Los motores eléctricos se caracterizan por su variedad y amplia gama de tamaños. Hay motores de potencia fraccionaria (HP) para pequeños electrodomésticos y motores de miles de HP para uso industrial pesado. Otras especificaciones que se encuentran en las placas de identificación del motor incluyen voltaje de entrada, corriente nominal, eficiencia energética y velocidad en RPM.
La velocidad de rotación de un motor eléctrico depende de dos factores: su construcción física y la frecuencia (Hz) del suministro de voltaje. Los ingenieros eléctricos seleccionan la velocidad de un motor en función de las necesidades de cada aplicación, de la misma manera que la carga mecánica determina la potencia requerida.
Asegúrese de que su edificio tenga el motor eléctrico adecuado para cada aplicación.
Cómo se relaciona la frecuencia del voltaje con la velocidad del motor
Dependiendo del país, la fuente de alimentación tendrá una frecuencia de 60 Hz o 50 Hz. Aunque un motor trifásico gira con ambas entradas de energía, habrá problemas de rendimiento si se especifica un motor para una frecuencia y se utiliza con la otra.
Debido a que una fuente de voltaje de 60 Hz cambia de polaridad un 20% más rápido que una fuente de 50 Hz, un motor clasificado para 50 Hz girará a una velocidad un 20% mayor. El par del motor permanece relativamente constante y una velocidad más alta da como resultado una mayor potencia en el eje. El motor también libera más calor, pero el ventilador de refrigeración también acelera con el eje, lo que ayuda a eliminar el calor extra. El motor también tiende a consumir más corriente reactiva, lo que reduce su factor de potencia.
Conectar un motor de 60 Hz a una fuente de alimentación de 50 Hz es un asunto más delicado. Reducir la velocidad al mismo voltaje puede saturar el núcleo magnético del motor, aumentando la corriente y sobrecalentando la unidad. La forma más sencilla de evitar la saturación es reducir la tensión de entrada e, idealmente, la relación V/Hz debería permanecer constante:
- Un motor de 60 Hz que funciona a 50 Hz está al 83,3% de su frecuencia nominal.
- Para mantener constante la relación V/Hz, el voltaje de entrada también debe reducirse al 83,3%.
- Si el motor eléctrico normalmente funciona a 240 V y 60 Hz, el voltaje de entrada a 50 Hz debe ser de 200 V para mantener una relación de 4 V/Hz.
Cableado del motor y número de polos.
Un imán permanente tiene dos polos, pero se pueden conectar motores para que su campo magnético tenga un mayor número de polos. Un motor de dos polos completa una revolución completa con un cambio de polaridad, mientras que un motor de cuatro polos solo gira 180° con un cambio de polaridad. Más polos dan como resultado una velocidad del motor más baja: en igualdad de condiciones, un motor de 4 polos girará a la mitad de la velocidad de un motor de 2 polos.
- Una fuente de alimentación de 60 Hz cambia de polaridad 60 veces por segundo y un motor bipolar girará a 3600 rpm cuando se conecta a esta fuente. Un motor de cuatro polos sólo gira a 1.800 rpm.
- Para motores de 50 Hz la velocidad es de 3000 rpm con 2 polos y 1500 rpm con 4 polos.
El concepto se puede resumir con la siguiente ecuación:
Usando esta ecuación, un motor de 4 polos a 60 Hz tiene una velocidad de 1800 rpm, mientras que un motor de 6 polos a 50 Hz tiene una velocidad de 1000 rpm. Sin embargo, esta es en realidad la velocidad del campo magnético, llamada velocidad sincrónica , que no siempre es igual a la velocidad del eje.
- En un motor síncrono , el rotor utiliza un imán permanente o electroimán para girar a la velocidad calculada.
- Por otro lado, un motor de inducción funcionará ligeramente por debajo de las rpm calculadas. Así es como funciona la inducción electromagnética y no debe considerarse un mal funcionamiento.
Si un motor eléctrico tiene una velocidad nominal de 1.800 rpm, se puede concluir que la unidad es un motor síncrono de 4 polos con una velocidad nominal de 60 Hz. En cambio, si la velocidad nominal tiene un valor inferior, como 1.760 rpm, la velocidad nominal es de 1.800 rpm. La unidad es un motor de inducción.
Un variador de frecuencia puede controlar la velocidad del motor ajustando la frecuencia de entrada, como su nombre lo indica. Un VFD también puede modular el voltaje para mantener la relación V/Hz por debajo del punto donde el núcleo magnético está saturado. Gracias a esta característica, un VFD no daña el motor incluso cuando la velocidad se reduce por debajo del valor de la placa. La principal desventaja de los VFD es que provocan distorsión armónica, al ser cargas no lineales, pero esto se puede compensar con filtros de armónicos.
