Ha pasado mucho tiempo desde que quería escribir una publicación sobre el impacto práctico de las opciones de dispositivos electrónicos/semiconductores en el consumo de energía de los sistemas de accionamiento de motores eléctricos. Cada chip en el mercado parece tener una capacidad de control de motor “más eficiente en energía”, pero no he visto un solo artículo que realmente lo muestre. Pregunta real: ¿es esto posible?
Como primer paso, se recomienda encarecidamente a cualquier persona interesada en sistemas de accionamiento de motor de bajo consumo o de ahorro de energía que lea el último informe publicado por la Agencia Internacional de Energía “Política de eficiencia energética para sistemas de accionamiento de motor eléctrico”. año (2011). Al igual que con informes similares publicados en los últimos 20 años sobre este tema, las recomendaciones son:
1- Asegúrese de que el tamaño del motor (potencia nominal) sea adecuado para su aplicación. En aplicaciones de motores industriales grandes, esto puede tener un impacto muy grande en el consumo de energía. La razón es fácil de entender. ¿Por qué conducir un Hummer cuando todo lo que necesita es un Toyota (la mejor forma de ahorrar energía es guardarlo en el garaje)? El dimensionamiento correcto del motor es independiente del dispositivo y de la selección del controlador de control del motor.
2- Utilice un variador de frecuencia (VFD). Este es el famoso ahorro de energía del 20-50% que se ve en todas partes. Sabiendo que la potencia de salida es el producto del par y la velocidad, en lugar de fijar la velocidad del motor a una velocidad nominal y variar la potencia de salida variando solo el par, la idea de un VFD es combinar velocidad y par para regular. energía usando ambos (de ahí el nombre de frecuencia variable VFD).
Puede ser tentador pensar que, dado que el software de control de motores VFD se ejecuta en un dispositivo electrónico, definitivamente debe afectar el rendimiento, pero no es así. Todo está integrado en el software, lo que le permite implementar la funcionalidad del software de control de motores de ahorro de energía en cualquier tipo de dispositivo electrónico, incluidos MCU, DSP y FPGA.
– VFD con control escalar o vectorial
– Optimización de flujo para motores de inducción y motores síncronos de imanes permanentes
– Conmutación de energía y pérdida armónica de tiempo con algoritmos PWM avanzados (como el excelente artículo reciente de Xilinx)
por qué ? Los motores eléctricos deben ser considerados dispositivos electromecánicos, e incluso si consideramos que sus sistemas tienen “dinámicas rápidas”, el ancho de banda de cómputo (en el rango de MHz) de la mayoría de los dispositivos electrónicos del mercado y porque sigue siendo muy lento (rango de kHz) por comparación. Además, incluso si los números se calculan infinitamente rápido, siempre están limitados por la frecuencia PWM del convertidor de potencia para mantener las pérdidas de conmutación del convertidor de potencia en un nivel bajo.
DE ACUERDO. Pero, ¿qué sucede con los accionamientos de husillo que funcionan a 30 000 RPM? Sí, esas aplicaciones requieren un alto ancho de banda de control, pero no son “aplicaciones de potencia” ya que los motores que se usan normalmente son motores de baja potencia, pero en la mayoría de los casos los motores se usan como convertidores de potencia electromecánicos (el foco está en la transmisión de energía). más bien como actuadores electromecánicos (la atención se centra en la dinámica precisa).
Conclusión: la elección del dispositivo no afecta el ahorro de energía del motor eléctrico. Se trata del dimensionamiento correcto del motor para el perfil de carga, el dimensionamiento correcto del convertidor de potencia y el software de control del motor (optimizado para la aplicación en sí). ¿Hay algún dispositivo con el que este software sea fácil de desarrollar e integrar? Esta es otra pregunta que depende más de las herramientas de diseño y el modelo de negocio del fabricante del dispositivo que del propio dispositivo.