Mètode de canvi de pols

Mètode de canvi de pols per al control de velocitat del motor d'inducció

El mètode de canvi de pols és una de les tècniques principals per regular la velocitat d'un motor d'inducció. Aquesta aproximació al control de velocitat mitjançant el canvi de pols es pot aplicar principalment als motors de gaiola. La raó és la característica única del rotor de gaiola, que genera automàticament un nombre de pols que coincideix exactament amb el nombre de pols de l'enrotllament estator.

Hi ha tres mètodes principals per canviar el nombre de pols de l'estator:

• Enrotllaments múltiples de l'estator

• Mètode de pols consecutius

• Modulació de l'amplitud dels pols (PAM)

Cada un d'aquests mètodes de canvi de pols s'explica detalladament a continuació:

Enrotllaments múltiples de l'estator

En el mètode d'enrotllaments múltiples de l'estator, es col·loquen dos enrotllaments diferents a l'estator, cadascun dissenyat per crear un nombre diferent de pols. Només un d'aquests enrotllaments està alimentat en qualsevol moment. Per exemple, considerem un motor equipat amb dos enrotllaments dissenyats per configuracions de 6 i 4 pols. Amb una freqüència d'alimentació elèctrica de 50 hertz, les velocitats sincrones corresponents per a aquests nombres de pols serien 1000 revolucions per minut i 1500 revolucions per minut, respectivament. No obstant això, aquest mètode de control de velocitat té els seus inconvenients; és menys eficient energèticament i generalment més car d'implementar en comparació amb altres tècniques.

Mètode de pols consecutius

El mètode de pols consecutius implica dividir un únic enrotllament de l'estator en diversos grups de bobines, amb els terminals de cada grup extrets per a la connexió externa. Reconfigurant simplement les connexions entre aquests grups de bobines, es pot canviar efectivament el nombre de pols. En les aplicacions pràctiques, els enrotllaments de l'estator solen dividir-se en només dos grups de bobines, permetent un canvi del nombre de pols en una relació de 2:1.

La figura següent il·lustra una fase única d'un enrotllament de l'estator que consta de 4 bobines. Aquestes bobines es divideixen en dos grups, etiquetats com a - b i c - d.

El grup de bobines a - b està compost per un nombre senar de bobines, concretament les bobines 1 i 3, mentre que el grup de bobines c - d conté un nombre parell de bobines, és a dir, les bobines 2 i 4. Aquestes dues bobines dins de cada grup estan connectades en sèrie. Com es mostra a la figura superior, els terminals a, b, c i d són extrets per a connexions externes.

El flux de corrent a través d'aquestes bobines es pot controlar connectant els grups de bobines en sèrie o en paral·lel, com es mostra a la figura següent. Aquesta disposició estratègica de connexions permet manipular el camp magnètic generat pels enrotllaments de l'estator, el qual desempeña un paper crucial en alterar el nombre de pols i, per tant, regular la velocitat del motor d'inducció.

En un sistema elèctric de 50 hertz, quan la configuració de l'enrotllament de l'estator resulta en un total de quatre pols, la velocitat rotacional corresponent del motor d'inducció és de 1500 revolucions per minut (rpm).

Com es mostra a la figura següent, quan la direcció de la corrent que flueix a través de les bobines del grup a - b es reverteix, es produeix un canvi significatiu en el camp magnètic generat pels enrotllaments de l'estator. Sota aquesta nova condició, totes les bobines dins de l'enrotllament produiran pols nord (N). Aquesta alteració en la configuració dels pols impacta directament la velocitat i les característiques operatives del motor, formant un principi clau en el mètode de canvi de pols per al control de velocitat dels motors d'inducció.

Principis de canvi de pols i tècnica PAM

Per completar el circuit magnètic, el flux magnètic del grup de pols ha de travessar l'espai entre els grups de pols. Com a resultat, s'indueix un pol magnètic de polaritat oposada, un pol S. Aquests pols induïts es coneixen com a pols consecutius. Conseqüentment, el nombre de pols de la màquina es duplica des del seu recompte original (per exemple, augmentant de 4 a 8 pols), i la velocitat síncrona es redueix a la meitat (disminuint de 1500 rpm a 750 rpm).

Aquest principi es pot aplicar a tots tres fases d'un motor d'inducció. Triant combinacions cuidadoses de connexions en sèrie i en paral·lel per als grups de bobines dins de cada fase, i escollint connexions adequades en estrella o delta entre les fases, és possible assolir canvis de velocitat mantenint un funcionament de constant torque, potència constant o permetent un funcionament de torque variable.

Tècnica de modulació de l'amplitud dels pols (PAM)

La modulació de l'amplitud dels pols ofereix un enfocament molt adaptable al canvi de pols. A diferència de alguns mètodes tradicionals que principalment aconsegueixen una relació de velocitat de 2:1, la PAM es pot utilitzar en escenaris on es necessiten diferents relacions de velocitat. Els motors específicament enginyeritzats per a l'ajust de velocitat utilitzant l'esquema de modulació de l'amplitud dels pols s'anomenen motors PAM. Aquests motors proporcionen una major flexibilitat en el control de velocitat, fent-los adequats per a una àmplia gamma d'aplicacions on es requereix un regulatge precís i variat de la velocitat.