- ¿Qué
son los motores de imanes permanentes? - Imanes
Permanentes - Motores Paso a
Paso - Motores de Imanes
Permanentes Síncronos AC - Referencias
bibliográficas
¿Qué son los motores de imanes
permanentes?
Los motores IP son motores eléctricos que
utilizan la combinación de campos magnéticos de
naturaleza permanente (Imanes) y campos magnéticos
inducidos producidos por la corriente de excitación
externa que fluye a través de los devanados del
estator.
Los motores IP pueden ser excitados tanto con
señales eléctricas continua o alterna, sin embargo
es importante notar que las aplicaciones de motores de
excitación alterna son los más empleados y
eficientes en términos de conversión de
energía disponibilidad, y mantenimiento. A su vez dentro
de los motores de excitación alterna se puede hacer una
nueva división donde se encuentra a los motores
Sincrónicos de imanes permanentes y
los motores llamados Brushless DC o motores de
excitación alterna "sin escobillas" debido a su
equivalencia con los motores de corriente continua.
Los imanes permanentes son materiales que poseen una
gran capacidad de almacenamiento de energía
magnética, que perdura en el tiempo y que su
degradación no es significativa. Un aspecto importante es
la curva característica de magnetización o curva de
histéresis, curva que es particular para cada tipo de
material magnético.
Los imanes permanentes no son algo nuevo. Es en el
presente siglo que su estudio y conocimiento fue avanzando hasta
llegar hoy en día a la conformación de tierras
raras, las que en conjunto con el Samario, Neodimio y otros
materiales han constituido imanes de alto rendimiento.
Clases de Motores de Imanes
Permanentes
Motor eléctrico sin
escobillas
Un motor eléctrico sin escobillas o
motor Brushless es un motor eléctrico que no
emplea escobillas para realizar el cambio de polaridad en el
rotor.
Los motores eléctricos solían
tener un colector de delgas o un par de anillos rozantes. Estos
sistemas, que producen rozamiento, disminuyen el rendimiento,
desprenden calor y ruido, requieren mucho mantenimiento y pueden
producir partículas de carbón que manchan el motor
de un polvo que, además, puede ser conductor.
Los primeros motores sin escobillas fueron
los motores de corriente alterna asíncronos. Hoy en
día, gracias a la electrónica, se muestran muy
ventajosos, ya que son más baratos de fabricar, pesan
menos y requieren menos mantenimiento, pero su control era mucho
más complejo. Esta complejidad prácticamente se ha
eliminado con los controles electrónicos.
El inversor debe convertir la corriente
alterna en corriente continua, y otra vez en alterna de otra
frecuencia. Otras veces se puede alimentar directamente con
corriente continua, eliminado el primer paso. Por este motivo,
estos motores de corriente alterna se pueden usar en aplicaciones
de corriente continua, con un rendimiento mucho mayor que un
motor de corriente continua con escobillas.
Funcionamiento:
Su mecanismo se basa en sustituir la
conmutación (cambio de polaridad) mecánica por otra
electrónica sin contacto. En este caso, la espira
sólo es impulsada cuando el polo es el correcto, y cuando
no lo es, el sistema electrónico corta el suministro de
corriente. Para detectar la posición de la espira del
rotor se utiliza la detección de un campo
magnético. Este sistema electrónico, además,
puede informar de la velocidad de giro, o si está parado,
e incluso cortar la corriente si se detiene para que no se queme.
Tienen la desventaja de que no giran al revés al
cambiarles la polaridad (+ y -). Para hacer el cambio se
deberían cruzar dos conductores del sistema
electrónico.
Un sistema algo parecido, para evitar este
rozamiento en los anillos, se usa en los alternadores. En este
caso no se evita el uso de anillos rozantes, sino que se evita
usar uno más robusto y que frenaría mucho el motor.
Actualmente, los alternadores tienen el campo magnético
inductor en el rotor, que induce el campo magnético al
estator, que a la vez es inducido. Como el campo magnético
del inductor necesita mucha menos corriente que la que se va
generar en el inducido, se necesitan unos anillos con un
rozamiento menor. Esta configuración la usan desde
pequeños
Aplicaciones:
Coches y aviones con
radiocontrol.Ventiladores de ordenador, casetes,
etc.Alternadores de Autos.
Generadores de centrales con potencias
del orden del megavatio, etc.
Los motores paso a paso son ideales para la
construcción de mecanismos en donde se requieren
movimientos muy precisos.
La característica principal de estos
motores es el hecho de poder moverlos un paso a la vez por cada
pulso que se le aplique. Este paso puede variar desde 90°
hasta pequeños movimientos de tan solo 1.8°, es decir,
que se necesitarán 4 pasos en el primer caso (90°) y
200 para el segundo caso (1.8°), para completar un giro
completo de 360°.
Estos motores poseen la habilidad de poder
quedar enclavados en una posición o bien totalmente
libres. Si una o más de sus bobinas está
energizada, el motor estará enclavado en la
posición correspondiente y por el contrario quedará
completamente libre si no circula corriente por ninguna de sus
bobinas.
Principio de funcionamiento:
Básicamente estos motores
están constituidos normalmente por un rotor sobre el que
van aplicados distintos imanes permanentes y por un cierto
número de bobinas excitadoras bobinadas en su
estator.
Las bobinas son parte del estator y el
rotor es un imán permanente. Toda la conmutación (o
excitación de las bobinas) deber ser externamente manejada
por un controlador.
Tipos:
Bipolar: Estos tiene generalmente
cuatro cables de salida. Necesitan ciertos trucos para ser
controlados, debido a que requieren del cambio de
dirección del flujo de corriente a través de las
bobinas en la secuencia apropiada para realizar un movimiento. En
figura podemos apreciar un ejemplo de control de estos motores
mediante el uso de un puente en H (H-Bridge). Como se aprecia,
será necesario un H-Bridge por cada bobina del motor, es
decir que para controlar un motor Paso a Paso de 4 cables,
necesitaremos usar dos H-Bridges iguales al de la figura .En
general es recomendable el uso de H-Bridge integrados como son
los casos del L293
Unipolar: Estos motores suelen tener
6 o 5 cables de salida, dependiendo de su conexionado interno.
Este tipo se caracteriza por ser más simple de controlar.
En la figura podemos apreciar un ejemplo de conexionado para
controlar un motor paso a paso unipolar mediante el uso de un
ULN2803, el cual es una array de 8 transistores tipo Darlington
capaces de manejar cargas de hasta 500mA. Las entradas de
activación (Activa A, B , C y D) pueden ser directamente
activadas por un microcontrolador.
Aplicaciones:
Impresoras, Fotocopiadoras y
Ploteadoras.Máquinas de control
numèrico.Lectoras de CD.
Robótica y
servomecanismos.
Los motores de AC que utilizan imanes
más utilizados son:
Síncronos (PMSM):
Poseen un campo magnético giratorio
y uniforme
Motores de Imán Permanente
Conmutados o trapezoidales (BLDC_Motors):
El campo del estator es aplicado en pasos
discretos
El rotor tiene dos imanes que cubren cada
uno aprox.180º del perímetro del rotor y producen una
densidad de flujo quasi-rectangular en el hierro.
El estator tiene un bobinado
trifásico, donde los conductores de cada fase están
distribuidos uniformemente en porciones de arcos de
60º.
El sistema de potencia conectara una fuente
controlada de corriente a los bobinados del estator, de manera
que en cada momento conectemos 2 fases del bobinado. Cada
imán del rotor interactúa con 2 arcos de 60º
por los que circule corriente.
Cuando los bordes del imán del rotor
alcanzan el límite entre las fases del estator, un
detector, tal como un sensor de efecto Hall montado en el
estator, detectará la inversión del campo
magnético del entrehierro y causa una apropiada secuencia
de conmutación de los transistores.
http://www.uv.es/emaset/iep00/descargas/motores-Sincronos-0809.pdf
http://es.m.wikipedia.org/wiki/Motor_de_imanes_permanentes
http://es.scribd.com/doc/50089575/11/EL-MOTOR-DE-IMAN-PERMANENTE
http://www.esacademic.com/dic.nsf/eswiki/827787
http://www.zonatecno.net/Electronica/Recursos/Motores-Paso-a-Paso-Conocimientos-Fundamentales.html
http://www.ecured.cu/index.php/Motor_im%C3%A1n_permanente
http://prezi.com/9mvmxqxxuxfz/motores-de-imanes-permanentes/
Autor:
Gerard Moisés
García