La diferencia entre varios tipos de motores

1. Diferencias entre motores de CC y de CA

Diagrama de la estructura del motor de CC

Diagrama de la estructura del motor de CA

Los motores de CC utilizan corriente continua como fuente de energía, mientras que los motores de CA utilizan corriente alterna como fuente de energía.

El principio estructural de los motores de CC es relativamente simple, pero su estructura es compleja y su mantenimiento no es sencillo. El principio de los motores de CA es complejo, pero su estructura es relativamente simple y su mantenimiento es más sencillo que el de los motores de CC.

En términos de precio, los motores de CC con la misma potencia son más caros que los de CA. Si se incluye el dispositivo de control de velocidad, el precio de los motores de CC es mayor que el de los de CA. Por supuesto, también existen grandes diferencias en cuanto a estructura y mantenimiento.
En términos de rendimiento, debido a que la velocidad de los motores de CC es estable y el control de velocidad es preciso, lo que no se puede lograr con los motores de CA, se deben utilizar motores de CC en lugar de motores de CA bajo requisitos de velocidad estrictos.
La regulación de la velocidad de los motores de CA es relativamente compleja, pero se utiliza ampliamente porque las plantas químicas utilizan energía de CA.

2. Diferencias entre motores síncronos y asíncronos

Si el rotor gira a la misma velocidad que el estator, se denomina motor síncrono. Si no son iguales, se denomina motor asíncrono.

3. La diferencia entre motores de frecuencia ordinaria y variable

En primer lugar, los motores convencionales no pueden utilizarse como motores de frecuencia variable. Están diseñados para frecuencia y voltaje constantes, y no pueden adaptarse completamente a los requisitos de regulación de velocidad del convertidor de frecuencia, por lo que no pueden utilizarse como motores de frecuencia variable.
El impacto de los convertidores de frecuencia en los motores se produce principalmente en la eficiencia y el aumento de la temperatura de los motores.
El convertidor de frecuencia puede generar diferentes grados de armónicos de tensión y corriente durante su funcionamiento, lo que permite que el motor funcione con tensión y corriente no sinusoidales. Los armónicos de alto orden en él provocarán un aumento de las pérdidas en el cobre del estator, el cobre del rotor, el hierro y otras pérdidas adicionales del motor.
La más importante es la pérdida de cobre del rotor. Estas pérdidas hacen que el motor genere calor adicional, reduzca la eficiencia y la potencia de salida, y el aumento de temperatura de los motores convencionales suele ser de entre un 10 % y un 20 %.
La frecuencia portadora del convertidor de frecuencia varía de varios kilohercios a más de diez kilohercios, lo que hace que el devanado del estator del motor soporte una tasa de aumento de voltaje muy alta, lo que equivale a aplicar un voltaje de impulso muy pronunciado al motor, lo que hace que el aislamiento entre vueltas del motor resista una prueba más severa.
Cuando los motores ordinarios son alimentados por convertidores de frecuencia, la vibración y el ruido provocados por factores electromagnéticos, mecánicos, de ventilación y otros se volverán más complicados.
Los armónicos contenidos en la fuente de alimentación de frecuencia variable interfieren con los armónicos espaciales inherentes de la parte electromagnética del motor, formando diversas fuerzas de excitación electromagnética, aumentando así el ruido.
Debido al amplio rango de frecuencia de funcionamiento del motor y al gran rango de variación de velocidad, las frecuencias de varias ondas de fuerza electromagnética son difíciles de evitar las frecuencias de vibración inherentes de las diversas partes estructurales del motor.
Cuando la frecuencia de la fuente de alimentación es baja, la pérdida causada por los armónicos de orden alto en la fuente de alimentación es grande; en segundo lugar, cuando se reduce la velocidad del motor variable, el volumen de aire de enfriamiento disminuye en proporción directa al cubo de la velocidad, lo que hace que el calor del motor no se disipe, el aumento de temperatura aumenta drásticamente y es difícil lograr una salida de par constante.

4. La diferencia estructural entre los motores ordinarios y los motores de frecuencia variable

01. Requisitos de mayor nivel de aislamiento
Generalmente, el nivel de aislamiento de los motores de frecuencia variable es F o superior. Se debe reforzar el aislamiento a tierra y la resistencia del aislamiento de las espiras del cable, considerando especialmente la capacidad del aislamiento para soportar tensiones de impulso.
02. Mayores requisitos de vibración y ruido para motores de frecuencia variable
Los motores de frecuencia variable deben considerar plenamente la rigidez de los componentes del motor y del conjunto, y tratar de aumentar su frecuencia natural para evitar la resonancia con cada onda de fuerza.
03. Diferentes métodos de refrigeración para motores de frecuencia variable
Los motores de frecuencia variable generalmente utilizan enfriamiento por ventilación forzada, es decir, el ventilador de enfriamiento del motor principal es impulsado por un motor independiente.
04. Se requieren diferentes medidas de protección
Se deben adoptar medidas de aislamiento de los rodamientos para motores de frecuencia variable con una capacidad superior a 160 kW. Es frecuente que se produzcan asimetrías en el circuito magnético y corrientes en el eje. Al combinarse la corriente generada por otros componentes de alta frecuencia, la corriente en el eje aumenta considerablemente, lo que provoca daños en los rodamientos, por lo que generalmente se toman medidas de aislamiento. En motores de frecuencia variable de potencia constante, cuando la velocidad supera los 3000 rpm, se debe utilizar una grasa especial resistente a altas temperaturas para compensar el aumento de temperatura del rodamiento.
05. Sistema de refrigeración diferente
El ventilador de enfriamiento del motor de frecuencia variable utiliza una fuente de alimentación independiente para garantizar una capacidad de enfriamiento continua.

2.Conocimientos básicos de motores

Selección de motor
Los contenidos básicos necesarios para la selección del motor son:
El tipo de carga impulsada, potencia nominal, voltaje nominal, velocidad nominal y otras condiciones.
Tipo de carga·Motor de CC·Motor asíncrono·Motor síncrono
Para maquinaria de producción continua con carga estable y sin requisitos especiales de arranque y frenado, se deben preferir los motores síncronos de imán permanente o los motores asíncronos de jaula de ardilla ordinarios, que se utilizan ampliamente en maquinaria, bombas de agua, ventiladores, etc.
Para maquinaria de producción con arranques y frenadas frecuentes y que requiera un gran par de arranque y frenado, como puentes grúa, polipastos de minas, compresores de aire, laminadores irreversibles, etc., se deberán utilizar motores síncronos de imanes permanentes o motores asíncronos bobinados.
Para ocasiones sin requerimientos de regulación de velocidad, donde se requiere velocidad constante o se necesita mejorar el factor de potencia, se deben utilizar motores síncronos de imanes permanentes, como bombas de agua de capacidad media y grande, compresores de aire, polipastos, molinos, etc.
Para maquinaria de producción que requiera un rango de regulación de velocidad superior a 1:3 y requiera una regulación de velocidad continua, estable y suave, es aconsejable utilizar motores síncronos de imanes permanentes o motores de corriente continua con excitación independiente o motores asíncronos de jaula de ardilla con regulación de velocidad de frecuencia variable, como grandes máquinas herramienta de precisión, cepilladoras de pórtico, laminadores, polipastos, etc.
En términos generales, el motor se puede determinar aproximadamente proporcionando el tipo de carga impulsada, la potencia nominal, el voltaje nominal y la velocidad nominal del motor.
Sin embargo, si se quieren satisfacer de forma óptima los requisitos de carga, estos parámetros básicos están lejos de ser suficientes.
Otros parámetros que deben proporcionarse incluyen: frecuencia, sistema de trabajo, requisitos de sobrecarga, nivel de aislamiento, nivel de protección, momento de inercia, curva de par de resistencia de carga, método de instalación, temperatura ambiente, altitud, requisitos exteriores, etc. (proporcionados según circunstancias específicas)

3.Conocimientos básicos de motores

Pasos para la selección del motor
Cuando el motor está en funcionamiento o falla, se pueden utilizar los cuatro métodos de mirar, escuchar, oler y tocar para prevenir y eliminar la falla a tiempo para garantizar el funcionamiento seguro del motor.
1. Mira
Observe si existen anomalías durante el funcionamiento del motor, que se manifiestan principalmente en las siguientes situaciones.
1. Cuando el devanado del estator está en cortocircuito, es posible que vea humo saliendo del motor.
2. Cuando el motor está muy sobrecargado o funciona con pérdida de fase, la velocidad disminuirá y se oirá un zumbido más fuerte.
3. Cuando el motor está funcionando normalmente, pero se detiene de repente, verás chispas saliendo de la conexión suelta; el fusible está quemado o una pieza está atascada.
4. Si el motor vibra violentamente, puede ser que el dispositivo de transmisión esté atascado o que el motor no esté bien fijado, que los pernos de pie estén flojos, etc.
5. Si hay decoloración, marcas de quemaduras y marcas de humo en los puntos de contacto y conexiones dentro del motor, significa que puede haber sobrecalentamiento local, mal contacto en la conexión del conductor o devanado quemado, etc.
2. Escucha
Cuando el motor funciona normalmente, debe emitir un sonido de “zumbido” uniforme y ligero, sin ruidos ni sonidos especiales.
Si el ruido es demasiado fuerte, incluido el ruido electromagnético, el ruido del cojinete, el ruido de ventilación, el ruido de fricción mecánica, etc., puede ser un fenómeno precursor o de falla.
1. En el caso del ruido electromagnético, si el motor emite un sonido agudo, grave y pesado, las razones pueden ser las siguientes:
(1) El entrehierro entre el estator y el rotor es desigual. En este momento, el sonido es agudo y grave, y el intervalo entre ambos permanece constante. Esto se debe al desgaste de los rodamientos, lo que hace que el estator y el rotor no sean concéntricos.
(2) La corriente trifásica está desequilibrada. Esto se debe a una conexión a tierra incorrecta, un cortocircuito o un mal contacto del devanado trifásico. Si el sonido es muy sordo, significa que el motor está sobrecargado o funcionando con pérdida de fase.
(3) El núcleo de hierro está suelto. Durante el funcionamiento del motor, la vibración provoca el aflojamiento de los pernos de fijación del núcleo de hierro, lo que provoca el aflojamiento de la lámina de acero al silicio del núcleo de hierro y el ruido.
2. Para el ruido del rodamiento, debe monitorearlo frecuentemente durante el funcionamiento del motor. El método de monitoreo consiste en colocar un extremo del destornillador contra la pieza de instalación del rodamiento y el otro extremo cerca del oído; podrá escuchar el sonido del rodamiento en funcionamiento. Si el rodamiento funciona correctamente, el sonido es un crujido continuo y suave, sin fluctuaciones ni ruidos de fricción metálica.
Si se producen los siguientes sonidos, se trata de un fenómeno anormal:
(1) Se escucha un chirrido cuando el rodamiento está en funcionamiento. Se trata de un ruido metálico de fricción, generalmente causado por la falta de aceite en el rodamiento. Se debe desmontar el rodamiento y aplicar la cantidad adecuada de grasa.
(2) Si se escucha un chirrido, este es el sonido que se produce al girar la bola. Generalmente se debe a que la grasa se ha secado o a la falta de aceite. Se puede añadir una cantidad adecuada de grasa.
(3) Si se escucha un chasquido o chirrido, se debe al movimiento irregular de la bola del rodamiento. Esto se debe a daños en la bola del rodamiento o a la inactividad prolongada del motor, lo que provoca el secado de la grasa.
3. Si el mecanismo de transmisión y el mecanismo impulsado hacen un sonido continuo en lugar de un sonido fluctuante, se puede manejar de acuerdo con las siguientes situaciones.
(1) El sonido periódico de “pop” es causado por la unión desigual de la correa.
(2) El sonido periódico de “dong dong” es causado por una holgura entre el acoplamiento o la polea y el eje, así como por el desgaste de la chaveta o el chavetero.
(3) El sonido de colisión desigual es causado por las aspas que chocan con la cubierta del ventilador.

3. Olor
Las fallas también se pueden juzgar y prevenir oliendo el motor.
Abra la caja de conexiones y huélala para comprobar si huele a quemado. Si detecta un olor a pintura especial, significa que la temperatura interna del motor es demasiado alta; si detecta un olor a quemado intenso, es posible que la red de mantenimiento de la capa aislante esté rota o que el devanado se haya quemado.
Si no hay olor, es necesario usar un megóhmetro para medir la resistencia de aislamiento entre el devanado y la carcasa. Si es inferior a 0,5 megaohmios, debe secarse. Si la resistencia es cero, significa que está dañado.
4. Tocar
Tocar la temperatura de algunas partes del motor también puede determinar la causa de la falla.
Para garantizar la seguridad, utilice el dorso de la mano para tocar la carcasa del motor y las partes circundantes del cojinete.
Si la temperatura es anormal, las razones pueden ser las siguientes:
1. Ventilación deficiente. Por ejemplo, ventiladores que se caen, conductos de ventilación obstruidos, etc.
2. Sobrecarga. La corriente es demasiado alta y el devanado del estator se sobrecalienta.
3. Las espiras del devanado del estator están en cortocircuito o la corriente trifásica está desequilibrada.
4. Arranques o frenadas frecuentes.
5. Si la temperatura alrededor del cojinete es demasiado alta, puede deberse a un daño en el cojinete o a una falta de aceite.

Regulación de temperatura de los cojinetes del motor, causas y tratamiento de anomalías

La normativa estipula que la temperatura máxima de los rodamientos no debe superar los 95 °C, ni la de los rodamientos deslizantes los 80 °C. El aumento de temperatura no debe superar los 55 °C (el aumento de temperatura equivale a la temperatura del rodamiento menos la temperatura ambiente durante la prueba).

Causas y tratamientos para el aumento excesivo de la temperatura de los rodamientos:

(1) Causa: El eje está doblado y la línea central no es precisa. Solución: Encuentre el centro nuevamente.
(2) Causa: Los tornillos de la base están flojos. Tratamiento: Apriete los tornillos de la base.

(3) Causa: El lubricante no está limpio. Tratamiento: Reemplace el lubricante.

(4) Causa: El lubricante se ha usado demasiado tiempo y no se ha reemplazado. Tratamiento: Limpie los cojinetes y reemplace el lubricante.
(5) Causa: La bola o el rodillo del rodamiento está dañado. Tratamiento: Reemplace el rodamiento por uno nuevo.

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