Comparación y contraste de motores HVACR PSC, ECM 2.3 y X13

Este artículo tiene como objetivo aclarar y explicar el funcionamiento de los motores ECM X13 que se utilizan actualmente en algunos equipos HVACR. En términos generales, se utilizan tres tipos de motores en equipos de movimiento de aire.

Los motores PSC dependen del campo magnético giratorio generado por el voltaje alterno aplicado y la corriente alterna correspondiente para hacer girar el rotor. El campo magnético gira a 3600 rpm (60 ciclos por segundo). La velocidad del rotor está determinada por el número de polos o devanados en el campo del motor.

Velocidad del rotor = 3600 / número de polos x 2

Esta ecuación define la velocidad aplicada del campo magnético giratorio, también conocida como "velocidad sincrónica". Debido a las pérdidas mecánicas y a la carga aplicada al rotor, es imposible que el rotor gire tan rápido como el campo magnético, por lo que la velocidad de funcionamiento del motor es algo menor que la velocidad sincrónica. Por ejemplo, la velocidad síncrona de un motor de 6 polos es de 1200 rpm, mientras que la velocidad real del rotor puede ser de 1075. Esta diferencia se conoce como "deslizamiento". Un ventilador que se mueve más que la cantidad nominal de flujo de aire (más carga) hará que el rotor gire un poco más lento que las 1075 rpm nominales. Bloquear el aire (aumentar la presión estática) hacia el soplador resulta en una menor carga sobre el soplador. La carga reducida aplicada al rotor permite que el rotor intente alcanzar el campo magnético giratorio, lo que genera una mayor velocidad (menos deslizamiento). Por lo tanto, el motor PSC varía su velocidad una pequeña cantidad con respecto a la carga. En esta discusión no es necesario considerar el cambio de velocidad resultante experimentado por el rotor. De hecho, los motores PSC se denominan comúnmente motores de velocidad constante porque la velocidad está determinada principalmente por el número de polos en los devanados.

Resumen del motor PSC: Estos son motores de velocidad constante y reaccionan a los cambios en la presión estática de la siguiente manera.

Una presión estática baja equivale a más flujo de aire. Más presión estática equivale a menos flujo de aire. Debido a que el motor no puede responder a los cambios en la presión estática, demasiada presión estática produce una pérdida tan drástica de flujo de aire que se pueden esperar problemas. Consulte la curva del motor PSC (Figura 1) que muestra las amplias variaciones en el flujo de aire que ocurren en relación con los cambios en la presión estática.

Figura 1, haga clic para ampliar.

CURVA DEL MOTOR PSC: Una curva del motor PSC que muestra las amplias variaciones en el flujo de aire que ocurren en relación con los cambios en la presión estática. (Cortesía de Distribuidores cfm

El motor de velocidad variable ECM 2.3 también se conoce como motor de flujo de aire constante. Es un motor trifásico de corriente continua (CC) que se programa con información específica relacionada con la unidad de tratamiento de aire (horno o controlador de aire) dentro de la cual está funcionando. Observa el par, la velocidad del rotor y la potencia para determinar cuánto aire está moviendo y es capaz de compensar el deslizamiento. El campo magnético giratorio se conmuta electrónicamente, se puede aumentar o disminuir según sea necesario para mantener el flujo de aire correcto y puede hacerlo en una amplia gama de presiones estáticas. A medida que aumenta la presión estática, el flujo de aire disminuye. Esta reducción del flujo de aire da como resultado menos trabajo.

Dado que el motor busca una cantidad específica de trabajo para realizar (flujo de aire), aumenta su velocidad hasta realizar la cantidad correcta de trabajo. Esta operación ha dado lugar al término "velocidad variable" porque el motor varía su velocidad según sea necesario para mantener la cantidad esperada de trabajo (flujo de aire) para la que está programado.

Debido a que está conmutado electrónicamente, puede comenzar lentamente y aumentar gradualmente hasta su velocidad de operación y disminuir lentamente cuando se apaga, lo que contribuye a un funcionamiento muy silencioso. Debido a sus amplias capacidades de programación y su capacidad para responder a múltiples entradas y entregar una amplia gama de flujos de aire en función de esas entradas, este motor debe usarse en equipos que requieren amplios rangos de flujo de aire, como hornos modulantes. Hay otra programación única que no se abordará en esta discusión.

Resumen del motor de flujo de aire constante de velocidad variable ECM 2.3: A medida que aumenta la presión estática, el flujo de aire disminuye. Debido a que el motor está programado para mover una cantidad específica de aire, aumenta su velocidad para superar la presión estática hasta que se mueve la cantidad correcta de aire. Esto es posible gracias a la gran cantidad de programación colocada en el módulo del motor y su capacidad única para determinar realmente cuánto trabajo realiza el rotor. Los motores de velocidad variable ECM 2.3 pueden mover continuamente la cantidad correcta de aire variando su velocidad independientemente de la presión estática hasta su límite operativo de 0,8 pulgadas wc.

Además, un motor de velocidad variable ECM 2.3 puede responder a muchas entradas diferentes para variar su flujo de aire según sea necesario. Consulte la curva del motor ECM 2.3 en el gráfico adjunto que muestra que los cfm permanecen constantes en una amplia gama de presiones estáticas.

El motor de torsión constante X13 ECM es un ECM trifásico de CC y generalmente funciona tan eficientemente como un motor de velocidad variable ECM 2.3. Debido a que es un ECM, el X13 puede subir o bajar lentamente como el motor de velocidad variable ECM 2.3. No tiene tanta capacidad de programación, por lo que no puede responder tan drásticamente a los cambios en la presión estática. Sólo está programado para observar el torque y no puede compensar completamente el deslizamiento. Hay cinco comandos de velocidad posibles disponibles para el motor. Estos están preestablecidos en el momento de la fabricación y se cambian fácilmente en el campo si es necesario. Cada una de esas cinco velocidades tiene un valor de par específico programado en el motor para cada selección de velocidad. El torque se programa en base a una presión estática promedio esperada de 0,5 pulgadas wc. A medida que aumenta la presión estática, el flujo de aire disminuye, lo que resulta en menos torque en el rotor. Debido a que es un ECM, puede aumentar la velocidad del campo magnético giratorio, lo que hace que el rotor gire más rápido. El motor responde solo a los cambios en el torque y aumenta su velocidad en consecuencia, pero no puede responder a la velocidad o la potencia, por lo que no puede mantener un flujo de aire completo como lo haría el motor de flujo de aire constante de velocidad variable ECM 2.3.

Resumen del motor de par constante del ECM X13: A medida que aumenta la presión estática, el flujo de aire disminuye, lo que genera menos par en el rotor. La velocidad del campo magnético giratorio aumenta hasta que se alcanza el par programado.

El ECM X13 responde sólo a cambios de par; por lo tanto, no puede variar tanto su velocidad y no puede mantener el flujo de aire constante que exhibe el motor de velocidad variable ECM 2.3 en el amplio rango de presiones estáticas. Dado que está limitado a cinco entradas, el ECM X13 no se puede utilizar en equipos de movimiento de aire que requieren amplios rangos de flujo de aire, como hornos modulantes. Además de costos iniciales más bajos en comparación con el motor de velocidad variable ECM 2.3, el ECM X13 proporciona una operación muy eficiente y funciona muy bien en equipos de una y dos etapas, donde velocidades de operación específicas (alta, media alta, media, media baja , bajo) se puede seleccionar para lograr el flujo de aire requerido.