Motor de CC sin escobillas

Principios de Operación
Las diferencias entre un motor DC que tiene un sistema de conmutación mecánico y un motor BLDC se encuentran principalmente en:
- El concepto de producto
- La conmutación de las corrientes de fase.
Desde el punto de vista del usuario, los motores de CC sin escobillas siguen las mismas ecuaciones que las con pinceles: el par es proporcional a la corriente, la velocidad depende del voltaje y el par de carga.
La conmutación de motores sin escobillas
En la conmutación del motor de CC convencional, se realiza mecánicamente a través del sistema de conmutador y aleta. En un motor BLDC, la conmutación se realiza por medios electrónicos. En ese caso, se debe conocer la posición instantánea del rotor para determinar las fases que se energizarán.
La posición del rotor angular puede ser conocido por:
- Uso de un sensor de posición (sensor de hall, codificador óptico, resolución)
-Analizando electrónicamente el back-emf de un devanado no energizado. Esto se llama conmutación sin sensor.
Uso de sensores de pasillo
En general, el motor BLDC tiene devanados trifásicos. La forma más fácil es alimentar a dos de ellos a la vez, utilizando sensores de pasillo para conocer la posición del rotor. Una lógica simple permite la energización óptima de las fases en función de la posición del rotor, al igual que el conmutador y los pinceles están haciendo en el motor de CC convencional.
Uso de un codificador o resolución
La posición del rotor también puede ser conocida mediante el uso de un codificador o resolución. La conmutación puede hacerse de manera muy simple, similar al procedimiento con sensores de pasillo, o puede ser más complejo modulando las corrientes sinusoidales en las tres fases. Esto se llama control vectorial, y su ventaja es proporcionar una ondulación de torque de teóricamente cero, así como una alta resolución para un posicionamiento preciso.
Uso de análisis de back-EMF
Una tercera opción que requiere ningún sensor de posición es el uso de un circuito electrónico particular. El motor tiene solo tres cables de conexión, los devanados de tres fase están conectados en triángulo o estrella. En el último caso, las resistencias deben usarse para generar un voltaje de referencia cero. Con esta solución, el motor no incluye sensores ni componentes electrónicos y, por lo tanto, es altamente insensible a los entornos hostiles. Para aplicaciones como herramientas portátiles, donde el cable se mueve constantemente, el hecho de solo tres cables es otra ventaja.
El funcionamiento de un motor sin sensor es fácil de entender. En todos los motores, la relación de Back-EMF y Torque versus la posición del rotor es la misma. El cruce cero del voltaje inducido en el devanado no energizado corresponde a la posición de par máximo generado por las dos fases energizadas. Por lo tanto, este punto de cruce cero permite determinar el momento en que debe tener lugar la siguiente conmutación dependiendo de la velocidad del motor. Este intervalo de tiempo es, de hecho, equivalente al tiempo que toma el motor para moverse de la posición de la conmutación anterior a la posición de cruce cero de Back-EMF. Los circuitos electrónicos diseñados para esta función de conmutación permiten un fácil funcionamiento de los motores sin sensores.
Pequeño motor de CC sin escobillas
Como la información de Back-EMF es necesaria para conocer la posición del rotor, la conmutación sin sensor no funciona con el motor en el puesto. La única forma de comenzar es pilotarlo a baja velocidad como un paso a paso en el bucle abierto.
Recuerda:
- Para la conmutación, los sensores de posición son necesarios cuando funcionan en modo incremental
- La conmutación sin sensor se recomienda solo para aplicaciones que se ejecutan a velocidad y carga constantes.
Principio operativo de los motores BLDC:

Sigue las mismas ecuaciones que el motor de CC que utiliza la conmutación mecánica, excepto que los parámetros como las pérdidas y pérdidas de hierro en el circuito de accionamiento ya no son insignificantes en las aplicaciones donde la eficiencia es de primordial importancia.
Pérdidas de hierro
Dependen de la velocidad y, en la fórmula de par, pueden introducirse como fricción viscosa. La ecuación para el par motor útil se convierte en:

Pérdidas en la electrónica
La corriente y la votación requerida por el motor y el circuito de accionamiento para operar a la velocidad y el par deseado dependen también del circuito de accionamiento.
Como ejemplo, un puente del controlador en la técnica bipolar reducirá el voltaje disponible en las terminales del motor en aproximadamente 1,7 V, y la corriente total debe incluir el consumo de los circuitos.