Tensión eléctrica del motor BLDC y factores de límite de potencia

Usted tiene razón al suponer que la construcción mecánica básica de un motor limita la corriente y el par de torsión más que la tensión y la velocidad. La velocidad está limitada por las pérdidas por fricción que los rodamientos pueden soportar. La resistencia aerodinámica (windage) también es un factor. Otro factor es el balanceo del eje y el rotor para minimizar la vibración. A cierta velocidad, la fuerza de la fuerza centrífuga en el rotor puede ser un factor. El voltaje está limitado solo por el aislamiento del devanado.

Ninguno de esos factores tiene límites realmente "duros". Para la mayoría de los motores, esos elementos están diseñados de manera conservadora para que los motores operados dentro del rango de voltaje y velocidad tengan una expectativa de vida útil bastante larga. Superar las calificaciones publicadas reducirá la vida útil esperada del motor, pero las calificaciones a menudo se pueden superar en un 50% e incluso en un 100% sin un fallo muy rápido.

Tenga en cuenta que la resistencia aerodinámica puede aumentar bastante rápidamente, aumentar significativamente la carga de par en el motor y aumentar la corriente. Sin embargo, si la corriente se mantiene dentro de la clasificación, el motor en T no se sobrecalentará. En efecto, se reducirá el par motor y la eficiencia del motor.

Tenga en cuenta también que la vibración de la carga y otras fuerzas de carga que afectan a los cojinetes del motor también pueden aumentar con la velocidad. Los rodamientos son, sin duda, los principales candidatos para que lo primero falle.

Si está diseñando un auto de carrera y puede permitirse reemplazar el motor después de cada carrera, tiene sentido empujar los límites un largo camino. Si está diseñando un equipo de producción y debe dejar de producir productos caros si algo falla, es posible que no desee operar todo lo que está por debajo de las clasificaciones.

¿Frecuencia de qué? Si está hablando de PWM, entonces usted es el único factor limitante en el que puedo pensar y está relacionado con que el motor es la capacitancia entre las bobinas y el gabinete, por lo que se filtraría una frecuencia demasiado alta a la caja. Pero se trata de frecuencias realmente altas, su unidad lo limitará mucho más al cambiar las pérdidas, la potencia de los controladores de puerta, etc.

Voltaje: de nuevo, el motor normal puede soportar voltajes que son órdenes de magnitud más altos que su voltaje de frecuencia para una operación sana. Es por eso que en muchas aplicaciones utilizan unidades de 310 V para mover pequeños motores de 24 V.

Los rodamientos fallarán mucho antes que con BEMF, usted alcanzará cualquier cosa cerca del límite de voltaje físico.

La conclusión es que el motor es una criatura tan compleja y diversa que para comprender sus límites realmente necesita tener una buena vista del sistema y del motor en sí.

  

¿Cómo es con el imán de permament de caso o asíncrono de inducción   motores?

Los imanes permanentes no son tan robustos como las barras de cobre incrustadas en el rotor de un motor de inducción. Son frágiles y no muy fuertes mecánicamente, por lo que a altas revoluciones pueden desintegrarse debido a las fuerzas centrífugas.

Si los imanes están pegados al rotor, a una temperatura más alta, el pegamento puede ablandarse, lo que permite que los imanes se muevan o incluso se separen completamente del rotor (no solo teórico; he reparado varios motores con los que sucedió esto). También pueden desmagnetizarse permanentemente por alta temperatura y / o alta corriente.

El funcionamiento del motor a un voltaje más alto aumenta el potencial máximo de consumo de corriente, y también a menudo aumenta la temperatura de funcionamiento. Las pérdidas magnéticas aumentan a mayores rpm, por lo que incluso si las fuerzas mecánicas no lo destruyen, existe un límite difícil por encima del cual el motor disipará más potencia de la que puede manejar incluso sin carga. La mayoría de los motores BLDC utilizan imanes de neodimio que tienen una Temperatura de Curie relativamente baja, por lo que generalmente son los primeros en irse cuando el motor se sobrecalienta. .

  

¿Por qué algunas hojas de datos de motores similares tienen diferentes ambas?   rpm / voltaje nominal / máximo especificado?

Los motores con dimensiones externas y especificaciones eléctricas 'similares' pueden tener una construcción interna muy diferente. Un motor diseñado para rpm más altas puede tener su rotor envuelto en Kevlar para sostener los imanes. Puede tener mejores rodamientos y estar más equilibrado para reducir la vibración. Para reducir las pérdidas magnéticas, podría tener laminaciones de estator más delgadas, cobertura de imán reducida, mayor espacio de aire, diferente número de polos y / o patrón de enrollamiento, o incluso un núcleo totalmente diferente (sin ranura, sin hierro).

Las especificaciones también pueden variar según la aplicación esperada. Un motor diseñado para servicio continuo en un entorno cerrado puede tener una clasificación más baja que un motor similar utilizado para tracción.