Comprendo las ventajas de usar un sistema de inversor-rectificador para impulsar un motor de CA en lugar de simplemente enchufarlo a la red eléctrica, ya que permite un mejor control de su velocidad y rendimiento; pero lo que no entiendo es que, dado que la alimentación de CA original se debe convertir a CC para alimentar el circuito del inversor, ¿por qué esta CC no se envía directamente a un motor de CC, en lugar de volver a convertirla en CA y luego enviarla? a un motor de corriente alterna?
Los motores de CC tienen efectivamente una variable: ¿cuánta potencia está alimentando el motor? Los motores de CA tienen dos variables: potencia y frecuencia. No soy un experto en motores, pero espero que los motores de CA permitan el control independiente de la velocidad y el par, mientras que los motores de CC no lo hacen. El control direccional también es una preocupación. La dirección de un motor de CA se puede controlar mediante la dirección de rotación de la potencia que se le suministra. La dirección de un motor de CC no es tan fácil de controlar.
Más ampliamente, todos los motores funcionan porque en algún lugar hay un campo magnético giratorio. Esa rotación se genera dentro del motor (auto-conmutación) o porque la alimentación del motor está girando (conmutada externamente). Los motores de corriente continua deben estar auto-conmutados; DC no es rotativo por definición.
¿Cómo se logra la conmutación dentro del motor? Normalmente, hay cepillos , o hay un inversor integrado en el motor . Los cepillos se desgastan, y sospecho que tienen otras desventajas. Y si va a construir un inversor en el motor, ¿por qué no lo pone fuera del motor y lo controla mejor?
Debido a que los motores de CA generalmente son mucho más eficientes que los motores de CC, y como no requieren contactos eléctricos para el rotor, también son más confiables.
Recuerde, un motor BLDC es en realidad un motor de CA con el circuito del variador incorporado. A niveles de potencia más altos, tiene sentido separar los circuitos de control y de accionamiento del propio motor.
Además, los motores con rotores de imán permanente (PM) tienen una capacidad limitada de manejo de potencia. A niveles de potencia más altos, se utilizan motores de inducción de CA, incluso en vehículos eléctricos.
Con muchos tipos de motores de CA, la velocidad de rotación estará fuertemente correlacionada con la frecuencia de la corriente de conducción. En muchos casos, la velocidad de rotación en revoluciones por segundo será una fracción exacta de la frecuencia de activación en ciclos por segundo (por ejemplo, 1/3), o una fracción exacta menos una cierta cantidad de "deslizamiento" que depende de la activación voltaje. Si bien puede ser posible controlar la velocidad de algunos motores de CA variando el voltaje del variador y permitiendo así diferentes variaciones de deslizamiento, es más eficiente variar la frecuencia del variador y tratar de minimizar el deslizamiento.
Tenga en cuenta también que casi todos los motores que son capaces de realizar una cantidad de trabajo no trivial requieren que la polaridad de la corriente en algunas de las bobinas se cambie periódicamente. Esto es tan cierto de los motores de corriente continua como los de corriente alterna. La mayoría de los motores de CC utilizan un conmutador mecánico y cepillos para realizar dicha conmutación; estos tienden a tener una vida útil limitada antes de requerir servicio o reemplazo. Algunos usan componentes electrónicos para cambiar la corriente real del motor, pero eso esencialmente los convierte en una combinación de "inversor más CA-motor".
Podría haber muchas razones. Lo más obvio es que los cepillos de los motores PMDC se desgastan y deben ser reemplazados después de 2000-5000 horas, dependiendo del entorno. Mientras que los motores de CA (motores de inducción y motores sin escobillas de PMSM, también conocidos como motores BLDC) pueden durar 20,000 horas. Entonces, si la operación sin mantenimiento es importante, es posible que desee un motor de CA.
Segundo, si está haciendo algún tipo de control de velocidad o par, no va a simplemente tener CC para un motor de CC. Vas a tener PWM DC. Y una vez que tenga la electrónica para hacer eso, no es que sea muy diferente ir a PWM AC.
En tercer lugar, una gran cantidad de modernos motores de inducción y controles PMSM operan usando una técnica llamada control orientado al campo. Este tipo de control le permite controlar el funcionamiento de su motor sin problemas a baja y alta velocidad y le brinda un control independiente sobre su par de torsión y su campo de magnetización. No puede hacer esto con un control de PMDC porque sus cepillos / conmutador alinean mecánicamente el campo. Entonces, si eso es importante para usted, puede elegir una CA sobre un motor de CC.
Otra ventaja de los motores de CA es que no usan cepillos y conmutadores, como hacen los motores de CC. Esto genera una gran cantidad de chispas y ruido de banda ancha.
Hay entornos donde tales acciones son realmente, realmente indeseables :)
Los motores de CA son más confiables que los motores de CC. Los motores de corriente continua producen potencia de salida a partir de la corriente que fluye en la armadura. El motor de corriente continua transfiere la corriente a la armadura con el conmutador y los cepillos. La inductancia eléctrica de la armadura provoca la formación de arcos cuando cada cepillo rompe la conexión de cada barra de contacto sucesiva de la armadura. Esto enfrenta a la armadura y los pinceles, haciéndolos ásperos. La rugosidad lleva tanto armadura como cepillos. Cuando los motores de CA usan rotores de electroimanes, la corriente se conecta al rotor con anillos deslizantes y cepillos. No hay cambio en los cepillos de los anillos colectores. Esto evita las picaduras del arco sufrido por los motores de corriente continua. Los anillos deslizantes y los cepillos duran muchas veces más que los cepillos y conmutadores del motor de CC. La mayoría de los motores de CA funcionan sin escobillas y anillos deslizantes mediante el uso de acoplamiento inductivo, histéresis o imanes permanentes en los rotores. La vida útil de los motores sin escobillas puede limitarse solo por la vida útil de los cojinetes.
Los motores de CA pueden ser más controlables que los motores de CC. Los controladores de motor de CC pueden cambiar el campo magnético del estator o el voltaje o la corriente aplicada a la armadura. Los controladores del motor de CA pueden cambiar el voltaje, la corriente, la frecuencia o la fase del estator, o la corriente del rotor. Algunos motores de CA pueden cambiar el número de polos magnéticos en el estator. Esto hace que los motores de CA puedan convertir eficientemente la electricidad en potencia motriz en un rango más amplio de velocidades de operación que los motores de CC con niveles de potencia equivalentes.
Otro aspecto que no veo mencionado es que un motor de CA trifásico alimentado con una entrada de onda sinusoidal pura produce un par uniforme en todos los 360 grados de rotación. Un simple motor de corriente continua experimentará una variación de par cuando cada polo del rotor gire más allá de su polo del estator homólogo. Esto puede ser una consideración importante, por ejemplo, en el mecanizado de precisión.