¿Qué es el par motor en un motor eléctrico?

De forma sencilla, el par motor representa la capacidad de un motor para generar fuerza de rotación y mover una carga.

En una aplicación industrial, el par permite que el motor ponga una máquina en movimiento, mantenga una carga girando o supere determinadas resistencias durante el funcionamiento.

Por eso, no basta con analizar únicamente la potencia o la velocidad de un motor. Dependiendo de la aplicación, también es necesario considerar las características del par para garantizar que el sistema de accionamiento pueda satisfacer las exigencias de la carga.

¿Cuál es la función del variador de frecuencia?

El variador de frecuencia permite controlar características importantes del funcionamiento del motor, principalmente su frecuencia de operación y, en consecuencia, su velocidad.

Sin embargo, su función va más allá de hacer que el motor gire más rápido o más despacio.

Dependiendo del método de control utilizado, el variador puede ajustar la alimentación del motor según las necesidades de la aplicación, proporcionando un mayor control sobre el par generado.

Esta capacidad convierte al variador de frecuencia en una solución importante para aplicaciones que requieren diferentes niveles de fuerza durante el funcionamiento.

Frecuencia y velocidad: ¿cuál es la relación?

En los motores de corriente alterna, la frecuencia de alimentación está directamente relacionada con la velocidad del campo magnético giratorio.

Al variar la frecuencia suministrada por el variador, es posible controlar la velocidad de rotación del motor.

Sin embargo, reducir la frecuencia no significa simplemente disminuir la velocidad y mantener todas las demás características de funcionamiento sin cambios. El accionamiento debe mantener condiciones adecuadas de tensión y corriente para que el motor pueda generar el par necesario para la carga.

Por este motivo, el control de la relación entre tensión y frecuencia es fundamental en estrategias como el control V/f.

¿Y el par motor?

El par generado por el motor está relacionado con las condiciones eléctricas de alimentación y las características de la carga.

En determinadas aplicaciones, especialmente aquellas que requieren mayor fuerza a bajas velocidades o durante el arranque, puede ser necesario utilizar un método de control más avanzado.

En este contexto entran en juego funciones como el refuerzo de par y el control vectorial.

El refuerzo de par permite compensar determinadas condiciones de funcionamiento para mejorar la capacidad de par del motor, mientras que el control vectorial proporciona un control más preciso de las variables involucradas en el accionamiento.

Por ejemplo, la línea PI100 de Provolt admite control vectorial sin sensor y control V/f, además de refuerzo de par automático o manual.

Control V/f frente a control vectorial

Ambas estrategias pueden utilizarse para satisfacer diferentes necesidades de aplicación.

En el control V/f, el variador trabaja con una relación establecida entre la tensión y la frecuencia. Esta estrategia se utiliza ampliamente en aplicaciones que no requieren un control muy preciso del par y de la velocidad.

Por otro lado, el control vectorial permite un control más avanzado del comportamiento del motor y resulta especialmente útil en aplicaciones que requieren mayor precisión, una respuesta dinámica más rápida y un rendimiento fiable bajo diferentes condiciones de carga.

Por ejemplo, la línea PI550 de Provolt ofrece control V/f, control vectorial sin realimentación y control vectorial con generador de pulsos (PG), además de funciones relacionadas con el par, como refuerzo automático, control y limitación del par.

¿Por qué es importante el par a bajas velocidades?

Algunas aplicaciones requieren que el motor funcione a bajas velocidades sin perder su capacidad para mover la carga.

Esto puede ocurrir en equipos como:

• Transportadores de banda;
• Cabrestantes;
• Ascensores;
• Bombas;
• Centrífugas;
• Compresores;
• Máquinas de proceso.

En estas situaciones, simplemente reducir la frecuencia no es suficiente. El sistema debe mantener condiciones de funcionamiento adecuadas para que el motor continúe generando el par requerido.

Por eso, la elección del método de control del variador debe tener en cuenta las características de la carga y el comportamiento esperado durante todo el funcionamiento.

El par de arranque también importa

El arranque es una de las etapas en las que el motor puede estar sometido a mayores exigencias.

Una carga con elevada inercia o que requiere un esfuerzo considerable para comenzar a moverse puede demandar un par elevado desde los primeros instantes.

Un variador correctamente configurado puede contribuir a que el arranque se realice de manera controlada, reduciendo los esfuerzos mecánicos y proporcionando al motor las condiciones necesarias para acelerar la carga.

Por ejemplo, el PI550 de Provolt especifica un par de arranque de hasta el 150 % a 0,5 Hz, bajo determinadas condiciones de control vectorial sin PG.

Par constante y par variable

Otro aspecto importante es comprender el comportamiento de la carga.

Algunas aplicaciones presentan par constante, en las que la demanda de par se mantiene relativamente estable a medida que cambia la velocidad. Los transportadores de banda y determinados equipos de manipulación de materiales son ejemplos de este tipo de carga.

En cambio, aplicaciones como los ventiladores y algunas bombas presentan características de par variable, en las que la demanda de par cambia según la velocidad.

Esta diferencia influye directamente en la selección y parametrización del variador.

Por ejemplo, Provolt especifica para el PI100 una capacidad de sobrecarga del 150 % durante un minuto para aplicaciones de par constante y del 120 % durante un minuto para aplicaciones de par variable.

La importancia de la parametrización

Incluso un variador con funciones avanzadas debe dimensionarse y configurarse correctamente.

Durante la configuración, es necesario considerar parámetros como la potencia del motor, la corriente nominal, la frecuencia, la velocidad, el tipo de carga, las rampas de aceleración y desaceleración y el método de control.

Una parametrización adecuada permite que el variador responda según las características reales de la aplicación, evitando condiciones de funcionamiento inadecuadas y contribuyendo a una mayor eficiencia.

¿Cómo elegir el método de control adecuado?

La elección depende principalmente de las exigencias de la aplicación.

En sistemas más sencillos, el control V/f puede ser suficiente. En cambio, las aplicaciones que requieren mayor precisión de velocidad, un par elevado a bajas revoluciones o una respuesta dinámica más rápida pueden beneficiarse del control vectorial.

Por eso, antes de elegir un variador de frecuencia, es importante evaluar:

• Tipo de carga;
• Par requerido;
• Par de arranque;
• Rango de velocidad;
• Nivel de precisión necesario;
• Comportamiento durante la aceleración y desaceleración;
• Condiciones de sobrecarga;
• Características del motor.

Conclusión

La relación entre el variador de frecuencia y el par motor está directamente vinculada a la capacidad de adaptar el comportamiento del motor a las necesidades de cada aplicación.

Más allá de controlar la velocidad, el variador permite utilizar diferentes estrategias y funciones de control que ayudan a garantizar que el motor alcance el rendimiento necesario en cada condición de funcionamiento.

En la práctica, comprender el par que exige la carga es fundamental para seleccionar el variador adecuado, definir el método de control y realizar una parametrización correcta.

Cuando la velocidad y la fuerza deben trabajar en conjunto, el control adecuado del par es esencial para la eficiencia y la confiabilidad del accionamiento.