Un método mecatrónico, para lograr un ahorro en energía activa monofásica en motores eléctricos, superior a la obtenida con la “Ley de los Ventiladores”

Abstract

Es un método mecatrónico, para lograr un ahorro en energía activa monofásica, superior a la obtenida con la “Ley de los Ventiladores” en las máquinas eléctricas aplicadas a ventilación. Los métodos cuantitativos de análisis se basaron en técnicas de electrotecnia, practicadas con el instrumental de laboratorio correspondiente sobre los materiales de trabajo (tres prototipos de máquinas eléctricas). Los resultados encontrados a partir de la experimentación en el banco de pruebas se plasmaron en tablas que recogen los datos de fórmulas, valores y unidades físicas. La discusión realiza un completo estudio comparativo; principalmente entre potencia (watts), consumo de energía activa (kwh) y velocidad de giro (RPM). El motor sincrónico tipo PMSM con el acople de un diseño de circuito mecatrónico RL realiza trabajo mecánico a su máxima velocidad de 3000 (RPM) con solo 6,3 (Watts), esto es solo el 25,2% de la potencia activa requerida por el motor asíncrono de inducción monofásico o motor de polos sombreados que necesitó 25 (Watts) para girar a 1690 (RPM). Esto se traduce como una potencia activa 75% inferior, con un 44% de superioridad en velocidad, lo que se resume en un ahorro del 75% de energía activa monofásica (kWh). También sucede lo mismo si se compara el motor universal AC con carbones y rotor bobinado, para mantener una velocidad a 3000 (RPM); dado que mismo consumirá 64,8 (Watts), es decir un 90,3% mas energía activa monofásica que la requerida para igualar la misma velocidad del motor sincrónico tipo PMSM. Todos con el mismo diámetro de los álabes del rodete y a iguales condiciones de temperatura y presión atmosférica del aire.

It is a mechatronic method to achieve savings in single-phase active energy, greater than that obtained with the “Fan Law” in electrical machines applied to ventilation. The quantitative analysis methods were based on electrotechnical techniques, practiced with the corresponding laboratory instruments on the work materials (three prototypes of electrical machines). The results found from the experimentation on the test bench were expressed in tables that collect data on formulas, values and physical units. The discussion carries out a complete comparative study; mainly between power (watts), active energy consumption (kwh) and rotation speed (RPM). The PMSM type synchronous motor with the coupling of an RL mechatronic circuit design performs mechanical work at its maximum speed of 3000 (RPM) with only 6.3 (Watts), this is only 25.2% of the active power required by the single-phase asynchronous induction motor or shaded-pole motor that needed 25 (Watts) to rotate at 1690 (RPM). This translates into 75% lower active power, with a 44% superiority in speed, which translates into a 75% saving in single-phase active energy (kWh). The same thing also happens if we compare the universal AC motor with carbon and wound rotor, to maintain a speed at 3000 (RPM); given that it will consume 64.8 (Watts), that is, 90.3% more single-phase active energy than that required to match the same speed of the PMSM type synchronous motor. All with the same diameter of the impeller blades and with the same conditions of temperature and atmospheric air pressure.