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¿Puede un circuito elevador de tensión aumentar la potencia de un motor?

Si conectas un circuito elevador (como un convertidor elevador) a una batería y luego haces funcionar un motor de CC con escobillas con ese voltaje más alto, ¿tendrá ese motor una potencia mecánica más alta que si simplemente conectas el motor a la batería (sin el circuito)?

En este post sobre cómo se relacionan la tensión y la corriente con el par y la velocidad de un motor, la respuesta superior afirma que:

Para el mismo motor, idealmente si aplicas el doble de voltaje, obtendrás el doble de velocidad en vacío, el doble de par y el cuádruple de potencia. Esto suponiendo, por supuesto, que el motor de CC no se queme ni alcance un estado que viole este modelo simplista de motor ideal, etc.

Si este método no funcionara, ¿hay alguna forma de forzar a un motor a extraer más corriente de la batería, aumentando el consumo de energía (y la energía de la batería simplemente se agotaría más rápido) pero aumentando la potencia mecánica de salida de ese motor?

He oído hablar de coches eléctricos que utilizan convertidores boost para alimentar motores de mayor voltaje con paquetes de baterías de menor voltaje. Si la respuesta a esta pregunta es negativa, ¿por qué los fabricantes de coches no utilizan motores con el mismo voltaje que las baterías?

Por último, ¿aumentar el voltaje de una batería para hacer funcionar un motor con un voltaje más alto permitiría obtener más potencia mecánica? En el post al que he enlazado se hacía referencia a este tema, pero no se explicaba del todo. ¿Podría conseguirse este mismo aumento de potencia con un motor diferente con la misma tensión nominal más baja (el usuario al que se hace referencia menciona la corriente de pérdida como otro factor que afecta al consumo de potencia eléctrica del motor y al rendimiento mecánico)? En resumen, ¿sería útil aumentar el voltaje de una batería para hacer funcionar un motor de mayor voltaje para aumentar la potencia mecánica (sin tener en cuenta la eficiencia o la duración de la batería)?

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Callum Rogers Puntos 6769

Por desgracia, lo ideal no existe.

Un motor tiene una potencia máxima que se le puede inyectar. La bobina tiene una resistencia y, como tal, sólo puede bombear tanta corriente a través de ella o la cosa se sobrecalentará y morirá.

Un pequeño motor de corriente continua de 12 V está diseñado para soportar indefinidamente, sin sobrecalentarse, tanto si está parado como si funciona con cierto par de carga, con los 12 V al máximo en los terminales.

Por ello, duplicar la tensión en un motor de CC que ya funciona a plena carga sobrecalentará el motor.

Sin embargo, eso no significa que no se pueda sobrealimentar un motor. El truco consiste en limitar la corriente de accionamiento para que no supere la corriente nominal máxima. Tenga en cuenta que el valor máximo de corriente también establece el par máximo sostenible que puede alcanzar con el motor.

SI el motor de 12V, cuando se establece en una velocidad de 12V, no está consumiendo toda la corriente nominal, es posible aumentar la tensión, y la velocidad, hasta que el valor máximo de corriente nominal se está entregando. Sin embargo, para ello se necesita una electrónica sofisticada. Obviamente, si el motor de 12V ya está consumiendo la corriente nominal a plena carga a 12V, ya no se puede aumentar la tensión.

Tenga en cuenta, sin embargo, que no debe aplicar ese voltaje más alto desde parado. Si lo hace, aumentará significativamente la corriente de arranque del motor, pudiendo dañarlo.

El inconveniente de hacer esto es que al aumentar el voltaje también aumenta la formación de arcos en el conmutador, lo que aumenta significativamente el calor y reduce la vida útil del motor. También anula cualquier garantía que pueda haber tenido.

En cuanto a los vehículos comerciales, no puedo hacer comentarios. Sin embargo, es posible que estén aumentando la tensión porque los propios motores tienen una tensión nominal del doble de la tensión de la batería.

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user44635 Puntos 4308

Para un motor de escobillas por sí mismo, con una buena fuente de alimentación, si duplicas el voltaje que se le suministra, aproximadamente duplicarás la velocidad.

Si la carga es puramente viscosa, como la de un ventilador o una hélice, el par necesario para hacer girar la carga aumenta con la velocidad al cuadrado, por lo que la corriente consumida se multiplicará por 4 y la potencia de salida por 8. Para una carga de fricción pura, el par es constante, la corriente se mantiene constante y la potencia se duplica. Las cargas reales no son puras, sino una mezcla de varios tipos.

No se puede obligar a un motor a consumir más corriente si no es aumentando la carga. Por lo general, la carga aumenta con el aumento de la velocidad, lo que aumenta la corriente que consume el motor.

¿Por qué aumentar la tensión de una batería? Hay dos maneras de hacer (digamos) un fijo 7.4v. Una es tener dos baterías de 3,7v en serie. La otra es tener las mismas baterías de 3,7v en paralelo, alimentando un convertidor elevador. Es obvio que ambos esquemas tienen exactamente las mismas baterías, y por lo tanto el mismo peso y capacidad de energía almacenada. Sin embargo, el convertidor de refuerzo pesa algo, ocupa espacio, cuesta dinero y desperdicia energía.

Así que si puedes conseguir una carga adecuada adaptada a un paquete de baterías de alto voltaje adecuado, prescindir de un convertidor elevador va a ser mejor en esos cuatro aspectos.

Sin embargo, si quieres controlar el motor con una tensión variable, necesitarás algún tipo de electrónica de potencia. Tal vez podría utilizar un refuerzo variable de baja tensión en lugar de un buck variable de alta tensión. Pero, un convertidor buck puede controlar hasta velocidad cero, mientras que un convertidor boost no puede bajar la salida por debajo de la tensión de alimentación de la batería, lo que hace que el buck sea la elección habitual para el control de velocidad del motor.

Si usted está vendiendo modelos RC, y salpicaduras CON AMPLIFICADOR DE POTENCIA a través del anuncio, yo esperaría que alguna fracción de su público comprador dijera "WOW" y sus ventas aumentaran. Es sólo una idea.

Puede haber otras razones menos cínicas para elegir una batería de bajo voltaje más booster, que es la disponibilidad de componentes. Como fabricante, siempre buscará reducir costes. Si de repente se le presenta la oportunidad de comprar unas baterías a muy buen precio, pero son de bajo voltaje, puede que le merezca la pena utilizar un amplificador para usarlas.

Una razón intermedia entre las dos anteriores podría ser añadir rápidamente un modo "turbo" a un modelo existente, en el que es necesario mantener sin cambios la mecánica de la caja de baterías existente.

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