El principio de funcionamiento de los motores de CA.

Un motor de CA es un dispositivo que convierte la energía eléctrica de corriente alterna en energía mecánica. Consiste principalmente en un devanado electromagnético o devanado de estator distribuido que se utiliza para generar un campo magnético, junto con una armadura o rotor giratorio. El motor funciona según el principio de que una bobina-que transporta corriente experimenta una fuerza en un campo magnético, lo que la hace girar. Los motores de CA se clasifican en dos tipos: motores de CA síncronos y motores de inducción [1].

Los devanados del estator de un motor de CA trifásico-son esencialmente tres bobinas espaciadas 120 grados, conectadas en configuración delta o estrella. Cuando se aplica una corriente trifásica, se genera un campo magnético en cada bobina y la combinación de estos tres campos produce un campo magnético giratorio.

Los motores de CA constan de un estator y un rotor y se dividen en dos tipos: motores de CA síncronos y motores de inducción. Ambos tipos de motores generan un campo magnético giratorio al hacer pasar corriente alterna a través del devanado del estator, pero el devanado del rotor de los motores de CA síncronos generalmente requiere un suministro de corriente continua (corriente de excitación) desde el excitador; Los motores de inducción, por otro lado, no requieren que pase corriente a través del devanado del rotor.

El devanado del estator de un motor de CA trifásico-está compuesto básicamente por tres bobinas espaciadas 120 grados entre sí, conectadas en forma triangular o de estrella. Cuando se aplica una corriente trifásica, se genera un campo magnético en cada bobina y estos tres campos magnéticos se combinan para formar un campo magnético giratorio. La corriente completa una vibración completa y el campo magnético giratorio gira exactamente una vez. Por tanto, el número de revoluciones por minuto del campo magnético giratorio es N=60f. En la fórmula, f es la frecuencia industrial.

Los motores de CA se pueden dividir en motores síncronos y motores asíncronos (también conocidos como motores asíncronos) según la velocidad de rotación del rotor. Independientemente del tamaño de la carga, la velocidad del rotor de un motor síncrono es siempre la misma que la velocidad del campo magnético giratorio, por lo que esta velocidad se denomina velocidad síncrona. Como se mencionó anteriormente, solo depende de la frecuencia de la fuente de alimentación. La velocidad de los motores asíncronos no es constante, depende del tamaño de la carga y de la tensión de alimentación. Hay dos tipos de motores asíncronos trifásicos-: los que no tienen rectificadores y los que tienen rectificadores. La gran mayoría de los motores asíncronos utilizados en aplicaciones prácticas son motores de inducción sin rectificadores (aunque los motores rectificadores asíncronos trifásicos en paralelo y en serie-tienen las ventajas de una velocidad ajustable en un amplio rango y un alto factor de potencia), y su velocidad es siempre menor que la velocidad síncrona.

 

Propósito principal

La eficiencia de trabajo de los motores eléctricos de CA es alta, sin humo, olores, contaminación ambiental y bajo nivel de ruido. Debido a su serie de ventajas, es ampliamente utilizado en diversos campos como producción industrial y agrícola, transporte, defensa nacional, electrodomésticos comerciales y domésticos, equipos médicos eléctricos, etc.

 

Principio de funcionamiento

El motor de inducción, también conocido como motor asíncrono, se refiere a que el rotor se coloca en un campo magnético giratorio y obtiene un par de rotación bajo la acción del campo magnético giratorio, lo que hace que el rotor gire.

La apariencia y estructura interna de un motor de inducción. El rotor es un conductor giratorio, normalmente en forma de jaula de ardilla. El estator es la parte no giratoria de un motor eléctrico, cuya tarea principal es generar un campo magnético giratorio. Los campos magnéticos giratorios no se consiguen mediante métodos mecánicos. Pero en cambio, se aplica corriente alterna a varios pares de electroimanes, lo que hace que las propiedades de sus polos magnéticos cambien cíclicamente, lo que equivale a un campo magnético giratorio. Este tipo de motor no tiene escobillas ni anillos colectores como los motores de corriente continua. Dependiendo del tipo de alimentación de CA utilizada, existen motores monofásicos-y motores trifásicos-. Los motores monofásicos se utilizan en dispositivos como lavadoras y ventiladores eléctricos; Los motores eléctricos trifásicos se utilizan como equipos de potencia en las fábricas. A través del movimiento relativo entre el campo magnético giratorio generado por el estator (con una velocidad sincrónica de n1) y el devanado del rotor, el devanado del rotor corta la línea de inducción magnética y genera fuerza electromotriz inducida, generando así corriente inducida en el devanado del rotor. La corriente inducida en el devanado del rotor interactúa con el campo magnético para generar un par electromagnético, lo que hace que el rotor gire. A medida que la velocidad del rotor se acerca gradualmente a la velocidad síncrona, la corriente inducida disminuye gradualmente y el par electromagnético generado también disminuye en consecuencia. Cuando el motor asíncrono funciona en el estado de motor, la velocidad del rotor es menor que la velocidad síncrona. Para describir la diferencia entre la velocidad del rotor n y la velocidad síncrona n1, se introduce una relación de deslizamiento

 

 

Estrategia de control

Con el desarrollo de la tecnología de electrónica de potencia, tecnología microelectrónica, tecnología de control digital y teoría de control, las características dinámicas y estáticas de los sistemas de accionamiento de CA pueden ser totalmente comparables a las de los sistemas de accionamiento de CC. Los sistemas de accionamiento de CA se han utilizado ampliamente y la sustitución del accionamiento de CC por un accionamiento de CA se ha convertido gradualmente en una realidad.

Debido al hecho de que los motores de CA son objetos inherentemente complejos con no linealidad, múltiples variables, fuerte acoplamiento, parámetros que varían en el tiempo y grandes perturbaciones, su control efectivo siempre ha sido un tema de investigación candente tanto a nivel nacional como internacional, y se han propuesto varias estrategias y métodos de control. Entre ellos, el control lineal clásico no puede superar la influencia de la carga, los cambios a gran-escala en los parámetros del modelo y los factores no lineales, lo que resulta en un bajo rendimiento del control; El control vectorial y el control directo de par también tienen algunos problemas: en los últimos años, con el desarrollo del control moderno y la teoría del control inteligente, se han aplicado algoritmos de control avanzados al control de motores de CA y se han logrado ciertos resultados [2].

Método de control del modelo de estado estacionario

Los esquemas de control de modelo de estado estacionario comúnmente utilizados-incluyen control de relación v/f constante de bucle abierto-(es decir, voltaje/frecuencia=constante) y control de frecuencia de deslizamiento de bucle cerrado-.

(1) Control de relación de frecuencia de voltaje constante

Este método es un método de control de bucle abierto-que comienza desde el modo de control básico de conversión de frecuencia y voltaje variable y no incluye retroalimentación de velocidad. Debido al hecho de que por debajo de la frecuencia nominal, si el voltaje permanece constante y solo se reduce la frecuencia, el flujo del entrehierro será demasiado grande, causando saturación magnética y, en casos severos, quemando el motor. Para mantener constante el flujo magnético del entrehierro, se utiliza para el control una relación constante entre el potencial inducido y la frecuencia.

 

 

Fallos comunes

Los motores de CA son propensos a sufrir fallos de funcionamiento durante el funcionamiento debido a la fricción, la vibración, el envejecimiento del aislamiento y otras razones. Si estas fallas se verifican, descubren y eliminan de manera oportuna, pueden prevenir efectivamente que ocurran accidentes.

Inspección de fallas comunes

1. Escuche el sonido e identifique cuidadosamente el punto de falla. Durante el funcionamiento del motor asíncrono de CA, si se encuentra un leve "zumbido" sin fluctuaciones, es un sonido normal. Si el sonido es áspero y tiene "zumbidos" o "silbidos" agudos, es un precursor de una falla. Se deben considerar las siguientes razones:

(l) La vibración y la temperatura fluctuante de un motor con núcleo de hierro suelto durante el funcionamiento pueden provocar la deformación de los pernos de fijación del núcleo de hierro, lo que da como resultado láminas de acero de silicio sueltas y genera un gran ruido electromagnético.

(2) El sonido producido por la rotación del rotor, generado por el ventilador de refrigeración, es un sonido "wuwu". Si hay un sonido "dongdong" como el del golpe de un tambor, es causado por el aflojamiento del ajuste entre el núcleo de hierro del rotor y el eje debido al par de aceleración del motor durante el arranque repentino, la parada, el frenado en reversa y otras situaciones de velocidad variable. Se pueden seguir utilizando los casos leves, mientras que los casos graves se pueden desmontar para su inspección y reparación.

(3) Durante el funcionamiento del motor con ruido de rodamientos, es necesario prestar atención a los cambios en el sonido de los rodamientos. Al tocar un extremo del destornillador en la tapa del cojinete y el otro extremo en la oreja, se pueden escuchar los cambios de sonido internos del motor. Diferentes partes y fallas tienen diferentes sonidos. El sonido de "crujido" es causado por el movimiento irregular de la pistola rodante dentro del rodamiento, que está relacionado con la holgura del rodamiento y el estado de la grasa lubricante. El sonido "chisporroteante" es un sonido de fricción del metal, generalmente causado por la falta de aceite en el rodamiento debido al desgaste. El rodamiento debe desmontarse y lubricarse con grasa, etc.

2. Utilice el sentido del olfato para analizar que el motor defectuoso no tenga ningún olor durante el funcionamiento normal. Si percibe algún olor, es una señal de avería, como el olor a quemado, que emite la rejilla aislante y que puede incluso humear al aumentar la temperatura del motor; Si hay olor a aceite quemado, se debe principalmente a la falta de aceite en el rodamiento y al olor causado por la evaporación del petróleo y el gas al acercarse al estado de molienda en seco.

3. Utilice la sensación táctil para comprobar si hay fallos. Tocando la carcasa del televisor con la mano se puede determinar aproximadamente la temperatura. Si siente mucho calor y el valor de temperatura es alto al tocar la carcasa del motor con la mano, debe verificar la causa, como carga excesiva o alto voltaje, y luego solucionar el problema según la causa.