El camp d'aplicació del motor elèctric

Entre els diferents tipus de motors elèctrics, el més utilitzat és el motor asíncron de CA (també conegut com a motor d'inducció). És còmode d'operar, fiable en rendiment, rendible i estructuralment robust, però té un factor de potència relativament baix i una regulació de velocitat difícil. Per a aplicacions de potència de gran-capacitat i baixa-velocitat, s'utilitzen habitualment motors síncrons (vegeu motor síncron). Els motors síncrons no només tenen un factor de potència elevat, sinó que també mantenen una velocitat independent de la magnitud de la càrrega, determinada únicament per la freqüència de la xarxa. Funcionen amb una major estabilitat. En els escenaris que requereixen un control de velocitat-ampli, s'utilitzen amb freqüència motors de corrent continu. Tanmateix, presenten commutadors, estructures complexes, costos elevats i reptes de manteniment, cosa que els fa inadequats per a entorns durs. Des de la dècada de 1970, els avenços en l'electrònica de potència han madurat la tecnologia de regulació de la velocitat del motor de CA, reduint els costos dels equips i permetent la seva adopció generalitzada. La potència nominal d'un motor es refereix a la màxima potència mecànica que pot suportar en cicles de treball especificats (operació contínua,-de curta durada o periòdica intermitent) sense sobreescalfament, i els paràmetres de funcionament han de complir les especificacions de la placa d'identificació. Durant l'operació, és essencial fer coincidir les característiques de càrrega amb el rendiment del motor per evitar que s'embalzin o s'atura. Els motors elèctrics abasten una àmplia gamma de potències, des de mil·liwatts fins a megawatts. El seu funcionament i control són molt còmodes, amb capacitats d'arrencada automàtica-, acceleració, frenada, inversió i manteniment. Normalment, la potència de sortida del motor varia amb la velocitat de rotació durant la regulació de la velocitat.

Els motors d'alta -eficiència poden substituir els motors de la sèrie JO2 per motors asíncrons de CA de la sèrie Y sense estar restringits significativament pels tipus de motor. Per tant, totes les aplicacions que involucren motors asíncrons de CA es poden substituir per motors de la sèrie Y. El potencial de mercat dels motors de la sèrie Yx està limitat per la seva capacitat. En principi, els motors asíncrons de CA de menys de 90 kW es poden substituir per motors de la sèrie Yx d'alta -eficiència. La capacitat instal·lada dels motors asíncrons de CA per sota de 90 kW representa aproximadament el 30% de la capacitat total del motor asíncron de CA.

Durant l'última dècada, el govern xinès s'ha compromès a promoure la tecnologia de regulació de la velocitat del motor, que s'ha adoptat en diferents graus en diverses indústries. Segons mostres d'enquestes realitzades per sectors com el petroli, l'energia, els materials de construcció, l'acer, els metalls no fèrrics, el carbó, els productes químics, la fabricació de paper i els tèxtils, les indústries del petroli, els materials de construcció i la química han aconseguit aplicacions relativament millors de la regulació de la velocitat del motor. Entre els 400 milions de kW de càrregues del motor, aproximadament el 50% experimenta fluctuacions de càrrega, amb un 30% d'aquestes fluctuacions que es poden abordar mitjançant la regulació de la velocitat del motor. Per tant, tenint en compte només la capacitat del mercat, hi ha un mercat potencial per a uns 60 milions de kW de motors de velocitat-regulada. La capacitat total instal·lada de diversos motors a la Xina ha superat els 400 milions de kW, amb motors asíncrons que representen aproximadament el 90%, motors petits i mitjans-aproximadament el 80% i motors que condueixen ventiladors, bombes, compressors i maquinària similar que sumen uns 130 milions de kW. Els motors de mida petita i mitjana-ara inclouen més de 152 sèries, 842 tipus i més de 4.000 especificacions. En els darrers anys, els departaments rellevants, com ara la indústria de la maquinària, han promogut enèrgicament els esforços de conservació de l'energia del motor, organitzant instituts de recerca i empreses per dissenyar i desenvolupar diversos motors-estalvi d'energia. S'han emès mesures reguladores per eliminar gradualment 63 models de motors que consumeixen-alta-energia i promoure 24 models de motors-consumidors d'energia{27}}aconseguint certs resultats. Aquests productes-d'estalvi d'energia es divideixen principalment en dues categories: una són motors-d'alta eficiència dissenyats per millorar l'eficiència del motor, i l'altra són motors-regulats de velocitat.

El motor de corrent continu sense escombretes està format pel cos del motor i la unitat d'accionament, el que el converteix en un producte integrat electromecànic típic. Els bobinatges de l'estator del motor estan connectats principalment en una configuració en estrella simètrica trifàsica, que és molt semblant a la d'un motor asíncron trifàsic-. El rotor del motor està equipat amb imants magnetitzats permanentment. Per detectar la polaritat del rotor del motor, s'instal·la un sensor de posició dins del motor. La unitat d'accionament està formada per dispositius electrònics de potència i circuits integrats, entre d'altres, i les seves funcions inclouen: rebre senyals d'arrencada, parada i fre del motor per controlar-ne el funcionament; acceptant senyals del sensor de posició i senyals cap endavant/marrere per regular la commutació dels tubs de potència al pont inversor, generant així un parell continu; rebre ordres de velocitat i senyals de retroalimentació per controlar i ajustar la velocitat de rotació; i proporcionant funcions de protecció i visualització, entre d'altres.

Atès que els motors de corrent continu sense escombretes funcionen en mode auto{0}}controlat, no requereixen bobinatges d'arrencada addicionals al rotor com els motors síncrons amb regulació de velocitat de freqüència variable, ni experimenten oscil·lacions o passos durant els canvis de càrrega. Per als motors de corrent continu sense escombretes de -capacitat mitjana i petita, els imants permanents solen estar fets de materials d'alta -magnètica-energia rara-neodimi de ferro bor (Nd-Fe{-B). Com a resultat, els-motors sense escombretes d'imants permanents de terres rares tenen una mida de bastidor més petit que els motors asíncrons trifàsics de la mateixa capacitat. Durant les últimes tres dècades, la investigació sobre la regulació de la velocitat de freqüència variable per a motors asíncrons s'ha centrat essencialment a trobar maneres de controlar el seu parell. Sens dubte, els motors de corrent continu sense escombretes d'imants permanents-de terres rares demostraran avantatges en la regulació de la velocitat a causa del seu ampli rang de velocitat, la seva mida compacta, l'alta eficiència i l'error mínim-de velocitat en estat estacionari. Els motors de CC sense escombretes, que hereten les característiques dels motors de CC raspalls alhora que funcionen com a dispositius de conversió de freqüència, també es coneixen com a convertidors de freqüència CC, amb el terme reconegut internacionalment BLDC. Pel que fa a l'eficiència operativa, el parell-a baixa velocitat i la precisió de la velocitat, els motors de corrent continu sense escombretes superen qualsevol convertidor de freqüència amb tecnologia de control, cosa que els fa dignes de l'atenció de la indústria. El producte ja s'ha fabricat amb capacitats que superen els 55 kW i es pot dissenyar fins a 400 kW, donant resposta a les necessitats industrials d'estalvi d'energia i solucions d'accionament d'alt rendiment-.