Uno de los inconvenientes más importantes de los motores eléctricos es que requieren una cantidad relativamente alta de potencia al arrancar, al menos en comparación con la cantidad de energía que necesitan para funcionar durante la operación regular. Si utilizas una fuente de alimentación insuficiente, el motor DC podría sobrecargarla durante el arranque. La mejor manera de proteger tu equipo es implementando un arranque suave (o arranque suave/arrancador). La siguiente tutorial discutirá qué es un arranque suave para motores DC y cómo puedes construir e implementar tu propio circuito.
¿Por qué Necesitamos Arranques Suaves?
Al igual que con la mayoría de las cosas, los motores requieren una cantidad considerable de energía para arrancar. Pero una vez que arranca y se estabiliza, la cantidad de consumo de energía disminuye y se vuelve constante. Es compatible con el principio de conservación del momento. Sin embargo, este repentino pico de consumo de energía durante el arranque puede dañar tus interruptores y fusibles. Esta degradación puede no ocurrir instantáneamente. Podemos prevenir y solucionar esto mediante la implementación de un circuito de arranque suave.
¿Cómo Funciona un Arranque Suave?
El circuito de arranque suave (o arrancador suave) controla o modula la corriente del motor DC. Lo logra minimizando el par del motor. En consecuencia, esto da como resultado un arranque más controlado y suave, donde el arranque suave entrega la corriente en fases. Además, mientras que la mayoría de los arrancadores suaves para motores de bomba tienden a ser mecánicos, existen versiones de estado sólido. Funcionan de la misma manera pero a través de diferentes mecanismos. En esta tutorial, construiremos un dispositivo de este tipo.
Aplicaciones para Arrancadores Suaves
Una pregunta que puedes estar haciéndote es: "¿necesitamos arrancadores suaves para todos los motores DC?". La respuesta corta es "no". Solo es necesario para algunas máquinas y dispositivos electrónicos. Los motores DC no requieren explícitamente un arranque suave para funcionar. Sin embargo, un arranque suave o un circuito de arranque suave puede ayudar a prolongar la vida útil de tu equipo. Por lo tanto, no debes sentir ninguna presión para implementarlo en tu maquinaria.
Sin embargo, hay una gran cantidad de máquinas que utilizan motores DC que se beneficiarían de la inclusión de un arranque suave. Por supuesto, algunos motores pueden experimentar beneficios más significativos que otros. Dado que algunos motores DC tienen un mayor riesgo de sufrir daños o desgaste que otros debido a cantidades excesivas de corriente. Este hecho es más común en motores para:
- Cintas transportadoras
- Aplicaciones de bombeo
- Ventiladores y sistemas de enfriamiento grandes
- Helicópteros eléctricos
- Dispositivos de radiofrecuencia
Ventajas de los Arrancadores Suaves para Motores DC
Hemos establecido que los motores DC no necesariamente requieren arrancadores suaves para funcionar. Sin embargo, además de prolongar la vida útil de tu equipo, el uso de un arranque suave tiene otras ventajas. Estos beneficios incluyen:
- Uso más eficiente de la energía para una operación más suave
- Riesgo reducido de sobretensiones de energía
- Algunos arrancadores suaves te permiten controlar qué tan rápido o qué tan largo quieres que sea el arranque.
- Los arrancadores suaves pueden aumentar potencialmente el número de arranques por hora
- Reduce el riesgo de sobrecalentamiento de los motores durante el arranque
- El uso de un arranque suave optimiza la eficiencia operativa general del motor y del equipo
Diseño y Creación de un Circuito de Arranque Suave
En esta sección de la tutorial, cubriremos cómo diseñar y construir tu propio circuito de arranque suave. El siguiente proyecto debería ser lo suficientemente fácil para principiantes pero suficiente para aplicaciones prácticas.
Componentes Necesarios
Para construir el circuito de arranque suave para tu motor DC, necesitarás la siguiente lista de componentes electrónicos:
- Resistencia de potencia (R1)
- Relé estático de 12 voltios (K1)
- MOSFET IRFZ44N (Q1)
- Capacitor de 10µF (C1)
- Resistencia de 100k x 2 (R2, R3)
Si no puedes permitirte utilizar un relé estático de 12 voltios, puedes utilizar un diodo 1N4002 junto con un relé de 12 voltios con componentes mecánicos. Además, necesitarás una fuente de alimentación de 12 voltios para alimentar el circuito.
La siguiente lista consta de herramientas que probablemente necesitarás para compilar este proyecto. Lo que significa que dependerás de tu experiencia y conjunto de habilidades. Por ejemplo, no tienes que usar un soldador junto con una soldadura. En cambio, puedes usar cables.
- Guantes de trabajo
- Soldadura
- Soldador y circuito
- Cable de 20 AWG
- Cuchillo multiusos
- Regla/cinta métrica
- Destornillador de cabeza plana y de estrella
- Alicates
Esquema
Una vez que te hayas asegurado de tener los componentes y el equipo correctos, puedes usar los siguientes pasos para ensamblar tu circuito de arranque suave :
- Ejecuta un cable o una conexión de soldadura desde tu fuente de alimentación de 12 voltios.
- Luego, conecta las dos resistencias de 100k Ohm en serie desde tu fuente de alimentación.
- Conecta a tierra las resistencias.
- Luego, crea un circuito paralelo y ejecuta un cable (o resistencia de soldadura) al capacitor.
- Conecta a tierra la resistencia.
- Luego, conecta el capacitor al MOSFET.
- Conecta a tierra el MOSFET.
- Luego, ejecuta una conexión desde el MOSFET al relé estático.
- Finalmente, crea un pequeño circuito paralelo con la resistencia de potencia y conéctala a los pines de salida del relé.
Si has elegido utilizar un MOSFET mecánico junto con un diodo, deberás colocar el diodo en paralelo a tu relé mecánico. Además, debes conectar el diodo a los pines de entrada del relé.
Una vez que hayas terminado de ensamblar el circuito, puedes conectarlo a un inversor. Luego puedes conectarlo al motor DC. Alternativamente, puedes unir el curso al motor DC. Sin embargo, esta configuración sería menos deseable.
Como ingeniero electrónico, crear dispositivos nuevos e innovadores es esencial. Sin embargo, podemos mejorar continuamente el diseño de las viejas invenciones. Este es el propósito de los arrancadores suaves. Reducen la velocidad de arranque de un motor para estabilizar la corriente que una fuente de alimentación le entrega. Extiende la vida útil de tus máquinas. A su vez, esto te ahorrará dinero a largo plazo. Si bien el proyecto que hemos incluido en esta tutorial es lo suficientemente simple como para construirlo, puedes limpiarlo agregando una PCB o una placa de pruebas.
Sin embargo, recuerda tener cuidado al trabajar con componentes electrónicos. Como siempre, esperamos que hayas encontrado esta tutorial práctica. Gracias por leer.
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