Cómo modificar el devanado de un motor de 4 polos de 3 kW para que funcione a 200 hz

Para un motor diseñado para funcionar a 50 Hz o 60 Hz para producir un par nominal a 200 Hz, la tensión debería incrementarse en proporción a la frecuencia. Un motor de 230 voltios y 50 Hz necesitaría tener 920 voltios. El motor podría funcionar a pleno rendimiento requiere un par de hasta 133 Hz con un par total y una potencia constante por encima de eso. Eso requeriría 612 voltios a 133 Hz y más. Es muy poco probable que un VFD esté disponible para 12 kW y 920 voltios y tampoco es muy probable que esté disponible para 8 kW y 610 voltios. Tenga en cuenta que el requerimiento de kW aumenta con el voltaje. Además, el voltaje de entrada de CC debería ser de aproximadamente 860 voltios para un VFD de 610 voltios y 1300 voltios para un VFD de 920 voltios.

El motor podría ser rebobinado para un voltaje más bajo. Para un par completo a 200 Hz, el voltaje debería ser del 25% del voltaje actual, suponiendo un motor de 50 Hz. Eso requeriría el 25% del número de giros en cada ranura y 4 veces el área de la sección transversal del cable. Probablemente sería mejor operar con un torque completo de hasta 2/3 de la velocidad nominal y una potencia constante por encima de eso.

Si el vehículo cuenta con un motor de 3 kW y una transmisión mecánica, es probable que no necesite 8 kW a una velocidad de 2/3 y superior. El motor podría rebobinarse con menos energía más fácilmente que el rebobinado para 8 kW.

A 200 Hz, un motor de 4 polos estaría funcionando a casi 6000 RPM. Para esa velocidad, es probable que el rotor necesite volver a equilibrarse. Pueden requerirse rodamientos de mayor velocidad. Si el rotor tiene aletas de enfriamiento, es posible que sea necesario recortarlas para reducir la resistencia aerodinámica. Lo mismo es cierto para cualquier ventilador de auto-enfriamiento externo. Si el motor no está correctamente equilibrado, etc. vibrará excesivamente y posiblemente se liberará de su montaje. Un ventilador de autoenfriamiento externo también puede desprenderse si se opera por encima de su velocidad de diseño. La falla del rodamiento puede hacer que el rotor se atasque contra el estator.

Hay muchos VFD disponibles en el mercado que pueden ser configurados por el usuario para operar un motor de inducción de hasta 200 Hz con un rango de par constante y un rango de potencia constante. La mayoría de los VFD industriales en el mercado se diseñarán para una entrada de CA trifásica a niveles de voltaje de 200 a 600 voltios. Algunos aceptarán la entrada de CC sin mucha dificultad.

Como se mencionó anteriormente, el voltaje de salida VFD es proporcional a la frecuencia (velocidad) para un funcionamiento de par constante. Para un rango de potencia constante, el voltaje se mantiene constante a medida que la frecuencia aumenta por encima del rango de velocidad de par constante como se muestra a continuación mediante las curvas "Torque 1, Power 1 y Voltage 1". En el rango de potencia constante, la curva de par está definida por Torque = Potencia / Velocidad.

También es posible tener una operación de potencia decreciente por encima del rango de par constante. En ese caso, el voltaje continúa aumentando a un ritmo más lento mientras que tanto la potencia como el par disminuyen, como lo muestran las curvas "Torque 2, Power 2 y Voltage 2". Las curvas están idealizadas y los diseños de motores específicos tendrán variaciones en el rendimiento real. Es probable que existan VFD en el mercado que ofrezcan un modo de funcionamiento de par y potencia decreciente, pero pueden ser más difíciles de encontrar y configurar.

Deberá estar seguro de que el motor en sí puede funcionar a 200Hz. NEMA MG1 tiene valores para motores de diferentes tamaños y sus velocidades máximas permitidas. 3kW (5 hp) TEFC de 4 polos tiene una velocidad de operación máxima segura de 3600 RPM (120 Hz) para motores de acoplamiento directo según la tabla 30-1.

Si tiene un motor de inducción de propósito general, lo más probable es que no pueda modificarlo simplemente para acelerarlo hasta 200Hz. Es posible que desee comunicarse primero con el fabricante para ver qué opciones están disponibles.