miniatura|Motor de reluctància commutada amb línies de flux magnètic El motor de reluctància commutada (SRM) és un tipus de motor de reluctància. A diferència dels motors de corrent continu amb escombretes, la potència es subministra als debanats de l'estator (carcassa) en lloc del rotor. Això simplifica el disseny mecànic perquè la potència no s'ha de subministrar al rotor en moviment, cosa que elimina la necessitat d'un commutador. Tanmateix, complica el disseny elèctric, perquè un sistema de commutació ha de subministrar potència als diferents debanaments i limitar l'ondulació del parell. Les fonts no es posen d'acord sobre si és un tipus de motor pas a pas.

El SRM més simple té el cost de construcció més baix de qualsevol motor elèctric. Els motors industrials poden tenir una certa reducció de costos a causa de la manca de bobinatges del rotor o imants permanents. Els usos comuns inclouen aplicacions on el rotor ha de romandre estacionari durant llargs períodes i en entorns potencialment explosius com la mineria, perquè no hi ha commutació.

Els debanaments d'un SRM estan aïllats elèctricament entre si, cosa que produeix una tolerància a fallades més alta que els motors d'inducció. La forma d'ona d'accionament òptima no és una sinusoide pura, a causa del parell no lineal relatiu al desplaçament del rotor i a la inductància dels debanaments, que depèn en gran manera de la posició.

Història La primera patent va ser de WH Taylor el 1838 als Estats Units.

Els principis dels accionaments SR es van descriure al voltant de 1970, i Peter Lawrenson i altres els van millorar a partir de 1980."Variable-speed switched reluctance motors", P.J. Lawrenson, J.M. Stephenson, P.T. Blenkinsop, J. Corda and N.N. Fulton, IEE Proceedings B – Electric Power Applications, Volume 127, Issue 4, 1980. p. 253–265 En aquell moment, alguns experts consideraven que la tecnologia no era factible, i l'aplicació pràctica ha estat limitada, en part a causa de problemes de control i aplicacions inadequades, i perquè les baixes xifres de producció resulten en un cost més elevat.

Principi de funcionament L'SRM té bobines de camp enrotllades com en un motor de corrent continu per als debanaments de l'estator. El rotor, però, no té imants ni bobines connectades. És un rotor sòlid de pols sortints (amb pols magnètics que sobresurten) fet de material magnètic tou, normalment acer laminat. Quan s'aplica energia a un debanament de l'estator, la reluctància magnètica del rotor crea una força que intenta alinear un pol del rotor amb el pol de l'estator més proper.

Per mantenir la rotació, un sistema de control electrònic activa els debanaments dels pols successius de l'estator en seqüència, de manera que el camp magnètic de l'estator "guia" el pol del rotor, estirant-lo cap endavant. En lloc d'utilitzar un commutador mecànic per canviar el corrent del debanament com en els motors tradicionals, el motor de reluctància commutada utilitza un sensor de posició electrònic per determinar l'angle de l'eix del rotor i electrònica d'estat sòlid per canviar els debanaments de l'estator, cosa que permet un control dinàmic del temps i la forma dels polsos. Això difereix del motor d'inducció aparentment similar, que també energitza els debanaments en una seqüència rotativa en fase.

En un SRM, la magnetització del rotor és fixa, és a dir, els pols "nord" sortints romanen així mentre el motor gira. En canvi, un motor d'inducció té lliscament, és a dir, gira més lentament que el camp magnètic de l'estator.

L'absència de lliscament de l'SRM permet conèixer exactament la posició del rotor, permetent que el motor es mogui lentament, fins i tot fins al punt d'aturar-se completament.

Commutació senzilla Si els pols A0 i A1 estan energitzats, el rotor s'alinearà amb aquests pols. Un cop això ha passat, és possible que els pols de l'estator es desenergitzin abans que els pols de l'estator de B0 i B1 s'energitzin. El rotor ara es posiciona als pols de l'estator b. Aquesta seqüència continua fins a c abans d'arribar de nou al punt d'inici. Aquesta seqüència també es pot invertir per aconseguir un moviment en la direcció oposada. Les càrregues elevades i/o la desacceleració/desacceleració elevada poden desestabilitzar aquesta seqüència, fent que es perdi un pas, de manera que el rotor salti a un angle incorrecte, potser retrocedint un pas en lloc de tres endavant.

600x600px|SRM Simple Sequence

Quadratura Es pot trobar un sistema molt més estable utilitzant una seqüència de "quadratura" en què s'energitzen fins a dues bobines en qualsevol moment. Primer, s'energitzen els pols de l'estator A0 i A1. A continuació, s'energitzen els pols de l'estator B0 i B1, cosa que estira el rotor de manera que quedi alineat entre A i B. A continuació, els pols de l'estator d'A es desenergitzen i el rotor continua alineat amb B. La seqüència continua a través de BC, C i CA per completar una rotació completa. Aquesta seqüència es pot invertir per aconseguir un moviment en la direcció oposada. Hi ha més passos entre posicions amb magnetització idèntica, de manera que l'aparició de passos perduts es produeix a velocitats o càrregues més altes.

600x600px|SRM Advanced Sequence

A més d'un funcionament més estable, aquest plantejament condueix a un cicle de treball de cada fase d'1/2, en lloc d'1/3 com en la seqüència més simple.

Control El sistema de control és responsable de proporcionar els impulsos seqüencials necessaris als circuits de potència. Això es pot fer mitjançant mitjans electromecànics com ara commutadors o circuits de temporització analògics o digitals.

Molts controladors incorporen controladors lògics programables (PLC) en lloc de components electromecànics. Un microcontrolador pot permetre un temps d'activació de fase precís. També permet una funció d'arrencada suau en format de programari, per tal de reduir la quantitat de maquinari necessari. Un bucle de retroalimentació millora el sistema de control.

Circuits d'alimentació esquerra|miniatura|300x300px|Convertidor de pont asimètric L'enfocament més comú per alimentar un SRM és utilitzar un convertidor de pont asimètric. La freqüència de commutació pot ser 10 vegades inferior a la dels motors de corrent altern.

Les fases d'un convertidor de pont asimètric corresponen a les fases del motor. Si els dos interruptors d'alimentació a banda i banda de la fase estan activats, s'acciona la fase corresponent. Un cop el corrent ha superat el valor establert, l'interruptor s'apaga. L'energia emmagatzemada dins del bobinatge manté el corrent en la mateixa direcció, l'anomenada força electromotriu inversa (BEMF). Aquesta BEMF es retroalimenta a través dels díodes al condensador per a la seva reutilització, millorant així l'eficiència. miniatura|200x200px|Interruptor i díodes nMOS N+1. Un condensador, en qualsevol de les dues configuracions, s'utilitza per emmagatzemar BEMF per a la seva reutilització i per suprimir el soroll elèctric i acústic limitant les fluctuacions de la tensió de subministrament.

Si es desconnecta una fase, un motor SR pot continuar funcionant a un parell més baix, a diferència d'un motor d'inducció de corrent altern, que pot tornar-se inestable i ja no funcionarà des d'un punt mort.

Aplicacions Els SRM s'utilitzen en alguns aparells, en forma lineal per a la conversió d'energia de les ones, trens de levitació magnètica, o màquines de cosir industrials.

El mateix disseny electromecànic es pot utilitzar en un generador. La càrrega es commuta a les bobines en seqüència per sincronitzar el flux de corrent amb la rotació. Aquests generadors poden funcionar a velocitats molt més altes que els tipus convencionals, ja que l'armadura es pot fabricar com una sola peça de material magnetitzable, com un cilindre ranurat. En aquest cas, l'abreviatura SRM s'amplia per significar Màquina de Reluctància Commutada (juntament amb SRG, Generador de Reluctància Commutada). Una topologia que és alhora motor i generador és útil per arrencar el motor principal, ja que estalvia un motor d'arrencada dedicat.

Referències

Categoria:Motors Categoria:Electricitat