Uso de Motores de Corrente Contínua em Minas: Operação, Inspeção e Manutenção

Depois de ler este artigo, você aprenderá sobre: - 1. Introdução ao Motor CC usado em Minas 2. Locomotivas Baterias de um Motor CC 3. Estação de Carga de um Motor CC 4. Peças 5. Operação 6. Tipos 7. Partida de um DC Motor 8. Frenagem Elétrica 9. Motores de Enrolamento CC 10. Inspeção e Manutenção de Motores CC 11. Tabelas de Localização de Falhas.

Conteúdo:

Introdução ao motor de corrente contínua usado em minas
Baterias locomotivas de um motor de corrente contínua
Estação de carregamento de um motor de corrente contínua
Partes de um motor de corrente contínua
Operação de um motor de corrente contínua
Tipos de motores de corrente contínua
Partida de um motor de corrente contínua
Frenagem Elétrica
Motores de Enrolamento DC
Inspeção e Manutenção de Motores de Corrente Contínua
Tabelas de detecção de falhas

1. Introdução ao motor de corrente contínua usado em minas:

No subsolo, a maioria das locomotivas elétricas em uso é alimentada por motores de corrente contínua que funcionam a partir de uma fonte secundária de baterias. Os motores da série dc são normalmente usados, pois suas armaduras são permanentemente acopladas às rodas motrizes para evitar qualquer possibilidade de suas descargas de carga.

A maioria das locomotivas possui dois motores, um em cada extremidade; em algumas locomotivas dois motores são conectados em série, em outros eles são conectados em paralelo.

Cada motor é equipado com um banco de resistências de partida, e o motorista as desliga progressivamente girando sua alavanca de controle até que todas as resistências estejam fora do circuito quando a locomotiva estiver viajando a toda velocidade. O motorista usa os mesmos resistores como meio de controlar a velocidade das locomotivas.

2. Baterias Locomotivas de um Motor DC:

As baterias transportadas por uma locomotiva são do tipo ácido-chumbo. Quando totalmente carregadas, as baterias devem armazenar energia suficiente para dirigir a locomotiva por um período mínimo de três a cinco horas. De facto, as baterias com a capacidade necessária são necessariamente volumosas e constituem geralmente uma grande parte da locomotiva.

3. Estação de carregamento de um motor de corrente contínua:

Quando a carga útil das baterias está quase esgotada, a locomotiva é levada para uma estação de carregamento subterrânea para que as baterias possam ser carregadas. As baterias estão em uma plataforma no chassi da locomotiva. Com alguns tipos de locomotivas, a plataforma é fornecida com rolos para que as baterias possam ser empurradas para uma plataforma ao lado da locomotiva de maneira semelhante.

Alternativamente, as baterias podem ser carregadas e descarregadas por meio de correias ou eslingas. Enquanto estão na estação de carregamento, as baterias são colocadas sob carga e recebem a atenção de que precisam.

O carregamento das baterias é cuidadosamente controlado para minimizar a taxa de produção de hidrogênio. Durante a parte inicial do período de carregamento, uma corrente de carga pesada é passada pela bateria. Após um período de cerca de cinco horas, o uso de gás começa e, se a alta taxa de carga continuar, quantidades perigosas de hidrogênio seriam liberadas.

A carga é, portanto, completada com uma corrente reduzida. O hidrogênio é produzido durante todo o período de carga de corrente reduzido, mas a corrente de carga é cuidadosamente ajustada para manter a engrenagem no mínimo. A ventilação da estação de carregamento é cuidadosamente controlada para garantir que o hidrogênio não possa se acumular. O período total de carregamento de uma bateria de locomotiva é de oito a dez horas.

4. Partes de um motor de corrente contínua:

As duas partes principais de um motor de corrente contínua são uma peça rotativa chamada armadura e uma parte estacionária chamada campo. Além disso, há um comutador montado no eixo da armadura, através do qual a corrente é fornecida para o enrolamento da armadura e um conjunto de escovas que entram em contato com o comutador e completam um circuito para a armadura.

Agora vamos ver quais são as partes importantes dos motores DC. Uma breve descrição é dada abaixo:

(1) Armadura:

A armadura consiste em um núcleo cilíndrico construído de laminações de ferro macio e montado em um eixo de aço. A armadura transporta um enrolamento, cujos condutores são geralmente colocados em ranhuras longitudinais cortadas na superfície externa do núcleo. Os condutores individuais são isolados uns dos outros e do núcleo.

Eles são geralmente mantidos no lugar por cunhas de madeira ou isolamento moldado, como baquelite pré-embalado, que selam as extremidades abertas dos slots. Os enrolamentos e cunhas de ranhura são mantidos no lugar por bandas de tiras de aço ou fios, para evitar que eles voem para fora quando a armadura está girando em velocidade, como mostrado na Fig. 16.1. O eixo da armadura é suportado pelo rolamento nas duas extremidades e selado com as tampas dos mancais interna e externa.

(2) Comutador:

O comutador consiste em uma parte redonda construída de segmentos de cobre, que são isolados uns dos outros por folhas finas de mica de melhor qualidade. Os segmentos são normalmente mantidos no lugar por dois veios instalados presos por parafusos, ou uma porca de disco como mostrado na Fig. 16.2.

A superfície do comutador redondo é usinada com um acabamento muito suave, de modo que as escovas que suportam sua superfície podem fazer um bom contato elétrico, pois a armadura gira com o menor atrito possível, vibração e balanço. Cada segmento do comutador é conectado a um ponto no enrolamento da armadura.

O núcleo da armadura é geralmente de maior diâmetro que o comutador e as conexões são, portanto, feitas por barras de cobre irradiando do comutador. As conexões são chamadas de risers de comutador ou radiais de comutador.

(3) jugo de campo:

O campo consiste em enrolamentos projetados para criar um campo magnético estático intenso quando conectado ao fornecimento. Os enrolamentos de campo são de fato colocados em um cilindro ou jugo oco. Pólos, ou sapatas de poste, construídas de laminações de ferro macio, são aparafusadas dentro do jugo e o enrolamento de campo consiste de bobinas enroladas em volta dos polos.

A Fig. 16.3 mostra o garfo com o campo de um motor de corrente contínua. A figura fornece uma visão isométrica simples de um jugo.

(4) engrenagem da escova:

Em um motor de corrente contínua, a corrente é fornecida à armadura através de escovas de carvão que ficam na superfície do comutador. Uma escova é geralmente retangular na seção, e a extremidade é colocada no arco do comutador para garantir a máxima área de contato e, portanto, a mínima resistência de contato.

A figura 16.4 (a) mostra uma escova de carbono. As escovas são mantidas em um porta-escovas com extremidades abertas (ou caixas de escova) nas quais são ajustáveis, mas livres para deslizar. Uma mola, ou alavanca acionada por mola, está apoiada na extremidade superior da escova, mantendo a escova em contato com a superfície do comutador.

A pressão exercida pela mola é suficiente para manter um bom contato elétrico entre a escova e o comutador e evitar que a escova pule. A Fig. 16.4 (b) mostra a escova em um porta-escovas, para fácil referência.

Cada escova é conectada a um terminal fixo por um conector de trança de cobre flexível. Uma extremidade do conector é incorporada na parte superior do pincel e a outra extremidade possui uma etiqueta de terminal que é usada para prendê-lo ao terminal.

Geralmente as escovas são divididas em vários conjuntos. Um conjunto em um motor pequeno pode consistir em uma única escova, mas em uma máquina maior, um conjunto consistirá em duas ou mais escovas fazendo contato com o comutador na mesma posição radial.

Os conjuntos de escovas são montados em um anel de escova isolado que é aparafusado ao garfo ou carcaça do motor. O número de conjuntos de escovas requeridos por um motor depende do modo como a armadura é enrolada. Dois tipos de enrolamentos de armadura estão em uso geral, isto é enrolamento de volta e enrolamento de onda.

Lap enrolamento:

Neste tipo, os condutores são enrolados sobre si mesmos, formando uma série de loops (ou “voltas”, como é vagamente chamado) ou voltas ao redor da armadura, loops adjacentes sendo conectados a segmentos de comutador adjacentes.

O número de caminhos de corrente através do enrolamento de armadura é igual ao número de pólos principais no campo, de modo que o motor tenha o mesmo número de conjuntos de escovas que os polos de campo. Os conjuntos de escovas são igualmente espaçados em volta do comutador e conectados às linhas de alimentação positiva e negativa.

Enrolamentos de onda:

Neste tipo de enrolamentos, os condutores são enrolados para frente em ondas ao redor da armadura (e, portanto, o nome da onda de enrolamento), de modo que cada condutor "visita" cada pólo do campo, por sua vez. Existem apenas dois caminhos de corrente através do enrolamento da armadura, de modo que a máquina precisa apenas de dois conjuntos de escovas, independentemente do número de pólos de campo.

O espaçamento dos conjuntos de pincéis depende do número de pólos; em uma máquina de quatro polos, os conjuntos de escovas seriam colocados em ângulos retos.

5. Operação de um motor de corrente contínua:

Sabemos, a partir do primeiro princípio, que um condutor carregando uma corrente e colocado em um campo magnético tenderá a se mover por todo o campo magnético. A direção do movimento depende da direção da corrente no condutor e da polaridade do campo, conforme a regra de mão esquerda de Fleming.

De fato, a força do campo magnético e a força da corrente fluindo no condutor juntos determinam a força da força atuando no condutor.

Em um motor CC, um campo magnético estacionário é produzido pela corrente que flui nos enrolamentos de campo. Os condutores na armadura que estão sob os pólos do campo estão, portanto, em um campo magnético intenso. Se uma corrente flui nestes condutores, uma força age sobre eles.

A direção do fluxo de corrente nos condutores pode ser feita de tal forma que as forças atuem na mesma direção ao redor da armadura. Um torque é então desenvolvido, que gira a armadura. Essa, na verdade, é a descrição mais simples. Para mais detalhes, os livros que tratam extensivamente da teoria podem ser referidos.

Comutação:

Durante a revolução da armadura, em qualquer ponto, os circuitos são feitos através do enrolamento da armadura dos segmentos do comutador em contato com escovas positivas, através de condutores imediatamente abaixo dos pólos, para segmentos em contato com escovas negativas. À medida que a armadura gira, novos condutores ficam sob cada polo e novos segmentos entram em contato com cada conjunto de escovas.

Quando um condutor se afasta, digamos, de um polo norte, o circuito que o atravessa é quebrado pelos segmentos do comutador que passam por baixo das escovas. À medida que a armadura continua a girar, esse condutor fica sob um pólo sul. Um circuito é novamente completado através dele pelos mesmos dois segmentos do comutador que estão sob escovas de polaridade oposta.

A corrente flui através do condutor na direção oposta. O condutor, portanto, continua desenvolvendo torque na mesma direção. Como os condutores passam alternadamente sob pólos de polaridade oposta, cada condutor carrega, na verdade, uma corrente alternada.

O objetivo da comutação é manter os caminhos de corrente do enrolamento da armadura estacionários no espaço, tanto quanto possível, enquanto a própria armadura gira de modo que o torque seja continuamente desenvolvido. A figura 16.5 ilustra o ponto. Observe, no entanto, que a disposição da armadura foi simplificada para auxiliar a ilustração e não apresenta um enrolamento de armadura operacional.

Reversão de rotação:

A direção da rotação do motor adc é invertida, invertendo as conexões para o campo ou para as escovas. O sentido de rotação permanece o mesmo se ambos os conjuntos de conexões estiverem invertidos.

Volta EMF:

Quando a armadura está girando dentro do campo magnético, o fem é induzido em seus condutores por causa do movimento relativo entre os condutores e o campo. O fem induzida a qualquer momento em qualquer condutor é oposto ao fem dirigindo corrente através daquele condutor. A fem induzida é, portanto, uma fem

As femias traseiras nos condutores individuais formam em conjunto uma armadura de volta, opondo a tensão de alimentação conectada através das escovas. A força da fem posterior na armadura é proporcional à força do campo e à velocidade de rotação da armadura. Como a resistência do enrolamento da armadura é baixa (geralmente menor que 1, 0 ohm), a fem posterior é o principal fator na limitação da corrente no circuito da armadura.

Rapidez:

Quando o motor está em funcionamento, a diferença de potencial que conduz a corrente através do enrolamento da armadura será a diferença entre a tensão de alimentação nas escovas e o fem total de volta da armadura. Para que o motor conduza sua carga, a corrente que flui realmente na armadura deve ser suficiente para produzir o torque necessário. Portanto, a velocidade na qual o motor roda é aquela em que a fem traseira permite que apenas a corrente suficiente flua através da armadura, para produzir o torque necessário para acionar a carga.

No entanto, a velocidade é afetada consideravelmente por vários fatores, conforme listado abaixo:

1. Carregar:

Se a carga aumenta e o torque produzido é insuficiente para acioná-la, a armadura desacelera. Em uma velocidade mais lenta, a fem posterior é reduzida e mais corrente flui, de forma que um torque maior é produzido para acionar a carga extra. Por outro lado, se a carga for reduzida, um torque menor e, portanto, menos corrente são necessários para acioná-la. A armadura, em seguida, acelera e, eventualmente, aumenta o fem de volta

2. Tensão aplicada à Armadura:

A corrente que circula na armadura é proporcional à diferença entre a voltagem aplicada e a voltagem da retaguarda. Se a voltagem aplicada à armadura for aumentada, a diferença entre ela e a fem posterior aumenta, assim como a corrente fluindo na armadura.

A velocidade da armadura aumenta, restaurando a diferença entre a voltagem aplicada e a de volta. Por outro lado, se a voltagem aplicada à armadura for diminuída, a armadura diminui para que a fem posterior seja reduzida.

3. Força do Campo:

Se a força do campo aumenta, a fem posterior induzida a qualquer velocidade de rotação aumenta. A corrente da armadura diminui e o mesmo acontece com o torque. Para conduzir sua carga, portanto, a armadura deve girar mais lentamente. Inversamente, se a força do campo for reduzida, a fem posterior em qualquer velocidade de rotação é reduzida e a corrente de armadura aumenta.

O motor, portanto, tende a acionar sua carga mais rapidamente se a intensidade do campo for reduzida. No entanto, como o torque depende da força do campo e da força da corrente da armadura, é necessário mais corrente na armadura para acionar uma determinada carga, se a intensidade do campo for reduzida.

4. Reação da Armadura:

Quando um motor está em funcionamento, a corrente circula nos enrolamentos da armadura e cria um campo magnético. A força do campo da armadura depende da força da corrente que flui na armadura e, portanto, do torque exercido pelo motor.

O campo criado pela armadura é estacionário no espaço, mas sua polaridade não coincide com a polaridade do campo principal. O campo efetivo no qual a armadura está em funcionamento é o resultante do campo principal e do campo de armadura, como mostrado na Fig. 16.6.

O eixo de polaridade do campo resultante não coincide com o eixo das peças dos pólos mecânicos, e sua posição varia com a carga acionada pelo motor. A distorção do campo efetivo do motor é denominada reação de armadura.

5. Posição da escova:

As escovas devem ser colocadas ao redor do comutador de forma que a direção da corrente em cada condutor seja alterada enquanto o condutor estiver em uma posição neutra entre duas peças. Se a posição da escova estiver incorreta, a mudança na direção atual ocorre sob um poste; de modo que, durante parte do tempo em que o condutor está sob um poste, a corrente flui na direção errada.

Ocorre faíscas pesadas nas escovas e o comutador provavelmente será carregado em conseqüência. Os pólos sob os quais os condutores passam são os pólos do campo magnético efetivo e não os pedaços de pólo físico do enrolamento de campo.

O campo magnético efetivo é o resultante entre o campo magnético produzido pelos enrolamentos de campo e aquele produzido pela armadura. A posição precisa dos pólos efetivos e, portanto, a posição correta das escovas, é conseqüentemente determinada pela força da corrente da armadura.

Como a força da corrente da armadura é determinada pela velocidade do motor e pela carga, a posição precisa dos pólos efetivos e, portanto, a posição correta da escova, também depende da velocidade e da carga. Um motor de corrente contínua, como descrito até agora, com escovas em uma posição fixa, poderia, portanto, operar eficientemente em apenas uma velocidade e carga.

6. Escovar Rocking:

Um método para acomodar a mudança da posição do campo resultante é mover as escovas no anel de escova que pode ser girado (ou balançado) em torno do eixo do comutador. A posição das escovas pode, portanto, ser ajustada para qualquer carga que o motor esteja acionando.

Este método é adequado apenas para motores que são usados para acionar uma carga em velocidade constante e quando ocorrem mudanças na carga em intervalos não freqüentes. Não é adequado para motores que se destinam a funcionar em condições variáveis de carga e velocidade e raramente é utilizado em máquinas modernas.

7. Inter-poles:

Motores projetados para rodar a velocidades variáveis, ou para suportar cargas muito diferentes, são normalmente providos de inter-pólos, isto é, enrolamentos de pequenos pólos colocados entre os pólos principais do campo para estabilizar o campo resultante. Os interpolares criam um campo magnético que se opõe ao efeito da reação da armadura.

Os enrolamentos são conectados em série com a armadura de modo que a força do campo inter-polar aumenta ou diminui com a força da reação da armadura. Os inter-pólos estabilizam o campo magnético efetivo em uma faixa de cargas e velocidades. Uma posição da escova permanece correta sobre essa faixa, de modo que o motor possa conduzir cargas variáveis de maneira eficiente e sem causar faíscas nas escovas.

6. Tipos de motores de corrente contínua:

Os enrolamentos de campo do motor podem ser conectados em série com a armadura ou em paralelo com ela. Esses dois métodos de conexão de campo produzem dois tipos diferentes de motor com características diferentes. Um terceiro tipo de motor combina suas características.

1. motor do shunt:

Os enrolamentos de campo estão conectados em paralelo com a armadura, como mostrado na Fig. 16.7. O campo e a armadura são, portanto, conectados diretamente através da fonte. A corrente que flui nos enrolamentos de campo é constante, de modo que a força do campo também é constante.

A corrente que circula na armadura e, portanto, a velocidade do motor, depende da carga, mas a variação de velocidade necessária geralmente é uma porcentagem bastante pequena da velocidade geral do motor. Um motor de derivação é, portanto, usado onde uma velocidade quase constante é necessária em uma ampla faixa de carga.

2. Motores da série:

Na Fig. 16.7 (b) é mostrado que os enrolamentos de campo estão conectados em série com a armadura. A corrente de campo e, portanto, a intensidade do campo, é, portanto, determinada pela corrente da armadura. Quando a corrente da armadura é alta, o campo é forte e, quando a corrente da armadura é baixa, o campo é fraco.

A velocidade de um motor em série varia consideravelmente com a carga. Ao dirigir uma carga pesada, é necessária uma corrente pesada. O campo é naturalmente forte e uma forte força de fundo é induzida a uma velocidade razoavelmente baixa, de modo que a armadura gire lentamente. Em cargas leves, uma corrente de armadura menor é necessária para que o campo seja fraco.

A armadura, portanto, atinge uma alta velocidade antes que a força de retorno necessária seja induzida. Um motor em série é usado onde o controle de velocidade e um torque de partida pesado são necessários, por exemplo, como em um motor de tração para uma locomotiva elétrica. Na verdade, um motor em série nunca deve ser autorizado a funcionar sem carga, pois corre o risco de se descontrolar e a armadura estaria em risco de desintegração e causaria sérios danos ao isolamento.

3. Motor Composto:

Neste tipo de motor há dois enrolamentos de campo, um em série com a armadura e um em paralelo com ele, como mostrado na Fig. 16.7 (c). Na verdade, um motor composto pode, como um motor em série, exercer um torque pesado em baixas velocidades, mas é impedido pelo enrolamento de derivação da corrida quando em carga.

7. Partida de um motor de corrente contínua:

Alguns motores de derivação podem ser iniciados conectando a alimentação diretamente ao motor. O enrolamento da armadura tem uma resistência muito baixa geralmente menor que 1 ohm. No momento da partida, não há nenhum retorno. Se a tensão de alimentação total estiver conectada à armadura, uma corrente muito pesada fluirá e a armadura poderá queimar antes de poder começar a girar.

Uma resistência é, portanto, conectada em série com a armadura para limitar a corrente na partida. A resistência é reduzida progressivamente à medida que o motor acelera e recorta totalmente o circuito quando a velocidade total de operação é atingida, como mostra a Fig. 16.8. Um motor enrolado em série ou composto, no entanto, pode ser iniciado por comutação direta, uma vez que a resistência combinada do campo de série e da armadura é suficiente para evitar uma corrente perigosamente forte fluindo.

A resistência total do motor provavelmente não será maior do que alguns ohms, de modo que a corrente de partida será várias vezes maior que a corrente de carga total. Como consequência, o torque de partida é muito grande, por exemplo, sete ou oito vezes o torque de carga total, de modo que uma resistência de partida pode ser necessária para limitar esse torque, como mostrado na Fig. 16.8. (b) A resistência é reduzida progressivamente à medida que o motor acelera.

Controle de velocidade:

A velocidade de um motor de derivação pode ser reduzida usando as resistências de partida em série com a armadura, conforme explicado na Fig. 16.8 (a). De fato, neste método, um aumento na resistência em série diminui a velocidade do motor e vice-versa. Entretanto, o método do autor de controlar a velocidade de um motor de derivação é conectar uma resistência variável em série com o campo, como mostrado na Fig. 16.9. (uma). Essa resistência é usada para variar a corrente de campo e, portanto, a força do campo.

Qualquer aumento aqui na resistência aumenta a velocidade do motor (mas diminui a carga máxima que o motor irá dirigir) e vice-versa. Para um motor em série ou composto, a velocidade é controlada por uma resistência variável em série com todo o motor [ver Fig. 16.8. (b)], ou em paralelo com o campo da série [ver Fig. 16.9. b)]. Um aumento na resistência diminui a velocidade do motor e vice-versa.

8. Frenagem Elétrica:

Motores podem ser usados para aplicar um torque de frenagem à carga. Duas formas de frenagem são comumente usadas: Dinâmica e Regenerativa. Em uma frenagem dinâmica, o motor é usado como gerador e é feito para alimentar energia elétrica a uma carga de resistência. Esse poder é dissipado como calor. A frenagem regenerativa usa o motor como um gerador, mas alimenta a energia elétrica de volta para a fonte de alimentação.

A frenagem dinâmica é mais flexível do que a frenagem regenerativa, mas dá o problema de dissipar o calor do resistor. É menos eficiente que a frenagem regenerativa e é a forma de frenagem adotada em muitos enroladores de corrente alternada. A frenagem regenerativa é a forma usada nos acionadores com enrolador de corrente contínua, a energia removida de trazer os transportadores para o repouso, sendo retornados à fonte de alimentação.

9. Motores de Enrolamento DC:

Qualquer motor cc, usado para acionar um motor de corda de mina, deve ser adequado para operação nas direções para frente ou para trás e capaz de produzir torque de saída máximo em todas as velocidades, da paralisação à velocidade máxima.

A conexão de enrolamentos de campo em tal motor difere dos tipos anteriores e são os seguintes:

(a) As bobinas nos pólos principais são semelhantes ao tipo de derivação, mas estão conectadas a uma fonte de tensão constante separada.

(b) Os inter-polos estão conectados em série com a armadura como nos tipos anteriores.

(c) Utiliza-se um enrolamento de compensação que consiste em barras de cobre isoladas que entram nas ranhuras das faces dos pólos principais, de modo a ficarem o mais próximo possível da armadura. As extremidades da barra são conectadas por uma correia de cobre isolada e formada para dar o enrolamento, que é conectado em série com a armadura. Esse enrolamento neutraliza ainda mais os efeitos da reação de armadura descrita anteriormente.

Esse tipo de motor é geralmente chamado de 'excitado separadamente' e dentro de limites pequenos (devido a perdas e quedas de IR) é diretamente proporcional ao valor da tensão de armadura aplicada (e sua polaridade), em todos os torques de saída de zero a máximo . O torque de saída, de fato, é proporcional à corrente de armadura. Será visto que, pelo fornecimento da corrente da armadura a partir de uma fonte de tensão variável, a velocidade do motor pode ser controlada.

Este tipo de máquina presta-se admiravelmente a tarefas que exigem um controle de velocidade preciso durante a aceleração e o retardo nas direções para frente e reversa, como no enrolador de mina ou em laminadores.

Existem, de fato, dois métodos comuns em uso para obter a tensão DC variável para controle de velocidade do motor CC, a saber:

(1) o sistema de Ward-Leonard, e

(2) O sistema retificador.

(1) Controle pelo sistema de Ward-Leonard:

Neste sistema, a tensão variável é obtida de um conjunto de geradores a motor consistindo basicamente de um motor CA de velocidade relativamente constante (isto é, indução de slipring ou tipo síncrono) solidamente e mecanicamente acoplado a um gerador de CC excitado separadamente. O sistema é explicado esquematicamente na Fig. 16.10.

Os terminais de saída do gerador de corrente contínua são acoplados eletricamente aos terminais de entrada do motor de corrente contínua para formar um circuito de circuito de armadura de corrente pesada. A velocidade e a direção do motor de corrente contínua são, portanto, dependentes da magnitude e polaridade do campo do gerador de corrente contínua que é adequadamente controlado pelo movimento da alavanca de controle do motor de corda.

Na sua forma simples e original, este controle consistia de um circuito em série de uma fonte de tensão CC constante com um reostato de resistência variável (operado pela alavanca de controle) de corrente de campo e contatores frente e verso (também selecionados pela alavanca) controlando a direção do fluxo atual.

A direção do fluxo de corrente no campo do gerador de corrente contínua determina a polaridade da tensão de saída e, portanto, a direção de rotação do motor de corrente contínua. A magnitude da corrente de campo do gerador de corrente contínua determina a tensão de saída e, portanto, a velocidade do motor de corrente contínua.

A alimentação CC de tensão constante para o campo do motor de CC, campo do gerador de CC e circuitos de controle é derivada de um excitador de CC separado, que pode fazer parte do grupo gerador de motores, ou acionado separadamente por um motor CA. Neste sistema de controle simples, no entanto, em qualquer valor específico de tensão aplicada, a velocidade do motor irá cair levemente com o aumento da carga e é conhecida como um sistema de “malha aberta”.

Na maioria dos enroladores de Ward Leonard instalados desde o final dos anos quarenta, o controle é do sistema de circuito fechado. Com este sistema não há variação na velocidade com carga. Isso é necessário para o enrolamento automático, para garantir o acondicionamento preciso das gaiolas nas aterrissagens. No controle de malha fechada, é feita uma comparação entre a velocidade do motor exigida pela posição da alavanca do motorista e a velocidade real do motor.

Isso é mostrado na Fig. 16.11. A alavanca do motorista, é claro, operadores um potenciômetro do qual é obtida uma tensão de referência proporcional ao movimento da alavanca e da velocidade do motor necessária, ou seja, 100 por cento de tensão de referência no lance de alavanca total que exige 100 por cento de velocidade do motor, referência de 50 por cento tensão na meia alavanca que exige velocidade de 50% ou tensão de referência zero com a alavanca na posição neutra que exige que o motor pare.

Um tacogerador é acionado pelo motor para fornecer uma saída de tensão proporcional à velocidade real do motor. Estas duas tensões são comparadas e a diferença, conhecida como a tensão de erro, e adequadamente amplificada é usada para aumentar ou diminuir a corrente do campo do gerador até que não haja erro, ou seja, o motor funcione na velocidade requerida pela posição do alavanca do motorista.

(2) sistema de retificador:

Neste sistema, a alimentação CC ao motor bobinador é fornecida a partir de um retificador. No passado, estes eram geralmente do tipo arco de mercúrio, no qual a tensão de saída é controlada por meio de redes anódicas. As grades podem ser polarizadas para manter o instante de disparo do ânodo durante o meio ciclo positivo e assim variar a tensão de saída de máximo para zero. No sistema atual e moderno, para este tipo de controle, os tiristores são usados.

Neste livro, não estamos nos aprofundando nos detalhes do princípio desse sistema. No entanto, é importante notar que a corrente através do retificador sendo unidirecional, é necessário inverter o campo do motor do enrolador para fazer o motor girar no sentido inverso.

10. Inspeção e Manutenção de Motores de Corrente Contínua:

A manutenção de rotina regular dos motores de corrente contínua é fornecida abaixo de maneira sistemática:

(1) comutador e escova:

Em intervalos regulares, os depósitos de carbono são removidos do interior do alojamento da engrenagem da escova e da superfície do comutador. Os comutadores são regularmente examinados quanto à sua superfície perfeita, adequada para um bom contato elétrico. As escovas também são examinadas para garantir que ainda estejam adequadamente alojadas ao comutador e para verificar se elas necessitam de renovação.

As escovas devem ser renovadas antes que o conector de cobre embutido nelas seja exposto na superfície de contato, caso contrário a escova danificará o comutador. Os fabricantes especificam a quantidade de desgaste permitido antes que a escova seja renovada. Se houver sinais de faíscas pesadas nas escovas, por exemplo, se houver marcas de queima nos segmentos do comutador, a causa deve ser encontrada e retificada antes que o motor seja colocado novamente em operação.

(2) inspeção de isolamento:

O isolamento do campo e os enrolamentos da armadura são inspecionados de tempos em tempos em busca de qualquer sinal de deterioração.

As seguintes condições indicam que a atenção é necessária:

(a) Umidade e sujeira, que reduzem o valor da resistência de isolamento.

b) Verniz rachado, que tornará o isolamento vulnerável à penetração de sujidade e humidade.

(3) testes de resistência de isolamento:

A resistência de isolamento deve ser verificada entre:

(a) Os enrolamentos de campo e a estrutura do motor.

(b) Os segmentos do comutador (considerando o enrolamento da armadura) e o núcleo da armadura.

(c) A engrenagem da escova e a estrutura da máquina são testadas periodicamente, geralmente por um testador de resistência de isolamento, como um Metro-ohm ou um Megger. As leituras obtidas em testes sucessivos são registradas, de modo que qualquer tendência à deterioração possa ser notada, e a ação preventiva necessária pode ser tomada imediatamente. Se os dois enrolamentos de campo de um motor enrolado composto puderem ser desconectados eletricamente, é comum também levar a resistência de isolamento entre dois conjuntos de enrolamentos.

(4) teste de resistência do enrolamento:

Em intervalos regulares, a resistência de cada enrolamento do campo é medida com um ohmímetro de leitura direta e deve ser comparada com o valor correto fornecido pelo fabricante.

(5) Exame da Armadura:

Quando a armadura é removida do motor durante uma revisão, a inspeção a seguir deve ser realizada sem falhas:

(1) As faixas da armadura que fixam os enrolamentos são inspecionadas para garantir que estejam em boas condições, ou seja, que não haja curvas soltas de arame de ligação e que as braçadeiras de solda e retenção estejam seguras.

(2) Normalmente, é realizado um teste de resistência de isolamento entre as bandas e o enrolamento da armadura e também entre as bandas e o núcleo da armadura.

(3) Accumulation of dirt, and carbon dust from the brushes, are removed from the surroundings of the commutator, eg from between the commutator risers and from the exposed surfaces of the insulating end-rings.

(4) The working surface of the commutator is given a very thorough examination, if there is any sign of burning or pitting, the surface can be made good by very careful turning. The cause of any sparking or abrasion which has damaged the commutator surface must at the same time be ascertained and rectified.

(5) The mica segments of the commutator are examined. If there is any sign of burning or carbonization, the mica segments must be replaced.

(6) The surface of the commutator is examined to ensure that no mica segments are standing out of the copper segments. The mica segments are usually undercut slightly below (say about 1/32 inch to 1/6 inch deep) the level of the copper segments to avoid any possibility of their fouling with the brushes. On most of the machines, however, the micas are finished flush with the copper segments.

(7) The soldered connections to the commutator are examined to ensure that the solder has not been thrown and that the joints are not cracked. The throwing of solder indicates loose windings in the armature slots.

The resistance of armature conductors is obtained by testing between each pair of adjacent commutator segments. A sensitive direct reading ohmmeter such as a ducter can be used, but more accurate results are obtained by passing a heavy current through the armature, and measuring the millivolt drop between segments.

A resistência entre cada par de segmentos deve ser a mesma dentro de uma tolerância especificada pelo fabricante. Qualquer variação fora da tolerância indica uma falha. Uma alta resistência (ou queda de milivolts) entre um par de segmentos indica um circuito aberto no enrolamento enquanto que uma baixa resistência (ou queda de milivolts) indica um curto-circuito. A queda em milivolts deve ser próxima ou igual aos resultados fornecidos pelo fabricante.

11. Tabelas de detecção de falhas:

(a) Quando o motor não funciona:

1. Armadura não livre para executar:

Possivelmente uma falha no acionamento mecânico da máquina. A armadura de um motor em série pode, no entanto, travar contra os enrolamentos de campo se a máquina tiver permissão para correr e as faixas de armadura tiverem sido estouradas ou algum encravamento mecânico tiver ocorrido.

2. Conexões Terminais Quebradas:

Devido ao superaquecimento / maltrato, para ser imediatamente corrigido.

3. Caminho atual através de Brushes Interrupted:

Uma ou mais escovas que não estão em contato com o comutador ou uma conexão quebrada com o pincel.

4. Circuito Aberto em Enrolamentos de Campo:

Teste a resistência dos enrolamentos de campo com ohmímetro de baixa leitura.

5. Curto-circuito no enrolamento de campo:

Teste a resistência dos enrolamentos de campo com ohmímetro de baixa leitura.

b) Comutador do motor:

Possível sintoma de falha: / Causas

1. circuito de abertura no resistor de partida:

Esta falha evitaria o arranque do motor com resistência no circuito. O operador não deve mover a manivela de partida para a posição “RUN” se o motor não iniciar normalmente.

2. Contator principal ou chave de reversão não completando o circuito.

Examine os contatos para condições gerais. Certifique-se de que os contatos estejam com pressão adequada.

(c) Baixa velocidade do motor (abaixo da velocidade nominal):

Possível sintoma de falha / causas e / ou localizar as causas

1. Resistência no painel de arranque não desligada corretamente:

O interruptor pode estar com defeito. Verifique e remova a falha.

2. Alta resistência na armadura:

Verifique as juntas soldadas entre os tirantes do comutador e as resistências dos condutores da armadura.

3. Curto circuito na armadura:

Realize um teste de queda de tensão na armadura e / ou um teste de indução.

4. Contato inadequado entre escovas e comutador:

Examine as escovas para garantir que sua superfície de contato esteja acamada ao arco do comutador e que elas não sejam danificadas, lançadas por faíscas ou cobertas por uma película causada por oxidação.

5. Pressão inadequada da escova:

Meça a pressão das molas da escova com uma balança de mola. Certifique-se de que as escovas não estejam gastas além do ponto em que as molas da escova ou a alavanca acionada por mola possam suportar efetivamente.

d) Alta velocidade (acima da velocidade nominal):

Sintoma / causas e / ou localização Causas

1. Enrolamento composto ou interpolado curto-circuitado, aberto ou invertido:

Examine as conexões para esses enrolamentos. Teste sua resistência com um ohmímetro de baixa leitura.

2. Alta resistência no enrolamento de derivação:

Examine as conexões aos enrolamentos e teste sua resistência com um ohmímetro de baixa leitura. Se o motor tiver uma unidade de controle de velocidade de campo de derivação, verifique se a resistência está totalmente desligada.

3. Uma ou mais bobinas de reversão invertidas:

Verifique as conexões.

4. Curto-circuito no campo da série:

Meça a resistência dos enrolamentos.

5. posição da escova perturbado:

Verifique se há sinais de movimentos na engrenagem da escova, examine a superfície do comutador quanto a marcas de queimaduras e outros sinais de faíscas.

6. Máquina na carga leve:

Isto é apenas para motor de série.

e) sobreaquecimento:

1. Sistema de refrigeração não é eficaz:

O motor pode estar funcionando coberto por pó de carvão ou coberto de outra forma, de modo que o ar não possa alcançar as superfícies de resfriamento. Se um ventilador estiver instalado, verifique se ele está funcionando corretamente e se os dutos de ar não estão obstruídos por poeira de carvão ou qualquer outro tipo de sujeira e poeira.

2. trabalho contínuo na sobrecarga:

Deve ser verificado se o motor está dirigindo a carga nominal. Verifique se há falhas no acionamento mecânico, acoplamentos, caixa de engrenagens, etc., o que pode impor uma carga excessiva no motor.

3. Curto circuito no enrolamento de campo:

Realize um teste de queda de tensão na armadura e / ou no teste de indução.

4. Mau contato da escova:

Meça a pressão da mola da escova com uma balança de mola. Verifique se as escovas não estão gastas além do ponto em que as molas da escova ou as alavancas da mola são totalmente eficazes. Examine a condição das superfícies de contato da escova e da superfície de trabalho do comutador.

5. Atrito de escova:

Examine as superfícies de contato da escova e a superfície de trabalho do comutador quanto a rugosidade e abrasão. Certifique-se de que a pressão da mola da escova não seja muito grande.

6. Excesso de corrente causado pelo rastreamento entre os segmentos do comutador:

Examine o comutador em busca de depósitos de sujeira ou poeira de carbono, nos slots entre os segmentos do comutador ou entre os tirantes. E limpe em intervalos regulares de no máximo 500 horas de operação.

(f) Vibração:

Possível falha:

1. Comutador deve ser verificado para:

(a) Segmentos de mica que se destacam dos segmentos de cobre.

(b) Alguns segmentos de cobre fora de linha.

c) Superfície do comutador irregular ou áspera.

Ação corretiva:

Qualquer um ou todos os defeitos devem ser corrigidos em uma oficina bem equipada.

Possível falha:

2. núcleo da armadura solto no eixo:

Os movimentos do núcleo da armadura em seu eixo podem às vezes ser detectados pelo aparecimento de pó enferrujado ao redor do centro do núcleo e entre a laminação dos núcleos. O equipamento deve ser atendido em uma oficina de forma eficiente.

3. Rolamentos gastos ou danificados:

Os rolamentos gastos geralmente são ruidosos quando o motor está funcionando e também causam perda de calor. Às vezes, devido ao defeito no rolamento, se não for detectado, a armadura inicial pode se esfregar no núcleo do campo e, assim, danificar todo o motor.