Funcionamiento del motor universal con escobillas a una frecuencia diferente a la diseñada

Primero, el objetivo final es hacer funcionar una herramienta eléctrica (a saber, una cepilladora de espesor Dewalt DW734) diseñada para 110 V a 60 Hz en un país donde la energía es de 220 V a 50 Hz. El motor es un motor universal cepillado, de velocidad constante (es decir, no de velocidad variable, pero tampoco parece estar controlado electrónicamente).

He leído mucho en Internet sobre el funcionamiento de motores (universales y de inducción) a diferentes frecuencias (50 y 60 Hz, que son las frecuencias comunes en todo el mundo), pero hay opiniones contradictorias.

Naturalmente, usaré un transformador reductor para llevar el voltaje a 110V. La pregunta es ¿cómo afectará el cambio de frecuencia al motor?

Algunas fuentes afirman que a un motor universal no le importa en absoluto la frecuencia (y también puede funcionar con CC), mientras que otras afirman que el motor funcionará al 50/60 = 83 % de velocidad (pero este podría ser el caso solo para motores de inducción, no para motores con escobillas universales).

Otros lugares reclaman un problema no directamente con la frecuencia, sino con la relación voltaje-frecuencia (110/60 frente a 110/50) que hace que el motor consuma más corriente y se sobrecaliente.

Otro problema proviene del control de velocidad electrónico y el control de velocidad variable (la DW734 no los tiene, pero otras herramientas eléctricas sí). ¿Requerirán estos la frecuencia correcta, o funcionan con CC de todos modos y la frecuencia de línea no es importante?

Hay fuentes de alimentación que también convierten la frecuencia (inversores VFD), pero son más caras que los transformadores reductores regulares y no todos producen una onda sinusoidal perfecta (que es otra pregunta: qué tan importante es una onda sinusoidal perfecta frente a ¿una señal PWM?).

Respuestas (3)

Los motores universales con escobillas son en gran medida independientes de la frecuencia de CA y, como ha escuchado, también funcionan con CC. Su velocidad máxima normalmente está muy por encima de cualquier velocidad síncrona referenciada a la frecuencia de la línea. En su construcción, el ángulo de fase entre los campos del rotor y el estator se establece por geometría, no por fase de línea. Esta es también la razón por la que funcionan a altas velocidades, simplemente no les importa la frecuencia de la línea. Esto es ideal para electrodomésticos como aspiradoras y herramientas como enrutadores y cepilladoras, que no necesitan mantener una velocidad constante bajo cargas variables. En el lado negativo, por lo general no son muy eficientes a bajas velocidades, pero para una aplicación en la que pueden funcionar rápido, eso no es un problema.

Mientras tengas el voltaje correcto, estarás bien.

Los controladores de velocidad variable también funcionarán bien.

Entonces, ¿por qué todos los motores universales en las herramientas eléctricas no son de 50/60 Hz (solo algunos están etiquetados como tales)? ¿O es solo por razones de marketing?
En primer lugar, no lo sé con certeza. Supongo que, para las herramientas creadas por empresas que no comercializan fuera de los EE. UU., simplemente nunca se les ocurrió.
Agradecer. Y otra pregunta de seguimiento: dijo que los "controladores de velocidad variable" deberían funcionar; ¿Qué pasa con la velocidad constante bajo controladores de carga?
Eso es mucho más difícil, y para los universales requiere que esté integrado en la herramienta. Básicamente, tiene que detectar la velocidad del motor (o un proxy) y cambiar la unidad en consecuencia. No es algo que se pueda hacer razonablemente como complemento.
No, quise decir que una herramienta con velocidad constante diseñada para 60 Hz funcionaría correctamente en 50 Hz.
@EliIser: una herramienta diseñada para una velocidad particular no usaría un motor universal.
@DaveTweed: hmm, no estoy seguro de que estemos hablando de lo mismo. Hay herramientas (tengo una sierra circular y un enrutador) que tienen velocidad variable y mantienen la velocidad establecida incluso bajo carga, por lo que si la sierra gira a 4000 RPM sin carga seguirá girando a 4000 RPM al cortar (probablemente con mayor consumo de energía sin carga).
Si la herramienta tiene un motor universal, vea lo que "WhatRoughBeast" ya dijo anteriormente sobre el control de velocidad activo. Las sierras circulares y enrutadores comunes con los que estoy familiarizado definitivamente cambian la velocidad con la carga. Las herramientas que no lo hacen (p. ej., sierra de mesa, taladradora, torno, etc.) suelen utilizar motores de inducción.

El módulo de velocidad variable que mantiene constante la velocidad de un motor universal bajo carga se denomina "velocidad variable con retroalimentación electrónica".

Este tipo de módulo de control de velocidad variable es un circuito basado en transistores y 'detecta' la carga en el motor y ajusta automáticamente los amperios y el voltaje suministrados al motor dentro de una tolerancia preestablecida típica del 10 % para adaptarse a la carga colocada en el motor universal a fin de para mantener la velocidad establecida de cualquier velocidad a la que esté configurado el motor universal.

Un ejemplo típico es una vieja sierra de vaivén eléctrica con cable Black & Decker BD533E que se muestra a continuación, esta es una herramienta eléctrica doméstica común de Black & Decker (fabricada desde finales de la década de 1980 hasta mediados de la de 1990). Tengo esta sierra, es de 230 voltios CA 350 vatios y 50 Hz, el módulo de velocidad variable de esta sierra hace un buen trabajo al mantener constante la velocidad del motor a bajas velocidades, ¡incluso cuando la sierra está sometida a una carga pesada!ingrese la descripción de la imagen aquí

Su controlador no ajustará la corriente de ninguna manera. El motor lo hará.
En el método de control de ángulo de fase El control de velocidad se logra variando el ángulo de disparo del TRIAC. El control del ángulo de fase es una solución muy rentable pero no muy eficiente. En el método PWM, el voltaje de línea de CA rectificado se cambia a alta frecuencia mediante un dispositivo Power MOFSET o IGBT para generar un voltaje variable en el tiempo para el motor. En este método para controlar los motores al proporcionar un control de velocidad estable, se requiere evitar grandes corrientes y extraer una corriente armónica mínima del suministro de red de CA. Para cumplir con estos requisitos, se prefiere usar un interruptor de CA con retroalimentación de corriente y velocidad.
El controlador de motor universal de CA controla la velocidad de rotación por medio de la parcialización del ángulo de fase. Este método consiste en cambiar el voltaje RMS aplicado al motor. En este caso, el voltaje es una función del ángulo de disparo del Triac.

Nada cambia significativamente 50 o 60 Hz para motores universales. Simplemente ajuste el voltaje de 110 a 220V. Recordatorio: un motor universal con clasificación de 110 V puede funcionar con 220 V, pero un motor universal con clasificación de 220 V no debe funcionar con 110 V, ya que probablemente el calibre del cable no sea suficiente para casi el doble de corriente.

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