Definición: La unidad de frecuencia variable autocontrolada que emplea un motor PMAC (corriente alterna de imán permanente) sinusoidal se denomina unidad de motor de CC sin escobillas. El motor de CC sin escobillas tiene algunas ventajas, como que prácticamente no requiere mantenimiento y tiene una larga vida útil. También tienen baja frecuencia, baja inercia y fricción, y baja interferencia y ruido de radiofrecuencia. La única desventaja de la unidad es que tienen altos costos y bajo par de arranque.
La unidad de motor de CC sin escobillas se usa en tocadiscos, la unidad de cinta para grabadoras, la unidad de eje en discos duros para computadoras y las unidades de baja potencia en instrumentos periféricos de computadoras y sistemas de control. También tienen aplicaciones en la industria aeroespacial, biomédica y en la conducción de ventiladores de refrigeración, etc.
La sección transversal de un motor PMAC trapezoidal trifásico de dos polos se muestra en la siguiente figura. Este variador tiene un rotor de imanes permanentes con arco polar amplio. El estator del variador tiene un devanado tripolar desplazado 120º y cada devanado de fase se extiende 60º a cada lado.
El voltaje induce en tres fases se muestran en la siguiente figura. La razón para obtener la forma de onda trapezoidal es que cuando el rotor gira en sentido contrario a las agujas del reloj, entonces hasta 120º de rotación desde la posición, todo el conductor superior de la fase A se conectará con el polo sur y toda la parte inferior de la fase A se conectará. el polo Norte.
La tensión inducida en la fase A será la misma durante rotaciones de 120º y más allá de los 120º unos conductores en la parte superior enlazan el polo norte y otros el polo sur. De manera similar, el voltaje induce en los conductores inferiores. La tensión de onda induce en la fase A una inversión lineal en los próximos 60º de rotación. Del mismo modo, el voltaje induce en las fases B y C.
El controlador de motor de CC sin escobillas utiliza un inversor de fuente de voltaje y un motor PMAC trapezoidal que se muestra en la siguiente figura. Los devanados del estator están conectados en estrella. La forma de onda de voltaje de fase para un motor PMAC trapezoidal se muestra en la siguiente figura.
El devanado del estator es alimentado con un pulso de corriente, y cada uno de los pulsos tuvo una duración de 120º y se ubicaron en la región donde el voltaje inducido es constante y máximo. La polaridad del pulso de corriente es la misma que la del voltaje inducido. El flujo del entrehierro es constante y el voltaje inducido es proporcional a la velocidad del rotor.
Durante cada 60º internos la corriente entra por una fase y sale por otra, por lo que la potencia suministrada al motor en cada uno de esos intervalos se expresa como
El par desarrollado por el motor
La forma de onda del par está dada por la figura que se muestra a continuación. El par es proporcional a los flujos de corriente en los enlaces de alimentación de CC. La interrupción regenerativa del variador se obtiene invirtiendo la corriente de fase y, por lo tanto, la fuente de corriente Id también se invertirá. La energía fluye de la máquina al inversor y del inversor a la fuente de CC.
Cuando se invierte la velocidad del variador, se invierte la polaridad de los voltajes inducidos y el variador proporciona una operación de frenado regenerativo, y cuando se invierte la dirección de la corriente, se obtiene la operación de motorización. Las formas de onda actuales se muestran en la siguiente figura.
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Tipos de motores de CC sin escobillas
El controlador de motor de CC sin escobillas se clasifica principalmente en dos tipos, es decir, el controlador de motor de CC sin escobillas de bajo costo y el controlador de motor de CC sin escobillas monofásico. Sus tipos se explican a continuación en detalle.
Motor de CC sin escobillas de bajo costo
Esta unidad tiene solo tres transistores y tres convertidores de diodos que pueden suministrar solo corriente positiva o voltaje al motor trifásico. El voltaje inducido y la corriente suministrada al motor para la operación de motorización y frenado. Cuando se suministran pulsos de corriente positivos de 120º al motor, la acción de motorización se obtiene en sentido contrario a las agujas del reloj. Cuando estos pulsos se desplazan a 180º, entonces se obtiene la acción de frenado.
La corriente de la fase A está controlada por el tiristor Tr1 y el diodo D1. Cuando Tr1 está en la fuente, Vd está conectado a través del devanado A y la tasa de cambio de IA es positiva. Cuando Tr1 se apaga, la corriente iA circula libremente a través del diodo D1 y la tasa de cambio de iA es negativa. Así, durante el período de 0 a 120º, Tr1 puede encenderse y apagarse alternativamente. De modo que se hace que la corriente IA siga una corriente de referencia rectangular iA dentro de una banda de histéresis.
Motor de CC sin escobillas monofásico
El controlador de motor de CC sin escobillas monofásico se muestra en la siguiente figura. Consideremos que el motor se alimenta desde el convertidor monofásico de medio puente con una forma de onda de corriente rectangular como se muestra en la figura.
El par producido por el motor tiene una gran ondulación. Cuando el motor está funcionando a gran velocidad, la inercia del sistema de carga del motor filtrará el par ondulado que proporciona una velocidad uniforme.
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