Como proveedor de motores actuales de CA, he sido testigo de primera mano el papel crítico que juegan estos motores en varias industrias. Comprender el torque - curvas de velocidad de diferentes tipos de motores actuales de CA es esencial tanto para los ingenieros como para los usuarios finales. Estas curvas no solo ayudan a seleccionar el motor correcto para una aplicación específica, sino también a optimizar su rendimiento.
Conceptos básicos de torque - curvas de velocidad
Antes de profundizar en las curvas de velocidad específica de diferentes motores de CA, es importante comprender los conceptos básicos. El par es la fuerza de rotación que hace que un objeto gire alrededor de un eje, y la velocidad se refiere a la velocidad de rotación del eje del motor, generalmente medido en revoluciones por minuto (rpm). La curva de velocidad de torque es una representación gráfica de cómo la salida del par de un motor cambia a medida que varía su velocidad.
Torque - Curva de velocidad de motores de inducción de jaulas de ardilla
Los motores de inducción de la jaula de ardillas son el tipo de motor de CA más utilizado debido a su simplicidad, resistencia y bajo costo. Su curva de torque - velocidad generalmente tiene tres regiones distintas:
- Región inicial: Al principio, cuando el motor está en reposo (0 rpm), el deslizamiento (la diferencia entre la velocidad sincrónica y la velocidad del rotor real) es del 100%. El motor produce un alto par de arranque, que es necesario para superar la inercia de la carga y comenzar la rotación. Sin embargo, la corriente de arranque también es muy alta, generalmente de 5 a 7 veces la corriente nominal.
- Región acelerada: A medida que el motor se acelera, el deslizamiento disminuye y el par inicialmente aumenta a un valor máximo conocido como torque de extracción. Este es el par máximo que el motor puede producir sin estancarse. Después de alcanzar el par de extracción, el par comienza a disminuir a medida que la velocidad se acerca a la velocidad sincrónica.
- Región de funcionamiento: Cuando el motor alcanza su velocidad nominal, funciona con un par relativamente constante. El par en este punto es el par nominal, que es el par que el motor puede producir continuamente sin sobrecalentamiento.
Los motores de inducción de la jaula de ardillas son adecuados para aplicaciones donde la carga requiere un par de arranque alto, como cintas transportadoras, bombas y ventiladores. Puedes explorar una amplia gama deMotor de CA industrialOpciones que incluyen motores de inducción de jaulas de ardilla para sus necesidades industriales.
Torque - Curva de velocidad de motores de inducción del rotor de heridas
Los motores de inducción del rotor de heridas tienen una característica de torque más flexible en comparación con los motores de inducción de jaulas de ardilla. El rotor de un motor del rotor de la herida tiene un conjunto de devanados que están conectados a resistencias externas a través de anillos de deslizamiento.
- Región inicial: Al agregar resistencia externa al circuito del rotor al arranque, el motor puede producir un par de arranque muy alto con una corriente de arranque relativamente baja. Esto hace que los motores de inducción del rotor de la herida sean ideales para aplicaciones que requieren un alto par de arranque y un comienzo suave, como grullas y polipastos.
- Región de control de velocidad: La resistencia externa se puede ajustar durante la operación para variar la velocidad - par característica del motor. Al aumentar la resistencia externa, el deslizamiento en el que ocurre el par máximo aumenta, lo que permite un rango más amplio de control de velocidad.
- Región de funcionamiento: Una vez que el motor alcanza la velocidad deseada, la resistencia externa puede reducirse a cero, y el motor funciona de manera similar a un motor de inducción de jaula de ardilla en un par relativamente constante.
Torque - Curva de velocidad de motores síncronos
Los motores síncronos funcionan a una velocidad constante que se sincroniza con la frecuencia de la fuente de alimentación de CA. Su curva de torque - velocidad es bastante diferente de los motores de inducción.
- Región inicial: Los motores sincrónicos no tienen un par inicial por su cuenta. Requieren un medio externo para llevar el rotor a la velocidad casi sincrónica antes de poder bloquear con el campo magnético giratorio. Esto se puede lograr usando un motor de caballo o utilizando una unidad de frecuencia variable (VFD).
- Región de sincronización: Una vez que la velocidad del rotor se acerca a la velocidad sincrónica, el motor se puede sincronizar con el campo magnético giratorio, y comienza a producir torque. La curva de velocidad de par de un motor síncrono es una línea recta desde la velocidad sincrónica hasta el par cero.
- Región de funcionamiento: Los motores sincrónicos funcionan a una velocidad constante independientemente del par de carga, siempre que el par de carga no exceda el torque máximo de extracción. Se usan comúnmente en aplicaciones donde se requiere una velocidad constante, como en molinos textiles y molinos de papel.
Torque - Curva de velocidad de motores de CA de una sola fase
Los motores de CA de una sola fase se usan ampliamente en pequeños electrodomésticos y aplicaciones domésticas. Se pueden clasificar aún más en diferentes tipos, como la división de fase, el condensador, el inicio y el condensador, los motores de ejecución.
- Región inicial: Los motores de una sola fase generalmente tienen un par de arranque bajo. Los motores de fase divididos usan un devanado de fase dividido para crear un campo magnético giratorio al principio, pero su par inicial es limitado. Condensador: los motores de inicio usan un condensador en el devanado auxiliar para aumentar el par inicial. El condensador proporciona un cambio de fase en la corriente, creando un campo magnético giratorio más fuerte.
- Región de funcionamiento: Una vez que el motor alcanza una cierta velocidad, el devanado inicial (en fase y condensador de fase y motores de arranque) generalmente se desconecta, y el motor funciona con el devanado principal. Condensador: los motores de ejecución usan un condensador continuamente durante la operación para mejorar el factor de potencia y el rendimiento de la ejecución.
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Torque - Curva de velocidad de servomotores de aire acondicionado
Los servomotores de CA están diseñados para aplicaciones de control de alta precisión. Su curva de torque - velocidad se caracteriza por una alta salida de torque a bajas velocidades y una característica de velocidad de par relativamente plana en un amplio rango de velocidad.
- Región de baja velocidad: AC Servo Motors puede producir un alto par continuo a bajas velocidades, lo cual es esencial para aplicaciones que requieren posicionamiento preciso y alto torque al principio, como brazos robóticos y máquinas CNC.
- Región de alta velocidad: El par disminuye gradualmente a medida que aumenta la velocidad, pero el motor aún puede mantener una salida de par relativamente alta a altas velocidades en comparación con otros tipos de motores de CA. Esto permite una aceleración rápida y desaceleración, lo que hace que los servomotores de CA sean adecuados para aplicaciones dinámicas.
- Región de control: Los servomotores de CA generalmente están controlados por una unidad de servicio, que puede ajustar el par y la velocidad en función de la retroalimentación de un sensor de posición o velocidad. Esto permite un control preciso de la operación del motor.
Impacto del par - curvas de velocidad en la selección del motor
Al seleccionar un motor de CA para una aplicación específica, la curva de velocidad de par es uno de los factores más importantes a considerar. Aquí hay algunos puntos clave:
- Requisito de par de arranque: Si la carga tiene una alta inercia y requiere un par de arranque alto, como una correa transportadora grande o una bomba de servicio pesada, un motor con un par de arranque alto, como un motor de inducción de jaula de ardilla o un motor de inducción del rotor de heridas.
- Requisito de control de velocidad: Para aplicaciones que requieren control de velocidad, como un ventilador de velocidad variable o una máquina herramienta, un motor con un rango de control de velocidad amplia, como un motor de inducción del rotor de heridas o un servomotor de AC, es más adecuado.
- Constante - Requisito de velocidad: Si la aplicación requiere una velocidad constante, como un generador o un sistema de accionamiento sincrónico, un motor sincrónico es la mejor opción.
Conclusión
Comprender las curvas de torque - velocidad de diferentes tipos de motores de corriente de CA es crucial para seleccionar el motor adecuado para su aplicación. Cada tipo de motor tiene su característica única de torque, que determina su idoneidad para diferentes cargas y condiciones de funcionamiento.
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Referencias
- Chapman, SJ (2012). Fundamentos de maquinaria eléctrica. McGraw - Hill.
- Fitzgerald, AE, Kingsley, C. y Umans, SD (2003). Maquinaria eléctrica. McGraw - Hill.
- Krause, PC, Wasynczuk, O. y Sudhoff, SD (2002). Análisis de maquinaria eléctrica y sistemas de accionamiento. Wiley - Interscience.
