Conceptos básicos del motor de CC con escobillas

 

A Motor de CC con escobillasEs un tipo de motor inventado en el siglo XIX que todavía se utiliza ampliamente en varios campos en la actualidad. Como uno de los primeros motores aplicados en la historia, tiene las características de estructura simple, bajo costo y fácil control.

 

El principio de funcionamiento del motor de CC con escobillas depende del ajuste del estator y el rotor. En el estator se montan imanes permanentes fijos o electroimanes para proporcionar un campo magnético constante. El rotor está equipado con un devanado de inducido y un conmutador, y la tapa del extremo está instalada con una escobilla o una escobilla de carbón. La escobilla y el conmutador trabajan juntos para cambiar la dirección del flujo de la corriente en el devanado del rotor, lo que hace que el rotor continúe girando y realice la conversión de energía eléctrica en energía mecánica.

 

Aunque con el avance de la tecnología de motores, nuevos motores comomotores de corriente continua sin escobillashan ocupado gradualmente una mayor participación de mercado, el motor de CC con escobillas sigue siendo competitivo en muchos campos con su diseño simple y bajo costo. Son especialmente adecuados para ocasiones en las que los requisitos de control no son elevados, como electrodomésticos, herramientas eléctricas y sistemas de arranque de automóviles. Estas ventajas garantizan la aplicación continua del motor de CC con escobillas en la industria moderna.

 

 

En el campo de los motores, el motor de CC con escobillas y el motor de CC sin escobillas son dos tipos comunes de motores. Se diferencian significativamente en términos de estructura, eficiencia, longevidad, control y costo.

 

1. En términos de estructura

La estructura del motor de CC con escobillas es más tradicional, el estator generalmente se instala con un imán permanente o electroimán, el rotor está equipado con un devanado de armadura y un conmutador, una escobilla o una escobilla de carbón se utiliza para hacer contacto con el conmutador para lograr la conmutación de corriente. Este diseño provoca problemas de desgaste de la escobilla y del conmutador, que requieren un mantenimiento regular.

 

Los motores de CC sin escobillas, por otro lado, tienen un diseño más avanzado sin escobillas ni conmutadores. Utiliza un controlador electrónico para lograr la función de conmutación, controlando la señal electrónica para cambiar la dirección de la corriente, haciendo así que el motor gire. Como no hay piezas de desgaste mecánico, los motores sin escobillas son más fiables y compactos.

 

2. En términos de eficiencia y longevidad

La eficiencia del motor de CC con escobillas es relativamente baja, la razón principal es que la fricción entre la escobilla y el conmutador producirá calor y pérdida de energía. Al mismo tiempo, el cepillo se desgastará gradualmente con el aumento del tiempo de uso, afectando el rendimiento del motor y acortando la vida útil.

 

Motor de CC sin escobillas debido a que no hay fricción entre las escobillas y el conmutador, la eficiencia es significativamente mayor y la pérdida de conversión de energía es pequeña. Junto con el diseño sin desgaste mecánico, la vida útil también es más larga, adecuada para ocasiones de funcionamiento continuo a largo plazo y la demanda de mantenimiento es baja.

 

3. Control y coste

El control del motor de CC con escobillas es relativamente simple, generalmente solo es necesario controlar la fuente de alimentación para lograr el ajuste de velocidad básico y la dirección de rotación, adecuado para la aplicación de requisitos de precisión de control no son altos. Debido a su diseño tradicional y bajo costo de fabricación, es la primera opción para muchos equipos de bajo costo.

 

Los motores de CC sin escobillas, aunque son más eficientes, son más complicados de controlar. Se basa en controladores electrónicos para ajustar la velocidad y la dirección de rotación del motor, lo que permite que los motores sin escobillas logren un control más preciso, especialmente cuando se necesita una regulación precisa de la velocidad y el control del par. Sin embargo, este sistema de control electrónico aumenta el costo, lo que hace que el costo total de los motores de CC sin escobillas sea mayor que el de los motores con escobillas.

 

 

Como tipo de motor clásico, el motor de CC con escobillas ha sido reemplazado gradualmente por un motor de CC sin escobillas con el progreso de la tecnología, pero sus ventajas únicas lo hacen aún competitivo en muchas aplicaciones.

 

1. Construcción sencilla

El motor DC con escobillas tiene una estructura de diseño muy simple. Consta de componentes básicos como estator, rotor, escobillas y conmutador. Dado que no existe un sistema de control electrónico complicado, esta estructura simple hace que el motor del cepillo sea fácil de fabricar, ensamblar y mantener, especialmente en ocasiones donde la complejidad del diseño del motor no es alta.

 

2. Bajo coste de fabricación

Debido a la estructura simple, se requieren relativamente pocos materiales y procesos para fabricar un motor de CC con escobillas, lo que hace que su costo de producción sea significativamente menor que el de otros tipos de motores, especialmente los motores sin escobillas. Esta característica lo hace ideal para muchos dispositivos sensibles al precio.

 

3. Tener un par de arranque alto

El motor de CC con escobillas tiene un gran par de arranque y puede proporcionar suficiente potencia a baja velocidad o incluso en reposo. Esto lo hace ideal para aplicaciones que requieren un par de arranque elevado, como herramientas eléctricas y algunos equipos industriales.

 

4. Amplia gama de ajuste de velocidad.

Simplemente ajustando el voltaje de entrada, el motor de CC con escobillas puede funcionar en un amplio rango de velocidades y puede ajustar la velocidad sin problemas. Esta amplia gama de capacidades de ajuste de velocidad lo convierte en un gran valor de aplicación en equipos donde se requiere flexibilidad de velocidad.

 

5. Facilidad de conmutación

Motor de CC con escobillas a través de la escobilla y el conmutador para lograr la conmutación, el principio de funcionamiento es simple, no necesita un sistema de control electrónico complejo cuando funciona. Esto lo hace muy eficaz en escenarios de aplicaciones que requieren una respuesta rápida y conmutación frecuente, y funciona especialmente bien en entornos que no requieren un control preciso.

 

6. Adecuado para giros bruscos y cambios de velocidad.

El motor de CC con escobillas tiene la capacidad de invertir la dirección y ajustar la velocidad rápidamente, lo que lo hace útil en aplicaciones que requieren un cambio rápido de estado operativo. Por ejemplo, en equipos de automatización, la necesidad de inversiones frecuentes del motor y cambios rápidos de velocidad se puede lograr mediante el simple control del motor con escobillas.

 

 

Aunque el motor CC con escobillas funciona bien en muchas aplicaciones, también tiene algunas desventajas que lo hacen inferior a otros tipos de motores en algunas ocasiones.

 

1. Desgaste de las escobillas y del conmutador

Una desventaja importante del motor de CC con escobillas es el desgaste de la escobilla y del conmutador. A medida que pasa el tiempo, el cepillo se desgastará gradualmente por la fricción, lo que reducirá el rendimiento del motor y posiblemente incluso fallará. Este desgaste puede afectar la eficiencia y el rendimiento del motor, aumentando la frecuencia de reparación y reemplazo.

 

2. Generar chispas eléctricas

Cuando la escobilla está en contacto con el conmutador, un motor de CC con escobillas producirá una chispa eléctrica debido a la conmutación de la fricción y la corriente. Esto no solo afecta la estabilidad del motor, sino que también puede causar fallas eléctricas, causando daños al circuito y otros componentes. Además, la generación de chispas puede provocar riesgos de seguridad en algunos entornos sensibles.

 

3. Interferencias electromagnéticas y ruido.

El motor de CC con escobillas producirá interferencias electromagnéticas y ruido debido al contacto entre las escobillas y el conmutador durante el funcionamiento. Esta interferencia puede afectar los componentes electrónicos circundantes, lo que resulta en distorsión de la señal o falla del equipo. Al mismo tiempo, el ruido del propio motor puede afectar a su idoneidad en determinadas aplicaciones donde los requisitos de ruido son estrictos.

 

4. Altos requisitos de mantenimiento

Debido a la naturaleza del desgaste de las escobillas y los conmutadores, el motor de CC con escobillas requiere un mantenimiento regular para reemplazar las escobillas desgastadas y limpiar los conmutadores. Este alto requerimiento de mantenimiento hace que el coste total de su larga operación aumente, especialmente en el caso de recursos limitados para el mantenimiento, lo que puede convertirse en un problema importante.

 

5. Vida útil corta

Un motor de CC con escobillas tiene una vida útil más corta que un motor de CC sin escobillas. El desgaste de las escobillas y del conmutador afectará directamente la vida útil del motor, especialmente en la aplicación de cargas elevadas y arranques y paradas frecuentes, la velocidad de desgaste se acelerará. Por lo tanto, si se necesita un funcionamiento prolongado, el motor del cepillo puede no ser la mejor opción.

 

 

El principio de funcionamiento de un motor de CC con escobillas se basa en la inducción electromagnética, que convierte la energía eléctrica en energía mecánica mediante la interacción del estator y el rotor.

 

1. El estator genera un campo magnético.

En el motor de CC con escobillas, los imanes permanentes o electroimanes generalmente se instalan en el estator. Cuando el motor recibe energía, el estator genera un campo magnético constante, que proporciona al rotor la dirección del movimiento y la base para la fuerza.

 

2. Pasar una corriente eléctrica a través del rotor.

El rotor es la parte giratoria del motor con devanados de inducido instalados en su interior. Cuando la corriente pasa a través de las escobillas hacia los devanados del rotor, se crea un campo electromagnético dentro de los devanados que interactúa con el campo magnético del estator. La dirección en la que la corriente fluye a través del devanado cambia constantemente mediante la interacción entre la escobilla y el conmutador, lo que garantiza que el rotor pueda seguir girando.

 

3. Interacción del campo magnético

La interacción entre el campo magnético del estator y el campo electromagnético del rotor hace que el rotor gire. En este proceso, la función del conmutador es cambiar la dirección de la corriente periódicamente para garantizar que la dirección de rotación del rotor siga siendo la misma y completar la conversión de energía eléctrica en energía mecánica, para realizar el trabajo del motor.

 

 

Motor CC con escobillas debido a su estructura simple, bajo costo de fabricación, características fáciles de controlar, ampliamente utilizado en todo tipo de equipos diarios y aplicaciones industriales, especialmente para ocasiones que no necesitan un control complejo. Las siguientes son algunas áreas de aplicación típicas (incluidas, entre otras):

 

Secador de pelo

Un motor de CC con escobillas en el secador de pelo hace que las aspas del ventilador giren y expulsen un fuerte flujo de aire. Dado que el secador de pelo no requiere un control muy preciso, la alta velocidad y el alto par del motor del cepillo son ideales para esta aplicación.

 

Taladro eléctrico

Las herramientas eléctricas, como los taladros eléctricos, deben proporcionar un alto par de torsión al arrancar, y el motor de CC con escobillas, con su gran par de arranque y su amplio rango de ajuste de velocidad, lo hacen ideal para que dichas herramientas garanticen que el trabajo de perforación y corte se realice sin problemas.

 

juguetes electricos

Los juguetes eléctricos, como los coches y robots con control remoto, suelen utilizar motores de CC con escobillas. Este tipo de motor tiene una estructura simple y es capaz de proporcionar suficiente potencia para los juguetes manteniendo bajos los costos de fabricación, lo que lo convierte en la primera opción para la industria del juguete.

 

cepillo de dientes electrico

Un pequeño motor de CC con escobillas en un cepillo de dientes eléctrico hace que el cabezal del cepillo gire o vibre para ayudar al usuario a limpiarse los dientes. Dado que los cepillos de dientes eléctricos requieren menos precisión del motor, las ventajas de costes de los motores con cepillo se reflejan en dichos productos.

 

Pequeños electrodomésticos

Los pequeños electrodomésticos como licuadoras, exprimidores y aspiradoras a menudo dependen de la potencia del motor de CC con escobillas. Presentan capacidades de trabajo eficientes y necesidades de mantenimiento simples en estas aplicaciones, lo que las convierte en una opción asequible.

 

 

Con años de experiencia en la industria desde su creación en 2011, VSD se compromete a brindar soluciones de motores confiables para una amplia variedad de aplicaciones. Ya sea para electrodomésticos, herramientas eléctricas o equipos industriales y automotrices, VSD siempre se adhiere a la filosofía de calidad primero, garantizando que cada motor pueda satisfacer las necesidades de los clientes. Como expertos en el campo de los motores CC con escobillas, innovamos constantemente para adaptarnos al rápido desarrollo de la industria moderna. Si busca encontrar la solución de motor más adecuada para su producto, VSD será su socio ideal.