ES2274600T3 - Motor con excitacion en serie con conmutador. - Google Patents
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Abstract
Motor con excitación en serie con conmutador, en especial motor universal para herramientas eléctricas con freno, provisto de un dispositivo de conmutación (S) para cambiar entre modo de motor y modo de frenado, en el que en modo de motor hay conectado en serie al menos un devanado de campo (14, 16) con un devanado de inducido (12) en un circuito de corriente de motor (66) cargado por una tensión de alimentación (22), y en el que en modo de frenado, el devanado o los devanados de campo (14, 16) forman con el devanado de inducido (12) un circuito de frenado (68) cerrado y separado de la tensión de alimentación (22), caracterizado por un transformador (26, 26a, 26b, 26c) alimentado por la red cuyo devanado secundario (30) se encuentra en el circuito de frenado (68).
Description
Motor con excitación en serie con
conmutador.
El invento hace referencia a un motor con
excitación en serie con conmutador, en concreto, a un motor
universal para herramientas con freno, provisto de un dispositivo de
conmutación para pasar del modo de motor al modo de frenado y
viceversa. Dicho dispositivo, en el modo de motor, tiene conectado
en serie al menos un devanado de campo con un devanado de inducido
en un circuito eléctrico cargado por una tensión de alimentación; en
cambio, en el modo de frenado, el devanado o los devanados de campo
forman junto con el devanado de inducido un circuito eléctrico de
frenado cerrado y separado de la tensión de alimentación.
Un motor con excitación en serie de estas
características ya se describe en el documento EP 0.471.038 B1.
Este motor ya conocido se presta principalmente
para el accionamiento de herramientas eléctricas con freno, como es
el caso de las pulidoras en ángulo o las sierras circulares con
freno y, para ello, emplea un conmutador multipolar -que cambia
entre los modos de motor y frenado y a través del cual el motor se
cortocircuita en modo de frenado y se invierte la polaridad del
devanado de campo- y medios para limitar la corriente de frenado a
través del devanado de campo. De este modo, se consigue un frenado
por cortocircuito rápido y seguro mediante autoexcitación. El
inducido está conectado en el modo de motor entre los devanados de
campo y los devanados de polo de conmutación. En cambio, en el modo
de frenado, entre el inducido y los devanados de polo de conmutación
hay conectado un circuito que contiene un sistema de diodos Zener
para la limitación de la corriente de frenado, de modo que por los
devanados de campo sólo fluye una parte determinada de la corriente
de frenado.
Con un motor de estas características se puede
conseguir un frenado relativamente fiable del motor al conmutar al
modo de frenado; sin embargo, se ha demostrado que en casos
concretos el frenado se produce con retraso pasando primero por una
fase de reducción de revoluciones. El motivo de este fenómeno radica
en el hecho de que en motores que no conmutan perfectamente puede
existir una resistencia de paso entre el colector y las escobillas,
sobre todo al girar a revoluciones elevadas y en colectores no del
todo redondos. En esos casos no basta la remanencia para crear la
autoexcitación y así accionar el frenado.
Ya se intentó solucionar este tipo de problema
utilizando un condensador, que se cargaba en modo de motor, para
provocar la autoexcitación en modo de frenado (DE 36 35 555 A1).
El inconveniente de dicho sistema era la
electrónica, que evidentemente estaba sujeta a un riesgo de fallo y,
por ello, provocaba una reducción de la seguridad de funcionamiento
del freno. Además, la carga del condensador sólo podría utilizarse
una vez para el accionamiento del frenado. Si la carga no es
suficiente para provocar el frenado, ya no se puede contar con un
accionamiento del frenado tras la descarga del condensador.
En el documento
US-A-2 818 542 se describe un motor
en derivación de corriente continua previsto para su uso fijo. En
este caso, para reforzar el efecto de frenado se superpone a la
tensión de funcionamiento una tensión alterna rectificada generada
por un generador o un transformador con el fin de crear un flujo
magnético reforzado en caso de frenado y así posibilitar un frenado
rápido.
Un motor de este tipo no es en absoluto adecuado
para el accionamiento de herramientas eléctricas con freno. Para
ello es preferible utilizar un motor con excitación en serie con
conmutador, preferentemente un motor universal, y evitar un frenado
demasiado abrupto, ya que esto podría provocar un elevado potencial
de peligro, especialmente en el caso de las pulidoras en ángulo.
Asimismo, en el documento DE 43 33 733 A1 se
describe un motor con excitación en serie conforme a las
características mencionadas en la reivindicación 1 de la
patente.
La finalidad del invento consiste en crear un
motor con excitación en serie mejorado con el que se optimice la
fiabilidad del frenado al pasar del modo de motor al modo de
frenado.
Esto se consigue añadiendo a un motor con
excitación en serie del tipo mencionado al principio un
transformador alimentado por la red cuyo devanado secundario se
encuentre en el circuito de frenado.
En concreto, la finalidad del invento se
resuelve por completo de la siguiente manera.
Mediante el devanado secundario del
transformador se introduce una corriente alterna en el circuito de
frenado que basta para crear una autoexcitación fiable del motor. La
tensión continua de remanencia inducida en el devanado del inducido
y la tensión alterna originada por la corriente del transformador se
sobreponen.
De este modo, según el invento se garantiza una
generación rápida del frenado al conmutar al modo de frenado incluso
en los casos más difíciles, como cuando existe una elevada
resistencia de paso entre colector y escobillas.
En una realización desarrollada del invento, el
devanado de campo, que es como mínimo uno, forma un circuito cerrado
con un devanado de polo de conmutación, como mínimo, y un devanado
de induci-
do.
do.
Con esta medida se mejora aún más el trabajo de
frenado del motor. El devanado de polo de conmutación puede
diseñarse con un perfil relativamente reducido ya que sólo es
atravesado por la corriente en modo de frenado y no en modo de
motor.
De acuerdo con otra realización del invento, en
el circuito de frenado el devanado secundario del transformador está
conectado en serie con el devanado o los devanados de campo en modo
de frenado.
En esta realización, la corriente de frenado
atraviesa el devanado secundario del transformador durante el modo
de frenado y, por ello, éste debe poseer unas dimensiones
suficientes, es decir, debe estar diseñado para un motor universal
común de 230 voltios y una corriente de unos 5 amperios. Para un
motor universal de este tipo se diseña el transformador de tal
manera que la tensión secundaria preferentemente esté situada en un
intervalo comprendido entre 2 y 3 voltios, preferiblemente en 2,5
voltios.
Según otra realización del invento, el devanado
secundario del transformador se encuentra en modo de frenado en un
circuito paralelo al devanado de campo dentro del circuito de
frenado.
En ese caso se prefiere que el devanado
secundario esté conectado en serie con un resistor que limite el
flujo de corriente que atraviesa el devanado secundario del
transformador.
De este modo, se posibilita el uso de un
transformador común, ya que el devanado secundario del transformador
no es atravesado directamente por la corriente de frenado. Cuando la
resistencia entre colector y escobillas es elevada, la corriente
secundaria fluye a través del devanado de campo, lo cual provoca un
aumento de la tensión inducida en el inducido. Una tensión inducida
más elevada en el inducido causa un inicio seguro del frenado. Con
un retraso progresivo del motor, desciende significativamente la
resistencia de paso entre el colector y las escobillas, de modo que
el flujo de la corriente principal atrasa su paso por el devanado de
inducido, mientras que el flujo de corriente que atraviesa la parte
secundaria del transformador puede limitarse mediante el
resistor.
resistor.
En resumidas cuentas, puede diseñarse el
devanado secundario del transformador de tal manera que la tensión
secundaria sea efectivamente de, aproximadamente, unos 3 voltios,
para lo cual se emplearía una prerresistencia de 20 ohmios con el
fin de alcanzar una corriente efectiva de unos 150 mA. Para esto
basta con un transformador común de pequeñas dimensiones.
En una realización desarrollada del invento se
prevé un dispositivo limitador de la tensión para limitar la tensión
inducida en el devanado de inducido en un circuito paralelo al
devanado o a los devanados de campo incluido en el circuito de
frenado.
Con una medida de este tipo se reduce el chispeo
de las escobillas.
El dispositivo limitador de la tensión que
limita la tensión aplicada al devanado o a los devanados de campo
está diseñado de tal manera que, por ejemplo, tenga un límite de
unos cinco voltios.
En ese caso, el devanado secundario del
transformador puede estar conectado por un extremo al devanado o los
devanados de campo y, por el otro extremo, al devanado de inducido y
a un extremo del dispositivo limitador de la tensión.
Alternativamente, el devanado de inducido y el
devanado o los devanados de polo de conmutación están situados en
serie en el circuito de frenado y están conectados con un devanado
de campo en paralelo al dispositivo limitador de la tensión y al
circuito que atraviesa el devanado secundario del transformador.
El dispositivo limitador de la tensión tiene
preferentemente la forma de una línea de diodos con diodos
conectados entre sí de forma antiparalela.
De acuerdo con una realización alternativa del
invento, la finalidad se soluciona con un motor con excitación en
serie según el tipo mencionado al principio que cuente con un
transformador alimentado por la red cuyo devanado secundario esté
situado en el circuito de frenado y con un dispositivo limitador en
forma de circuito transistorizado situado en el circuito de frenado
para la limitación de la tensión inducida en el devanado de
inducido, y que tenga conectado en serie en el circuito de frenado
un diodo a un devanado o varios devanados de campo.
De este modo también se consigue por completo la
finalidad del invento.
El circuito transistorizado es más barato de
fabricar que una línea de diodos dimensionada al efecto. Con el
diodo conectado en el circuito de frenado en paralelo con uno o
varios devanados de campo, se puede influir en la dirección de la
corriente durante la autoexcitación con independencia de la
remanencia existente.
De acuerdo con otra realización del invento, hay
un diodo conectado en paralelo con el devanado secundario del
transformador.
Con esta medida el transformador sólo utiliza
una semionda de la tensión alterna y se acciona en el circuito
secundario sólo con la mitad de tensión efectiva. De esta manera, la
reducción de pérdida de potencia es mayor que con el uso de un
resistor en el circuito secundario. Esto hace que pueda utilizarse
un transformador común y de buen precio.
Se obtiene una realización especialmente
ventajosa del invento cuando el dispositivo limitador presenta un
transistor de efecto de campo que se interconecta al alcanzar su
tensión de umbral para limitar la tensión descendiente en el
devanado o los devanados de campo.
En un diseño del motor con una tensión de
régimen nominal de 230 voltios alterna y un rendimiento del motor de
unos 2.500 vatios, puede aprovecharse de modo ventajoso y directo la
propiedad de los MOSFET comunes de convertirse en conductores al
alcanzarse una tensión de umbral de entre 4,5 y 5 voltios entre el
drenador y la fuente. En este caso el MOSFET tiene, en el modo de
frenado, el drenador y la puerta situados en un extremo del devanado
o los devanados de campo, y la fuente, en el otro extremo del
devanado o los devanados de campo; además, como es evidente, se
prevé la existencia de un diodo en el circuito de frenado para
influir en la dirección de la corriente. Si se desea que la
limitación de tensión provocada por el MOSFET se active a una
tensión de umbral inferior (Logic Level MOSFET) al rango entre 4,5 y
5 voltios, puede utilizarse un MOSFET especial con una tensión de
umbral inferior que ya sea conductor a una tensión umbral de 2
voltios. Con ello se reduce la intensidad del frenado.
Se entiende que, naturalmente, también puede
utilizarse un divisor de tensión para controlar el MOSFET, siempre y
cuando se desee limitar la tensión al alcanzarse una tensión de
umbral más elevada. En ese caso, la característica de frenado puede
adaptarse al valor deseado mediante el diseño del divisor de
tensión.
De acuerdo con otra variante del invento se
utiliza un transistor bipolar a modo de dispositivo limitador, el
cual puede estar conectado por su base al divisor de tensión. Puesto
que la tensión de umbral en un transistor bipolar es de
aproximadamente 0,7 voltios, se impone la utilización de un divisor
de tensión que esté diseñado de una forma adecuada para crear el
comportamiento de frenado deseado. También es posible controlar el
transistor bipolar a través de un diodo Zener en su base.
Se entiende que las características que se han
mencionado anteriormente y que se describirán a continuación no
tienen por qué utilizarse en las combinaciones aquí enumeradas, sino
que también pueden emplearse en otras combinaciones o de modo
independiente sin que por ello ultrapasen los límites del presente
invento.
Los ejemplos de realizaciones del invento están
representados en los dibujos y se describirán con mayor detalle a
continuación. Las figuras muestran lo siguiente:
La figura 1 muestra un diagrama de circuito
simplificado del motor según la presente invención en modo de
motor;
La figura 2 muestra el conmutador según la
figura 1 en modo de frenado;
La figura 3 muestra una variación del conmutador
según la figura 2 en modo de motor;
La figura 4 muestra otra variación del
conmutador según la figura 3 en modo de frenado;
La figura 5 muestra una variación del conmutador
según la figura 2 en modo de frenado;
La figura 6 muestra otra variación del
conmutador según la figura 2 en modo de frenado.
En las figuras 1 y 2 se designa con el número 10
al motor con excitación en serie en general según el presente
invento.
El motor 10 comprende un inducido con un
devanado de inducido 12 que puede conectarse en serie a través de un
conmutador (no representado en la figura) y de escobillas
(únicamente indicadas esquemáticamente), con el interruptor S en
posición de motor según la figura 1, a una fuente de tensión de
alimentación 22 que emite tensión alterna de 230 voltios.
El interruptor S es un conmutador bipolar que
consta de un primer conmutador S_{1} y un segundo conmutador
S_{2}. El primer polo 21 de la fuente de tensión 22 está unido al
primer contacto 46 del primer conmutador S_{1}, el cual está unido
a su vez, según el modo de motor representado en la figura 1, a dos
contactos de conmutador 44 y 45 conectados entre sí. Estos
contactos, a su vez, están acoplados a un polo del devanado de
inducido 12 a través de una línea 56. El segundo polo del devanado
del inducido 12 está unido a través de una línea 58 a dos contactos
50 y 51 del conmutador S_{2} unidos entre sí. Estos contactos, a
su vez, están conectados, en la posición mostrada en la figura, a un
contacto 52 que está acoplado con un primer extremo de un primer
devanado de campo 14 a través de una línea 60; dicho devanado está
conectado en serie con el segundo devanado de campo 16 y está unido
a través de una electrónica de control 36 al segundo polo 23 de la
fuente de tensión de alimentación 22. La electrónica de control 36,
además, está acoplada al otro polo 21 de la fuente de tensión de
alimentación 22 a través de una línea de control 42, y a los
contactos 44 y 45 del primer conmutador S_{1} a través de una
línea de control 40.
La electrónica de control 36 tiene por misión
limitar la corriente de arranque en el momento del encendido del
motor, limitar la velocidad en vacío del motor y evitar que el motor
arranque cuando se inserta un enchufe para la conexión de la fuente
de tensión de alimentación y el conmutador S_{1} se encuentra en
la posición representada en la figura 1. Esta electrónica de control
36, conocida de por sí, está unida al devanado de campo 16, mientras
que el segundo devanado de campo 14 está acoplado al devanado de
inducido 12 a través del interruptor S y éste último a su vez está
conectado al otro polo de la fuente de tensión de alimentación 22.
Esta disposición facilita la ausencia de problemas en el motor con
excitación en serie
10.
10.
El circuito de motor 66 cerrado en modo de motor
tal y como se muestra en la figura 1, el cual incluye un devanado de
inducido 12, dos devanados de campo 14 y 16 y una electrónica de
control 36, aparece representado por una línea que alterna tres
puntos y una raya.
El segundo contacto 48 del primer conmutador
S_{1} está conectado a la toma del primer devanado de campo 14 a
través de dos devanados de polo de conmutación 18 y 20 conectados en
serie. Dicha toma está unida al devanado de inducido a través de la
línea 60 y de los contactos 52 y 50.
Entre un extremo del devanado de campo 14 y el
devanado de polo de conmutación 18 hay conectado por un extremo un
dispositivo limitador de la tensión 24, el cual está compuesto por
dos líneas de diodos conectados entre sí de forma antiparalela y
está conectado por el otro extremo, a través de una línea 65, con
los contactos 50 y 51 del conmutador S_{2} por un lado y por otro
con la línea 58 unida al devanado de inducido 12.
Al cambiar el interruptor S de la posición
dibujada en la figura 1 (modo de motor) a la posición dibujada en la
figura 2 (modo de frenado), es decir, al conectarse el contacto 45
del primer conmutador S_{1} con el contacto 48 y abrirse la
conexión entre el contacto 44 y el contacto 46 y, por otro lado, al
conectarse el contacto 51 del segundo conmutador S_{2} con el
contacto 54 y abrirse la conexión entre el contacto 50 y el contacto
52, se obtiene la conexión representada en la figura 2, en la cual
se representa el circuito de frenado 68 ahora cerrado, igualmente
con una línea que alterna puntos y rayas.
En este segundo caso, el primer polo de la
fuente de tensión de alimentación 22 está separado del circuito de
frenado 68 por la apertura de la conexión entre los contactos 44 y
46 del primer conmutador S_{1}.
Hay un transformador, designado globalmente en
el dibujo con el número 26, conectado permanentemente por su lado
primario 28 a los dos polos 21 y 23 de la fuente de tensión de
alimentación 22. El transformador 26 está unido por su devanado
secundario 30 a través de una línea 62 a la línea 64, la cual a su
vez está conectada por un lado al devanado de campo 16 y por otro a
la electrónica de control 36, a través de la cual el devanado de
campo 16 está conectado al polo de tensión de alimentación 23. El
otro extremo del devanado secundario 30 del transformador 26 está
conectado al contacto 54 del segundo conmutador S_{2}. Éste último
está abierto en modo de motor, según la figura 1, y está conectado
por los contactos 50 y 51 en modo de frenado, según la figura 2,
mientras que en este modo la conexión entre los contactos 50 y 52
está interrumpida.
De este modo, el devanado secundario 30 del
transformador 26 está conectado por un extremo al devanado de campo
16 y por el otro extremo al devanado de inducido 12.
En resumen, así se consigue en modo de frenado
un circuito de frenado cerrado 68 según la figura 2 en el que están
conectados en serie los dos devanados de campo 14 y 16, el devanado
secundario 30 del transformador 26, el devanado de inducido 12 y los
dos devanados de polo de conmutación 18 y 20.
Además, como ya se ha mencionado anteriormente,
el interruptor limitador de la tensión 24 está conectado entre el
devanado de campo 14 y el devanado de polo de conmutación 18 por un
lado y por el otro lado entre el devanado secundario 30 y el
devanado de inducido 12.
El conmutador limitador de la tensión 24 está
diseñado de tal modo que las dos líneas de diodos en antiparalelo se
convierten en conductoras a unos 5 voltios, de manera que la suma de
la tensión inducida en el devanado de inducido 12 y la tensión
reducida en los dos devanados de polo de conmutación 18 y 20 está
limitada a un máximo de 5 voltios.
Por otro lado, el transformador 26 está diseñado
de tal manera que a una tensión de entrada en el devanado primario
de 230 voltios le corresponde efectivamente una tensión de salida
del devanado secundario 30 de unos 2,5 voltios. La resistencia
interna del devanado secundario 30 se mantiene muy baja: en el
ejemplo representado se ha elegido una de aproximadamente 0,2
ohmios. Junto con la alta resistencia de los devanados 14 y 16
(resistencia de corriente continua aprox. 1 ohmio, impedancia de
corriente alterna a 50 Hz aprox. 20 ohmios) y las impedancias de los
devanados de polo de conmutación 18 y 20 y del devanado de inducido
12, se obtiene un flujo de corriente de unos 150 mA a una tensión
secundaria de 2,5 voltios.
Con un flujo de corriente de estas
características se garantiza una excitación segura del motor en modo
de frenado.
Tras el inicio del frenado, aumenta la tensión
continua inducida de los devanados de campo 14 y 16, que el
dispositivo limitador de tensión 24 limita a un máximo de 5 voltios,
lo cual produce una corriente de frenado de un máximo aproximado de
5 amperios.
Por otro lado, el transformador 26 en modo de
motor presenta, con el devanado secundario 30 abierto, únicamente
una disipación reducida.
Sin embargo, el devanado secundario 30 del
transformador 26 debe estar diseñado para una corriente de frenado
máxima de unos 5 amperios.
Se entiende que el transformador 26, al
contrario de lo expuesto en las figuras 1 y 2, también puede
colocarse en otro lugar del circuito de frenado.
Así, por ejemplo, el transformador señalado con
una raya discontinua en la figura 1 podría estar situado con su
devanado secundario entre el devanado de campo 14 y el devanado de
polo de conmutación 18.
Una variación de la realización representada
anteriormente en las figuras 1 y 2 del motor con excitación en serie
según el invento se representa en las figuras 3 y 4 y está designado
globalmente con el número 10a.
En estas figuras, se utilizará para las piezas
correspondientes los números de referencia correspondientes.
La diferencia con la realización de las figuras
1 y 2 consiste en que el transformador 26a no está conectado en
serie con su devanado secundario 30 al circuito de frenado, sino que
está conectado en paralelo al dispositivo limitador de la tensión 12
por un lado entre el devanado de inducido 12 y el devanado de campo
16 y, por otro, a través de un resistor 70 entre el otro devanado de
campo 14 y un devanado de polo de conmutación 18.
En comparación con la realización descrita
anteriormente con la ayuda de las figuras 1 y 2, con esta
realización se da la ventaja de que el devanado secundario 30 del
transformador 26a no está expuesto a toda la corriente de frenado
máxima. El transformador 26a está conectado permanentemente por su
cara primaria 28 a los dos polos 21 y 23 de la fuente de tensión de
alimentación 22.
Por ejemplo, el transformador está diseñado de
tal modo que a una tensión primaria de 230 voltios efectivos se
obtenga una tensión secundaria de unos 3 voltios efectivos. El
resistor 70 sólo puede seleccionarse para que produzca una corriente
de unos 170 mA a través del devanado secundario 30. Para ello puede
utilizarse un resistor común de 20 ohmios. El resistor 70 puede
sustituirse también por un diodo que sirva como limitador de la
corriente.
En este diseño se obtiene una inducción fiable
de la autoexcitación para el frenado. En caso de que durante el
frenado aumente la tensión en los devanados de campo 14 y 16 hasta
un máximo aproximado de 5 voltios, se produce gracias a la acción
del resistor 70 únicamente un aumento reducido del flujo de
corriente que atraviesa el devanado secundario 30 del transformador
26a. En consecuencia, puede emplearse un transformador pequeño
común, lo que, en comparación con la realización descrita con ayuda
de las figuras 1 y 2, supone una simplificación y un ahorro de
costes.
Frente a la realización según las figuras 1 y 2,
en la que el devanado secundario del transformador está conectado en
serie con los devanados de campo 14 y 16, se obtiene además la
ventaja de que con una resistencia de paso elevada entre el
conmutador y las escobillas, el flujo de corriente en modo de
frenado se produce básicamente a través de los devanados de campo 14
y 16, por lo que la tensión inducida en el inducido 12 aumenta
significativamente. Esto provoca un inicio seguro de la
autoexcitación con independencia de la resistencia de paso entre el
colector y las escobillas.
A continuación, se describen con ayuda de las
figuras 5 y 6 otras dos variaciones del motor con excitación en
serie según el invento, en las que la línea de diodos utilizada para
limitar la tensión se sustituye por un circuito transistorizado.
En dichas figuras se emplearán los mismos
números de referencia para las piezas correspondientes.
La figura 5 muestra un motor con excitación en
serie designado globalmente con el número 10b en modo de frenado que
se diferencia de la realización anteriormente descrita en la figura
4 básicamente en que el dispositivo limitador se ha sustituido por
un MOSFET 74.
La prerresistencia del circuito secundario del
transformador 26b se ha sustituido en este caso por un diodo 84.
También sería posible conectar el transformador 26b por su devanado
secundario 30 a un lado del devanado de campo 14 y, por el otro
lado, a la línea 65, la cual está unida a su vez con el contacto 50
del conmutador S_{1} y, con ello, al devanado de inducido 12 a
través de la línea 58, siempre y cuando el devanado secundario esté
diseñado al efecto.
Junto al devanado de campo 14, conectado al
diodo 84, está presente un diodo 72 con su cátodo, que está
conectado por su ánodo al primer devanado de polo de conmutación 18
a través de la línea 76. A la línea 76 está conectado el MOSFET 74 a
través del drenador D, el cual además está conectado por la fuente S
a la línea 65. La puerta G del MOSFET 74 está conectada a través de
un divisor de tensión 82 a los resistores 78 (1 kiloohmio) y 80 (6
kiloohmios) entre las líneas 76 y 65.
Por lo demás, la estructura de la conexión se
corresponde completamente con la de la conexión descrita con la
ayuda de la figura 4.
El diodo 72 determina la dirección de la
corriente en el circuito de frenado. La autoexcitación la inicia el
transformador 26b, por lo que se garantiza un frenado seguro.
Si durante el frenado la tensión inducida
aumenta tanto que se alcanza la tensión de umbral del MOSFET de unos
4,5-5 voltios, éste se vuelve conductor y limita una
segunda subida de la tensión de frenado inducida evitando un frenado
demasiado abrupto.
Se ha demostrado que en el diseño de motor
mencionado anteriormente para una tensión nominal de 230 voltios
alterna a una potencia de 2.500 vatios, el MOSFET 74 y, dado el
caso, también la puerta G y el drenador D podrían estar conectados
juntos a la línea 76 de modo que se consiguiese una conexión
extremadamente sencilla y fiable con pocas piezas. Mediante el
divisor de tensión (1 k\Omega/6 k\Omega), no obstante, puede
establecerse el proceso de frenado al valor deseado.
Otra variante del motor con excitación en serie
según el invento, que incluye el uso de un transistor bipolar 74c
para limitar la tensión de frenado, se representa en la figura 6 y
se designa globalmente con el número 10c.
En este caso también hay un diodo 84 unido en
serie con el devanado secundario 30 y conectado por su cátodo al
devanado de campo 14 y al cátodo del otro diodo 72, el cual está
unido en serie a los devanados de polo de conmutación 18 y 20.
En lugar del MOSFET 74 según la figura 5, aquí
se emplea un transistor bipolar 74c que está conectado por su
colector C a través de un resistor 78 (0,22 ohmios) a la línea 76,
que une el diodo 72 con el devanado de polo de conmutación 18, y
está conectado por su emisor E a la línea 65, la cual une el otro
extremo del devanado secundario 30 con el contacto 50 del conmutador
S_{2}. La base B del transistor 74c está conectada a través de un
diodo Zener 86 de 3,6 V a la línea 76. Además, puede conectarse un
diodo 90 entre los contactos 50 y 52 para contrarrestar la aparición
de un efecto de arco en el caso de existir un comportamiento de
conmutación incorrecto del conmutador S_{2} al cambiar del modo de
frenado al modo de motor. Sin embargo, en general puede prescindirse
de dicho diodo 90.
De igual modo, el resistor 78 del circuito del
conector, el cual posee preferentemente unas dimensiones de 0,22
ohmios, no es imprescindible, aunque facilita el escape del calor
desde el transistor, ya que se interrumpe dentro del circuito de
forma separada al transistor. Sus dimensiones deben elegirse de
manera que la pérdida de tensión sea inferior al valor teórico de la
tensión de umbral, valor al cual el transistor 74c se debería
convertir en conductor. En el caso de las dimensiones detalladas
anteriormente, la pérdida de tensión del resistor 78 también debe
ser inferior a los 5 voltios.
En principio, también puede utilizarse dicho
resistor en el MOSFET 74.
Claims (14)
1. Motor con excitación en serie con conmutador,
en especial motor universal para herramientas eléctricas con freno,
provisto de un dispositivo de conmutación (S) para cambiar entre
modo de motor y modo de frenado, en el que en modo de motor hay
conectado en serie al menos un devanado de campo (14, 16) con un
devanado de inducido (12) en un circuito de corriente de motor (66)
cargado por una tensión de alimentación (22), y en el que en modo de
frenado, el devanado o los devanados de campo (14, 16) forman con el
devanado de inducido (12) un circuito de frenado (68) cerrado y
separado de la tensión de alimentación (22), caracterizado
por un transformador (26, 26a, 26b, 26c) alimentado por la red cuyo
devanado secundario (30) se encuentra en el circuito de frenado
(68).
2. Motor con excitación en serie según la
reivindicación 1 caracterizado por el hecho de que el
devanado o los devanados de campo (14, 16) forman en modo de frenado
un circuito cerrado (68) con al menos un devanado de polo de
conmutación (18, 20) y con el devanado de inducido (12).
3. Motor con excitación en serie según la
reivindicación 1 o 2 caracterizado por el hecho de que el
devanado secundario (30) del transformador (26, 26a, 26b, 26c) en
modo de frenado está conectado en serie con el devanado o los
devanados de campo (14, 16) en el circuito de frenado (68).
4. Motor con excitación en serie según la
reivindicación 1 o 2 caracterizado por el hecho de que el
devanado secundario (30) del transformador (26a, 26b, 26c) está
situado en el circuito de frenado en un circuito paralelo al
devanado o los devanados de campo (14, 16) en modo de frenado.
5. Motor con excitación en serie según la
reivindicación 4 caracterizado por el hecho de que el
devanado secundario (30) del transformador (26a) está conectado en
serie a un resistor (70).
6. Motor con excitación en serie según una de
las reivindicaciones anteriores caracterizado por el hecho de
que en el circuito de frenado (68), en una vía paralela al devanado
o los devanados de campo (14, 16), hay conectado un dispositivo
limitador de tensión (24), preferentemente en forma de dos líneas de
diodos unidas entre sí de forma antiparalela.
7. Motor con excitación en serie según la
reivindicación 6 caracterizado por el hecho de que en el
circuito de frenado (68) el devanado secundario (30) del
transformador (26) está unido por un extremo al devanado o los
devanados de campo (16) y por el otro extremo está conectado con el
devanado de inducido (12) y con un extremo del dispositivo limitador
de tensión (24).
8. Motor con excitación en serie según la
reivindicación 6 o 7 caracterizado por el hecho de que en
modo de frenado el devanado de inducido (12) y, al menos, un
devanado de polo de conmutación (18, 20) se encuentran conectados en
serie y están unidos al devanado o los devanados de campo (14, 16)
en paralelo al dispositivo limitador de tensión (24) y a la vía
formada a través del devanado secundario (30) del transformador
(26a) y el resistor (70).
9. Motor con excitación en serie con conmutador,
en especial motor universal para herramientas eléctricas con freno,
provisto de un dispositivo de conmutación (S) para cambiar entre
modo de motor y modo de frenado, en el que en modo de motor hay
conectado en serie al menos un devanado de campo (14, 16) con un
devanado de inducido (12) en un circuito de corriente de motor (66)
cargado por una tensión de alimentación (22), y en el que en modo de
frenado el devanado o los devanados de campo (14, 16) forman con el
devanado de inducido (12) un circuito de frenado (68) cerrado y
separado de la tensión de alimentación (22), caracterizado
por el hecho de que se prevé un transformador (26, 26a, 26b, 26c)
alimentado por la red cuyo devanado secundario (30) se encuentra en
el circuito de frenado (68), que en el circuito de frenado (68) hay
presente un dispositivo limitador (74, 74c) con forma de circuito
transistorizado para la limitación de la tensión inducida en el
devanado de inducido (12) y que en el circuito de frenado hay un
diodo (72) conectado en serie con al menos un devanado de campo (14,
16).
10. Motor con excitación en serie según la
reivindicación 9 caracterizado por el hecho de que hay un
diodo (84) conectado en serie con el devanado secundario (30) del
transformador (26b, 26c).
11. Motor con excitación en serie según la
reivindicación 9 o 10 caracterizado por el hecho de que el
dispositivo limitador (74, 74c) está conformado para que al
alcanzarse una tensión de umbral en el devanado o los devanados de
campo (14, 16) se genere un flujo de corriente paralelo a dicho
devanado o devanados de campo (14, 16).
12. Motor con excitación en serie según la
reivindicación 11 caracterizado por el hecho de que el
dispositivo limitador presenta un circuito transistor de efecto de
campo (74) que al alcanzar su tensión de umbral se interconecta para
limitar la caída de tensión en el devanado o los devanados de campo
(14, 16).
13. Motor con excitación en serie según la
reivindicación 12 caracterizado por el hecho de que el
transistor de efecto de campo (74) está conectado por el drenador
(D) a un extremo del devanado o los devanados de campo (14, 16),
preferentemente entre el diodo (72) y un devanado de polo de
conmutación (18), y que el transistor de efecto de campo está unido
por la puerta (G) a un divisor de tensión (82) que está conectado en
paralelo al devanado o los devanados de campo (14, 16).
14. Motor con excitación en serie según una de
las reivindicaciones de la 9 a la 11 caracterizado por el
hecho de que el dispositivo limitador presenta un transistor bipolar
(74c) que está conectado por su base (B) entre el diodo (72) y un
devanado de polo de conmutación (18) preferentemente a través de un
diodo Zener (84).
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