¿Por qué se utilizan rectificadores-inversores para accionar motores de CA en lugar de utilizar la corriente rectificada para accionar motores de CC?

Question

Entiendo las ventajas de utilizar un sistema rectificador-inversor para accionar un motor de CA en lugar de simplemente enchufarlo a la red eléctrica, ya que permite controlar mucho mejor su velocidad y rendimiento; pero lo que no entiendo es: dado que la alimentación original de CA debe convertirse en CC para alimentar el circuito del inversor, ¿por qué no se envía esta CC directamente a un motor de CC, en lugar de convertirla de nuevo en CA y enviarla después a un motor de CA?

Answer 1

Porque los motores de CA suelen ser mucho más eficientes que los de CC y, al no necesitar contactos eléctricos con el rotor, también son más fiables.

Recuerde que un motor BLDC es en realidad un motor de CA con el circuito de accionamiento incorporado. A niveles de potencia más altos, tiene sentido separar los circuitos de control y accionamiento del propio motor.

Además, los motores con rotores de imanes permanentes (PM) tienen una capacidad de potencia limitada. A mayor potencia, se utilizan motores de inducción de CA, incluso en vehículos eléctricos.

Answer 2

Los motores de CC tienen efectivamente una variable: ¿cuánta potencia se suministra al motor? Los motores de CA tienen dos variables: potencia y frecuencia. No soy un experto en motores, pero creo que los motores de CA permiten un control independiente de la velocidad y el par, mientras que los motores de CC no. El control direccional también es un problema. La dirección de un motor de CA puede controlarse mediante la dirección de rotación de la energía que recibe. La dirección de un motor de CC no es tan fácil de controlar.

En términos más generales, todos los motores funcionan porque hay un campo magnético giratorio en alguna parte. Esta rotación se genera en el interior del motor (autoconmutación) o porque la alimentación eléctrica que recibe el motor también gira (conmutación externa). Los motores de CC deben ser autoconmutados; por definición, la CC no gira.

¿Cómo se consigue la conmutación dentro del motor? Normalmente, o bien hay cepillos o hay un inversor integrado en el motor . Las escobillas se desgastan y sospecho que tienen otros inconvenientes. Y si vas a construir un inversor en el motor, ¿por qué no ponerlo fuera del motor y obtener un mejor control de la misma?

Answer 3

Puede haber muchas razones. La más obvia es que las escobillas de los motores PMDC se desgastan y deben sustituirse al cabo de 2000-5000 horas, dependiendo del entorno. En cambio, los motores de CA (tanto los de inducción como los PMSM, también conocidos como motores sin escobillas o BLDC) pueden durar 20.000 horas. Por lo tanto, si el funcionamiento sin mantenimiento es importante, es mejor utilizar un motor de CA.

En segundo lugar, si usted está haciendo cualquier tipo de control de velocidad o par que no va a sólo tienen CC para un motor de CC. Vas a tener PWM DC. Y una vez que tenga la electrónica para hacer eso, no es que muy diferente pasar a PWM AC.

En tercer lugar, muchos controles modernos de motores de inducción y PMSM funcionan mediante una técnica denominada control orientado al campo. Este tipo de control le permite controlar tanto el funcionamiento suave de su motor a baja velocidad y alta velocidad y le da un control independiente sobre su par y su campo magnetizante. No puede hacer esto con un control PMDC porque sus escobillas/computador alinean mecánicamente el campo. Así que si eso es importante para usted, podría elegir un motor de CA en lugar de uno de CC.

Answer 4

En muchos tipos de motores de CA, la velocidad de rotación está estrechamente relacionada con la frecuencia de la corriente de accionamiento. En muchos casos, la velocidad de rotación en revoluciones por segundo será una fracción exacta de la frecuencia de accionamiento en ciclos por segundo (por ejemplo, 1/3), o bien una fracción exacta menos una cierta cantidad de "deslizamiento" que depende de la tensión de accionamiento. Aunque puede ser posible controlar la velocidad de algunos motores de CA variando la tensión de accionamiento y permitiendo así cantidades variables de deslizamiento, es más eficaz variar la frecuencia de accionamiento y tratar de minimizar el deslizamiento.

Observe también que casi todos los motores capaces de realizar una cantidad de trabajo no trivial requieren que la polaridad de la corriente en algunas de las bobinas se conmute periódicamente. Esto se aplica tanto a los motores de CC como a los de CA. La mayoría de los motores de CC utilizan un conmutador mecánico y escobillas para realizar dicha conmutación; éstos suelen tener una vida útil limitada antes de requerir servicio o sustitución. Algunos utilizan componentes electrónicos para conmutar la corriente real del motor, pero eso los convierte esencialmente en una combinación de "inversor más motor de CA".

Answer 5

Otra ventaja de los motores de CA es que no utilizan escobillas ni conmutadores, como los motores de CC. Éstos generan muchas chispas y ruido electromagnético de banda ancha.

Hay entornos en los que este tipo de acciones son realmente indeseables :)