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Los beneficios del uso de motores de dos velocidades en aplicaciones industriales

Los motores de dos velocidades son una tecnología que a menudo se pasa por alto, pero pueden ser la opción ideal de motor principal cuando se requiere robustez, simplicidad y bajo costo, junto con flexibilidad operativa. Jerry Hodek de Rotor UK, especialista en motores industriales con sede en Wellingborough, explica dónde encajan en el espectro de las soluciones de accionamientos.

Los variadores de velocidad variable han hecho mucho para mejorar el diseño de la máquina, ya que se convirtieron en algo común hace unos 30. Han permitido la optimización operativa a través del recorte de velocidad y la controlabilidad mejorada, y han contribuido masivamente al ahorro de energía.

Sin embargo, también han sido responsables hasta cierto punto de que los ingenieros olviden los beneficios de los motores de dos velocidades. A primera vista, una combinación de motor e impulsión infinitamente variable parece ser mejor que un motor que proporciona solo configuraciones de dos velocidades. Sin embargo, en determinadas circunstancias, un motor de dos velocidades sigue siendo la mejor opción, y es probable que lo siga siendo durante mucho, mucho tiempo. De hecho, las cifras de ventas de toda la industria sugieren que su consumo está creciendo a un ritmo más rápido que los motores industriales en general, por lo que podemos concluir que los ingenieros ya están comenzando a reconocer sus ventajas.

Parece probable que estén encontrando favor en los accionamientos de los ventiladores y las bombas para proporcionar caudales "altos" y "bajos". También hay varias situaciones en las que se experimentan picos y valles predecibles: por ejemplo, un elevador de pasajeros o una escalera mecánica pueden tener una velocidad de funcionamiento normal y una velocidad de hora punta; un transportador que alimenta la materia prima en una pieza de maquinaria de proceso puede tener dos velocidades para igualar la carga ligera y pesada; el suministro de agua y aguas residuales tiene picos definidos en ciertos momentos del día; Las grúas y cabrestantes pueden beneficiarse de una opción de velocidad rápida o lenta, al igual que los ventiladores.

Hay dos tipos básicos de motores de dos velocidades: doble devanado y cambio de polos, más un tercer tipo "híbrido".

Un rotor de doble arrollamiento parece a primera vista para parecerse a un motor de velocidad fija convencional, sobre todo al tener una sola bobina. Pero una inspección más cercana muestra que, de hecho, hay dos devanados, cada uno conectado individualmente a la fuente de alimentación. Un motor de cambio de polos se parece mucho más a su primo de velocidad única, pero tiene el doble del complemento habitual de polos magnéticos. El cableado es tal que los imanes alternados están dispuestos en dos conjuntos separados, por lo tanto, la mitad de los polos o todos ellos se pueden activar de una sola vez.

Un motor híbrido combina conjuntos de polos gemelos y bobinados dobles, una configuración que brinda cuatro velocidades establecidas. Sin embargo, este tipo de motor es raro, ya que un motor alimentado por inversor estándar será más barato de comprar y mantener, y tendrá el funcionamiento mejorado de un accionamiento controlado electrónicamente.

Veamos la construcción de motores de doble rotor y cambio de polos con más detalle.

Rotor doble

El motor de doble devanado es el más simple de entender y también simple, y por lo tanto más económico, de hacer. El motor tiene dos devanados separados, cuyas polaridades son opuestas, dentro de un solo paquete de laminación. Debe tenerse en cuenta que los devanados no tienen que ser del mismo tamaño; pueden tener clasificaciones de potencia marcadamente diferentes. La capacidad de dos velocidades se logra al tener un interruptor que energiza uno o ambos devanados.

Cambio de poste

Al igual que muchos componentes de ingeniería poco comunes, el motor de cambio de polos tiene muchos nombres alternativos, como el polo de conmutación, el tap tap y Dahlander; esencialmente, todos son nombres diferentes para la misma cosa. Un motor de cambio de polos consiste en un único bobinado con dos estatores (conjuntos de polos). Un conjunto de polos está conectado permanentemente a la fuente de alimentación; el otro usa cables roscados para que puedan atornillarse y desconectarse de la fuente de alimentación. En funcionamiento, la configuración de alta velocidad es el doble de las revoluciones por minuto de la configuración de baja velocidad.

Selección

¡Al seleccionar un motor de dos velocidades, existe un problema de posibles malentendidos que ha confundido a muchos buenos ingenieros! Es simplemente que están especificados con uno de tres tipos de salida: par constante, par variable o potencia constante. Los usuarios deben identificar el tipo de carga que se manejará y luego seleccionar el motor apropiado.

Una carga de par constante es aquella donde la velocidad puede variar, pero la demanda de par es siempre la misma. Tal vez la carga de par constante más común se encuentre en un transportador cuya velocidad puede variar notablemente, pero cuyo par es (en gran medida) constante. También se encuentra en extrusoras, bombas de desplazamiento positivo en sistemas hidráulicos de circuito cerrado y algunos tipos de maquinaria especializada.

El par variable se caracteriza por ventiladores y bombas centrífugas, donde el requisito de par es de bajo valor a baja velocidad y alto valor a alta velocidad. De hecho, el requisito de par aumenta mucho más rápido que la velocidad, por lo que en un ventilador, por ejemplo, doblar la velocidad cuadruplicará el par (lo que aumenta ocho veces el requisito de potencia - 2 x 2 x 2 = 8).

El tercer tipo de carga es la carga de potencia constante, y es visto por muchos como el más lógico. Si la velocidad se duplica, el par se reduce a la mitad para que la potencia permanezca constante. Quizás, curiosamente, esto es bastante difícil de lograr con un motor de dos velocidades, y en la mayoría de los casos, una configuración de inversor probablemente servirá a la aplicación mucho mejor.

En conclusión, podemos decir que hay muchos nichos donde un motor de dos velocidades es una buena opción. Muchos ingenieros ya saben esto, pero otros no deberían caer en el hábito perezoso de asumir que un inversor es la única respuesta. Del mismo modo, hay ocasiones en que los motores de dos velocidades no deben considerarse.

Informador de la industria de procesos

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