Para los motores trifásicos, el método de conexión del devanado varía según parámetros técnicos como diferentes condiciones de funcionamiento, tensiones de alimentación y potencias nominales. Por ejemplo, los motores de alto voltaje y la mayoría de los motores metalúrgicos y de elevación adoptan la conexión en estrella; mientras que para los motores de bajo voltaje, el método de conexión se distingue por la potencia nominal: los motores de 3 kW y menos usan la conexión en estrella, y todos los motores de 4 kW y más emplean la conexión en triángulo. Sin embargo, en el diseño de motores real, muchos motores metalúrgicos y de elevación de alta potencia están diseñados con la conexión delta. Dado que se prefiere la conexión en estrella para motores metalúrgicos y de elevación para evitar problemas de corriente circulante, ¿por qué se sigue adoptando la conexión en triángulo para dichos motores? Introducimos una fórmula fundamental (1) para analizar la potencia de entrada P1 de la red eléctrica al motor.
P1 = m1U1I1cosϕ1 …………………………… (1)
En Fórmula (1):
m1 — Número de fases del motor
U1 — Tensión de fase del estator del motor
I1 — Corriente de fase del estator del motor
cosϕ1 — Factor de potencia del estator del motor
Se puede ver en la Fórmula (1) que con un voltaje de entrada fijo, solo se puede lograr una mayor potencia de salida aumentando la corriente. Cuanto mayor sea la potencia del motor, mayor será la corriente y mayor será el área de la sección transversal requerida del conductor. Para un número dado de vueltas del devanado del estator, una corriente mayor también exige un tamaño de ranura mayor de la laminación del estator. Sin embargo, siempre existe un límite para el aumento del tamaño de la ranura de laminación del estator; por tanto, la única forma de aumentar la potencia es reducir el número de vueltas. Como resultado, múltiples factores, incluidos la potencia, la corriente, el área de la sección transversal del conductor, el tamaño de la ranura de laminación y el número de vueltas, están interrelacionados y son mutuamente restrictivos.
El diseño electromagnético de un motor consiste en identificar un esquema de implementación que cumpla con los requisitos específicos de potencia y rendimiento bajo la premisa de optimizar los factores restrictivos e interrelacionados anteriores. Para motores de baja potencia, la pequeña corriente permite más vueltas de devanado o un tamaño de ranura de laminación del estator más pequeño. Por el contrario, los motores de alta potencia presentan una gran corriente, lo que hace inviable un número excesivo de vueltas de bobinado o un tamaño de ranura de laminación demasiado grande; esto conduce inevitablemente a la tendencia de que los motores de baja potencia sean compactos mientras que los motores de alta potencia son voluminosos.
Por otro lado, los motores grandes o sobredimensionados tienen una sección transversal de circuito magnético mayor, lo que da como resultado una fuerza electromotriz inducida (EMF) mayor por unidad de longitud del conductor. Se necesitan menos conductores para equilibrar la tensión de fase U1 del motor, y el número de conductores por ranura puede incluso reducirse a
1. Alternativamente, para maximizar al máximo el número de conductores por ranura, se diseñan motores de alta potencia con la intención de aumentar la tensión de fase U1. En los motores de baja potencia, por el contrario, los diseñadores siempre se esfuerzan por reducir la tensión de fase U1 para evitar un número excesivo de conductores por ranura y un diámetro de cable demasiado pequeño.
Por las dos razones anteriores, los motores de baja potencia generalmente adoptan la conexión en estrella, donde el voltaje de fase del estator U1 es solo 1/√3 del voltaje de entrada del motor o del voltaje de suministro; Los motores de alta potencia suelen utilizar la conexión delta, donde la tensión de fase del estator U1 es igual a la tensión de entrada del motor o la tensión de alimentación.
Ciertamente, el diseño real es mucho más complejo, lo que también implica consideraciones de múltiples factores como la seguridad, la eliminación de la corriente circulante o la utilización del efecto amortiguador de la corriente circulante.
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