Una característica básica de los motores asíncronos es que funcionan correctamente solo a una tensión nominal para una frecuencia y conexión nominales. Para la conexión de 240 voltios y la tensión nominal (generalmente 50 Hz o 60 Hz), el motor debe tener solo 240 voltios aplicados. Se permite que la tensión aplicada varíe en aproximadamente un 5%, por lo que aproximadamente 228 a 252 voltios estaría bien.
Si un inversor está diseñado para controlar la velocidad del motor, debe mantener el voltaje proporcional a la frecuencia. Si el motor está diseñado para 240 voltios y 50 Hz, puede funcionar a 120 voltios y 25 Hz o 360 voltios y 75 Hz. La velocidad variará en proporción a la frecuencia, y el voltaje tendrá poco efecto en la velocidad pero un efecto más significativo en la corriente y la capacidad de par. La velocidad en RPM es igual a (120 X frecuencia / polos del motor) menos deslizamiento. El deslizamiento a plena carga es aproximadamente el 3% de la velocidad nominal de 50 Hz y es proporcional al par de carga.
La lata probablemente funcione entre 10 Hz y 75 Hz si la relación de voltaje a frecuencia se mantiene en 240/50 = 4.8 V / Hz. Para que el motor sea capaz de producir el mismo par de torsión en todas las velocidades, la relación deberá incrementarse un poco a velocidades más bajas.
Este es un resumen básico del control de velocidad del motor asíncrono al cambiar la frecuencia. No es posible presentar una teoría completa como respuesta a una pregunta aquí.
Es posible reducir la velocidad al reducir solo el voltaje por debajo del voltaje nominal, pero ese método es muy limitado y está muy afectado por la naturaleza de la carga. El aumento de la tensión por encima de la tensión nominal aumenta la velocidad solo ligeramente y también se ve muy afectado por la carga. Aumentar el voltaje en mucho más del 5% causará una corriente excesiva y sobrecalentará el motor.
Detalles agregados con respecto al voltaje
El aumento del voltaje aumenta la corriente de magnetización, lo que aumenta el flujo magnético. El aumento del flujo permitirá que el motor desarrolle más torque en un deslizamiento dado o tenga menos deslizamiento en una carga dada. Menos deslizamiento significa mayor velocidad de operación. En o cerca de la tensión nominal, el motor alcanza una corriente mínima para un par dado. Debido a la saturación magnética del hierro, el aumento en el flujo para un aumento dado de la corriente se reduce al punto en que la corriente aumenta más rápido que el aumento del par. El aumento de la corriente aumenta la calefacción interna con poco o ningún beneficio.
El deslizamiento es directamente proporcional al par transmitido a la carga. Una vez que la carga se ha acelerado a una velocidad de operación estable, el par transmitido a la carga es el par requerido para impulsar la carga a esa velocidad. Dado que el deslizamiento a plena carga de un motor de inducción de diseño normal es aproximadamente el 3% de la velocidad nominal, la velocidad del motor solo cambia en aproximadamente el 3% entre la carga sin carga y la carga completa. El punto de operación estable es el punto en el que la curva de velocidad frente a la demanda de torsión de la carga cruza la curva de velocidad frente a la capacidad de torsión del motor. El resultado de cualquier cambio en la curva del motor está influenciado por la magnitud y la pendiente de la curva de carga.
Aumento de la velocidad con un VFD
La mayoría de las unidades de frecuencia variable (VFD, por sus siglas en inglés) vienen configuradas de fábrica con la salida máxima establecida en la frecuencia de alimentación en la región donde se venden. Sin embargo, la mayoría tiene ajustes de configuración que permiten aumentar la frecuencia máxima.
En este caso, el motor se puede conectar a 240 voltios o 480 voltios y se supone que la frecuencia nominal del motor es de 60 Hz. Existen dos voltajes de alimentación disponibles, 380 y 470. Los VFD normalmente no tienen una función de aumento de voltaje interno, por lo que asumiremos que el voltaje de salida máximo está limitado al voltaje de entrada. Supongamos primero que el VFD está configurado para una salida de 50 Hz y se desea que funcione a la velocidad de 60 Hz sin disminuir la capacidad de torsión. Para hacer eso, conecte el suministro de 470 voltios al VFD y conecte el motor a 480 voltios. Configure el VFD para uso normal con un motor de 480 voltios, 60 Hz. La tensión de entrada es baja en un 2%, pero el motor y el VFD deben poder tolerar eso sin dificultad.
Hay otras alternativas. La frecuencia máxima podría extenderse por encima de 60 Hz con voltaje de salida constante. Eso resultaría en la caída de la capacidad de torque a medida que aumenta la velocidad. La capacidad de torsión seguiría una curva de potencia constante de aproximadamente 90 Hz. Por encima de eso, el par se limitaría aún más.
Si la clasificación de la corriente de salida del VFD es suficiente para suministrar la corriente del motor requerida para la conexión de 240 voltios, existen otras alternativas que utilizan esa conexión del motor.
