Por que os retificadores-inversores são usados ​​para acionar motores CA em vez de usar a corrente retificada para acionar motores CC?

Entendo as vantagens de usar um sistema retificador-inversor para acionar um motor CA em vez de simplesmente conectá-lo à rede elétrica, pois permite um controle muito melhor de sua velocidade e desempenho; mas o que não entendo é: como a energia CA original deve ser convertida em CC para alimentar o circuito do inversor, por que essa CC não é enviada diretamente para um motor CC, em vez de convertê-la novamente em CA e depois enviar para um motor AC?

Os motores CC têm efetivamente uma variável: quanta energia você está alimentando o motor? Os motores CA têm duas variáveis: potência e frequência. Não sou especialista em motores, mas esperaria que os motores de corrente alternada permitissem um controle independente da velocidade e do torque, enquanto os motores de corrente contínua não. O controle direcional também é uma preocupação. A direção de um motor CA pode ser controlada pela direção de rotação da energia que está sendo alimentada. A direção de um motor CC não é tão facilmente controlada.

Mais amplamente, todos os motores operam porque há um campo magnético rotativo em algum lugar. Essa rotação é gerada dentro do motor (comutação automática) ou porque a alimentação de energia do motor está girando (comutada externamente). Motores de corrente contínua devem ser auto-comutáveis; DC definitivamente não está girando.

Como você consegue a comutação dentro do motor? Normalmente, existem escovas ou um inversor embutido no motor . Os pincéis se desgastam e eu suspeito que tenham outras desvantagens. E se você for montar um inversor no motor, por que não colocá-lo fora do motor e obter um melhor controle?

Como os motores CA são geralmente muito mais eficientes do que os motores CC, e como não requerem contatos elétricos com o rotor, também são mais confiáveis.

Lembre-se, um motor BLDC é realmente um motor CA com o circuito do inversor embutido. Em níveis de potência mais altos, faz sentido separar o circuito de controle e acionamento do próprio motor.

Além disso, motores com rotores de ímã permanente (PM) têm capacidade limitada de manuseio de energia. Em níveis mais altos de potência, são utilizados motores de indução CA, mesmo em veículos elétricos.

Em muitos tipos de motores CA, a taxa de rotação estará fortemente correlacionada com a frequência da corrente de acionamento. Em muitos casos, a velocidade de rotação em rotações por segundo será uma fração exata da freqüência do inversor em ciclos por segundo (por exemplo, 1/3), ou então uma fração exata menos uma certa quantidade de "escorregamento" que depende do inversor Voltagem. Embora seja possível controlar a velocidade de alguns motores CA variando a tensão do inversor e, assim, permitindo quantidades variáveis ​​de derrapagem, é mais eficiente variar a frequência do inversor e tentar minimizar a derrapagem.

Observe também que quase todos os motores capazes de realizar uma quantidade não trivial de trabalho exigem que a polaridade da corrente em algumas bobinas seja trocada periodicamente. Isso é verdade tanto para motores de corrente contínua quanto para motores de corrente alternada. A maioria dos motores de corrente contínua usa um comutador mecânico e escovas para realizar essa troca; estes tendem a ter uma vida útil limitada antes de exigir manutenção ou substituição. Alguns usam eletrônicos para alternar a corrente real do motor, mas isso basicamente os transforma em uma combinação de "inversor mais motor CA".

Pode haver várias razões. O mais óbvio é que as escovas nos motores PMDC se desgastam e precisam ser substituídas após 2000-5000 horas, dependendo do ambiente. Enquanto os motores de corrente alternada (motores de indução e PMSM, também chamados de motores sem escova, também chamados de motores BLDC) podem durar 20.000 horas. Portanto, se uma operação sem manutenção for importante, convém um motor CA.

Segundo, se você estiver executando algum tipo de controle de velocidade ou torque, não terá apenas CC para um motor CC. Você vai ter o PWM DC. E uma vez que você tem a eletrônica para fazer isso, não é que muito diferente de ir para PWM AC.

Terceiro, muitos controles modernos de motor de indução e PMSM operam usando uma técnica chamada controle orientado a campo. Esse tipo de controle permite controlar o funcionamento do motor sem problemas em baixa e alta velocidade e fornece controle independente sobre seu torque e seu campo de magnetização. Você não pode fazer isso com um controle PMDC porque seus pincéis / comutador alinham mecanicamente o campo. Portanto, se isso é importante para você, você pode escolher uma CA em vez de um motor CC.

Outra vantagem dos motores CA é que eles não usam escovas e comutadores, como os motores CC. Isso gera muito ruído de faísca e de banda larga EM.

Existem ambientes em que essas ações são realmente muito indesejáveis ​​:)

Os motores CA são mais confiáveis ​​que os motores CC. Os motores CC produzem potência de saída da corrente que flui na armadura. O motor DC transfere a corrente para a armadura com comutador e escovas. A indutância elétrica da armadura causa arcos à medida que cada escova quebra a conexão de cada barra de contato sucessiva da armadura. Isso coloca a armadura e os pincéis, tornando-os ásperos. A rugosidade usa armadura e escovas. Quando os motores CA usam rotores eletroímã, a corrente se conecta ao rotor com anéis coletores e escovas. Não há comutação nas escovas nos anéis coletores. Isso evita a formação de arcos sofridos pelos motores de corrente contínua. Os anéis coletores e as escovas duram muitas vezes mais do que as escovas e comutadores do motor CC. A maioria dos motores CA opera sem escovas e anéis coletores usando acoplamento indutivo, histerese, ou ímãs permanentes nos rotores. A vida útil dos motores sem escova pode ser limitada apenas pela vida útil do rolamento.

Os motores CA podem ser mais controláveis ​​que os motores CC. Os controladores de motor CC podem alterar o campo magnético do estator ou a tensão ou corrente aplicada à armadura. Os controladores do motor CA podem alterar a tensão, a corrente, a frequência ou a fase ou a corrente do rotor do estator. Alguns motores de corrente alternada podem alterar o número de polos magnéticos no estator. Isso torna os motores CA capazes de converter com eficiência eletricidade em potência motriz em uma faixa mais ampla de velocidades operacionais do que os motores CC de níveis de potência equivalentes.

Outro aspecto que não vejo mencionado é que um motor trifásico alimentado com entrada pura de onda senoidal produz torque uniforme em todos os 360 graus de rotação. Um simples motor de corrente contínua sofrerá variação de torque à medida que cada pólo do rotor passa além do seu pólo do estator. Isso pode ser uma consideração importante em, por exemplo, usinagem de precisão.