Maquinas de corriente continua by Wilmer Alvarez

Instituto Universitario de Tecnología Antonio José de Sucre San Felipe

Contenido Editorial……………………………………………………………………………………. Tipos de Motores…………………………………………………………………………. Principios del Dinamo de Rotor Devanado…………………………………………. Desempeño de los Motores de CD de Rotor Devanado………………………… Motores Convencionales de Imán Permanente……………………………………. Motores de Imán Permanente sin Núcleo………………………………………….. Motores Paso a Paso……………………………………………………………………. Motores CD sin Escobillas…………………………………………………………….. Conclusiones……………………………………………………………………………….

2 3 5 7 9 12 13 15 17

Editorial La máquina de corriente continua (CC) puede ser utilizada tanto como generador o como motor, aunque en la actualidad su uso está dado como motor, ya que la generación de energía en corriente continua se logra mediante equipos rectificadores, de mejor eficiencia y menor costo.

En cuanto a su uso como motor, tiene gran importancia en la industria automotriz ya que los vehículos, cuentan con un número importante de motores de pequeña potencia (limpiaparabrisas, motor de arranque, levanta vidrios, calefactor, entre otros).

Generalidades La máquina de CC consta de dos devanados alimentados con CC: uno llamado inductor que está en el estator de la máquina y otro llamado inducido que está en el rotor. En el caso de funcionamiento como motor ambos devanados están alimentados con CC. En el caso de funcionamiento como generador se alimenta con CC el inducido y se obtiene la FEM por el inductor (también continua). Su funcionamiento se basa en la existencia de un mecanismo llamado colector que convierte las magnitudes variables generadas o aplicadas a la máquina en magnitudes constantes. Se utilizan en tracción eléctrica (tranvías, trenes etc.) y en accionamientos donde se precisa un control preciso de la velocidad. Están en desuso debido a su complejo mantenimiento. Wilmer Álvarez C.I.: V-24.165.222 Electricidad Escuela 70 2

Tipos de Motores Los motores de corriente continua tienen varias particularidades que los hacen muy diferentes a los de corriente alterna. Una de las particularidades principales es que pueden funcionar a la inversa, es decir, no solamente pueden ser usados para transformar la energía eléctrica en energía mecánica, sino que también pueden funcionar como generadores de energía eléctrica. Esto sucede porque tienen la misma constitución física, de este modo, tenemos que un motor eléctrico de corriente continua puede funcionar como un generador y como un motor. Los motores de corriente continua tienen un par de arranque alto, en comparación con los de corriente alterna, también se puede controlar con mucha facilidad la velocidad. Por estos motivos, son ideales para funciones que requieran un control de velocidad. Son usados para tranvías, trenes, coches eléctricos, ascensores, cadenas productivas, y todas aquellas actividades donde el control de las funcionalidades del motor se hace esencial.

Motor de excitación en serie. La conexión del devanado de excitación se realiza en serie con el devanado del inducido, como se puede observar en el dibujo. El devanado de excitación llevará pocas espiras y serán de una gran sección. La corriente de excitación es igual a la corriente del inducido. Los motores de excitación en serie se usan para situaciones en los que se necesita un gran par de arranque como es el caso de tranvías, trenes, etc. La velocidad es regulada con un reostato regulable en paralelo con el devanado de excitación. La velocidad disminuye cuando aumenta la intensidad.

Motor de excitación compuesta o compound. El devanado es dividido en dos partes, una está conectada en serie con el inducido y la otra en paralelo, como se puede ver con el dibujo. Se utilizan en los casos de elevación como pueden ser montacargas y ascensores. Teniendo el devanado de excitación en serie conseguimos evitar el embalamiento del motor al ser disminuido el flujo, el comportamiento sería similar a una conexión en shunt cuando está en vacio. Con carga, el devanado en serie hace que el flujo aumente, de este modo la velocidad disminuye, no de la misma manera que si hubiesemos conectado solamente en serie.

Motor de excitación en derivación o shunt. Motor de excitación independiente. Como podemos observar, el devanado de excitación está conectado en paralelo al devanado del inducido. Se utiliza en máquinas de gran carga, ya sea en la industria del plástico, metal, etc. Las intensidades son constantes y la regulación de velocidad se consigue con un reostato regulable en serie con el devanado de excitación.

Como podemos observar en el dibujo, los dos devanados son alimentados con fuentes diferentes. Tiene las mismas ventajas que un motor conectado en shunt, pero con más posibilidades de regular su velocidad.

Conexiรณn de bornes En la caja de bornes del motor

disponemos de unas bornas numeradas

alfabรฉticamente, que corresponden con los diferentes conexionados que podemos hacer en el motor. Para el inducido serรกn la A-B. Para el devanado de excitaciรณn en shunt o derivaciรณn serรกn C-D. Para el devanado de excitaciรณn en serie serรกn E-F. Para el devanado de excitaciรณn independiente serรกn J-K. Para el devanado de compensaciรณn y de conmutaciรณn serรกn G-H.

Principios del Dinamo de Rotor Devanado Descripción Física de un Motor de Corriente Continua En la figura se representa el esquema de una máquina de corriente continua genérica de dos polos, que puede actuar como motor y como generador. Esta máquina está constituida por los siguientes elementos: El estator, que mediante el devanado inductor o de excitación es el encargado de generar y conducir el campo magnético de excitación. El estator está formado por una corona de material ferromagnético, denominada culata, en cuyo interior se encuentran dispuestos, en número par, unos salientes provistos de expansiones en los extremos, denominados polos. En torno a los polos se arrollan los devanados de excitación, que generan un campo magnético cuando circula por ellos una corriente continua. El rotor, constituido por una pieza cilíndrica ranurada, formada por chapas de matrial ferromagnético, generalmente de acero laminado con un 2% de contenido en silicio, para disminuir las pérdidas en el circuito magnético. En las ranuras del rotor se aloja el devanado inducido de la máquina, constituido por bobinas de hilo o de pletina de cobre; este devanado está cerrado sobre sí mismo, pues el final de la última bobina se encuentra conectado con el comienzo de la primera. El colector de delgas, que es un conjunto de láminas de cobre, llamadas delgas, aisladas entre sí por una capa de mica y que giran solidariamente con el rotor. Las delgas están conectadas eléctricamente a las bobinas del devanado inducido y por medio de ellas dicho devanado se puede conectar con el exterior. Cada delga está unida eléctricamente al punto de conexión de dos bobinas del devanado inducido, de tal forma que habrá tantas delgas como bobinas simples posea el devanado. Los portaescobillas y las escobillas, fabricados los primeros con un material estructural metálico, mientras que las segundas son generalmente de grafito. Las escobillas permanecen fijas, sin realizar movimiento alguno, y al deslizar sobre ellas el colector de delgas se efectúa el contacto eléctrico entre el devanado inducido y los bornes de conexión de la máquina al exterior.

Principios del Dinamo de Rotor Devanado

Elementos mecánicos de soporte –como los cojinetes o rodamientos-, y de envoltura. Principio de funcionamiento Los dos principios en que se basa el funcionamiento de cualquier máquina eléctrica rotativa son los siguientes: Cuando un conductor se mueve en el interior de un campo magnético cortando líneas de campo, se genera en él una fuerza electromotriz. Cuando un conductor, por el que circula una corriente, se sitúa en el interior de un campo magnético actúa sobre él una fuerza de desplazamiento. En la figura se muestra un esquema del funcionamiento de una máquina de corriente continua. En ella se representa el devanado inducido como si únicamente estuviera formado por una sola espira. El campo magnético creado por el devanado inductor se simboliza por medio de un par de polos. Cada extremo de la espira está unido a una delga que gira solidariamente con ella, y la corriente sale al exterior por las escobillas. Si al devanado inducido se le aplica una tensión exterior continua, por la espira circulará una corriente continua, lo que dará origen a la aparición de una fuerza que tiende a hacerla girar. De esta manera, la espira se comporta como una máquina de corriente continua funcionando como motor: La energía eléctrica se convierte en mecánica. Por el contrario, si al devanado inducido se le aplica un movimiento de rotación, en los bornes de la espira aparecerá una fuerza electromotriz. En la práctica, el devanado inducido de las máquinas de corriente continua está formado por un número elevado de espiras, desfasadas espacialmente; y, por lo general, el estator dispone de más de un par de polos magnéticos.

Desempeño de los Motores de CD de Rotor Devanado El principio de funcionamiento de los motores eléctricos de corriente directa se basa en la repulsión que ejercen los polos magnéticos de un imán permanente cuando, de acuerdo con la Ley de Lorentz, interactúan con los polos magnéticos de un electroimán que se encuentra montado en un eje. Este electroimán se denomina “rotor” y su eje le permite girar libremente entre los polos magnéticos norte y sur del imán permanente situado dentro de la carcasa o cuerpo del motor.

Cuando la corriente eléctrica circula por la bobina de este electroimán giratorio, el campo electromagnético que se genera interactúa con el campo magnético del imán permanente. Si los polos del imán permanente y del electroimán giratorio coinciden, se produce un rechazo y un torque magnético o par de fuerza que provoca que el rotor rompa la inercia y comience a girar sobre su eje en el mismo sentido de las manecillas del reloj en unos casos, o en sentido contrario, de acuerdo con la forma que se encuentre conectada al circuito la pila o la batería

. Función del colector o conmutador en el motor de C.D. En la siguiente figura se representa, de forma esquemática y simplificada, la vista frontal de un colector seccionado en dos partes, perteneciente a un motor de corriente directa (C.D.) muy simple. También se muestra el enrollado de la bobina del electroimán que gira a modo de rotor, diferenciada por un color diferente en cada una de sus mitades. Una de las mitades se representa por un círculo rojo y la otra por un círculo azul, identificados como “1” y “2”. Como se puede ver, uno de los terminales de dicha bobina se encuentra conectado a la sección “a” del colector y el otro terminal a la sección “b”.

En el motor de corriente directa el colector o conmutador sirve para conmutar o cambiar constantemente, el sentido de circulación de la corriente eléctrica a través del enrollado de la bobina del rotor cada vez, que completa media vuelta. De esa forma el polo norte del electroimán coincidirá siempre con el también polo norte del imán permanente y el polo sur con el polo sur del propio imán. Al coincidir siempre dos polos magnéticos, que en todo momento van a ser iguales, se produce un rechazo constante entre ambos, lo que permite al rotor mantenerse girando ininterrumpidamente sobre su eje durante. todo el tiempo que se encuentre conectado a la corriente eléctrica.

Tal como vemos, en “A” de la figura, la bobina del electroimán se encuentra colocada entre los polos norte “N” y sur “S” del campo magnético del imán permanente. A su vez, el polo positivo (+) de la batería se encuentra conectado siguiendo el sentido convencional de la corriente (del signo positivo al negativo) en la mitad “a” del colector a través de la escobilla identificada también con el signo (+). De esa forma la mitad de la bobina de color rojo (1) se energiza positivamente para formar el polo norte “N”, mientras que la otra mitad, la de color azul (2) se energiza negativamente para formar el polo sur “S”.

impulso de giro que mantiene el electroimán, esa posición la rebasa de inmediato y sus extremos pasan a ocupar la posición opuesta a la que tenían, tal como se muestra en la parte “C” de la misma ilustración. Ahora en “C” se puede ver que la mitad de la bobina que anteriormente tenía color azul (2) con polaridad sur cuando se encontraba situada a la derecha del eje del rotor pasa a ocupar la parte izquierda junto con la mitad (b) del colector al que se encuentra conectada. Esa parte de la bobina que ha girado, al ocupar ahora la posición opuesta, se convierte en el polo norte (2) del electroimán por lo que es rechazado de nuevo por el polo norte del imán permanente, que como ya se explicó se encuentra fijo al cuerpo del motor. Seguidamente el electroimán, al continuar girando y dar otra media vuelta, pasa de nuevo por la zona neutra (como en “B”) repitiéndose de nuevo el mismo ciclo. Esos cambios continuos en los polos del electroimán del rotor que proporciona el colector, son los que permiten que se mantenga girando de forma ininterrumpida mientras se mantenga energizado.

Como resultado, cuando en el electroimán se forma el polo norte, de inmediato el también polo norte del imán permanente lo rechaza. Al mismo tiempo el polo sur que se forma en el extremo opuesto, es rechazado igualmente por el polo sur del propio imán; por tanto se produce una fuerza de repulsión en ambos extremos del rotor al enfrentarse y coincidir con dos polos iguales en el imán permanente. Si bajo esas condiciones aplicamos la “Regla de la mano izquierda” y tomamos como referencia, por ejemplo, la parte de la bobina donde se ha formado el polo norte en el electroimán, comprobaremos que al romper la inercia inicial, comenzará a girar en dirección contraria a las manecillas del reloj, como indica la flecha de color verde.

En resumen, la función del colector es permitir el cambio constante de polaridad de la corriente en la bobina del electroimán del rotor para que sus polos cambien constantemente. Este cambio ocurre cada vez que el electroimán gira media vuelta y pasa por la zona neutra, momento en que sus polos cambian para que se pueda mantener el rechazo que proporciona el imán permanente. Esto permitirá que el electroimán del rotor se mantenga girando constantemente durante todo el tiempo que la batería o fuente de fuerza electromotriz (F.E.M.) se mantenga conectada al circuito del motor, suministrándole corriente eléctrica.

Una vez que la bobina del electroimán gira y asume una posición vertical (como se muestra en la parte “B” de la ilustración), las escobillas dejan de hacer contacto con ambos segmentos del colector. En esa posición neutra la corriente que suministra la batería deja de circular y la bobina se desenergiza, por lo que ambos extremos del electroimán pierden momentáneamente sus polos magnéticos. No obstante, debido a la fuerza de inercia o

En esta otra ilustración se muestra, de forma esquemática y simplificada, un motor común de corriente directa (C.D.) con un rotor formado por una simple bobina de una sola espira de color rojo y azul, para diferenciar cada mitad. Si seguimos el recorrido de la corriente eléctrica (I) asumiendo que fluye en el sentido convencional (del polo positivo "+" al polo negativo "–" de la batería, según indican las flechas negras), cuando en la mitad izquierda de la espira de color rojo se forma el polo norte “N” coincidiendo con la misma polaridad del campo magnético del imán permanente fijo al cuerpo del motor, se produce una fuerza de rechazo entre ambos polos iguales. Si aplicamos la “Regla de la mano izquierda” se puede determinar que esa mitad de la espira se moverá hacia abajo (flecha verde izquierda). Por otra parte, en la mitad derecha (de color azul) ocurrirá lo mismo, pero a la inversa, por lo que aplicando la propia regla comprobaremos que se moverá hacia arriba (flecha verde derecha). La combinación de esas dos fuerzas o vectores actuando de forma opuesta y al unísono (de acuerdo con la Fuerza de Lorentz), provocará que el electroimán del rotor, formado aquí por esa simple espira, comience a girar en torno a su eje imaginario (representado por una línea de puntos en la figura) en dirección contraria a las manecillas de reloj en este ejemplo. Ese movimiento de rotación se encuentra señalado por la flecha negra en forma de semicírculo, que se encuentra dibujada al fondo de la espira.

Los motores de imanes permanentes son motores eléctricos cuyo funcionamiento se basa en imanes permanentes (motores de IP). Existen diversos tipos, siendo los más conocidos: • Motores de corriente continua de IP • Motores de corriente alterna de IP • Motores paso a paso de IP Uno de los de mayor aplicación es el motor sincrónico de imán permanente (en inglés Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM).

Motor Sincrónico de Imán Permanente

Rotor de una pequeña máquina de corriente directa de 12 V, con imanes permanentes, de dos polos, cinco devanados, cinco delgas y dos escobillas.

Las máquinas de imán permanente son extensivamente usadas en servomotores, accionamientos eléctricos para posicionamiento, robótica, máquinas herramienta, ascensores, etc. Se han llegado a construir máquinas de una potencia por encima de 1 MW por ejemplo para el accionamiento de submarinos. También es posible su aplicación en generación y bombeo a partir de energía solar fotovoltaica oenergía eólica. La construcción de los rotores de los servomotores sincrónicos de imán permanente pueden adoptar una forma cilíndrica con un bajo diámetro y gran longitud (cilinder rotor) llamados de flujo radial, o pueden tener un rotor en forma de disco más liviano rotor de disco (disk rotor), también llamadas máquinas de flujo axial, resultando así en ambos casos un bajo momento de inercia y una constante de tiempo mecánica baja. Por otra parte, para aplicaciones industriales con arranque de línea o mediante arrancadores de voltaje reducido, los motores poseen un damper que protege los imanes de la des-magnetización durante los transitorios asociados en el arranque, y además amortigua las oscilaciones pendulares. En aplicaciones en que el motor es operado electrónicamente desde un inverter, no es necesario el devanado amortiguador para el arranque pues este lo realiza el control electrónico, y además el devanado amortiguador (damper) produce pérdidas de energía adicionales debido a las forma de onda no senoidales.

Se analizará el caso de estátor trifásico, el cual es similar a uno de una máquina sincrónica trifásica clásica, debiendo destacarse dos tipos de PMSM según el tipo de rotor: Imanes montados en la superficie del rotor (Surfacemounted magnets) Imanes insertos en el rotor (Buried Magnets)

PMSM con imanes montados en la superficie del rotor En el caso que los imanes van montados (pegados o zunchados) en la superficie del rotor, estos por el espacio que ocupan obligan a tener un entrehierro relativamente grande, además los imanes cerámicos tienen efectos de saliencia despreciables. En estos casos no existe devanado amortiguador. El gran entrehierro hace que el flujo de la reacción de armadura (RA) tenga efectos atenuados sobre el rotor, es decir la inductancia sincrónica Ld es pequeña pues tiene una componente de reacción de armadura Lad pequeña y por consiguiente los efectos de la RA son muy atenuados. Por otra parte se deduce que el gran entrehierro resulta en una constante de tiempo eléctrica del estator T = L/R pequeña.

PMSM con imanes insertos en el rotor

Si los imanes están insertos en el rotor, quedan físicamente contenidos y protegidos, pero el espacio de hierro del rotor eliminado para insertar los imanes hace que no puede considerarse que en este caso se tenga un entrehierro uniforme, se tiene un efecto de saliencia, y aparece una componente de reluctancia del par. El criterio de diseño en el caso de servomotores deben encuadrar los siguientes requerimientos: Velocidad de operación y par controlado a todas las velocidades Alta relación [Potencia / peso] y [Par / inercia] Par electromagnético suave: sin pares pulsantes debido a las armónicas, ni efectos de posicionamiento preferencial (cogging) debido a las ranuras Alta densidad de flujo en el entrehierro Diseño compacto con alto rendimiento y factor de potencia

Servomotores brushless de imán permanente Un Servomotor podría definirse genéricamente como un motor utilizado para obtener una salida precisa y exacta en función del tiempo. Dicha salida esta expresada habitualmente en términos de posición, velocidad y/o torque. Si bien existen diferentes tecnologías de motores que pueden ser utilizadas como servomotor, este artículo tratara sobre los servomotores brushless a imán permanente. La aplicación industrial de dichos motores esta desarrollándose significativamente por múltiples razones entre las que podemos mencionar: nuevos y más potentes componentes magnéticos para los motores como los imanes de tierras raras, reducción de costo de los motores y los equipos electrónicos necesarios para el control de los mismos, incorporación en dichos equipos electrónicos de nuevas funciones para un control preciso y confiable del movimiento que permiten utilizarlos eficientemente e incorporar nuevas áreas a su dominio de aplicación. Esencialmente un motor brushless a imán permanente es una maquina sincrónica con la frecuencia de alimentación, capaz de desarrollar altos torques (hasta 3 o 4 veces su torque nominal) en forma transitoria para oponerse a todo esfuerzo que trate de sacarla de sincronismo. La denominación brushless deviene del hecho de que no posee escobillas y es una forma de diferenciarlo de sus predecesores los servomotores a imán permanente alimentados con corriente continua.

En comparación con motores asíncronos a jaula de ardillas (que eroguen el mismo torque /velocidad en su eje) la inercia de un servomotor brushless es sustancialmente menor. Ambas características: sobre torques importantes e inercias reducidas son características apreciadas y útiles para el control del movimiento pues permiten rápidas aceleraciones y deceleraciones así como control preciso de posición en altas velocidades. Motores de Imán Permanente sin Núcleo Cuando se necesita un motor eléctrico de baja inercia (arranque y parada muy cortos), se elimina el núcleo de hierro del rotor, lo que aligera su masa y permite fuertes aceleraciones, se suele usar en motores de posicionamiento (p.e. en máquinas y automática). Para optimizar el campo magnético que baña el rotor, para motores que requieren cierta potencia, se puede construir el rotor plano en forma de disco (panqueque), similar a un circuito impreso en el que las escobillas rozan ortogonalmente sobre un bobinado imbricado que gira entre imanes permanentes colocados a ambos lados del disco.

Motores Paso a Paso El motor paso a paso es un dispositivo electromecánico que convierte una serie de impulsos eléctricos en desplazamientos angulares discretos, lo que significa es que es capaz de avanzar una serie de grados (paso) dependiendo de sus entradas de control. El motor paso a paso se comporta de la misma manera que un conversor digital-analógico (D/A) y puede ser gobernado por impulsos procedentes de sistemas lógicos. Este motor presenta las ventajas de tener alta precisión y repetitividad en cuanto al posicionamiento. Entre sus principales aplicaciones destacan como motor de frecuencia variable, motor de corriente continua sin escobillas, servomotores y motores controlados digitalmente. Existen 3 tipos fundamentales de motores paso a paso: el motor de reluctancia variable, el motor de magnetización permanente, y el motor paso a paso híbrido.

Motor Paso a Paso (PaP)

Secuencia de funcionamiento

El motor paso a paso está constituido, como la mayoría de motores eléctricos, esencialmente de dos partes: Una parte fija llamada "estator“, construida a base de cavidades en las que van depositadas las bobinas que excitadas convenientemente formarán los polos norte-sur de forma que se cree un campo magnético giratorio. Una parte móvil, llamada "rotor" construida bien con un imán permanente o bien por un inducido ferromagnético, con el mismo número de pares de polos que el contenido en una sección de la bobina del estator; este conjunto va montado sobre un eje soportado por dos cojinetes que le permiten girar libremente. Si por el medio del control que sea (electrónico, informático, etc...), conseguimos excitar el estator creando los polos NS, y hacemos variar dicha excitación de modo que el campo magnético formado efectúe un movimiento giratorio, la respuesta del rotor será seguir el movimiento de dicho campo, produciéndose de este modo el giro del motor. Estos motores poseen la habilidad de poder quedar enclavados en una posición o bien totalmente libres. Si una o más de sus bobinas están alimentadas, el motor estará enclavado en la posición correspondiente y por el contrario quedará completamente libre si no circula corriente por ninguna de sus bobinas.

Paso 1; Paso 2; Paso 3; la bobina 1 esta la bobina 1 se apaga, y la De nuevo la bobina 2 activada, atrayendo bobina 2 (derecha) se se apaga, y la bobina los cuatro dientes activa, moviendo los 3 se activa. Resulta superiores imantados dientes cercanos a la otra rotación de 3.6°. del rotor. derecha. Resulta una rotación de 3.6°.

Paso 4; La activación de la bobina 4 permite de nuevo la rotación de 3.6°. Cuando la bobina 1 se cargue de nuevo, un diente habrá permutado su posición a la derecha; como hay 25 dientes, se necesitaran 100 pasos para un giro completo.

Obsérvese como la variación de la dirección del campo magnético creado en el estátor producirá movimiento de seguimiento por parte del rotor de imán permanente, el cual intentará alinearse con el campo magnético inducido por las bobinas que excitan los electroimanes (en este caso A y B). Vcc es la alimentación de corriente continua (por ejemplo 5V, 12V, 24V...) 13

Motores Paso a Paso Tabla de orden de fases. En este caso concreto el motor tendrá un paso angular de 90º y un semipaso de 45º (al excitarse más de una bobina) Terminal 1 Terminal 2 Terminal 1 Terminal 2 Paso Imagen Bobina A Bobina A Bobina B Bobina B Paso 1

+Vcc

-Vcc

(Semi-)Paso 2

+Vcc

-Vcc

Paso 3

(Semi-)Paso 4

-Vcc

+Vcc

Paso 5

-Vcc

+Vcc

(Semi-)Paso 6

-Vcc

+Vcc

Paso 7

(Semi-)Paso 8

+Vcc

-Vcc

+Vcc

-Vcc

+Vcc

-Vcc

+Vcc

-Vcc

+Vcc

-Vcc

+Vcc

-Vcc

+Vcc

Tipos de motores paso a paso El motor de paso de rotor de imán permanente: Permite mantener un par diferente de cero cuando el motor no está energizado. Dependiendo de la construcción del motor, es típicamente posible obtener pasos angulares de 7.5, 11.25, 15, 18, 45 o 90°. El ángulo de rotación se determina por el número de polos en el estator El motor de paso de reluctancia variable (VR): Tiene un rotor multipolar de hierro y un estator devanado laminado, y rota cuando los dientes del rotor son atraídos a los dientes del estator electromagnéticamente energizados. La inercia del rotor de un motor de paso de reluctancia variable es pequeña y la respuesta es muy rápida, pero la inercia permitida de la carga es pequeña. Cuando los devanados no están energizados, el par estático de este tipo de motor es cero. Generalmente, el paso angular de este motor de paso de reluctancia variable es de 15° El motor híbrido de paso: Se caracteriza por tener varios dientes en el estator y en el rotor, el rotor con un imán concéntrico magnetizado axialmente alrededor de su eje. Se puede ver que esta configuración es una mezcla de los tipos de reluctancia variable e imán permanente. Este tipo de motor tiene una alta precisión y alto par y se puede configurar para suministrar un paso angular tan pequeño como 1.8°. Motores paso a paso Bipolares: Estos tienen generalmente 4 cables de salida. Necesitan ciertos trucos para ser controlados debido a que requieren del cambio de dirección de flujo de corriente a través de las bobinas en la secuencia apropiada para realizar un movimiento. Motores paso a paso unipolares: estos motores suelen tener 5 ó 6 cables de salida dependiendo de su conexionado interno. Este tipo se caracteriza por ser más simple de controlar, estos utilizan un cable común a la fuente de alimentación y posteriormente se van colocando las otras lineas a tierra en un orden especifico para generar cada paso, si tienen 6 cables es porque cada par de bobinas tiene un común separado, si tiene 5 cables es porque las cuatro bobinas tiene un solo común; un motor unipolar de 6 cables puede ser usado como un motor bipolar si se deja las lineas del común al aire.

Motores CD sin Escobillas Imagina un motor muy eficiente que casi no malgastase la energía que le viene de las baterías en forma de calor. Esto supondría más potencia, más aceleración, mayor duración y menos desgaste de las baterías, posibilidad de mover mayores pesos y un menor mantenimiento del motor. Ideal ¿no?. Pues ya es casi una realidad con los motores sin escobillas. Los motores que se emplean actualmente en las especialidades de coches eléctricos radiocontrolados necesitan para su funcionamiento el uso de escobillas. Una nueva generación de motores está desembarcando en el mundo de los coches de radiocontrol. Se trata de los motores eléctricos que no usan escobillas. Estos son mucho más eficientes y casi no requieren mantenimiento, por lo que pueden producir una revolución en el radiocontrol que podría incluso a afectar a todas las escalas.

A modo de resumen, se puede decir que los motores “sin escobillas” son como los motores “con escobillas” pero del revés. Es decir el rotor, la parte móvil, está compuesto por el eje y los imanes permanentes. En la carcasa o estátor es donde se encuentra el bobinado del hilo conductor, que no se mueve. En los motores sin escobillas, la corriente eléctrica pasa por el hilo conductor que está bobinado en la carcasa y produce el campo

electromagnético que hace girar a los imanes permanentes y por tanto al eje al que están unidos. Por ello ni las escobillas ni el conmutador son necesarios, ya que la corriente va al estátor. Además, en los motores sin escobillas no existen las tres delgas que eran las que obligaban al rotor a moverse cualquiera que fuera su posición. Por ello en los motores sin escobillas es el variador electrónico el que controla en qué posición se encuentra el rotor para darle la corriente temporizada adecuada.

Esto se Realiza o mediante sensores instalados en el motor o a través de la respuesta que obtiene cuando envía una corriente linear al motor. Debido a esto los variadores electrónicos de los motores sin escobillas han de ser mucho más complejos que los usados en motores con escobillas, ya que han de procesar la información del funcionamiento del motor a tiempo real.

Motores CD sin Escobillas En muchas aplicaciones, donde se requiere controlar la velocidad, algunas personas podrían elegir motores de inducción, motores DC con escobillas, o inverters. Generalmente, estos motores ocupan mucho espacio, tienen velocidad de torque inestable, levanta temperatura y su velocidad de respuesta es lenta. Con el desarrollo de tecnologías de materiales, y electrónica, se logro un nuevo tipo de motor para con control de velocidad, los motores DC sin escobillas Acople Reductor de (Motores BLDC). velocidad Como no poseen escobillas los motores BLDC, son de libre mantenimiento, performance del torque plano, sin importar si las velocidades de rotación son altas o bajas. Con el mismo poder que un motor convencional, los motores BLDC solo ocupan la mitad del espacio. Especificaciones: Unidad Tensión nominal no-load speed Toque continuo Velocidad continua Poder de salida Picos de torque Picos de corriente Resistencia Inductancia Inercia Peso Temperatura del hambiente

(VDC) (RPM) (kgf-cm) (RPM) (W) (kgf-cm) (A) (Ω) (mH) (g-cm²) (Kg) (ºC)

DBT566S32A 24 4400 1.93 2700 50 5.7 10 1.3 1.8 200 0.6 -10~+60

Ventiladores de ordenador desmontados. Se muestra el circuito impreso que controla el motor.

Modelo DBT566L31A 24 3700 2.85 2740 80 10.8 18.5 0.8 1.25 330 1.1 -10~+60

DBT566C31A 24 3600 3.77 2800 110 13.6 25.3 0.44 0.83 500 1.5 -10~+60

Conclusiones El motor es un elemento indispensable en un gran número de equipos electrónicos. El conocimiento de su forma de trabajo y sus propiedades es imprescindible para cualquier técnico o aficionado que emplee estos componentes ra el montaje o mantenimiento de dichos equipos, con el objeto de poder efectuar la elección del modelo más adecuado y así poder obtener el mejor rendimiento de los mismos. La misión fundamental del motor eléctrico es la de transformar la energía eléctrica, que se le suministra, en una energía mecánica que será la que se emplea para poner en movimiento el mecanismo del equipo en el que se instale. El funcionamiento de un motor, en general, se basa en las propiedades electromagnéticas de la corriente eléctrica y la posibilidad de crear, a partir de ellas, unas determinadas fuerzas de atracción y repulsión encargadas de actuar sobre un eje y generar un movimiento de rotación.