¿CA o CC? ¿Motor de CC con o sin escobillas?

Los motores de CC proporcionan alta potencia con dimensiones reducidas. Oriental Motor fabrica una amplia gama de motores de CA y de motores de CC sin escobillas (BLCD, por sus siglas en inglés). Entonces, ¿por qué escoger una tecnología en lugar de la otra? Existen varias diferencias clave entre las distintas tecnologías.

Estructura del motor

Los motores de CC dependen de un sistema mecánico para transmitir la corriente, mientras que los motores de CA y los motores de CC sin escobillas emplean un mecanismo electrónico para controlar la corriente. Los motores con escobillas cuentan con un inducido devanado fijado al centro con un imán permanente sellado con un aro de acero que rodea el rotor. Cuando las escobillas entran en contacto con el conmutador, la corriente pasa por las bobinas del inducido.

Los motores de inducción de CA y los motores BLDC no dependen del sistema mecánico (las escobillas) para controlar la corriente. En los motores de CA y BLDC, la corriente pasa por el estator (electroimán) conectado a la alimentación de CA directamente o a través de un circuito de estado sólido.

En los motores de inducción de CA, el rotor gira en respuesta a la "inducción" de un campo magnético giratorio que se encuentra dentro del estator a medida que pasa la corriente. En lugar de inducir al rotor del motor de CC sin escobillas, los imanes permanentes están unidos directamente al rotor. Cuando la corriente pasa por el estator, los polos del rotor giran en relación con los polos electromagnéticos creados dentro del estator y generan movimiento.

Construcción de los motores de cepillado	Construcción de los motores estandares AC	Construcción de los motores sin escobillas

Eficiencia

La eficiencia de un sistema se define como la salida obtenida, expresada en porcentaje de la entrada del sistema. Por lo tanto, cuando hablamos de eficiencia energética de motores de CC sin escobillas (BLDC), estamos diciendo que podemos obtener un nivel relativamente alto de potencia mecánica en contraprestación por la potencia eléctrica utilizada.

Las tres tecnologías experimentan pérdidas de potencia en la forma de caídas de tensión. Los motores de CC utilizan imanes permanentes para no tener que utilizar ninguna parte de su energía en la creación de un electroimán, como sucede en los motores de CA. La energía utilizada por los motores de CA para crear el electroimán reduce su eficiencia en comparación con los motores de CC.

Al mismo tiempo, se considera que los motores BLDC ofrecen una eficiencia energética más alta que los motores de CC con escobillas. Esto significa que, ante la misma alimentación de entrada, el motor BLDC convertirá más potencia eléctrica en potencia mecánica que un motor con escobillas, principalmente debido a la ausencia de fricción producida por las escobillas. El aumento de eficiencia es máximo en las regiones sin carga y con carga baja de la curva de desempeño del motor.

Para lograr la misma producción de trabajo mecánico, un motor BLDC suele ser más pequeño que un motor de CC con escobillas y, en todos los casos, es más pequeño que un motor de inducción de CA. El motor BLDC es más pequeño porque su cuerpo tiene menos calor para disipar. Desde este punto de vista, se emplean menos materias primas en la construcción de los motores BLDC y, por ello, son mejores para el medio ambiente.

Reparación y mantenimiento: Comparación entre motores de CC y BLDC

Los motores con escobillas no son solamente más grandes que sus contrapartes sin escobillas, sino que también tienen una vida útil más corta. Las escobillas de los motores usualmente se fabrican en compuestos de carbono o grafito que se desgastan con el uso. Estas escobillas precisan mantenimiento y recambio con el transcurso del tiempo. Por eso, es necesario que el motor sea accesible para garantizar un funcionamiento ininterrumpido. A medida que las escobillas se desgastan, además de polvillo generan ruido, ocasionado por la fricción contra el conmutador. Los motores sin escobillas tienen una vida útil más prolongada y son más limpios y silenciosos porque no tienen piezas que creen fricción ni se desgasten con el uso.

Motor de cepillado	Motor sin escobilla

Estabilidad en la velocidad

Los sensores de efecto Hall integrados al motor BLDC detectan el cambio de polaridad de polo N a polo S mientras el rotor gira. La velocidad del rotor se determina sobre la base del tiempo transcurrido entre cambios de estado. A continuación, esta información se envía al circuito excitador para ajustar la velocidad de la secuencia de conmutación.

Operación a alta velocidad

Los sistemas de CC con y sin escobillas ofrecen par plano en un amplio rango de velocidad, mientras que los motores de CA con frecuencia pierden par a medida que aumenta la velocidad. Oriental Motor ofrece varios paquetes de BLDC con rangos de control de velocidad que oscilan entre apenas 3 rpm y un máximo de 4 000 rpm.