Motor de corriente alterna con engranaje vs motor de corriente alterna estándar: diferencias clave

Motor de corriente alterna con engranaje vs motor de corriente alterna estándar: diferencias clave

Los motores de corriente alterna (AC) son muy populares en numerosos sistemas eléctricos. Más allá de conocer simplemente qué componentes se adaptan mejor a tus necesidades, es extremadamente importante comprender la diferencia entre motores de corriente alterna con engranajes (AC gear motors) y motores de corriente alterna estándar. Es cierto que ambos dispositivos transforman la energía eléctrica en energía mecánica, pero su diseño y sus funcionalidades, así como sus aplicaciones, difieren significativamente entre sí. En este artículo trataremos las diferencias más importantes entre los sistemas, ya sean utilizados en HVAC, máquinas industriales o en electrodomésticos para el hogar.

Definición Básica y Diseño Principal

Los motores de corriente alterna (AC) estándar vienen equipados con dos partes principales que incluyen un rotor y un estator. El rotor es la parte que puede girar mientras una corriente alterna pasa a través de las bobinas del estator del motor. El diseño del motor es sencillo y se centra en la generación de movimiento rotativo a partir de la corriente eléctrica de entrada. El motor no incluye componentes adicionales para reducir la velocidad y aumentar el par. El motor funciona de forma independiente. El motor de corriente alterna con engranaje es una combinación de un motor AC y una caja de engranajes fijada al eje de salida. La caja de engranajes contiene un conjunto de engranajes rectos, engranajes helicoidales y engranajes planetarios que ayudan al motor a ofrecer velocidad y par en la salida. Esto proporciona una solución completa para aplicaciones que requieren velocidades y pares variables.

Características de Velocidad y Par

Es claramente notable que un motor AC está diseñado con velocidades fijas, por ejemplo, única o múltiples velocidades y un variador de frecuencia, mientras que un motor reductor de corriente alterna sacrifica velocidad para obtener torque utilizando su caja de engranajes. Tome como ejemplo un motor AC instalado en un ventilador doméstico, funciona relativamente alto con 1800 RPM y un motor AC de 1800 RPM acoplado a una caja reductora de 10:1 opera a 180 RPM con una salida a 10 veces el torque original. Por lo tanto, los motores reductores están diseñados para aplicaciones de baja velocidad y alto torque, hacia las cuales un motor AC puede orientarse con una reducción relativamente alta que da 180 RPM. Los motores reductores son mucho más eficientes cuando se acoplan a motores AC, para rotaciones lentas que son bajas en velocidad. Esto permite a los motores estándar alcanzar velocidades lentas con alto torque, algo que los motores estándar sin reducción no pueden lograr.

Escenarios de Aplicación

Una diferencia clave entre los motores de corriente alterna (CA) con engranajes y un motor de CA es que el primero permite configurar velocidades constantes o variables, por ejemplo, única o múltiples. Los motores de CA con engranajes intercambian velocidad por par mediante el uso de la caja de engranajes, pero un motor de CA... Tome un motor de CA de 1800 RPM acoplado a una caja de engranajes de 10:1. Un motor con 10 veces el par original y una salida de 10 veces más del par original. Un ventilador doméstico es un ejemplo de un motor de CA. Funciona a 1800 RPM, pero los motores de CA orientados hacia aplicaciones de alto rendimiento cumplen la función de ofrecer bajas velocidades y alto par a 180 RPM. Son más eficientes acoplados con motores de CA para rotaciones a baja velocidad, en las que los motores engranados cumplen la función de alto par. Los motores engranados estándar, aunque sean más eficientes, no son capaces de alcanzar el nivel de par alto.

Tamaño, Peso e Instalación

Una diferencia clave entre los motores de corriente alterna (CA) con engranajes y un motor de CA es que el primero permite configurar velocidades constantes o variables, por ejemplo, única o múltiples. Los motores de CA con engranajes intercambian velocidad por par mediante el uso de la caja de engranajes, pero un motor de CA... Tome un motor de CA de 1800 RPM acoplado a una caja de engranajes de 10:1. Un motor con 10 veces el par original y una salida de 10 veces más del par original. Un ventilador doméstico es un ejemplo de un motor de CA. Funciona a 1800 RPM, pero los motores de CA orientados hacia aplicaciones de alto rendimiento cumplen la función de ofrecer bajas velocidades y alto par a 180 RPM. Son más eficientes acoplados con motores de CA para rotaciones a baja velocidad, en las que los motores engranados cumplen la función de alto par. Los motores engranados estándar, aunque sean más eficientes, no son capaces de alcanzar el nivel de par alto.

Eficiencia y consumo energético

La diferencia entre los motores de corriente alterna (CA) y los motores de engranajes CA radica principalmente en sus eficiencias, debido a las cajas de engranajes de estos últimos. La eficiencia mecánica de un motor CA es más alta (70-90%) porque las principales pérdidas provienen de la resistencia eléctrica en las bobinas y del rozamiento en los cojinetes. Se espera que los motores de engranajes CA sean menos eficientes (60-85%) ya que se pierde energía adicional debido al rozamiento entre los engranajes, a la resistencia de los lubricantes y al juego mecánico. No obstante, los motores de engranajes siguen siendo energéticamente eficientes para el trabajo para el que están diseñados. Con mayor frecuencia, un motor de engranajes requiere menos energía que un motor estándar del mismo tamaño, que está diseñado para producir el mismo par de torsión. Por ejemplo, comparado con un motor estándar grande que proporciona el mismo par de torsión sin engranajes, un motor de engranajes CA ofrece el mismo par de torsión con una entrada de energía menor.

Requisitos de mantenimiento

Diferentes tipos de diseños conducen a diferentes tipos de necesidades de mantenimiento. Un motor AC estándar requiere un mantenimiento mínimo. Las tareas de mantenimiento se limitan a lubricar los cojinetes que utilizan aceite, quitar el polvo de las bobinas y examinar las conexiones eléctricas. Hay menos fallos de mantenimiento y mayores intervalos de servicio. Los motores eléctricos con engranaje AC requieren intervalos de mantenimiento más frecuentes debido a la caja de engranajes. Estos incluyen el reemplazo regular del lubricante de la caja de engranajes e inspección del desgaste de los dientes de los engranajes y ajuste del juego. Las piezas móviles de la caja de engranajes incrementan las posibilidades de fallo. Por ejemplo, un engranaje desgastado puede aumentar el ruido y la vibración del motor, lo cual puede provocar un aumento del par que requiere el reemplazo de orejas.

Consideraciones de Costo

Las diferencias de costo son claras en el precio de adquisición y en la propiedad a largo plazo. Los motores de corriente alterna (CA) estándar tienen un costo que varía desde unos pocos dólares hasta cientos, dependiendo del tamaño y la potencia; mientras que los más básicos son más asequibles debido a sus diseños y componentes sencillos. Los motores CA estándar son más baratos debido a sus diseños básicos. El precio de los motores de corriente alterna con engranajes sigue siendo más alto, debido a la caja de engranajes integrada y mayor complejidad, siendo dos o tres veces más caro que un motor estándar comparable. Es apropiado señalar, sin embargo, que también debe analizarse el costo total de propiedad. En aplicaciones de alto par, el motor estándar requiere una caja de engranajes, lo que añade costos de compra, tiempo de instalación y posibles problemas de compatibilidad. Los motores con engranajes resuelven estos costos adicionales y hacen que sea más económico utilizarlos en aplicaciones intensivas de par a largo plazo. Además, el ahorro en costos energéticos compensa la inversión inicial de los motores con engranajes más costosos a largo plazo.

Control y Precisión

Algunas aplicaciones que requieren control de velocidad o posición necesitan un control y precisión considerables. Por ejemplo, la precisión controlada es tan deficiente que los motores de corriente alterna (CA) de una sola velocidad se clasifican como de "precisión limitada". Con variadores de frecuencia (VFD), los motores CA se promueven como "motores de velocidad variable", lo cual es una exageración, ya que estos motores nunca pueden controlar con precisión el par para el control de posición. También llamados motores con engranaje CA, estos motores tienen ventaja en control y precisión porque las cajas de engranajes de reducción proveen control de velocidad y amplificación de par a un sistema de motor CA. La relación de engranaje fija de la caja proporciona una velocidad predecible para abrir y cerrar compuertas a ángulos específicos, o para coordinar una velocidad lenta en una banda transportadora. Para aplicaciones de alta precisión, algunos motores con engranaje están equipados con engranajes de tornillo sinfín o planetarios, los cuales ofrecen una reducción superior y menor juego comparados con reductores externos que impulsan motores estándar.