Sí. El debilitamiento de campo, como se lo conoce, es un método probado y comprobado para aumentar la velocidad de los motores de campo bobinado en un rango relativamente pequeño, desde los días en que no existía la electrónica para el control de la velocidad. Generalmente se hace alterando la corriente en las bobinas de campo, en lugar de mover físicamente los imanes permanentes alrededor. Es responsable de la curva pronunciada de velocidad / par en los motores de bobina en serie que todavía se utilizan en la actualidad.
Lamentablemente, el aumento de la velocidad se produce no solo al costo esperado del par motor reducido, sino también al costo de la eficiencia reducida del motor.
Usted esperaría un par reducido. La potencia de salida es speed.torque, y alterar el campo no va a cambiar la potencia, solo la relación de velocidad y par.
Usted espera que algo salga mal con el campo reducido, después de todo, trabajamos duro en los motores para obtener un buen circuito magnético, minimizar los huecos de aire y nadie usa un motor con campo cero (el debilitamiento del campo llevado al extremo ), entonces, ¿qué está pasando?
El problema es la resistencia de CC de los devanados de cobre. A medida que reduce el campo, necesita proporcionalmente más corriente para mantener el par. Sin embargo, las pérdidas de calefacción aumentan a medida que la corriente al cuadrado. Si se aumenta el campo en un motor (mediante el uso de imanes de campo alto como en los motores BLDC modernos), permite reducir el número de giros en el rotor, lo que permite un cable más grueso, lo que reduce las pérdidas de cobre.
Pongamos un poco de carne numérica en esos huesos que agitan las manos. Digamos que tiene un motor de salida de 100 W, que entrega 100 rad / sy 1 Nm. El rotor está enrollado con 2 devanados iguales de 0.2ohm cada uno, que podemos conectar en serie o en paralelo. El campo magnético es tal que el motor consume 10A cuando produce su par de 1 Nm, con los devanados del rotor en serie. Ignora todas las demás pérdidas.
La resistencia del rotor es de 0.4ohms, cayendo 4v a una corriente de 10A. El EMF trasero es de 10 V (motor sin otras pérdidas, 100 W / 10 A), por lo que la tensión de entrada del motor es de 14 V en estas condiciones, lo que da una eficiencia de aproximadamente el 70%.
Ahora reduzcamos a la mitad el campo magnético, manteniendo la corriente igual. El par de salida se reduce a la mitad a 0,5 Nm. Supongamos que cargamos el motor de tal manera que la velocidad pueda subir a 200rad / s. Con la mitad del campo y el doble de velocidad, el EMF de respaldo es el mismo a 10v. Con la misma corriente, tenemos la misma caída de voltaje, el mismo suministro de 14 V y la misma eficiencia de aproximadamente el 70%. Entonces, ¿qué está pasando aquí con mi afirmación de que la eficiencia cae?
Consideremos la otra forma de duplicar la velocidad del motor, manteniendo el campo magnético igual y poniendo los devanados del rotor en paralelo. Esto reduce a la mitad el número efectivo de vueltas, lo que reduce a la mitad el EMF posterior y reduce a la mitad el par de salida. Si cargamos el motor de modo que la velocidad pueda aumentar nuevamente a 200rad / s, el EMF trasero ahora es nuevamente a 10V, y necesitamos 10A para obtener el par de salida de 0.5Nm. Sin embargo, el rotor ahora tiene una resistencia de 0,1 ohmios en lugar de 0,4 ohmios, por lo que la caída de voltaje IR es de 1v, lo que significa un voltaje de alimentación del motor de 11v. ¡Nuestra eficiencia ha aumentado a aproximadamente el 90%!
Así que ahora, ¿qué significa que aumentar la velocidad del motor manteniendo el campo al mismo tiempo aumenta la eficiencia? ¿Qué hay de aumentarlo a una velocidad muy alta? Hemos ignorado otras pérdidas, como la resistencia del aire y el aumento de las pérdidas por corrientes de Foucault en el hierro del rotor, y existen otros costos de alta velocidad, como la necesidad de fuerza del rotor y la necesidad de equilibrarlo, y los problemas de revertir el Campo rápidamente en los devanados. Por lo tanto, no podemos mejorar la eficiencia ad infinitum al aumentar la velocidad, habrá un óptimo.
Lo que se lleva a casa es que el campo más alto posible brinda la mejor eficiencia, y el rotor debe tener el número correcto de vueltas para que coincida con la velocidad deseada. Sin embargo, reducir el campo en un motor de estator enrollado es una forma ordenada de controlar la velocidad, a costa de la eficiencia.