Motor Especificaciones del diseño del motor de inducción

La respuesta corta: ambos fueron diseñados para hacer lo que tenían que hacer. Uno simplemente cuesta más hacerlo.

La respuesta larga: la potencia es proporcional a la velocidad. Si pudiera hacer girar ese motor industrial tan rápido como el motor Tesla, podría acercarse a la misma potencia, justo antes de que se rompa en mil pedazos voladores. El motor industrial fue diseñado para girar a una velocidad relativamente baja, determinada por la frecuencia de línea de 60 Hz, y su especificación de potencia lo refleja. Podría conducirse más rápido con una transmisión de frecuencia variable, pero como mínimo, los rodamientos fallarían antes de que se acercara a la velocidad del Tesla.

Y hay otras cosas añadidas al motor Tesla para ayudar a proporcionar caballos de fuerza, además de cojinetes y un rotor que puede soportar esa velocidad. Los devanados pueden tomar mucha más corriente y el enfriamiento es bastante crítico. Y como mencionó, la electrónica de la unidad es más sofisticada que la que encontraría en un entorno industrial.

En pocas palabras, uno es un caballo de batalla industrial y el otro es un caballo de carreras de pura sangre.

Otro aspecto es que los autos están diseñados para tener una vida relativamente corta. Un par de cientos de miles de millas a una velocidad promedio de 40 mph es una vida útil de diseño de solo 5000 horas.

En una aplicación industrial, eso podría significar reemplazar el motor en poco más de seis meses, algo absolutamente inaceptable. Se esperan tiempos de vida de diez a treinta años y se logran de forma rutinaria, lo que requiere menos tensión en todas las partes del motor: cojinetes, devanados, refrigeración, etc.

Caballos de fuerza = Torque (lbs-ft) X Velocidad (RPM) / 5252 (unidades de medida constante)

El tamaño físico de un motor está determinado principalmente por la capacidad de par y menos determinado por la capacidad de velocidad.

Los motores Tesla Model S son motores de 4 polos que parecen alcanzar la potencia máxima a aproximadamente 5000 RPM (167 Hz). Para motores de inducción, RPM = 120 X Frecuencia (Hz) / Polos menos aproximadamente dos por ciento de deslizamiento. El deslizamiento es la diferencia entre la velocidad mecánica del rotor del motor y la velocidad del campo magnético.

El motor está diseñado para funcionar hasta unas 5000 RPM a un par constante ya una potencia constante (par decreciente) hasta unas 7500 RPM (250 Hz). Por encima de eso, tanto la potencia como el par disminuyen hasta una velocidad máxima de unas 10.000 RPM.

Un motor de inducción estándar tiene barras de aluminio para conducir las corrientes inducidas del rotor. Se dice que el motor Tesla tiene un "rotor de cobre". El cobre es un conductor de corriente eléctrica significativamente mejor que el aluminio, por lo que el uso de cobre reduce las pérdidas y, por lo tanto, el calor en el rotor. El cobre no tiene poca renuencia a los campos magnéticos y es caro, por lo que el rotor es presumiblemente mayormente de hierro con conductores de cobre y/o un revestimiento de cobre en la superficie exterior.

El motor Tesla tiene cojinetes cerámicos especiales de alta calidad.

El motor Tesla tiene un sistema de refrigeración líquida.

PD: No me sorprendería si, en realidad, la salida de RPM y Torque realmente depende completamente del controlador (¿VFD tal vez?).

Sí; el controlador es un VFD. Controla completamente la velocidad. Limita el par según sea necesario para proteger las baterías. También debe tenerse en cuenta la capacidad de par del motor. Sin embargo, en algún momento, permitir que el motor consuma más corriente solo proporciona un pequeño aumento en la corriente y corre el riesgo de detener el motor, por lo que el motor nunca funciona a su capacidad de par máxima absoluta.