Eficiencia Energética: Instalaciones Industriales | Energy Efficiency: Industrial Installations www.futurenergyweb.es 20 FuturEnergy | Octubre October 2017 Motores de imán permanente Los motores de imán permanente (PM) son motores eléctricos sin escobillas que utilizan imanes en el rotor. Contrariamente a los motores magnetizados por un campo eléctrico, los de imán permanente, hechos de metales de tierras raras, mantienen sus propios campos magnéticos persistentes. Montados sobre el rotor, o integrados en él, se acoplan a los campos internos, inducidos por la corriente del motor y generados por la alimentación eléctrica de entrada del estátor. Su bobina electromagnética es atraída por el imán permanente, lo que produce la rotación del motor. Si se interrumpe la alimentación eléctrica, el alambre pierde sus propiedades magnéticas y el motor se para. De este modo, la rotación se puede manejar con un control de motor, regulando cuándo y por cuánto tiempo se aplica electricidad a la bobina. A diferencia de los motores asíncronos de inducción en los que el rotor tiene una frecuencia rotacional más baja que el campo magnético que lo propulsa, los motores PM son síncronos, es decir, el rotor gira a la misma velocidad que el campo magnético rotativo interno del motor. Esta característica permite controlar con mayor precisión la velocidad y alcanzar niveles más elevados de eficiencia, especialmente a bajas velocidades, además de presentar un factor de potencia más alto. Los motores de imán permanente eliminan las pérdidas de conducción del rotor, reducen las pérdidas de Joule del estátor (debido a la corriente más baja) y se caracterizan por curvas de eficiencia más planas. También funcionan a temperaturas más bajas que los motores de inducción, con mejor refrigeración del rotor/cojinete, lo que da por resultado un aislamiento más duradero y una vida útil más larga de los cojinetes, así como intervalos de lubricación más largos para los cojinetes (los fallos del cojinete son una causa importante de motores averiados). Otro aspecto importante: los motores PM ofrecen una fuerza de par más elevada por conjunto del mismo tamaño (o la misma fuerza de par en un conjunto más compacto). Los motores PM son aptos para aplicaciones de par variable o constante, en las que los parámetros del variador y de la aplicación determinan la cantidad de par que debe generar el motor a cualquier velocidad dada. Gracias a esta flexibilidad también son ideales para el funcionamiento a velocidades variables en el que se requiere una eficiencia extremadamente alta del motor. Permanent magnet motors Permanent magnet (PM) motors are brushless electric motors that use permanent magnets in the rotor. As opposed to those magnetised by an electric field, permanent magnets, made from rare earth metals, maintain their own persistent magnetic fields. Mounted on, or embedded into, the rotor, they couple with the motor’s current-induced, internal fields, generated by electrical input to the stator. Its electromagnetic coil is attracted to the permanent magnet, causing the motor to rotate. When electrical input is interrupted, the wire loses its magnetic qualities and the motor stops. In this way, rotation can be managed by a motor driver that controls when and for how long electricity is applied to the coil. Unlike asynchronous induction motors, where the rotor has a lower rotational frequency than the magnetic field driving it, PM motors are synchronous, meaning the rotor spins at the same speed as the motor’s internal rotating magnetic field. This enables more precise speed control, higher efficiency - particularly at lower speeds -, and a higher power factor. PM motors eliminate rotor conductor losses, have lower Joule losses in the stator (due to the lower current) and exhibit flatter efficiency curves. They also run at lower temperatures than induction motors, with better rotor/bearing cooling which results in lasting insulation and longer bearing lifetimes. Bearing greasing intervals are also extended (bearing failure is a major cause of motor outage). Another key aspect is that PM motors provide more torque for the same size package (or the same torque in a smaller package). PMmotors are suitable for variable or constant-torque applications, where the drive and application parameters dictate to the motor how much torque to produce at any given speed. This flexibility also makes them ideal for variable-speed operation, requiring ultra-high motor efficiency. Synchronous reluctance motors Synchronous reluctance motors (SynRMs) induce non-permanent magnetic poles on a ferromagnetic rotor, which does not have any windings. Torque is generated through the phenomenon of magnetic reluctance. The stator’s poles are wrapped with windings that are energised, while the rotor’s magnetically permeable steel projections act as salient poles that store magnetic energy, leveraging the tendency of magnetic flux to follow the path of least magnetic reluctance in order to repeatedly align the rotor and stator poles. Until fairly recently, the use of SynRMs has been limited by the complexity of their design and control. But these challenges are now starting to be overcome thanks to advances achieved in the theory and the use of sophisticated computer design tools.
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