Cómo controlar la velocidad de un motor de CA

Los motores de CA funcionan utilizando la interacción de los campos magnéticos inducidos en sus dos componentes principales.

La parte interna que se mueve, llamada rotor, no tiene conexión eléctrica con el estator circundante que no se mueve. Cuando el motor recibe energía de una fuente de energía de CA, hay un campo magnético que se mueve axialmente alrededor del estator.

Este campo magnético no es consistente y, sin embargo, lo es de alguna manera. Esta analogía está lejos de ser perfecta, pero piense en un bote en el agua. Puede haber pequeñas olas alrededor del bote, pero hay una elevación general en la que está suspendido.

Cuando un motor de CA se alimenta de energía eléctrica irregular pero constante , el motor gira a una velocidad constante .

Si cambia las propiedades de las olas del agua, afectará la estabilidad de la posición de la embarcación. Si cambia las propiedades de las ondas de energía eléctrica aplicadas al motor, cambiará la estabilidad de la velocidad del motor.

Un variador de frecuencia o VFD es un dispositivo que cambia la energía eléctrica de su patrón de onda sinusoidal constante típico a ondas de cualquier forma .

Si observa la onda sinusoidal de la energía eléctrica con respecto al tiempo, puede sumar los momentos de cuánta energía durante un período determinado. La velocidad del motor dependerá de cuánto tiempo en ese período, esa energía se haya aplicado realmente .

Piense en pedalear una bicicleta por una ligera pendiente. Si presiona los pedales con una fuerza vertical alterna constante, por ejemplo, con cualquiera de los pedales alcanzando el punto muerto superior una vez por segundo, la bicicleta se movería a cierta velocidad.

Ahora suponga que en su lugar pedaleó con un movimiento de trinquete de ida y vuelta. Una vez por cada revolución (aún una vez por segundo), tus pies solo ejercen un breve instante de fuerza de pedaleo.

A pesar de que la frecuencia de su esfuerzo fue la misma, la duración de cada evento de pedaleo sería parcial y, a veces, simplemente estaría en reposo. La bicicleta no se movería tan rápido. Si hicieras pequeñas ráfagas de pedaleo con mayor frecuencia, podrías compensar la pérdida. Hay muchas maneras de pedalear en una bicicleta, y todas afectan la rapidez con la que se moverá la bicicleta.

Los variadores de frecuencia hacen más que cambiar la frecuencia de la energía eléctrica. Pueden cambiar la forma de onda real de la energía de CA, de una onda sinusoidal completa a cualquier parte de la misma, y ​​esto afecta la rapidez con que gira el motor.

Para la mayoría de los propósitos industriales, normalmente utiliza un variador de frecuencia (VFD) o variador de velocidad (VSD). Normalmente vienen en tipos trifásicos y monofásicos. Controlan la velocidad del motor modificando la frecuencia del suministro de electricidad al motor, que varía desde un valor mínimo (normalmente un valor por debajo del cual la bomba o el ventilador al que está acoplado el motor no hace ningún trabajo útil o daña el motor o el motor). bomba) a la frecuencia de línea.

Van desde pequeños y simples:
Estos son en realidad controladores de velocidad, no VFD.

Fuente de la imagen: – Motor Oriental

Para pequeño pero rico en funciones:
Fuente de la imagen: unidades compactas Altivar 312-en Alibaba.com

Para tipos industriales comunes:
Fuente de la imagen: Schneider Electric / Square D ATV61HD22N4 Altivar 61 Variador de frecuencia AC Drive de velocidad; 48 amperios, trifásico, 460 voltios, 30 HP

Para grandes tipos de pie:
Fuente de la imagen: Altivar 61 Plus – Schneider Electric Corporate

Para tipos de alto voltaje (este es un VFD de 10kV ..):
Fuente de la imagen: Inversor de alto voltaje de 10kV Accionamiento de frecuencia variable de CA de alto voltaje para la fabricación de cemento

Necesitará un variador de frecuencia (VFD). Estos están disponibles en proveedores industriales (McMaster.com u omega.com y otros), así como en algunas tiendas de electrónica (sparkfun.com, etc.)

Querrá investigar un poco sobre cómo implementar estas unidades, pero una vez que lo descubra, estará en el negocio.

Supongo que te refieres a motores de inducción de CA, los más populares.
Necesitará un controlador de CA de frecuencia variable, ya que los motores están sincronizados por deslizamiento con la frecuencia de línea, giran un poco más lentamente que la frecuencia de línea que reciben, y el deslizamiento aumenta un poco con la carga.

Venden controladores de motor frigoríficos vsriables que son fuentes de alimentación de CA de alta potencia que funcionan desde el voltaje de línea / frecuencia de línea principal pero proporcionan el mismo voltaje de línea pero a frecuencias controlables. Básicamente convertidores de CA a CA de alta potencia.

En términos generales, necesitará algún tipo de controlador para hacer esto, VFD, VSD, etc. Le sugiero que consulte al fabricante del motor de CA para ver qué le sugieren que use.

Puede hacer un controlador usted mismo con algo como una frambuesa pi y algo de hardware externo. Necesitará una cantidad considerable de todo tipo de otros componentes eléctricos de todo tipo para hacerlo y sería un proyecto tan monumental que no entraré en detalles aquí.

Si este es un proyecto de pasatiempo, le sugiero que compre un motor paso a paso con el que es mucho más fácil trabajar con fines de pasatiempo.

Para controlar la velocidad, frecuencia, par y etc. del motor de CA, necesitará un controlador de motor de CA que también se denomina variador de frecuencia. Puede buscar en Google algunos proveedores confiables de controladores de motores de CA o buscar en Alibaba, que es una plataforma B2B al por mayor.

Siemens, Hitachi, Veichi y más son algunos buenos fabricantes.

Hay una variedad de controles de velocidad de CA disponibles comercialmente. Ver Google y Google.