Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
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¿Qué es un motor de CC de imán permanente (motor PMDC)?
En un motor de CC , una armadura gira dentro de un campo magnético . El principio de funcionamiento básico de un motor de CC se basa en el hecho de que cada vez que se coloca un conductor portador de corriente dentro de un campo magnético, ese conductor experimentará una fuerza mecánica .
Todos los tipos de motores de CC funcionan según este principio. Por lo tanto, para construir un motor de CC , es esencial establecer un campo magnético. El campo magnético se establece mediante el uso de un imán. Puede utilizar diferentes tipos de imanes: puede ser un electroimán o puede ser un imán permanente.
Un motor de CC de imán permanente ( motor PMDC ) es un tipo de motor de CC que utiliza un imán permanente para crear el campo magnético necesario para el funcionamiento de un motor de CC.
¿Alguna vez ha utilizado un juguete que funciona con pilas ? El motor que impulsa estos juguetes no es más que un motor de CC de imán permanente o un motor de PMDC . Estos tipos de motores son de construcción simple.
Se usan comúnmente como motor de arranque en automóviles, limpiaparabrisas, lavadoras, sopladores que se usan en calentadores y acondicionadores de aire, para subir y bajar ventanas, y se usan ampliamente en juguetes.
Como la intensidad del campo magnético de un imán permanente es fija, no puede controlarse externamente, el control de campo de este tipo de motor de CC no puede ser posible.
Por lo tanto, el motor de CC de imán permanente se usa cuando no hay necesidad de controlar la velocidad del motor (lo que generalmente se hace controlando el campo magnético). Los motores pequeños KW fraccionales y sub-fraccionales a menudo se construyen utilizando un imán permanente.
Construcción de motor de CC de imán permanente o motor de PMDC
Como se indica en el nombre del motor de CC de imán permanente, los polos de campo de este motor están hechos esencialmente de imán permanente.
Un motor PMDC consta principalmente de dos partes. Un estator y una armadura. Aquí el estator que es un cilindro de acero. Los imanes están montados en la periferia interior de este cilindro.
Los imanes permanentes están montados de tal manera que el polo N y el polo S de cada imán están orientados alternativamente hacia el inducido, como se muestra en la figura siguiente. Eso significa que si el polo N de un imán está orientado hacia la armadura, el polo S del siguiente imán se orienta hacia la armadura.
Además de sujetar el imán en su periferia interior, el estator cilíndrico de acero también sirve como camino de retorno de baja reluctancia para el flujo magnético .
Aunque la bobina de campo no se requiere en el motor de CC de imán permanente, a veces se encuentra que se usan junto con el imán permanente.
Esto se debe a que si los imanes permanentes pierden su fuerza, estas fuerzas magnéticas perdidas pueden compensarse mediante la excitación del campo a través de estas bobinas de campo. Generalmente, en estos imanes permanentes se utilizan materiales magnéticos duros de tierras raras.
El rotor de un motor PMDC es similar a otros motores de CC . El rotor o armadura de un motor de CC de imán permanente también consta de un núcleo, devanados y conmutador. El núcleo de la armadura está hecho de una serie de barnices aislados, laminado circular ranurado de láminas de acero.
Fijando estas láminas de acero circulares una a una, se forma un núcleo de armadura ranurado de forma cilíndrica. Las láminas de acero laminadas aisladas con barniz se utilizan para reducir la pérdida de corrientes parásitas en la armadura del motor de CC de imán permanente.
Estas ranuras en la periferia exterior del núcleo del inducido se utilizan para alojar conductores del inducido en ellas. Los conductores del inducido están conectados de manera adecuada, lo que da lugar al devanado del inducido .
Los terminales del extremo del devanado están conectados a los segmentos del conmutador colocados en el eje del motor. Al igual que otros motores de CC, las escobillas de carbón o grafito se colocan con presión de resorte en los segmentos del conmutador para suministrar corriente al inducido.
Principio de funcionamiento del motor CC de imán permanente o motor PMDC
Como dijimos anteriormente, el principio de funcionamiento del motor PMDC es similar al principio de funcionamiento general del motor de CC . Es decir, cuando un conductor portador entra dentro de un campo magnético, el conductor experimentará una fuerza mecánica y la dirección de esta fuerza se rige por la regla de la mano izquierda de Fleming .
Como en un motor de CC de imán permanente, la armadura se coloca dentro del campo magnético de un imán permanente; el inducido gira en la dirección de la fuerza generada.
Aquí, cada conductor de la armadura experimenta la fuerza mecánica F = BIL Newton donde, B es la intensidad del campo magnético en Tesla (weber / m2), I es la corriente en amperios que fluye a través de ese conductor y L es la longitud del conductor en metros viene bajo el campo magnético .
Cada conductor del inducido experimenta una fuerza y la acumulación de esas fuerzas produce un par de torsión, que tiende a hacer girar el inducido.
Circuito equivalente de motor de CC de imán permanente o motor de PMDC
Como en el motor PMDC, el campo es producido por un imán permanente, no hay necesidad de dibujar bobinas de campo en el circuito equivalente de un motor DC de imán permanente.
El voltaje de suministro al inducido tendrá una caída de resistencia del inducido y el resto del voltaje de suministro es contrarrestado por la fem trasera del motor. Por lo tanto, la ecuación de voltaje del motor está dada por,
Donde, I es la corriente del inducido y R es la resistencia del inducido del motor.
E b es la fem trasera y V es la tensión de alimentación.
Ventajas del motor de CC de imán permanente o el motor de PMDC
Las ventajas de un motor PMDC son:
- No es necesario ningún arreglo de excitación de campo.
- No se consume energía de entrada para la excitación, lo que mejora la eficiencia del motor de CC.
- No hay bobina de campo, por lo que se ahorra espacio para la bobina de campo, lo que reduce el tamaño total del motor.
- Más barato y económico para aplicaciones con clasificación de kW fraccionado.
Desventajas del motor de CC de imán permanente o el motor de PMDC
Las desventajas de un motor PMDC son:
- La reacción del inducido del motor de CC no se puede compensar, por lo que la fuerza magnética del campo puede debilitarse debido al efecto desmagnetizador de la reacción del inducido.
- Existe la posibilidad de que los polos se desmagneticen permanentemente (parcialmente) debido a una corriente de inducido excesiva durante las condiciones de arranque, inversión y sobrecarga del motor.
- El campo en el entrehierro es fijo y limitado, no se puede controlar externamente. Esto dificulta que este tipo de motor logre un control de velocidad eficiente del motor de CC en este tipo de motor es difícil.
Aplicaciones del motor de CC de imán permanente o motor de PMDC
El motor PMDC se usa ampliamente donde se requieren pequeños motores de CC y tampoco se requiere un control muy efectivo, como en arrancadores de automóviles, juguetes, limpiaparabrisas, lavadoras, sopladores de calor, acondicionadores de aire, unidades de disco de computadora y muchos más.
