Todos los días, las máquinas e implementos de nuestro entorno suelen utilizar motores de CC con y sin escobillas para proporcionar movimiento de rotación. Ambos motores pueden parecer similares por fuera, sin embargo, su diseño y funcionamiento son bastante diferentes. Es importante seleccionar el motor correcto y garantizar la configuración adecuada para que su aplicación obtenga los mejores resultados. En este artículo, cubriremos la diferencia entre motores con y sin escobillas para comprender mejor qué motor es el más adecuado en función de su aplicación. También mostraremos cómo conectar conexiones de motores con y sin escobillas a interruptores basculantes con fines de prueba.
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Motor de CC con escobillas
Un motor de CC con escobillas consta de unos pocos componentes principales que, junto con una fuente de alimentación de CC, crean un motor giratorio. La configuración de la armadura, el conmutador, las escobillas y el imán de campo se puede ver en la Figura 1 a continuación.
Figura 1: Dibujo (izquierda) y ejemplo real (derecha) de motores de CC con escobillas
Nuestro dibujo muestra una armadura simplificada para una visión más sencilla de la corriente que fluye a través de ella; sin embargo, los motores de CC con escobillas tendrán múltiples devanados de bobina en su armadura. Las escobillas cargan el conmutador que suministra corriente a través de la armadura en la polaridad opuesta al imán permanente. Esto hace que la armadura gire debido a la atracción de los imanes.
Los motores de CC con escobillas son fáciles de operar ya que se encuentran entre los tipos de motores más simples; sin embargo, tendrán una vida útil más corta en comparación con los motores sin escobillas. Debido a que las escobillas hacen contacto físico con el conmutador, las chispas son un problema común en los motores con escobillas. Este contacto físico también desgasta las escobillas con el tiempo y provoca cierta pérdida de energía por la fricción generada.
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Controlador de motor CC sin escobillas
Un motor CC sin escobillas (BLDC) elimina las principales ineficiencias de su homólogo con escobillas. El motor está compuesto por imanes permanentes y bobinas que, a través de una serie de intervalos de activación perfectamente sincronizados, hacen que el imán permanente en el centro gire alrededor de las bobinas que lo rodean. Hemos incluido un diagrama de motor sin escobillas como referencia en la Figura 2 a continuación.
Figura 2: Dibujo (izquierda) y ejemplo real (derecha) de motores CC sin escobillas
Las bobinas del motor sin escobillas se activan en una secuencia específica (Figura 3), lo que hace que giren los imanes permanentes del rotor. Esto se hace sin ningún contacto físico y permite un motor de CC más eficiente y duradero.
Figura 3: Secuencia de activación de la bobina
Para seguir el resultado que se muestra en la Figura 3, el motor de CC sin escobillas requiere una unidad de control electrónico (ECU) para determinar la posición del rotor y qué bobinas energizar.
A diferencia de los motores de CC con escobillas que requieren 12 VCC aplicados directamente a través del motor para girar, el motor de CC sin escobillas requiere alimentación trifásica. Esto significa que un controlador de motor CC sin escobillas debe enviar la potencia adecuada a las diferentes bobinas para lograr la rotación. Cuando se utiliza nuestro controlador de motor CC sin escobillas LC-241 , se pueden aplicar 12 V CC a 5 A a los terminales de entrada mediante una fuente de alimentación . Luego se convierte en energía trifásica para controlar nuestros motores personalizados sin escobillas. En la siguiente sección, un diagrama de cableado básico le ayudará a probar un actuador de CC sin escobillas.
Cableado de motores sin escobillas a interruptores basculantes
Progressive Automations ofrece actualmente el mini actuador lineal PA-14 en la opción de CC sin escobillas para pedidos personalizados. Nuestro esquema de cableado para actuadores PA-14 sin escobillas se puede ver en la Figura 4 a continuación.
Figura 4: Esquema de cableado para el actuador PA-14 sin escobillas
Paso 1
Conecte los 3 cables del controlador del motor desde el actuador sin escobillas PA-14 al controlador de motor CC sin escobillas LC-241 . Los cables suelen ser verdes, azules y blancos y se conectarán a los terminales U, V y W respectivamente. Asegúrese de que las conexiones del motor sin escobillas estén bien aseguradas. Si los cables son de diferentes colores, conectarlos en el orden incorrecto simplemente moverá el actuador lineal eléctrico en la dirección opuesta a la prevista.
Paso 2
Conecte el pin SPD a tierra de su fuente de alimentación de 12 VCC para activar el potenciómetro incorporado para el control de velocidad. Asegúrese de que este potenciómetro gire en el sentido de las agujas del reloj para alcanzar la velocidad máxima.
Paso 3
Conecte el pin GND a los pines comunes de su interruptor basculante .
Etapa 4
Conecte el pin RUN a ambos lados del interruptor basculante. Esto es importante ya que tanto el avance como el retroceso necesitan que el pin RUN haga contacto con Tierra para funcionar.
Paso 5
Conecte el pin REV a un lado del interruptor basculante. Este lado será el lado de dirección inversa del interruptor basculante.
Paso 6
Aplique 12 VCC al controlador del motor de CC sin escobillas; se puede escuchar un ruido indicador en el encendido inicial.
Figura 5: Cableado físico del actuador PA-14 sin escobillas
La configuración básica ya está completa; Mediante el interruptor basculante se puede extender y retraer el actuador. El problema con un actuador de motor de CC sin escobillas es que los interruptores de límite internos no pueden detener la alimentación al actuador como lo hace con los motores de CC con escobillas. Esto se debe a que la energía que ingresa al motor sin escobillas PA-14 es trifásica. El actuador eléctrico sin escobillas PA-14 viene con retroalimentación de interruptor de límite incorporada que se puede utilizar con un PLC o microcontrolador para indicar que el actuador está al final de su recorrido. La retroalimentación actúa como un interruptor de Normalmente Cerrado a Normalmente Abierto, lo cual es esencial para integrar un actuador sin escobillas PA-14 en aplicaciones del mundo real.
También tenemos un artículo sobre Extender y retraer continuamente la carrera de un actuador con un motor de CC sin escobillas como referencia con ejemplos de codificación.
Cableado de motores con escobillas a interruptores basculantes
La mayoría de nuestros actuadores lineales eléctricos vienen disponibles con motores de CC con escobillas. El fácil funcionamiento de los motores de CC con escobillas permite conectar interruptores basculantes entre la fuente de alimentación de CC y el motor con escobillas sin necesidad de ningún controlador adicional.
Figura 6: Esquema de cableado de un interruptor basculante a un actuador con motor con escobillas
El diagrama de cableado del actuador lineal anterior se puede lograr siguiendo algunos pasos:
- Los terminales superior izquierdo e inferior derecho deben estar conectados a tierra de la fuente de alimentación.
- Los terminales superior derecho e inferior izquierdo deben conectarse al terminal +12 V de la fuente de alimentación.
- Los terminales del medio derecho y del medio izquierdo deben conectarse a las 2 entradas del actuador.
Este tipo de cableado del interruptor del actuador permite al operador cambiar la dirección del flujo de corriente eléctrica que ingresa al actuador para cambiar la dirección de desplazamiento. Para ver un ejemplo físico de un circuito de cableado de actuador con un interruptor basculante, este video es un gran ejemplo.
Figura 7: Cableado físico de un interruptor basculante a un actuador con motor con escobillas
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En resumen
Los motores de CC con escobillas tienen bobinas en el centro que giran alrededor de imanes permanentes, mientras que los motores de CC sin escobillas tienen imanes permanentes en el centro que giran alrededor de las bobinas. El diseño del motor sin escobillas es más adecuado para aplicaciones que aprovecharán su vida útil más larga y su mayor eficiencia energética. Para una operación más sencilla y sencilla, las aplicaciones con tiempos de ciclo cortos pueden aprovechar el diseño fácil de usar que se encuentra en los motores de CC con escobillas.
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