Frenado Eléctrico de motores de Corriente Continua

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1 Frenado Eléctrico de motores de Corriente Continua Regla de la mano izquierda o regla de Fleming Frenado mecánico Una corriente en un campo magnético produce una fuerza que no siempre es de acción motora

2 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

3 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 ω ωo=u/keф Δωres n 1 ωres MOTOR Característica natural de velocidad 2 Ibar= U/(Rs+rfca) 1 U = E IaR 2 U = IaR 3 U = E IaR U E R Se invierte la U Ia= velocidad y la Fem R Ires<In Ia Ia= U E Ia= R -ωres -ω FRENADO Característica artificial 3 de velocidad con rfca

4 Calculo de la resistencia de frenado por carga de arrastre ω ωo=u/keф Δωres n En estado de frenado por carga de arrastre la Fem cambia de signo y la corriente no: ωres MOTOR Característica natural de velocidad U =E IaR U = E Ia Rs rfca Ibar= U/(Rs+rfca) Ires<In Ia FRENADO U E rfca= Rs Iadm -ωres de velocidad con rfca -ω Característica artificial

5 Conmutación del la tensión del inducido giratorio Se obtiene cuando los devanados del motor están conectados para un sentido de giro, pero debido al momento de inercia gira en sentido contrario U E MOTOR U =E IaR Ia= R U E U E Ia= U =E IaR Ia= R R U R = Ia U =ke. IaR ke ke Característica de velocidad en estado de frenado por inversión de la tensión de armadura. Se encuentra en el segundo cuadrante FRENO U ke R = Ia ke o=

6 FRENADO EN CONTRAMARCHA (Conmutación del inducido giratorio)

7 FRENADO EN CONTRAMARCHA (Conmutación del inducido giratorio) ω Característica artificial ωo=u/keф En contramarcha Δωres n con rfca y -U ωres Característica natural de velocidad FRENADO MOTOR Frenado por conmutación de la tensión del inducido -Ifinic Parada Ibar= U/(Rs+rfca) -Ia Corriente inicial de frenado Ires<In Ia Inversión MOTOR FRENADO -ωres Característica artificial de velocidad con rfca -ω -ωo=-u/keф

8 Calculo de la resistencia de frenado por conmutación del la tensión del inducido giratorio U =E IaR U E Mod Ia = R U E=Ia Rs rprev Rreost rcc U E rcc= Rs rprev Rreost Iadm

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

10 FRENADO DINÁMICO

11 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. E Ia= Rs rfd E rfd = Rs Iadm Resistencia de frenado dinámico

12 Frenado dinámico del motor derivación ke = Ia Rs Rfd Rs rfd = Ia ke Característica de velocidad en estado de frenado dinámico La Ifd inicial depende de la pendiente, si rfd aumenta Ifd disminuye pero también el par de frenado

13 Frenado dinámico del motor derivación Ejemplo de circuito deconexiones y funcional de un motor derivación con frenado dinámico

14 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 Rs rfd Ia ke 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)

15 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.

16 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)

17 Comparación de las características de frenado Carga de arrastre Dinámico Frenado del motor serie

18 Frenado regenerativo del motor de CC 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. Definición: Es el estado de régimen generador de la máquina de CC que se obtiene cuando E > U 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 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. Frenado regenerativo por intensificación del flujo

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