Descripcion del Problema y de la solución Propuesta.
Eliminación del ruido en máquinas Optimum/Quantum con motores C.C.
(Toda la información se aporta a título informativo, sin que se acepte ninguna responsabilidad sobre el resultado de su uso)
Introducción.
En este hilo vamos a describir una de las formas que hay para eliminar el tremendo “ruido eléctrico” que producen los motores de corriente continua, de determinadas máquinas herramienta. Este ruido está provocado por la inexistencia de un filtro a la salida de la placa de potencia, lo que hace que al motor le llegue una alimentación pulsante, con picos de gran valor, que hace que la corriente eléctrica por los devanados induzca un flujo pulsante en el hierro del motor. Al estar éste construido por placas apiladas, comienzan a vibrar, produciendo unas ondas sonoras en el espectro audible.
Vídeo que muestra el enorme ruido eléctrico que genera el torno Optimum 180x300 Vario
El contenido de este texto está orientado a máquinas con motores de corriente continua de hasta 500 vatios. Por ejemplo:
- Fresadoras Quantum BF16 y Optimum BF20 (motores de hasta 500 vatios)
- Torno Optimum 180*300 Vario.
Pero en realidad es válido para cualquier modelo de otro fabricante, con tal de que el motor sea de corriente continua, y de potencia que no rebase mucho el límite indicado.
Más allá de eliminar el ruido de la máquina, las ventajas de montar un filtro con una inductancia y un Condensador, son:
- Se reducen los armónicos y mejora el valor eficaz de corriente.
- Mejora el factor de potencia.
- Limita la componente alterna superpuesta a la continua, mejorando la conmutación del motor DC.
Conexionado eléctrico interno de las máquinas.
La alimentación entra al torno a través de los fusibles, y pasa por un interruptor con enclavamiento eléctrico (para que si se va la luz, se auto-desconecte). De ahí van los cables de red a la placa pequeña. Esta es una placa de mando.
En la placa de mando se obtienen tensiones pequeñas (del tipo de 9V, 5V, etc) para diferentes usos, como alimentar el sistema de finales de carrera de seguridad, o alimentar el tacómetro (si es que el torno lo lleva).
Desde esta placa de mando, a su vez, salen dos cables de red, hacia la placa de potencia.
Es decir, a la placa de potencia llegan 220V, desde la placa de mando.
La placa de potencia regula la tensión que le llega, y la convierte en pseudo-continua de valor eficaz ajustable, que es lo que obtenemos a su salida. De ahí salen dos cables hacia el conmutador.
Esa tensión pseudo-continua que llega al conmutador puede ser invertida aquí, para que el motor gire en un sentido u otro.
Procedimiento para eliminar el ruido:
Para eliminar el ruido de estas máquinas, es necesario montar un filtro LC entre la placa y el conmutador que alimenta el motor, por lo que habrá que comprar una bobina (L) y un condensador (C) de valores adecuados. También algo de pequeño material de montaje, utillaje, una caja, etc.
Filtro LC pequeño C
Filtro LC , con C muy grande
Justificación de la solución. Explicaciones generales.
Un filtro LC para una máquina rotativa de continua no es un sistema que haya de calcularse de forma exacta para cada caso. De hecho, no hay unos valores que sean los mejores, ya que valores bajos filtran poco, pero valores demasiado altos distorsionan los transitorios de arranque, aceleración y deceleración.
El cálculo estricto de filtros LC conlleva mucho aparato matemático. Se hace a partir de los diagramas de Bode, para sistemas subamortiguados de segundo orden, propios de sistemas con resistencia baja, en los que se define cuánta ha de ser la amortiguación del armónico principal, etc.
El que tenga curiosidad, puede leer una breve iniciación al tema aquí:
http://www.fisicarecreativa.com/informes/infor_em/rlc_serie_libre_beck2k2.pdf
Como ya se adivina en el documento, el aparato matemático que acompaña a estos cálculos corresponde al segundo ciclo de ingeniería industrial, aunque el problema en sí es sencillo de resolver.
Hechos estos cálculos para varias máquinas de este foro, solo queda ajustar a conveniencia de cada caso.
A la hora de montar físicamente el filtro LC, convendrá que recordemos que los condensadores se conectan en paralelo para sumar sus efectos, y que si es electrolítico, ha de respetarse la polaridad, de forma que se unan los (+) por un lado, y los (-), por otro.
La bobina y el condensador son llamados "componentes duales". Esto quiere decir que producen exactamente el mismo efecto, cuando uno está en serie y el otro en paralelo. Es decir, que en el filtro LC suman sus efectos.
Otra función muy importante de la L es limitar la corriente de arranque que se exige a la placa de potencia. Debido a que el C es muy grande, al conectarse el circuito y estar descargado, se comportará como un cortocircuito, en el sentido de que demandará mucha corriente a la placa de potencia, para comenzar a cargarse. Esto solo dura unos instantes, ya que a medida de que se va cargando, su demanda de corriente irá disminuyendo, pero es el tiempo suficiente para quemar la placa de potencia.
Para evitarlo, se monta la bobina en serie, entre la placa y el C. Como sabemos, las bobinas se oponen a variaciones bruscas de corriente. De esta forma, aunque en el arranque el C exija mucha corriente, la bobina no permitirá que esta crezca demasiado, quedando de esta forma limitada la corriente que se le exige a la placa de potencia. Esto evita que los tiristores de potencia se quemen.
Por todo ello, no debemos eliminar ninguno de los dos componentes.