inicial depende de la pendiente, si rfd aumenta Ifd disminuye pero también el par de frenado

Frenado dinámico del motor derivación

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Ejemplo de circuito deconexiones y funcionalde un motor derivación con frenado dinámico

Frenado dinámico del motor derivación

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FRENADO DINÁMICO EN ETAPAS

Al ir disminuyendo la velocidad (1Fr), el par de frenado disminuye, por ello se agregan etapas de frenado (1Fr2Fr) que aumentan la pendiente de la característica mecánica aumentando asi el par de frenado

La variación del flujo también modifica la pendiente de la característica de frenado Inicialmente frena con máximo flujo, (el debilitamiento de flujo aumenta la pendiente incrementando la corriente y el par electromagnético)

=−Rsrfd ke

Ia

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Comparación del frenado dinámico con el frenado por conmutación del inducido giratorio

Rapidez de la desaceleración: Para iguales corrientes de frenado inicial, el frenado por contramarcha es mas eficaz que el frenado dinámico.

Precición del alto o parada: En el frenado dinámico el par llega a cero y el acionamiento no tiende a girar en sentido contrario

Sencillez del esquema: El FD es mas simple con menor numero de elementos (mas económico y menos problemas de fallas).

Seguridad del frenado: En caso de una falta de energía eléctrica el frenado por contracorriente no funciona. El frenado dinámico con autoexitación o con una bateria de exitación de puede funcionar.Por ello el frenado de emergencia debe ser FD con autoexitación o con fuente de exitación independiente.

Consumo de energía eléctrica: para casos de frecuentes frenados el frenado por contramarcha consume considerable energía de la red. El FD no consume energía.

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Aplicaciones del frenado dinámico y por conmutación del inducido giratorio

Conmutación del inducido giratorio: accionamientos de contramarcha donde la desaceleración sirve para cambiar la dirección de marcha o para hacer un alto rápido. (Puentes gruas)

Frenado Dinámico: Mandos no reversibles o reversibles con parada en posiciones determinadas. (distribuidores giratorios, plataformas elevadoras, cabrestantes, etc)

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Comparación de las características de frenado

Dinámico

Carga de arrastre

Frenado del motor serie

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Frenado regenerativo del motor de CC

Definición: Es el estado de régimen generador de la máquina de CC que se obtiene cuando E > U

Este sistema de frenado permite reducir la velocidad de un vehículo transformando parte de su energía mecánica en energía eléctrica.En vehículos de baterías y vehículos híbridos, la energía es almacenada en un banco de baterías o un banco de condensadores para un uso posterior.

Uso en el automovilismo: (KERS) (Kinetic Energy Recovery System, sistema de recuperación de energía cinética) entró en vigor en 2009 en la competición de Fórmula 1. Funciona obteniendo la energía que se disiparía en forma de calor en las frenadas, acumulándola en un volante de inercia.

Si se aumenta la velocidad para que keΦω > U implica que ω > U/keΦ es decir ω > ωo (muy elevada en la práctica para uso en trenes o ascensores)

Se intensifica el flujo para obtener frenado regenerativo a velocidades menores que ωo

Si E > U la máquina funciona como generador entregando energía a la red. Para que E= keΦω > U solo requiere que se varie la velocidad o el flujo y no es necesario la desconexión de la red.

Frenado regenerativopor intensificación del flujo

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