MOTOR CON ÁNGULO DE AVANCE DE FASE.

Motor con conmutación electrónica, tal como en especial un motor sin colector,

que comprende un dispositivo de alimentación de dicho motor, a partir de una red (1) de tensión alterna fluctuante, compuesto en especial por un puente (2) rectificador conectado a una red de tensión alterna, por un filtro capacitivo conectado a la salida del puente rectificador y constituido por al menos un condensador (3) de pequeño valor, que proporciona una tensión (Ve) llamada "de entrada", por un circuito de accionamiento del motor que permite la inyección de una corriente (i) en las partes del estator del motor, presentado dicho motor, durante su funcionamiento, una fuerza electromotriz, presentando el accionamiento para establecer la corriente (i) un avance de fase con respecto a la citada fuerza electromotriz cuyo valor, llamado ángulo (α) de avance de fase es variable en función de la tensión (Ve) de entrada

El presente invento se refiere a los motores eléctricos y a su alimentación y, en especial, al ajuste de la corriente con respecto a la tensión inducida del motor.

En general, la excitación de los motores con conmutación electrónica se elabora a partir de la tensión de la red rectificada y filtrada por un puente de diodos PtD seguido por un condensador C1, como ilustra la figura 1a. La tensión V1 5 procedente de este filtro presenta generalmente pocas fluctuaciones, como ilustra la figura 1b, gracias en especial al gran valor de C1, elegido generalmente entre los condensadores químicos.

Para satisfacer las normas de CEM (compatibilidad electromagnética) referentes a la limitación de los armónicos, es deseable disminuir el valor del 10 condensador C1 hasta valores que se sitúen dentro de la gama de los condensadores plásticos. La figura 2a ilustra este principio, siendo el condensador C2 un condensador plástico. Esto se traduce en un filtrado menos eficaz de la tensión de la red, lo que se ilustra en la figura 2b. La tensión V2 ya no es entonces constante, siendo su variación mayor cuanto menor es el valor de C2. 15

Debido a esto la optimización del motor eléctrico no es sencilla puesto que el motor está alimentado en un rango de tensiones y ya no según un valor sensiblemente constante.

Esta particularidad conduce a comportamientos indeseables en el establecimiento de la corriente. En efecto la derivada instantánea de la corriente es 20 proporcional al valor de la tensión. De esta manera, cuanto más pequeño es el valor de la tensión, más lentamente se establecerá la corriente.

De este modo, teniendo en cuenta el retraso necesario para el establecimiento de la corriente, es habitual realizar un avance de fase entre el accionamiento de la corriente y la tensión inducida del motor, con el fin de disponer del máximo de potencia 25 al nivel de dicho motor. Al valor de este avance de fase se le denomina ángulo de avance de fase.

Por consiguiente, cuando la tensión de entrada es muy variable, una solución consiste en aumentar el ángulo de avance del accionamiento de la corriente con respecto a la fuerza electromotriz del motor, con el fin de compensar, para valores 30 bajos de la tensión de entrada, el establecimiento relativamente lento de la corriente.

Esto requiere entonces un sobredimensionamiento del motor para que acepte valores grandes de la corriente cuando la tensión es máxima, o un control de la corriente, por ejemplo con la ayuda de un PWM. Sin embargo, estas dos soluciones entrañan costes elevados. 35

El ángulo de avance de fase constante se determina por compromiso entre la potencia deseada del motor y el valor máximo de los picos de corriente que no deben ser superiores a la corriente de desmagnetización.

De esta manera se conoce, a partir del documento US 5.420.492, un método de optimización del ángulo de avance de fase midiendo la corriente inyectada en los 5 bobinados y determinando la posición del rotor, modificándose el ángulo de fase posterior en función del resultado presente. Este ajuste tiene por objetivo poner remedio a las variaciones de corriente ligadas a las condiciones de funcionamiento del motor, en especial a las diferentes velocidades de giro del motor, pudiendo estar estas variaciones ligadas también al envejecimiento de los componentes y/o del motor. Sin 10 embargo, un ajuste de este tipo no tiene por objetivo paliar las variaciones de tensión de alimentación de la red.

El objetivo del presente invento es poner remedio a los inconvenientes de la técnica anterior presentando una solución sencilla para optimizar lo mejor posible el funcionamiento del motor cuando la tensión de alimentación no es constante. 15

De esta forma el presente invento se consigue con la ayuda de un motor de conmutación electrónica de acuerdo con la reivindicación 1.

Así, modulando el avance de fase de la corriente en relación a la fuerza electromotriz, se permite, no sólo limitar la corriente cuando la tensión de entrada es grande, sino también aumentar dicha corriente cuando la tensión de entrada es baja. 20 De esta manera es posible hacer funcionar el motor de forma óptima, encontrando un punto de funcionamiento óptimo para cada valor de tensión de entrada. Entonces mejora el rendimiento del motor.

De acuerdo con una variante de realización, la corriente es mantenida en un valor nulo mientras que la tensión de entrada o la relación entre la tensión de entrada y 25 la fuerza electromotriz permanezca inferior a un valor predeterminado. En efecto, puede parecer un mejor compromiso energético (al nivel de la potencia) no excitar el motor cuando la tensión de entrada es pequeña, en lugar de excitarle.

Por consiguiente, en esta parte de baja tensión de entrada sin excitación del motor es posible medir la tensión inducida para un funcionamiento sin captador. En 30 estas condiciones, no hay pérdida de potencia puesto que no hay excitación del motor, la única condición es poder medir dos pasos de la señal por cero de una de las fases, o de fases diferentes.

Por otro lado, esta adaptación del valor de avance de fase del accionamiento de la corriente con respecto a la fuerza electromotriz del motor a la tensión de entrada 35

permite tener en cuenta, no sólo las variaciones de tensión dentro de cada periodo, sino también las variaciones de tensión de un periodo al otro o de un día al otro, pudiendo presentar la tensión variaciones cercanas al 20% entre los dos extremos.

Esto también permite reducir las pulsaciones a dos veces la frecuencia de la red. 5

Optimizando el instante de inyección de la corriente con respecto a la fuerza electromotriz del motor se disminuyen también las pérdidas y, por tanto, los calentamientos del motor y de los componentes de potencia.

De acuerdo con el invento, ventajosamente, el condensador del filtro capacitivo está realizado con una tecnología diferente a la tecnología electrolítica. 10 Preferentemente, el condensador es un condensador de poliéster.

En efecto, al hacer el avance de fase dependiente de la tensión Ve de entrada, esta última puede presentar entonces grandes variaciones sin que eso suponga mal funcionamiento ni perturbación al nivel del motor. Por lo tanto, es posible disminuir el valor del condensador utilizado en la etapa de filtrado para hacerlo compatible con las 15 normas CEM, permitiendo al mismo tiempo un funcionamiento óptimo del motor. De esta manera, el condensador utilizado puede ser un condensador plástico tal como un condensador de poliéster.

De acuerdo con un modo de funcionamiento sencillo, el ángulo de avance de fase varía de forma lineal e inversamente proporcional a la tensión de entrada. 20

De acuerdo con una realización preferente del invento, el avance de fase está acoplado al valor de la tensión de entrada por un dispositivo analógico.

Se pueden imaginar otras realizaciones sin salir del marco del invento, tales como un dispositivo numérico, que discretice las diferentes tensiones presentes. En otra realización, el avance de fase es calculado por un microcontrolador que se 25 sincroniza mediante el paso por cero de la tensión de entrada.

El invento se comprenderá mejor con la ayuda de la siguiente descripción, haciendo referencia a las figuras adjuntas, en las cuales:

- las figuras 1a y 1b presentan la técnica anterior al nivel del filtrado de entrada de alimentación del motor, utilizando un condensador de gran valor, 30

- las figuras 2a y 2b presentan un filtrado de entrada de alimentación del motor utilizando un condensador de pequeña capacidad,

- la figura 3 es una representación de las tensiones inducidas por el imán en las diferentes fases del motor,

- la figura 4 es un ejemplo particular del esquema eléctrico general que puede alimentar al motor,

- la figura 5a ilustra la noción de ángulo de avance de fase,

- la figura 5b presenta, en una misma gráfica, los comportamientos de la tensión de entrada para una única fase (únicamente los periodos positivos y un periodo 5 negativo), de la tensión inducida del motor, así como de la corriente inyectada, para un ángulo de avance de fase constante,

- la figura 6 indica el par del motor así como las pérdidas...

1. Motor con conmutación electrónica, tal como en especial un motor sin colector, que comprende un dispositivo de alimentación de dicho motor, a partir de una red (1) de tensión alterna fluctuante, compuesto en especial por un puente (2) 5 rectificador conectado a una red de tensión alterna, por un filtro capacitivo conectado a la salida del puente rectificador y constituido por al menos un condensador (3) de pequeño valor, que proporciona una tensión (Ve) llamada “de entrada”, por un circuito de accionamiento del motor que permite la inyección de una corriente (i) en las partes del estator del motor, presentado 10 dicho motor, durante su funcionamiento, una fuerza electromotriz, presentando el accionamiento para establecer la corriente (i) un avance de fase con respecto a la citada fuerza electromotriz cuyo valor, llamado ángulo (α) de avance de fase es variable en función de la tensión (Ve) de entrada.

2. Motor con conmutación electrónica de acuerdo con la reivindicación 15 precedente, caracterizado porque el condensador (3) del filtro capacitivo es un condensador plástico.

3. Motor con conmutación electrónica de acuerdo con la reivindicación precedente, caracterizado porque el condensador (3) es un condensador de poliéster. 20

4. Motor con conmutación electrónica de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el valor del ángulo (α) de avance es lineal e inversamente proporcional a la tensión (Ve) de entrada.

5. Motor con conmutación electrónica de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la corriente (i) es mantenida en un valor 25 nulo mientras que la tensión (Ve) de entrada o la relación entre la tensión (Ve) de entrada y la fuerza electromotriz permanezca menor que un valor predeterminado.

6. Motor con conmutación electrónica de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el valor del ángulo (α) de avance está 30 acoplado al valor de la tensión (Ve) de entrada por un dispositivo analógico.

7. Motor con conmutación electrónica de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el valor del ángulo (α) de avance está acoplado al valor de la tensión (Ve) de entrada por un dispositivo numérico.