Motor de corriente continua con escobillas Maxon
Un motor de corriente continua con escobillas proporciona un control preciso de la velocidad, impulsado por una corriente continua. El motor de corriente continua con escobillas, que destaca por su elevada relación entre el par y la inercia, puede proporcionar un par tres o cuatro veces mayor que el nominal. Si es necesario, puede incluso proporcionar hasta cinco veces más, sin calarse. El motor de CC de escobillas consta de seis componentes diferentes: el eje, el inducido/rotor, el conmutador, el estator, los imanes y las escobillas. El motor de CC de escobillas ofrece una corriente estable y continua, utilizando anillos para alimentar un accionamiento magnético que hace funcionar el inducido del motor. El motor de corriente continua de escobillas, quizás uno de los primeros motores utilizados, se usa habitualmente por su capacidad de variar la relación velocidad-par de forma casi ilimitada.
Un motor de CC de escobillas consta de dos imanes orientados en la misma dirección, que rodean dos bobinas de alambre que residen en el centro del motor de CC de escobillas, alrededor de un rotor. Las bobinas están colocadas de forma que se enfrentan a los imanes, haciendo que la electricidad fluya hacia ellos. Esto genera un campo magnético, que finalmente empuja las bobinas lejos de los imanes a los que se enfrentan, y hace que el rotor gire. La corriente se corta en el rotor y da un giro de 180 grados, haciendo que cada rotor se enfrente al imán opuesto. Cuando la corriente se vuelve a encender, la electricidad fluye de forma opuesta, enviando otro impulso que hace que el rotor gire de nuevo. Las escobillas que se encuentran dentro del motor de corriente continua de escobillas lo apagan y lo encienden cuando se les indica, transfiriendo la electricidad desde el rotor.
Control de motores de corriente continua con escobillas
Los motores de CC son, en muchos sentidos, los motores eléctricos más sencillos. Todos los motores de CC “con escobillas” funcionan de la misma manera. Hay un estator (una pieza estacionaria más grande) y un rotor (una pieza más pequeña que gira sobre un eje dentro del estator). Hay imanes en el estator y una bobina en el rotor que se carga magnéticamente al suministrarle corriente. Las escobillas se encargan de transferir la corriente desde la fuente de tensión continua estacionaria al rotor que gira. Dependiendo de la posición del rotor, su carga magnética cambiará y producirá movimiento en el motor. La siguiente animación explica el funcionamiento básico de un motor de CC. Utilizando una fuente de alimentación de CC, se necesitan muy pocos controles. Para controlar la velocidad se puede utilizar una resistencia variable en línea para cambiar la cantidad de corriente que llega a las bobinas.
La animación de la derecha muestra un motor de CC en funcionamiento. El motor mostrado es un motor “bipolar” simplificado que utiliza sólo dos imanes en el estator. En este caso los imanes en el estator son imanes permanentes para simplificar. Un motor de corriente continua puede ser muy complejo cuando se añaden más polos, pero un motor de corriente continua “con escobillas” estándar de cualquier configuración funciona según los mismos principios ilustrados aquí. Las escobillas suministran corriente desde una fuente de tensión de CC que suministra un campo magnético a ese extremo del rotor. La polaridad del campo depende del flujo de la corriente. A medida que el rotor gira, las escobillas hacen contacto con un lado de la fuente de corriente continua, luego no hacen contacto con nada brevemente, y luego siguen haciendo contacto con el otro lado de la fuente de corriente continua, cambiando así la polaridad del rotor. El momento de este cambio viene determinado por la configuración geométrica de las escobillas y los cables de la fuente de CC. La animación ayuda a ilustrar cómo en el momento de máxima atracción la corriente cambiará de dirección y por lo tanto cambiará la polaridad del rotor. En este momento, la atracción máxima cambia repentinamente a la repulsión máxima, lo que pone un par en el eje del rotor y hace que el motor gire.
Conceptos básicos del motor de corriente continua con escobillas
Un motor de corriente continua con escobillas tiene imanes permanentes dentro de su cuerpo exterior con un inducido giratorio en su interior. Los imanes permanentes son fijos y se denominan “estator”. El inducido giratorio contiene un electroimán y se llama “rotor”.
En un motor de corriente continua con escobillas, el rotor gira 180 grados cuando se aplica una corriente eléctrica al inducido. Para ir más allá de los 180 grados iniciales, los polos del electroimán deben girar. Las escobillas de carbón entran en contacto con el estator cuando el rotor gira, invirtiendo el campo magnético y permitiendo que el rotor gire 360 grados.
Al igual que un motor con escobillas, un motor sin escobillas funciona alternando la polaridad de los bobinados dentro del motor. Es esencialmente un motor con escobillas del revés, lo que elimina la necesidad de escobillas. En un motor de corriente continua sin escobillas, los imanes permanentes se colocan en el rotor y los electroimanes en el estator. Un controlador electrónico de velocidad (ESC) regula o “conmuta” la carga de los electroimanes en el estator, para permitir que el rotor se desplace 360 grados.
Motor de corriente continua con escobillas pdf
Los motores con escobillas fueron la primera aplicación comercialmente importante de la energía eléctrica para impulsar la energía mecánica, y los sistemas de distribución de corriente continua se utilizaron durante más de 100 años para hacer funcionar motores en edificios comerciales e industriales. Los motores de CC con escobillas pueden variar su velocidad cambiando la tensión de funcionamiento o la intensidad del campo magnético. Dependiendo de las conexiones del campo a la fuente de alimentación, las características de velocidad y par de un motor con escobillas pueden modificarse para proporcionar una velocidad constante o una velocidad inversamente proporcional a la carga mecánica. Los motores con escobillas siguen utilizándose para la propulsión eléctrica, las grúas, las máquinas de papel y los trenes de laminación de acero. Dado que las escobillas se desgastan y requieren ser sustituidas, los motores de CC sin escobillas que utilizan dispositivos electrónicos de potencia han desplazado a los motores con escobillas de muchas aplicaciones.
Rotación del motor de corriente continuaUn simple motor eléctrico de corriente continua. Cuando se alimenta la bobina, se genera un campo magnético alrededor del inducido. El lado izquierdo del inducido se aleja del imán izquierdo y es atraído hacia el derecho, provocando la rotación.El inducido continúa girando.Cuando el inducido se alinea horizontalmente, el par se hace cero. Cuando el inducido se alinea horizontalmente, el par es nulo. En ese momento, el conmutador invierte el sentido de la corriente a través de la bobina, invirtiendo el campo magnético.