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MOTORES ELECTRICOS PARA VARIADORES DE FRECUENCIA


ELECCIÓN CORRECTA DEL TIPO DE MOTOR PARA USO CON VARIADORES DE FRECUENCIA

    Los motores AC asíncronos convencionales se ha construido considerando en todo momento que van a funcionar conectados directamente a la red eléctrica. Por tanto se ha pensado en una cierta tensión (p.ej. 230 Vac, 400 Vac) y en una determinada frecuencia fija (en España, 50 Hz). Se ha supuesto por tanto que la relación tensión / frecuencia, que a la postre determina entre otras cosas el par disponible, va a ser fija y constante. Los aislamientos entre bobinados se han dimensionado para baja frecuencia, la única que se espera encontrar en la red.

   Por otro lado, la refrigeración de un motor asíncrono convencional suele provenir del propio motor mediante un ventilador acoplado al rotor (autoventilación), ya que, de nuevo, se supone que el rotor estará girando siempre a la velocidad nominal o cerca de ella, velocidad que sería suficiente para evitar el calentamiento excesivo del motor. 

   Todas estas hipótesis son falsas cuando se utilizan variadores-convertidores de frecuencia.

 PROBLEMAS USO MOTORES ELECTRICOS

Al trabajar con variador de frecuencia, los principales problemas del uso de motores convencionales quedan claros:

• Problemas a bajas velocidades: la autoventilación es insuficiente para el régimen permanente a bajas revoluciones, al menos si se quiere mantener el par nominal, lo que nos obliga a instalar ventilación forzada exterior (dificultades de montaje...) o bien a sobredimensionar el motor. Recordemos que en la práctica el factor térmico suele ser el que limita la potencia de utilización del motor.

• Problemas a altas velocidades: el fabricante del motor no suele garantizar el rango de velocidades por encima de la nominal durante el que mantiene la potencia constante. De hecho, la autoventilación provoca una caída muy rápida de la potencia a medida que aumenta la velocidad de giro, debido a la potencia mecánica absorbida por el propio ventilador, potencia que debería estar dedicándose a mover la carga. También las pérdidas magnéticas en el entrehierro aumentan notablemente con la frecuencia. Todo esto prácticamente invalida al motor convencional para trabajar a velocidades sustancialmente superiores a su nominal.

• Destrucción de bobinados: los armónicos presentes en la salida de potencia del variador son ricos en muy altas frecuencias y con el tiempo acaban degradando los bobinados, cuyos aislamientos no están preparados a largo plazo para un bombardeo permanente de transiciones abruptas de tensión.

• Caso de aplicaciones en lazo cerrado: el motor convencional no suele incorporar encoder de fábrica, siendo el técnico el que debe instalárlo, operación no siempre fácil y que comporta ciertos riesgos y complicaciones en la operación de puesta en marcha.
 

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 MOTORES VECTORIALES 

Los llamados motores vectoriales, como los DriveAX y Tetravec de la familia Powertech , fabricados por Comer, han sido diseñados y fabricados teniendo presente su utilización con variadores de frecuencia:

• La carcasa está construida con chapa magnética, lo que minimiza las pérdidas magnéticas en el entrehierro. Gracias a ello las prestaciones de estos motores a velocidades por encima de la nominal son muy superiores a los asíncronos convencionales.

• Incorporan de fábrica la ventilación forzada, a elegir entre radial (como en el Powertech Tetravec) o axial (como en el Powertech DriveAX).

• Los bobinados han sido diseñados para soportar a largo plazo los armónicos de muy altas frecuencias, así como altas temperaturas.

• Por los motivos anteriores, son motores que trabajan con un rendimiento excelente en un amplio rango de frecuencias del variador. El valor de velocidad hasta el cual se puede contar con potencia constante es conocido y está disponible en catálogo.

• Al no haber de sobredimensionar el motor, normalmente se puede elegir una talla bastante menor a la necesaria con motores convencionales sobredimensionados.

• En la mayoría de modelos se incluye un encoder ya montado de serie.

• Estos motores incorporan sondas térmicas para su protección, ya que el exceso de temperatura es su principal enemigo.

• Además, la velocidad nominal puede elegirse a voluntad entre un muy amplio abanico de valores, sin estar limitados a los pocos valores típicos derivados de la frecuencia de red y el número de polos (1500 rpm, 3000 rpm...)

  
CONCLUSION 

   Mientras los motores de inducción convencionales son los más adecuados para aplicaciones a velocidad fija, los motores óptimos para su uso con variador de frecuencia son los motores vectoriales.

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