Método de Cambio de Polos

Método de Cambio de Polos para o Control de Velocidade do Motor de Inducción

O método de cambio de polos é unha das principais técnicas para regular a velocidade dun motor de indución. Este enfoque no control de velocidade mediante o cambio de polos aplícase principalmente a motores de jaula. A razón está na característica única do rotor de jaula, que xera automaticamente un número de polos que coincide exactamente co número de polos da bobinaxe do estator.

Existen tres métodos principais para alterar o número de polos do estator:

• Bobinaxens múltiples do estator

• Método de polos consecutivos

• Modulación de amplitud de polos (PAM)

Cada un destes métodos de cambio de polos explica-se detalladamente a continuación:

Bobinaxens Múltiples do Estator

No método de bobinaxens múltiples do estator, instálanse dúas bobinaxens distintas no estator, cada unha confeccionada para crear un número diferente de polos. Só unha destas bobinaxens está alimentada en calquera momento dado. Por exemplo, considérese un motor equipado con dúas bobinaxens deseñadas para configuracións de 6 e 4 polos. Con unha frecuencia de alimentación eléctrica de 50 hercios, as velocidades sincrónicas correspondentes para estes números de polos serían 1000 revolucions por minuto e 1500 revolucions por minuto, respectivamente. No entanto, este método de control de velocidade ten os seus inconvenientes; é menos eficiente enerxeticamente e xeralmente máis caro de implementar en comparación con outras técnicas.

Método de Polos Consecutivos

O método de polos consecutivos implica dividir unha única bobinaxe do estator en varios grupos de espiras, cos terminais de cada grupo sacados para conexión externa. Simplemente reconfigurando as conexións entre estes grupos de espiras, pode cambiarse efectivamente o número de polos. Nas aplicacións prácticas, as bobinaxens do estator divídense típicamente en só dous grupos de espiras, permitindo un cambio no número de polos nunha relación de 2:1.

A seguinte figura ilustra unha fase única dunha bobinaxe do estator que comprende 4 espiras. Estas espiras divídense en dous grupos, etiquetados como a - b e c - d.

O grupo de espiras a - b compónse dun número impar de espiras, especificamente as espiras 1 e 3, mentres que o grupo de espiras c - d contén un número par de espiras, nomeadamente as espiras 2 e 4. Estas dúas espiras dentro de cada grupo están conectadas en serie. Como se mostra na figura superior, os terminais a, b, c e d saquense para conexións externas.

O fluxo de corrente a través destas espiras pode controlarse conectando os grupos de espiras en serie ou en paralelo, como se ilustra na figura inferior. Esta disposición estratégica de conexións permite manipular o campo magnético xerado polas bobinaxens do estator, que, a súa vez, xoga un papel crucial no cambio do número de polos e, polo tanto, no control da velocidade do motor de indución.

Nun sistema eléctrico de 50 hercios, cando a configuración da bobinaxe do estator resulta nun total de catro polos, a velocidade de rotación correspondente do motor de inducción é de 1500 revolucions por minuto (rpm).

Como se mostra na figura inferior, cando a dirección da corrente que fluye a través das espiras do grupo a - b invértese, produce un cambio significativo no campo magnético xerado polas bobinaxens do estator. Baixo esta nova condición, todas as espiras dentro da bobinaxe xerarán polos norte (N). Esta alteración na configuración dos polos afecta directamente á velocidade e características de funcionamento do motor, formando un principio clave no método de cambio de polos para o control de velocidade dos motores de indución.

Principios de Cambio de Polos e Técnica PAM

Para que o circuito magnético se complete, o fluxo magnético do grupo de polos debe atravesar o espazo entre os grupos de polos. Como resultado, induce un polo magnético de polaridade oposta, un polo S. Estes polos inducidos denomínanse polos consecutivos. Consecuentemente, o número de polos da máquina dobra a partir do seu número orixinal (por exemplo, aumentando de 4 a 8 polos), e a velocidade sincrónica reducírase a metade (decrecendo de 1500 rpm a 750 rpm).

Este principio pode aplicarse en todas as tres fases dun motor de indución. Escollendo cuidadosamente combinacións de conexións en serie e en paralelo para os grupos de espiras dentro de cada fase, e escollendo conexións adecuadas en estrela ou delta entre as fases, é posible lograr cambios de velocidade mantendo torque constante, operación a potencia constante ou permitindo operación a torque variable.

Técnica de Modulación de Amplitud de Polos (PAM)

A modulación de amplitud de polos ofrece un enfoque altamente adaptable ao cambio de polos. Ao contrario de algúns métodos tradicionais que logran principalmente unha relación de velocidade de 2:1, a PAM pode utilizarse en escenarios onde son necesarias diferentes relacións de velocidade. Os motores específicamente deseñados para axuste de velocidade usando o esquema de modulación de amplitud de polos chámase motores PAM. Estes motores proporcionan maior flexibilidade no control de velocidade, facéndoos adecuados para un amplio rango de aplicacións onde se require un control preciso e variado da velocidade.