FRENO ELECTROMAGNETICO DL 1019M

LABORATORIO UNILAB
FRENO ELECTROMAGNETICO
DL 1019M
s.r.l. Viale Romagna, 20 - 20089 Rozzano (Milano) Italy - Tel. ++39 02 8254551 - Fax ++39 02 8255181 - E-mail: delorenzo@delorenzo.it
DL 1019M
INDICE
PARTE A
1
Principio de funcionamiento
Pag.
1
2
Medida del par frenante
Pag.
2
3
Condiciones de carga
Pag.
4
4
Configuracion del freno
electromagnetico
Pag.
5
Modalidad de empleo
Pag.
7
A
B
Pag.
Pag.
8
8
Datos de la placa
Pag.
10
Prueba practica
Prueba al freno del motor
asincronico
Pag.
11
5
Medida de la velocidad
Medida directa del par frenante
PARTE B
DE LORENZO
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I
DL 1019M
1 - PRINCIPIO
DE
FUNCIONAMIENTO
El fenómeno físico en el cual se basa el freno electromagnético a corrientes parásitas de Foucault (freno Pasqualini) es el siguiente; un disco de material conductor,
adaptado al eje del motor en prueba, viene expuesto a las expansiones polares de un
electromagneto a excitación regulable.
Cuando el electromagneto viene excitado y el motor empieza a rotar, el disco corta
las líneas de flujo del campo magnético y por lo tanto se vuelve sede de corriente
inducida que siguen recorridos muy variados en su masa conductora.
Estas corrientes dan lugar a dos fenómenos:
- Calentamiento del disco por efecto Joule;
- Frenado del disco. En realidad por la ley de Lenz, las corrientes del disco, siendo inducidas, tendrán sentido tal de oponerse a las causas que las han generado.
Dicha causa es el movimiento del disco y por lo tanto la reacción electrodinámica, que inevitablemente nace entre las corrientes del disco y el flujo que lo involucra, da lugar a una fuerza que se opone al movimiento.
Estos dos fenómenos son estrictamente interdependientes, y entonces la potencia
total disipada por efecto Joule en el disco corresponde perfectamente a la potencia
de frenaje dada del producto del par frenante por la velocidad angular.
Se puede por lo tanto afirmar que el electromagneto ejerce sobre el disco en rotación un par en el sentido opuesto al movimiento, pero se puede también decir que el
disco ejerce sobre el electromagneto un igual par en el mismo sentido de su rotación
(principio de la reacción igual y contraria).
Por lo tanto, si mediante un sistema cualquiera (pesos movibles sobre brazos graduados) se mide el par agente sobre el electromagneto, se obtiene también el valor
del par frenante existente en el disco adaptado al eje del motor en prueba.
La acción frenante viene controlada variando la corriente de excitación del electromagneto.
Este tipo de freno, por su gran sencillez, la extrema gradualidad de regulación del
frenado y la gran sensibilidad de medida del par, ha encontrado desde hace tiempo
una gran difusión.
A las ventajas que acabamos de mencionar se tienen que agregar los siguientes defectos:
- la potencia frenante viene enteramente disipada en calor en el disco y por lo
tanto no es aconsejable emplear el freno más alla de los límites nominales a
menos que no sea por pruebas de muy corta duración;
- la acción frenante está estrechamente ligada a la velocidad de rotación del disco
de frenaje y precisamente, manteniendo constante la excitación de los electromagnetos, mayor es la velocidad de rotación del disco, mayor será la acción frenante. A las bajas velocidades de rotación el frenaje se vuelve muy débil y por lo
tanto el freno electromagnético no es idóneo para el frenaje de motores muy lentos a menos que no sean de baja potencia.
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2 - MEDIDA
DEL
PAR
FRENANTE
El procedimiento de medida es muy simple.
a)
Posición del contrapeso
b
G'
G
Cp
Cp = Contrapes
G = Peso de medida
Burbuja
Si la rotación del motor en prueba se realiza según la flecha reportada en la figura, se necesita disponer el contrapeso Cp en el brazo de la derecha y el peso
de medida G en el brazo de la izquierda.
En caso de rotación contraria, hay que invertir la posición del peso de medida
G con la del contrapeso Cp.
b)
Balanceo inicial
Con el motor parado se mueve el peso de medida G al inicio de la graduación
del propio brazo y se regula la posición del contrapeso Cp hasta llevar al equilibrio la corona de los electromegnetos, controlándolo mediante la burbuja.
A este punto se bloquea el contrapeso Cp que no deberá desplazarse más durante la prueba.
c)
Medida
Después de haber puesto en rotación el motor en prueba, la carcassa oscilante
tiende a inclinarse también bajo el efecto de la acción frenante debida a la excitación de los electromagnetos, regulada a la intensidad de frenaje requerida.
La medida del par frenante viene efectuada reportando en equilibrio la corona
oscilante desplazando oportunamente el peso de medida G (posición G').
El par frenante resulta
C = G • b (Nm)
donde G = peso de medida en N (Nota: 1 N = 0,102 kg)
b = brazo en m
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Conociendo además la velocidad de rotación n del disco de frenaje se puede
calcular el valor de la potencia de frenaje, es decir, la potencia mecánica que
efectivamente la máquina en prueba transmite al eje.
2π
Pr =
nC
(W)
60
Donde C = par en Nm
n = velocidad de rotación en rpm
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3 - CONDICIONES
DE
CARGA
El freno electromagnético constituye la carga del motor en prueba.
a)
Par nominal del motor en prueba
Utilizando los datos de la placa del motor en prueba se precalcula el par nominal
60
Cn(Nm) =
Pr(W)
2πn
donde n está expresado en rpm
b)
Par de frenaje
Los valores de la carga en función del par nominal vienen normalmente prefijados en los varios cuartos distribuidos entre cero y una sobrecarga del 25%
Cfren(Nm) = 0 ; 1/4 Cn ; 2/4 Cn ; 3/4Cn ; 4/4 Cn ; 5/4 Cn
c)
Pesos y brazos de medida
Queriendo aprovechar de la entera graduación del brazo de medida, el peso de
medida necesario está dado por
Cmax
5/4
G(N) =
Cn(Nm)
=
bmax
bmax(m)
Después de haber elegido el peso de medida G se determina el brazo correspondiente al par de frenaje nominal
Cn(Nm)
bn(m) =
G(N)
por lo que resultan determinantes los brazos de prueba a los varios cuartos de
la carga
bprueba = 5/4 bn ; 4/4 bn ; 3/4 bn ; 2/4 bn ; 1/4 bn
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4 - CONFIGURACION
DEL
FRENO
ELECTROMAGNETICO
El freno electromagnético del DL 1019M está compuesto de las siguientes partes
esenciales.
1
6
2
7
1 - Juntura de acoplamiento (acople)
2 - Cuerpo externo
6 - Cuerpo interno oscilante
7 - Lector optico con conector para acoplamiento a los taquimetros electronicos
con proteccion de maxima velocidad'
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3
4
8
4
5
3 - Brazo graduado
4 - Pesos de medida
5 - Brazo del contrapeso
8 - Burbuja de nivel
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5 - MODALIDAD
DE
EMPLEO
El freno DL 1019M viene utilizado en el ámbito del laboratorio UNILAB para potencias nominales de 1 kW a 3000 rpm.
El acoplamiento con los motores se realiza mediante una juntura elástica (ACOPLE)
sobre la base DL 1013A.
Se recomienda de no sobrecargar el freno más alla de los datos de la placa para no
dañarlo (puesto que toda la potencia de frenaje está disipada en calor).
Es aconsejable dejar rotar el freno totalmente desexcitado durante algunos minutos
después de la prueba de frenaje para favorecer su enfriamiento.
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5.a
Medida de la velocidad
El freno electromagnético presenta un lector óptico que va a parar a un conector especial al cual se debe conectar el cable para alimentar el taquímetro electrónico digital.
5.b Medida directa del par frenante
En el freno magnético es posible medir el par frenante directamente en Nm
mediante una celda de carga DL 2006E.
La celda de carga deberá ser acoplada con un medidor de par digital.
En el caso se disponga de la celda de carga el montaje de la misma en el freno
DL 1019M tiene que ser efectuado como en la figura, colocandola en el soporte A mediante los tornillos B de modo que el conector C entre sin esfuerzo en
el agujero de la celda (es posible eventualmente regular el soporte A aflojando
los tornillos D).
A T T E N Z I O N E : NO FORZAR NUNCA LA CELDA DE CARGA PARA NO
DAÑARLA.
Insertando el asta expresa en el agujero E (de modo que salga del otro lado) es
posible medir el par de arranque en cuanto el rotor y el estator vienen bloqueados mecánicamente entre si.
E
C
B
A D
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PRUEBA
PRACTICA
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DATOS
DE
LA
PLACA
FRENO ELECTROMAGNETICO DL 1019M
+
-
U max. = 250 V
P = 1.4 kW S3
N = 4000 rpm max.
La carcasa es libre de oscilar alrededor del eje y puede llevar dos brazos a los cuales vienen aplicados peso y contrapeso.
Largo útil de los brazos :
300 mm
Pesos :
2 x 2 kg
Completo de burbuja de equilibrio
Los datos listados son orientativos y no vinculantes :
POTENCIA NOMINAL :
1,4 kW
S3 : Servicio cíclico con período de trabajo y sucesivos períodos de funcionamiento en vacío.
Duración del ciclo: 10 min. de trabajo; 20 min.
de pausa.
VELOCIDAD MAXIMA :
3600 rpm
TENSION DE EXCITACION : 250 Vcc max
CLASE DE AISLAMIENTO : F
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PRUEBA
PRACTICA
Esquema eléctrico para la prueba al freno electromagnético
El propósito de la prueba es el de determinar el rendimiento efectivo del motor con
una medida directa: el motor viene cargado con un freno electromagnético dotado de
brazos y pesos de medida.
Wb
✱
✱
U1
L1
L2
L3
V1
A
W1
M•
3~
V
Af
F
✱
Wa
✱
+
NOTA :
-
Considerados los datos de la placa del motor en prueba, resulta conveniente conectar los embobinados del estator en estrella.
Observación
Es necesario disponer también de un taquímetro para la medida de la velocidad de
rotación.
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ESQUEMA TOPOGRAFICO
40
20
USCITA MONOFASE
FISSA
USCITA TRIFASE
FISSA
USCITA CC VARIABILE
+
PROTEZIONE
MASSIMA •
VELOCITA'
60
80
0
100%
K1
-
F
50/60Hz
Af
rpm
K1
V
K2
2A
Tachimetro elettronico
400V
✱
A
✱
Wa
✱
Wb
5 - 10A
✱
5A - 400V
5A - 400V
W2
U1
U2
V1
V2
+
Traduttore
ottico di •
velocità
W1
K2
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SUCESION DE LAS MANIOBRAS
Después de haber acoplado el motor en prueba al freno electromagnético y realizado
el circuito indicado, ejecutar las siguientes maniobras:
1 Predisponer los módulos:
SALIDA TRIFASICA FIJA :
Interruptor abierto
SALIDA VARIABLE CC :
(EXITACIÓN)
Interruptor abierto
Variador rotado completamente en
sentido anti horario
2 Shuntar las bobinas amperimétricas de los instrumentos ejecutando la conexión
indicada con trato descontínuo de manera de proteger los mismos contra el pico
de corriente de arranque.
3 Ejecutar el balanceo inicial del freno electromagnético llevando el peso de medida G al inicio de la graduación del propio brazo y desplazando el contrapeso C
hasta equilibrar la burbuja.
Bloquear el contrapeso C, que ya no va desplazado en el transcurso de la prueba.
Precalcular las condiciones de carga.
4 Activar el módulo de alimentación cerrando el interruptor.
Controlar que el motor rote en el sentido correcto respecto a la posición del peso
de medida G. Quitar los cables de corto circuito.
5 Fijar el peso de medida G en la posición del brazo correspondiente a la condición
prefijada de máxima carga.
6 Cerrar el interruptor en la sección corriente contínua para activar la excitación
del freno.
Regular con la manopla la excitación del electromagneto en modo de regresar el
freno a las condiciones de equilibrio.
Controlar la corriente de excitación con el amperímetro Af.
7 Mediante el dispositivo óptico acoplado al medidor de velocidad, relevar la velocidad de rotación y anotar las indicaciones de los instrumentos.
8 Variando la posición del peso de medida G se realizan las demás condiciones de
carga y se provee a reequilibrar cada vez el freno interviniendo en su excitación,
relevando las nuevas indicaciones de los instrumentos.
9 Abrir los interruptores, para parar el motor y desexcitar el freno.
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TABLA DE LOS RELIEVES
α
G
(N)
b
C
(m) (Nm)
div
K
I
(A)
K
Wa
(div)
Wb
(div)
Pa
(W)
cosϕ
n
(rpm)
Pr
(W)
η
1/4
2/4
3/4
4/4
5/4
N O T A : ESTATOR Y; Valim = 380V
Fórmulas de cálculo
C=G
•
b Pa = K (Wa + Wb)
1 + X
cosϕ =
Wb
2√ X - X + 1
2
2π n
Pr =
C
60
donde X =
Wa
η=
Pr
Pa
I
Conexion estatorica = Y
cosϕ
η
n
Pn
Pr
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