1. Motor de corriente continua con escobillas
En los motores con escobillas, esto se logra mediante un interruptor rotatorio en el eje del motor, denominado conmutador. Este consiste en un cilindro o disco giratorio dividido en múltiples segmentos de contacto metálicos en el rotor. Dichos segmentos están conectados a los devanados conductores del rotor. Dos o más contactos fijos, llamados escobillas, fabricados con un conductor blando como el grafito, presionan contra el conmutador, estableciendo un contacto eléctrico deslizante con los segmentos sucesivos a medida que el rotor gira. Las escobillas suministran selectivamente corriente eléctrica a los devanados. A medida que el rotor gira, el conmutador selecciona diferentes devanados y la corriente direccional se aplica a un devanado determinado, de manera que el campo magnético del rotor permanezca desalineado con el estator y genere un par motor en una dirección.
2. Motor de corriente continua sin escobillas
En los motores de CC sin escobillas, un sistema de servocontrol electrónico reemplaza los contactos mecánicos del conmutador. Un sensor electrónico detecta el ángulo del rotor y controla interruptores semiconductores, como transistores, que conmutan la corriente a través de los devanados, invirtiendo su dirección o, en algunos motores, interrumpiéndola, en el ángulo correcto para que los electroimanes generen par en una dirección. La eliminación del contacto deslizante permite que los motores sin escobillas tengan menos fricción y una vida útil más larga; su vida útil solo está limitada por la vida útil de sus rodamientos.
Los motores de CC con escobillas desarrollan un par máximo en reposo, que disminuye linealmente a medida que aumenta la velocidad. Algunas limitaciones de los motores con escobillas pueden superarse con motores sin escobillas, como una mayor eficiencia y una menor susceptibilidad al desgaste mecánico. Estas ventajas conllevan, sin embargo, una electrónica de control potencialmente menos robusta, más compleja y más costosa.
Un motor sin escobillas típico cuenta con imanes permanentes que giran alrededor de una armadura fija, eliminando los problemas asociados con la conexión de corriente a la armadura móvil. Un controlador electrónico reemplaza el conmutador del motor de CC con escobillas, que conmuta continuamente la fase de los devanados para mantener el motor en funcionamiento. El controlador realiza una distribución de potencia temporizada similar mediante un circuito de estado sólido en lugar del sistema de conmutador.
Los motores sin escobillas ofrecen varias ventajas sobre los motores de CC con escobillas, incluyendo una alta relación par-peso, mayor eficiencia produciendo más par por vatio, mayor fiabilidad, ruido reducido, mayor vida útil al eliminar la erosión de las escobillas y el conmutador, eliminación de chispas ionizantes de la
Conmutador y una reducción general de la interferencia electromagnética (EMI). Al no tener bobinados en el rotor, no están sometidos a fuerzas centrífugas, y dado que los bobinados están soportados por la carcasa, se pueden refrigerar por conducción, sin necesidad de flujo de aire dentro del motor. Esto, a su vez, significa que los componentes internos del motor pueden estar completamente cerrados y protegidos de la suciedad u otras partículas extrañas.
La conmutación de motores sin escobillas puede implementarse mediante software utilizando un microcontrolador, o bien mediante circuitos analógicos o digitales. La conmutación electrónica, en lugar de con escobillas, ofrece mayor flexibilidad y capacidades que no están disponibles en los motores de CC con escobillas, como la limitación de velocidad, el funcionamiento por micropasos para un control de movimiento lento y preciso, y un par de retención en reposo. El software del controlador puede personalizarse para el motor específico utilizado en la aplicación, lo que resulta en una mayor eficiencia de conmutación.
La potencia máxima que se puede aplicar a un motor sin escobillas está limitada casi exclusivamente por el calor;[cita requerida] demasiado calor debilita los imanes y dañará el aislamiento de los devanados.
Al convertir la electricidad en energía mecánica, los motores sin escobillas son más eficientes que los motores con escobillas, principalmente debido a la ausencia de estas últimas, lo que reduce la pérdida de energía mecánica por fricción. La mayor eficiencia se observa en las zonas de baja y nula carga de la curva de rendimiento del motor.
Los entornos y requisitos en los que los fabricantes utilizan motores de CC sin escobillas incluyen el funcionamiento sin mantenimiento, altas velocidades y el funcionamiento en entornos donde la generación de chispas es peligrosa (es decir, entornos explosivos) o podría afectar a equipos electrónicamente sensibles.
La construcción de un motor sin escobillas se asemeja a la de un motor paso a paso, pero existen diferencias importantes entre ambos debido a su implementación y funcionamiento. Mientras que los motores paso a paso suelen detenerse con el rotor en una posición angular definida, un motor sin escobillas generalmente está diseñado para generar una rotación continua. Ambos tipos de motor pueden incorporar un sensor de posición del rotor para obtener información interna. Tanto un motor paso a paso como un motor sin escobillas bien diseñado pueden mantener un par motor finito a cero RPM.
Fecha de publicación: 8 de marzo de 2023