Fornecimento de motor sem escova
Motores sem escova de alta velocidade: a velocidade na etiqueta é a parte fácil
O torque, a margem térmica e a vida útil do rolamento decidem se um motor rápido ainda funciona às 5.000 horas.
O padrão se repete na aquisição de eletrodomésticos. Dois motores de capô chegam com cotações, um listado a 2.400 rpm e outro a 1.100 rpm, e a unidade mais rápida parece a compra óbvia. Em seguida, o teste de fluxo de ar é executado com o impulsor, o filtro de gordura e a resistência do duto acoplados. Medido nesse ponto de trabalho, o motor de alta velocidade se estabiliza em uma pressão estática mais baixa, aquece mais e adiciona um ruído que os compradores percebem no showroom.
A velocidade em uma planilha de dados é um ponto de partida, não um resultado. Um motor sem escova de alta velocidade só vale seu preço quando mantém a velocidade que seu produto precisa em sua carga, em sua temperatura ambiente e em seu ciclo de trabalho real, e quando o sistema de rolamento, o equilíbrio do rotor e o controlador são escolhidos para sobreviver à velocidade anunciada na etiqueta.
Velocidades que importam: três números em vez de um
Um motor sem escova é comutado eletronicamente, o que significa que o rotor segue um campo criado pelo controlador. Ele não pode funcionar mais rápido do que a tensão e a corrente fornecidas pelo inversor e não pode manter a velocidade sem torque suficiente para empurrar a carga. É por isso que um único valor de rpm não descreve quase nada.
| Figura da folha de dados | O que geralmente descreve | O que verificar |
|---|---|---|
| Velocidade sem carga | Velocidade na tensão nominal sem nada conectado ao eixo. | A velocidade que seu impulsor atinge quando a carga do filtro, do duto e da tela de graxa é adicionada. |
| Velocidade nominal com torque nominal | Um ponto na curva velocidade-torque em tensão nominal. | Se a sua linha de carga cruza a curva abaixo do limite térmico contínuo, não a linha de pico. |
| Faixa de controle de velocidade | Velocidade mais baixa e mais alta que o software do inversor pode comandar. | Turn-down utilizável: a configuração mais lenta que ainda inicia de forma confiável e não superaquece. |
| Frequência e eficiência | Frequência fundamental e perdas em um ponto operacional. | Perdas, corrente e ruído em toda a faixa de velocidade, incluindo o passo mais lento. |
A velocidade mecânica também define a frequência elétrica. Um motor de quatro pólos, que possui dois pares de pólos, girando a 6.000 rpm produz uma fundamental de 200 Hz. Perdas de ferro, correntes parasitas e perdas de comutação sobem rapidamente acima disso, então o controlador tem que mudar bem acima do fundamental para manter a forma de onda da corrente limpa e o rotor girando suavemente.
Cuidado
A configuração mais lenta costuma ser a mais quente. Pequenos motores de ventiladores se resfriam com o fluxo de ar que criam, de modo que a temperatura do enrolamento a 300 rpm pode ser maior do que a 1.200 rpm. Verifique o aumento da temperatura na velocidade comandada mais baixa, não apenas na velocidade nominal.
Por que os projetos sem escova mantêm a velocidade melhor do que os motores com escova ou de indução
Um motor escovado perde velocidade à medida que a carga aumenta porque a interface escova-comutador adiciona resistência e faíscas, e as escovas se desgastam mais rapidamente em alta velocidade, que é exatamente onde uma aplicação de alta velocidade precisa de confiabilidade. Um motor de indução com pólo sombreado ou capacitor escorrega contra a velocidade síncrona, e esse escorregamento muda com a tensão de alimentação, de modo que uma queda de tensão de 10% se torna uma queda de fluxo de ar que o cliente pode ouvir. Um motor sem escova define sua velocidade no controlador, de modo que a mesma curvatura aparece como uma pequena queda em vez de um impulsor parado.
- Sem escovas e sem comutador, portanto, sem pó de carbono dentro de um exaustor ou refrigerador de ar, e sem intervalo de substituição de escova para explicar em um documento de garantia.
- Maior eficiência no ponto de trabalho: um motor de ventilador sem escova bem combinado normalmente funciona na faixa de 80 a 90 por cento, contra cerca de 20 a 35 por cento para um motor de pólo sombreado e 40 a 60 por cento para um motor de indução com capacitor.
- Controle eletrônico de velocidade, de modo que vários passos de velocidade vêm de um motor sem enrolamentos de derivação, engrenagens ou amortecedor mecânico.
- Vida útil previsível, porque os pontos de falha se movem da interface da escova para os rolamentos, que podem ser selecionados e lubrificados durante a vida útil pretendida.
Um pequeno motor sem escova raramente morre apenas de velocidade. Ele morre devido ao calor, à carga do rolamento e ao equilíbrio do rotor, as três coisas que um design rápido e compacto torna mais difícil de gerenciar.
Também ajuda a classificar os candidatos pelo princípio de funcionamento antes do preço. As principais categorias de pequenos motores elétricos se comportam de maneira muito diferente quando a faixa de tensão, o ciclo de trabalho e a frequência de partida-parada entram em cena.
Dimensionando um motor sem escova de alta velocidade para cargas reais
A sequência abaixo evita a maioria das devoluções de campo e custa muito pouco para o fornecedor responder.
- Corrija o ponto de trabalho primeiro. Anote a velocidade necessária com a carga total acoplada, o torque ou a pressão estática nessa velocidade e a faixa de tensão de alimentação que você aceitará, incluindo o pior caso de menos 10%.
- Converta velocidade em frequência elétrica. Multiplique rpm pelo número de pares de pólos e divida por 60, depois confirme se o controlador proposto, a frequência de comutação e o esquema do sensor podem fornecer esse fundamental de forma eficiente.
- Verifique a margem térmica, não apenas o aumento da temperatura. Classes de isolamento como B a 130 graus Celsius ou F a 155 graus são limites, não metas de trabalho, e a graxa para rolamentos tem seu próprio teto.
- Combine a interface mecânica. O diâmetro do eixo, o desvio, a folga axial, a rigidez de montagem e o grau de equilíbrio do rotor geralmente determinam mais o ruído e a vida útil do rolamento do que o projeto do enrolamento.
- Valide o controle e a EMC juntos. Uma frequência de comutação mais elevada melhora a qualidade da corrente, mas piora as emissões, e os eletrodomésticos normalmente têm de cumprir os limites da CISPR 14-1 como um produto completo.
Nota
Cite os padrões na especificação de compra: IEC 60034-1 para classificação e desempenho, classes de eficiência IEC 60034-30-1 para motores alimentados em linha de 0,12 kW e superiores, UL 1004 para motores vendidos na América do Norte e IEC 60335-1 para o próprio aparelho. Uma lista de certificados como UL, CE, CQC, RoHS ou ISO 9001 é uma reivindicação a ser comparada com relatórios de teste, e não um substituto para sua própria validação de bancada.
Quando um projeto converte um motor de indução para um motor eletrônico, comparar o tamanho da estrutura, a velocidade nominal e o tipo de controle em uma linha de motor CC existente geralmente é mais rápido do que projetar a partir de uma página em branco.
Exaustores: onde os motores sem escova de alta velocidade compensam primeiro
O exaustor da cozinha é o caso mais claro, porque um motor tem que funcionar silenciosamente em baixa velocidade para ferver e empurrar com força em alta velocidade para fritar. Um motor de capô sem escova fornece vários passos de velocidade a partir de uma única unidade e mantém a eficiência utilizável na extremidade inferior, onde um motor de indução com derivação tende a ser menos eficiente. Ele também funciona mais frio e menor, o que ajuda a estreitar os exaustores e reduz o nível de ruído que os clientes julgam em um showroom.
Espere que o impulsor gire cerca de 1.000 a 2.500 rpm em exaustores domésticos, com o eixo do motor funcionando mais rápido em projetos de acionamento direto. Peça a curva pressão-volume em cada etapa de velocidade, em vez de um único valor máximo de fluxo de ar, porque a resistência do duto decide o que o cliente realmente experimenta em uma cozinha real.
Resfriadores de ar e resfriadores evaporativos: longas horas, ar úmido, velocidade constante
Um refrigerador de ar funciona por horas seguidas, geralmente em ar úmido ao lado de uma almofada molhada. As escovas não são adequadas para esse ambiente, uma vez que o pó de carbono e a umidade não se combinam bem e o desgaste das escovas aparece como uma lenta perda de velocidade que os usuários consideram uma máquina fraca. Um motor de resfriamento de ar sem escova remove completamente a interface da escova, permite controle de velocidade escalonado ou contínuo e mantém o fluxo de ar estável à medida que a tensão da linha se move ao longo do dia.
Para esta tarefa, pergunte sobre o tratamento de isolamento para condições de umidade, proteção contra respingos no corpo do motor e classificação contínua em vez de intermitente. Um motor classificado para rajadas curtas parece atraente em termos de preço e decepcionante em campo.
O que validar antes de se comprometer com um pedido por volume
Risco
Nunca aceite uma velocidade máxima sem uma classificação máxima. O excesso de velocidade corre o risco de explosão do rotor e danos aos rolamentos, e em projetos de ímã permanente há risco de desmagnetização quando a temperatura do ímã ultrapassa seu limite de grau, normalmente em torno de 80 graus Celsius para graus N padrão e até cerca de 150 graus Celsius para graus SH. Solicite por escrito o resultado do teste de excesso de velocidade e a classificação do ímã.
- Funcionamento de resistência no pior cenário possível, na velocidade comandada mais alta e na mais baixa, por um período que reflete a garantia do produto.
- Ciclo start-stop na tensão de alimentação mais baixa que o aparelho já viu.
- Ruído medido em dB(A) a um metro em cada passo de velocidade, não apenas no máximo.
- Temperaturas do enrolamento e do rolamento na velocidade mais lenta, onde o auto-resfriamento é mais fraco.
- Comportamento da proteção: fusível térmico, proteção de impedância ou corte do controlador e o que o aparelho faz quando a proteção dispara.
Bom sinal
Um fornecedor capaz responde a essas perguntas com dados e exemplos de prazos de entrega. A Shengzhou Miduo Electric Appliance Co., Ltd., por exemplo, desenvolve motores a partir de desenhos ou amostras de clientes, opera seu próprio laboratório de testes e declara uma capacidade diária acima de 80.000 peças, com certificação autodeclarada CCC/CQC e uma lista de certificados publicada. Trate essas afirmações como perguntas a serem verificadas durante a aprovação da amostra, e não como conclusões.
Motores sem escova de alta velocidade não são automaticamente melhores que as alternativas. Eles são melhores quando a velocidade é compatível com a carga, a margem térmica é verificada tanto na configuração mais lenta quanto na mais rápida, e o sistema de rolamento é escolhido para a vida útil do aparelho. Os compradores que especificam o ponto de operação, exigem uma curva em vez de um valor de pico e testam amostras no pior ambiente geralmente acabam com um motor que permanece silencioso, mantém seu fluxo de ar por anos e custa menos para possuir do que a unidade mais barata que substituiu.
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