Control de velocidad del motor de inducción PSC (Preguntas sobre el funcionamiento con alto deslizamiento)

Los motores de inducción normalmente funcionan a velocidad síncrona, ya que la mayoría de los tipos de motores (CS/CSCR/fase dividida permanente) tienen pares de torsión altos y bajos. Un motor PSC, por otro lado, no tiene mucho par de torsión a bajas revoluciones.

Las aplicaciones FAN no requieren mucho par de arranque, lo que significa que puede operar con un desvío significativo de la velocidad síncrona (reducción de velocidad) al reducir el toque creado por las bobinas sin temor a que se detenga el motor.

(La velocidad síncrona del motor seguirá siendo la MISMA en CUALQUIER voltaje suministrado, pero la velocidad operativa resultante puede ser significativamente diferente cuando se usan configuraciones de par de bobina de menor potencia. Con una potencia de bobina baja, el motor se establecerá en un punto operativo de mayor deslizamiento en el rendimiento). curva.) El par de bobina se puede controlar variando el voltaje suministrado a las bobinas.

Aquí hay un par de motor frente a la carga del ventilador a diferentes voltajes operativos.

Torque del motor frente a la carga del ventilador

Después de mucha investigación, los motores PSC de 3 velocidades comunes (menos de 1 HP) tienen un control de velocidad implementado mediante el uso de devanados adicionales en 2 de los 4 polos del DEVANADO PRINCIPAL.

Aquí está el esquema del motor:

{Esquema de cableado del motor PSC

Cableado del motor (Rojo = Devanado principal, Negro = Devanado auxiliar, Azul = Devanados de control de velocidad adicional)

Tengo algunas preguntas

1) Parece que la reducción de tensión presente, alimentando los devanados principal+auxiliar, se debe únicamente a la resistencia presente de las dos bobinas adicionales (azul). ¿Hay algo significativo acerca de la inductancia presente de estos devanados? (¿Tendría un divisor de voltaje de resistencia el mismo rendimiento y pérdida de eficiencia?

2) Si pasa por alto los devanados adicionales, ¿puede conectar un transformador O un atenuador (triac) a la entrada de línea ALTA y lograr el mismo control de velocidad pero con mayor eficiencia?

3) ¿Cuánto deslizamiento se puede lograr? Si se agrega un transformador o un atenuador a la entrada de línea, ¿se pueden lograr velocidades más bajas que las incorporadas en el motor a través del cable de baja velocidad?

4) ¿Qué sucede con la eficiencia del motor con alto deslizamiento?

He buscado durante horas en Google, pero todavía no pude encontrar las respuestas.

Respuestas (3)

Debe comprender que un motor de inducción es solo un transformador con un secundario extraño en cortocircuito y giratorio.

  1. Esos devanados primarios adicionales están acoplados magnéticamente con el devanado principal y, por lo tanto, la disposición funciona como un autotransformador (más el transformador principal con el extraño secundario giratorio en cortocircuito).
  2. Obtiene un control de velocidad más fino con una eficiencia ligeramente menor. Pero el principal problema con un atenuador triac es el voltaje y, como resultado, las corrientes se vuelven no sinusoidales, lo que hace que el motor traquetee audiblemente. Es por eso que los ventiladores de techo normalmente no usan este método.
  3. Cuanto más deslizamiento, más pérdidas en el rotor. Como el ventilador en el eje del motor es menos eficiente a velocidades más bajas, es una penalización doble.
  4. La potencia eléctrica que entra en un motor de inducción es bastante independiente de la velocidad. (Por supuesto, a menor voltaje, la energía eléctrica también es menor). Todo lo que no se convierte en energía mecánica se convierte en calor. Por lo tanto, no desea operar un motor de inducción continuamente con un deslizamiento de más del 10%. Los ventiladores de techo parecen ser la única excepción, porque la gente los demanda.
Después de buscar qué es un autotransformador, ahora entiendo lo que está pasando. Un transformador típico tiene dos devanados. Un autotransformador es un solo devanado. Con un autotransformador, la "altura utilizada"/impedancia del devanado de entrada y salida compartido determina la relación de transformación. El autotransformador en el motor funciona de manera equivalente a un transformador convencional conectado a la entrada de la línea de velocidad H. — ¿Por qué la velocidad del ventilador es proporcional a su eficiencia mecánica? No creo que una velocidad de ventilador más baja se comporte con menos eficiencia mecánica o de manera significativa. Probaré con un transformador
La cantidad de aire que se mueve es aproximadamente proporcional a la potencia mecánica del ventilador. Eso por sí solo ya significa que a velocidades más bajas es más bajo. Pero como un ventilador tiene un par cuadrático sobre la característica de velocidad, la cantidad de aire depende de la velocidad a la tercera potencia. → Si planea hacer funcionar un motor a bajas velocidades, debe sobredimensionar el ventilador de enfriamiento o tener un ventilador externo o una caja de cambios solo para el ventilador.
Pero no quiero mantener constantes los cfm. Se me baja la velocidad del motor, para bajar la velocidad del ventilador, para mover menos aire, pero al final hacer menos ruido. Estoy bien con la circulación reducida.
La pregunta es si el motor está bien con menos circulación. Se calienta si el deslizamiento sube.
¿Puede explicar un poco más el concepto de autotransformador? Estoy tratando de entender qué sucede dentro del motor cuando se aplica energía a los diferentes grifos. Cada derivación tiene una resistencia diferente, sin embargo, cuando aplicamos, digamos, 120 V a cualquiera de las derivaciones, ¿el voltaje se reduce/aumenta como lo haría en un autotransformador o es 120? También, ¿cuál es la carga en este caso? el devanado del condensador o es el rotor no conectado eléctricamente? ¿La diferencia en la velocidad se debe simplemente a corrientes más bajas debido a resistencias más altas, lo que da como resultado un campo magnético más débil y, por lo tanto, menos par?
No se trata de resistencia, se trata de seleccionar un voltaje. Además, la nota del autotransformador se refería al devanado principal y los devanados adicionales a la izquierda, no al devanado auxiliar. Esos devanados adicionales a la izquierda están conectados en antiserie. Eso significa que, si usó las conexiones "baja" y "neutral", por ejemplo, una parte del flujo magnético proveniente del devanado principal es cancelado por el contraflujo proveniente de los devanados adicionales y, por lo tanto, el motor "ve" menos voltaje. .
La razón por la que esto se hace con devanados antiserie en lugar de devanados en serie es el ahorro de cobre. Si coloca todos los devanados en serie, los devanados adicionales deben usarse en la configuración de voltaje más alta y, por lo tanto, en la configuración de potencia más alta. Eso significaba que todos los devanados tenían que tener la misma sección transversal de cable. Con el truco antiserie, puede usar un cable más delgado para el devanado adicional porque solo se usan en la configuración de baja potencia.

No creo que hayas descrito correctamente la conexión. No creo que los polos estén conectados de manera diferente. El efecto de las conexiones bajas y medias es prácticamente el mismo que reducir el voltaje externamente con un control tipo dimmer o resistencia en serie. Sin embargo, el método de resistencia en serie tendría pérdidas adicionales en las resistencias y el control de atenuación también tendría pérdidas adicionales.

La velocidad más baja que se puede alcanzar está determinada por las características del motor y la carga. El motor debe adaptarse estrechamente a la carga. Es probable que los intentos de reducir la velocidad por debajo de la velocidad baja establecida en fábrica no sean muy efectivos.

La eficiencia del motor con menor deslizamiento es menor, pero este tipo de control de velocidad solo se usa para ventiladores y bombas centrífugas que naturalmente usan mucha menos energía a velocidades más bajas. La potencia de conducción del ventilador es proporcional a la velocidad al cubo. Conducir un ventilador a la mitad de la velocidad requiere una octava parte de la potencia requerida a la máxima velocidad. El resultado es que la reducción de la eficiencia del motor no da como resultado una mayor potencia total utilizada.

En mi opinión, el condensador está allí para generar un cambio de fase de 90 ° (mientras que también reduciría el voltaje, que se compensa con un diseño diferente del devanado auxiliar).

¿No debería ser posible desconectar el capacitor y hacer que el cambio de fase y la reducción de voltaje se realicen mediante un VFC trifásico modificado, usando solo dos de las salidas?

El VFC podría mantener el cambio de fase mientras ajusta la frecuencia para reducir la velocidad. Los voltajes de salida tendrían que reducirse con la reducción de la velocidad debido a la menor resistencia de inducción de los devanados. Las pérdidas magnéticas deberían reducirse con una frecuencia más baja y una potencia generada más baja, por lo que las pérdidas óhmicas deberían dominar la generación de calor.

Como las pérdidas óhmicas son proporcionales a la corriente del devanado, la tensión de salida del VFC modificado podría ajustarse para mantener la corriente efectiva al nivel que tiene con el uso de frecuencia y tensión estándar. De esa manera, el motor no debería sobrecalentarse y aún así tener un par bastante alto. Seguiría siendo un par mucho más bajo que a la velocidad nominal, pero no demasiado inferior al óptimo a la velocidad deseada (ya que las pérdidas magnéticas podrían reducirse, podrían permitirse pérdidas óhmicas más altas). Además, si el motor funciona a una velocidad más baja, el enfriamiento también puede ser un poco menos efectivo.

Bienvenido a EE.SE. Tendemos a pensar que el condensador da un cambio de fase de 90°, pero cuando está en serie con la inductancia del devanado, será mucho menor que eso, pero suficiente para dar una dirección al giro. Puedo pensar en un problema con su idea de VFC trifásico: la mayoría no tiene un neutro y usar las tres fases significa que el voltaje sería incorrecto.
¿No son capaces de controlar las amplitudes también? Un motor PSC tiene 3 terminales, por lo que las 3 salidas de un VFC podrían usarse para suministrar los voltajes y las fases que realmente se necesitan. Solo tiene que proporcionar unos diferentes a los necesarios para un motor trifásico estándar. ¿Hay alguno con salidas programables completamente gratis?
Los VFD controlan la amplitud usando PWM para que el voltaje aplicado al devanado sea 2 veces la tensión de red. Para un VFD con entrada monofásica, podría estar bien. Para las trifásicas, el voltaje máximo será mucho más alto y puede forzar el aislamiento del devanado hasta la ruptura.
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