¿Cuál es la diferencia entre un anillo rozante y un motor de jaula de ardilla?

¿Por qué vale la pena dedicar tiempo a este tema?

En la contratación industrial, probablemente haya encontrado este escenario: para la misma estación de bombeo, el proveedor A cita un motor de jaula de ardilla mientras que el proveedor B cita un motor de anillo de deslizamiento,con una diferencia de precio superior al 30%¿Cuál deberías elegir? Lo que es más complicado es que elegir mal puede no significar simplemente "gastar un poco más" un motor de jaula de ardilla puede no arrancar en absoluto bajo una carga pesada,o la corriente de arranque podría ser tan grande que las luces a través de todo el taller parpadeanEste artículo parte de la diferencia esencial en la estructura del rotor y le ayuda a construir un marco de juicio claro:cuando un motor de anillo de deslizamiento es la elección necesaria, y cuando un motor de jaula de ardilla es la respuesta correcta más económica.

1La diferencia fundamental está en el rotor: uno "cerrado", otro "abierto"

Las estructuras del estator de ambos motores son completamente idénticas, ambos tienen devanados de tres fases que producen un campo magnético giratorio cuando se alimenta con CA.

El rotor de un motor de jaula de ardilla es un conjunto de barras conductoras (de cobre o aluminio) incrustadas en ranuras en el núcleo de hierro, con ambos extremos permanentemente cortocircuitados por anillos de extremo,con una capacidad de transmisión superior a 20 W,La corriente solo puede fluir dentro del rotor; no se puede acceder o cambiar desde el exterior.

El rotor de un motor de anillo de deslizamiento es un enrollamiento completo de tres fases, similar al enrollamiento del estator.Los cepillos de carbono estacionarios presionan contra los anillos de deslizamiento, que conduce el circuito del rotor fuera del motor y permite conectar resistencias externas u otros dispositivos de control.

Para resumir en una frase: el circuito del rotor de un motor de jaula de ardilla está "bloqueado", mientras que el circuito del rotor de un motor de anillo de deslizamiento está "abierto".Este "abierto o no" determina todas las diferencias entre los dos motores en el rendimiento de arranque, capacidad de control de velocidad y requisitos de mantenimiento.

2. Rendimiento de arranque: por qué los escenarios de carga pesada no pueden prescindir de los motores de anillo de deslizamiento

Esta es la diferencia de ingeniería más importante entre los dos motores.

Cuando se arranca un motor de jaula de ardilla, el rotor se detiene y el campo magnético giratorio del estator corta los conductores del rotor a la velocidad relativa máxima, induciendo una corriente de rotor extremadamente grande.Porque la resistencia del rotor es extremadamente baja, esta corriente es casi ilimitada, haciendo que la corriente de arranque alcance el 600%-700% de la corriente nominal. What's more troublesome is that the relationship where starting torque is proportional to the square of current does not hold—because low resistance causes the rotor current to be severely out of phase with the magnetic fieldPara equipos de carga pesada que requieren arranque a plena carga (como trituradoras, molinos de bolas y transportadores de carga pesada), el valor de la corriente es de un valor de 1 m/s2 y el factor de potencia es muy bajo.un motor de jaula de ardilla no se pone en marcha o requiere que el motor y la rejilla sean de mayor tamaño en varios niveles.

Un motor de anillo de deslizamiento inserta resistencia externa en el circuito del rotor a través de los anillos de deslizamiento, cambiando fundamentalmente las características de arranque.la corriente del rotor está más en fase con el campo magnético del estator, mejorando el factor de potencia; al mismo tiempo, el punto de velocidad en el que se produce el par máximo se desplaza hacia velocidades más bajas.mientras que la corriente de arranque está limitada a alrededor del 250%-350% de la corriente nominal.

Una comparación de datos lo hace más intuitivo:

• Motor de jaula de ardilla: corriente de arranque del 600-700% del par de arranque nominal y medio

• Motor de anillo de deslizamiento: corriente de arranque de 250-350% de la corriente nominal, par de arranque de hasta 200-250% de la corriente de arranque a plena carga

3. Decisión de selección: Ver claramente cuál elegir

La comparación se puede establecer en varias dimensiones.

En términos de estructura del rotor, un motor de jaula de ardilla tiene barras conductoras permanentemente cortocircuitadas, mientras que un motor de anillo de deslizamiento tiene un devanado de tres fases conducido a través de anillos de deslizamiento.

En términos de corriente de arranque, un motor de jaula de ardilla es alto (600-700%), mientras que un motor de anillo de deslizamiento es bajo (250-350%).

En términos de par de arranque, un motor de jaula de ardilla es medio, mientras que un motor de anillo de deslizamiento es alto.

En términos de capacidad de control de velocidad, un motor de jaula de ardilla básicamente no tiene ninguno, mientras que un motor de anillo de deslizamiento puede ajustar la velocidad a través de la resistencia del rotor.

En términos de eficiencia operativa, un motor de jaula de ardilla es relativamente alto, mientras que un motor de anillo de deslizamiento es ligeramente más bajo (debido a las pérdidas de resistencia en el rotor).

En cuanto a los requisitos de mantenimiento, un motor de jaula de ardilla es casi libre de mantenimiento, mientras que un motor de anillo de deslizamiento requiere una inspección regular de los cepillos y anillos de deslizamiento.

En términos de costo, un motor de jaula de ardilla es bajo, mientras que un motor de anillo de deslizamiento es alto (con anillos de deslizamiento adicionales, cepillos y arrancador).

En términos de aplicaciones típicas, un motor de jaula de ardilla se adapta a bombas, ventiladores y compresores, mientras que un motor de anillo de deslizamiento se adapta a grúas, trituradoras, molinos y transportadores.

La lógica de selección se puede simplificar en una frase: si el equipo se inicia sin carga o con carga ligera y no requiere control de velocidad, elija una jaula de ardilla; si el equipo se inicia con carga completa,tiene una alta inercia de arranque, o requiere una capacidad de control de velocidad limitada, elija el anillo de deslizamiento.

Experiencia de primera mano: cuando estábamos comparando soluciones de accionamiento para un proyecto de molino de bolas de planta de cemento,El cliente inicialmente prefería un motor de jaula de ardilla de gran capacidad porque era "económico en mantenimiento"Pero después de los cálculos encontramos que el par de arranque requerido para arrancar con carga completa del molino de bolas no podía ser proporcionado por el motor de jaula de ardilla dentro de un rango de corriente razonable,y el arranque forzado bajaría el voltaje de la planta y afectaría a otros equiposDespués de cambiar a un motor de anillo de deslizamiento con arrancador de resistencia líquida, la corriente de arranque se controló dentro de 2,5 veces el valor nominal, el proceso de arranque fue suave,y la caída de tensión de la red fue inferior al 5%Este caso demuestra que, en escenarios de arranque con carga pesada, el motor de jaula de ardilla "con ahorro de mantenimiento" en realidad conlleva un mayor riesgo para el sistema.

4Misconcepciones comunes: tres trampas fáciles

Concepto erróneo 1: un motor de anillo de deslizamiento debe ser menos eficiente que un motor de jaula de ardilla.los anillos de deslizamiento de un motor de anillos de deslizamiento tienen un cortocircuito, y el circuito del rotor es cortocircuitado como un motor de jaula de ardilla, en este punto la eficiencia es esencialmente la misma.Sólo bajo el control de la velocidad de resistencia a largo plazo la pérdida de calor en los resistores reduce la eficiencia generalAsí que si usted está usando un motor de anillo de deslizamiento sólo para arrancar, su eficiencia durante el funcionamiento normal no es sustancialmente diferente de un motor de jaula de ardilla.

Concepto erróneo 2: un motor de anillo de deslizamiento puede lograr un control de velocidad de amplio rango como un motor de frecuencia variable.y el rango de velocidad es limitado, normalmente sólo puede bajar a aproximadamente el 50% de la velocidad síncronaSi necesita un amplio rango de control de velocidad del 10% al 100%, debe elegir un motor de jaula de ardilla accionado por un VFD o un motor síncrono de imán permanente,no es un motor de anillo de deslizamientoHoy en día, la mayoría de las aplicaciones de control de velocidad para motores de anillos de deslizamiento han sido reemplazadas por soluciones VFD.

Concepto erróneo 3: Los motores de anillos deslizantes son complejos de mantener y no deben elegirse en absoluto.pero el desgaste del cepillo en los motores de anillos de resbalón modernos ha mejorado significativamenteLa clave es seleccionar el material adecuado para el cepillo y el ciclo de mantenimiento.la carga de mantenimiento de un motor de anillo de deslizamiento es mucho menor que la pérdida de producción causada por un fallo de arranque.

5Lista de verificación práctica: cinco preguntas para confirmar antes de la contratación

Antes de solicitar un presupuesto a los proveedores, responda primero a estas cinco preguntas:

1. ¿Cuáles son las características de arranque de la carga? arranque sin carga/carga ligera (ventiladores, bombas centrífugas) → preferible jaula de ardilla. arranque con carga completa o cargas de alta inercia (trituradoras, molinos de bolas,Los vehículos de transporte de carga pesada (por ejemplo, los transportadores de carga pesada) → anillo de deslizamiento preferido.

2Si la capacidad del transformador se acerca a la capacidad del motor o si la protección de aguas superiores es sensible a la corriente de arranque,la baja corriente de arranque de un motor de anillo de deslizamiento es una ventaja decisiva.

3¿Se requiere un control de velocidad? Si es sólo "ocasionalmente de velocidad reducida de operación", el control de la velocidad de la resistencia del rotor de un motor de anillo de deslizamiento es utilizable.Se necesita un control de velocidad de alta precisión, considere una solución VFD directamente.

4Los cepillos y los anillos de deslizamiento de un motor de anillos de deslizamiento no están completamente sellados y requieren medidas de protección adicionales en entornos húmedos, polvorientos o explosivos.Si el ambiente es hostil y el mantenimiento es difícil, un motor de jaula de ardilla más VFD puede ser la opción más confiable.

5. ¿Cuál es el costo total del ciclo de vida? No se fije sólo en el precio de compra. Un motor de anillo de deslizamiento cuesta un 20%-40% más inicialmente, pero puede evitar los costos ocultos de "motor de gran tamaño más grandes actualizaciones de la red." Por el contrario, si un motor de jaula de ardilla puede arrancar fácilmente, gastar más en un motor de anillo de deslizamiento es un desperdicio.

La diferencia fundamental entre un motor de anillo de deslizamiento y un motor de jaula de ardilla radica en si el circuito del rotor se puede acceder desde el exterior.Esta característica "abierta" da a los motores de anillos de deslizamiento una ventaja irremplazable en escenarios de arranque de carga pesadaEl criterio principal de evaluación para la selección es sólo uno: si la carga necesita comenzar bajo un par elevado.

Se recomienda que al solicitar cotizaciones, primero confirme el par de arranque requerido de la carga y el límite de corriente de arranque admisible de la red.Proporcione estos dos puntos de datos a los proveedores y permita que propongan soluciones basadas en las condiciones reales de operación, en lugar de simplemente comparar los precios de los automóviles.

¿Qué tipo de condiciones de arranque enfrenta su proyecto? arranque con carga pesada, ciclos de arranque y parada frecuentes o capacidad de red limitada?