Un motor de CC cuyos polos están hechos de imanes permanentes se conoce como Imán permanente CC (PMDC) Motor. Los imanes están magnetizados radialmente y están montados en la periferia interior del estator cilíndrico de acero. El estator del motor sirve como camino de retorno para el flujo magnético. El rotor tiene una armadura de CC, con segmentos de conmutador y escobillas.
La vista de la sección transversal del motor PMDC de 2 polos se muestra en la siguiente figura.
El motor de CC de imán permanente generalmente funciona con un suministro de CC de 6 V, 12 V o 24 voltios obtenido de las baterías o rectificadores. La interacción entre los conductores del rotor que transportan la corriente axial y el flujo magnético producido por el imán permanente da como resultado la generación del par.
El diagrama de circuito del PMDC se muestra a continuación.
En un motor de CC convencional, la FEM generada o contraria viene dada por la ecuación que se muestra a continuación.
El par electromagnético se da como
En el motor de CC de imán permanente, el valor del flujo ϕ es constante. Por lo tanto, la ecuación anterior (1) y (2) se convierte en
Teniendo en cuenta el diagrama de circuito anterior, se expresan las siguientes ecuaciones.
Poniendo el valor de E de la ecuación (3) en la ecuación (5) obtenemos
Donde k1 = k ϕ y se conoce como constante de velocidad-voltaje o constante de par. Su valor depende del número de polos de campo y conductores de armadura.
El control de velocidad del motor PMDC no se puede controlar mediante el método de control de flujo, ya que el flujo permanece constante en este tipo de motor. Tanto la velocidad como el par pueden controlarse mediante métodos de control de voltaje de armadura, control de reóstato de armadura y control de chopper. Estos motores se utilizan cuando se requiere una velocidad del motor por debajo de la velocidad base, ya que no pueden funcionar por encima de la velocidad base.
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Tipos de materiales de imán permanente
Hay tres tipos de materiales de imán permanente utilizados en el motor PMDC. La información detallada se proporciona a continuación.
Alnicos
Alnicos tiene una intensidad de magnetización coercitiva baja y una alta densidad de flujo residual. Por lo tanto, se usa donde se requiere baja corriente y alto voltaje.
Ferritas
Se utilizan en aplicaciones sensibles a los costos, como acondicionadores de aire, compresores y refrigeradores.
Tierras extrañas
Los imanes de tierras raras están hechos de samario cobalto, neodimio-hierro-boro. Tienen un alto flujo residual y una alta intensidad de magnetización coercitiva. Los imanes de tierras raras están exentos de problemas de desmagnetización debido a la reacción del inducido. Es un material caro.
El boro de hierro de neodimio es más barato en comparación con el cobalto de samario. Pero puede soportar temperaturas más altas. Los imanes de tierras raras se utilizan para aplicaciones sensibles al tamaño. Se utilizan en automóviles, servoaccionamientos industriales y grandes motores industriales.
Aplicaciones del motor de CC de imán permanente
Los motores PMDC se utilizan en diversas aplicaciones que van desde fracciones hasta varios caballos de fuerza. Están desarrollados hasta aproximadamente 200 kW para su uso en diversas industrias. Las siguientes aplicaciones se dan a continuación.
- Los motores PMDC se utilizan principalmente en automóviles para operar limpiaparabrisas y lavaparabrisas, para levantar las ventanas inferiores, para accionar ventiladores para calentadores y acondicionadores de aire, etc.
- También se utilizan en unidades de computadora.
- Este tipo de motores también se utilizan en la industria del juguete.
- Los motores PMDC se utilizan en cepillos de dientes eléctricos, aspiradoras portátiles, batidoras de alimentos.
- Se utiliza en una herramienta eléctrica portátil, como taladradoras, cortasetos, etc.
Ventajas del motor de CC de imán permanente
Las siguientes son las ventajas del motor PMDC.
- Son de menor tamaño.
- Para una clasificación más pequeña, el imán permanente reduce el costo de fabricación y, por lo tanto, el motor PMDC es más económico.
- Como estos motores no requieren devanados de campo, no tienen pérdidas de cobre en el circuito de campo. Esto aumenta su eficiencia.
Desventajas del motor de CC de imán permanente
Las desventajas del motor PMDC se dan a continuación.
- Los imanes permanentes no pueden producir una alta densidad de flujo como lo hace un campo de derivación suministrado externamente. Por lo tanto, un motor PMDC tiene un par inducido más bajo por amperios vueltas de corriente de armadura que un motor de derivación de la misma clasificación.
- Existe el riesgo de desmagnetización de los polos que puede ser causado por grandes corrientes de armadura. La desmagnetización también puede ocurrir debido a un calentamiento excesivo y también cuando el motor se sobrecarga durante un largo período de tiempo.
- El campo magnético del motor PMDC está presente en todo momento, incluso cuando el motor no está en uso.
- No se pueden agregar giros de amperios adicionales para reducir la reacción del inducido.
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