Motores eléctricos sin escobillas de 24v

Los motores eléctricos sin escobillas de 24V son una opción popular para una variedad de aplicaciones, desde dispositivos de bajo consumo hasta equipos industriales. En esta información, exploraremos las ventajas, desventajas, aplicaciones y comparaciones con los motores con escobillas para ayudarte a tomar la mejor decisión para tu proyecto.

¿Por Qué Elegir un Motor Sin Escobillas de 24V?

Los motores sin escobillas de 24V ofrecen una serie de ventajas sobre los motores con escobillas, incluyendo:

• Mayor eficiencia energética : Los motores sin escobillas funcionan con mayor eficiencia que los motores con escobillas, lo que significa que consumen menos energía para producir la misma potencia.
• Mayor vida útil : Los motores sin escobillas no tienen escobillas que se desgasten, lo que les da una vida útil mucho más larga que los motores con escobillas.
• Menor ruido y vibración : Los motores sin escobillas son más silenciosos y producen menos vibraciones que los motores con escobillas.
• Mejor rendimiento a altas velocidades : Los motores sin escobillas pueden funcionar a velocidades más altas que los motores con escobillas sin sobrecalentarse.

¿Para Qué Se Utilizan los Motores de 24V?

Los motores de 24V tienen una amplia gama de aplicaciones, incluyendo:

• Automotriz : Los motores de 24V se utilizan en aplicaciones automotrices como asientos ajustables, espejos ajustables y limpiaparabrisas.
• Construcción e Inmobiliarias : Los motores de 24V se utilizan en puertas de seguridad, abridores de puertas automáticos, barreras de estacionamiento y puertas de ascensores.
• Electrónica : Los motores de 24V se utilizan en ventiladores internos de computadoras para evitar el sobrecalentamiento.
• Productos de Uso Personal : Los motores de 24V se utilizan en productos de uso personal como máquinas de copia/impresión, secadores de cabello, baños de pies y masajeadores de mano.

¿Son los Motores Sin Escobillas Mejores?

Los motores sin escobillas están ganando popularidad rápidamente debido a su superior eficiencia energética, vida útil y rendimiento. Sin embargo, los motores con escobillas todavía tienen su lugar en algunas aplicaciones.

Motores con Escobillas

En un motor con escobillas, el conmutador gira dentro de un anillo de imanes permanentes. Al aplicar electricidad a las bobinas de cobre enrolladas alrededor del rotor, se crea un campo magnético que reacciona con los imanes permanentes que lo rodean. Estos campos magnéticos intentan alinearse (un polo norte se siente atraído por un polo sur). Para que el conmutador siga girando, los polos electromagnéticos del rotor deben intercambiarse continuamente energizando y desenergizando diferentes secciones del cableado de cobre.

Las escobillas de carbón son las responsables de cambiar la polaridad. Estas escobillas entran en contacto con los dos (o más) electrodos rotatorios del conmutador, lo que cambia la polaridad magnética del electroimán a medida que gira. Los huecos en la placa del conmutador hacen que las bobinas se energicen y desenergicen en un orden específico, cambiando la polaridad y provocando la rotación.

Las escobillas suelen estar hechas de bloques de carbón. Estos bloques deben mantener contacto con el conmutador para permitir que las corrientes eléctricas fluyan a través de las bobinas. Las escobillas se desgastan lentamente debido a la fricción, ya que se presionan contra un conmutador giratorio.

Las escobillas de carbón se utilizan en motores eléctricos debido a su excelente conductividad eléctrica, bajas propiedades de fricción, características de autolubricación, buena conductividad térmica y rentabilidad. Las escobillas de carbón están hechas de grafito natural y polvos metálicos finos como cobre, plata, estaño y plomo, siendo el cobre el más destacado.

Sin embargo, incluso con la autolubricación, las escobillas eventualmente necesitarán ser reemplazadas. La mayoría de los diseños de motores con escobillas facilitan el reemplazo de las escobillas. Eventualmente, estas escobillas también desgastarán el conmutador al que se conectan, que está hecho de cobre blando para una mejor conductividad. Una vez que el conmutador esté completamente desgastado, el motor deberá ser reemplazado.

Motores Sin Escobillas

Un motor de CC sin escobillas, a veces llamado BLDC, se está convirtiendo rápidamente en el diseño de motor preferido para muchas aplicaciones. Ofrece superior eficiencia energética, vida útil y métricas operativas como aceleración y vibración reducida.

Un motor sin escobillas funciona de manera similar a un motor de CC con escobillas, pero tiene algunas diferencias clave. Todavía tiene bobinados (alambre de cobre) que se cargan con corrientes eléctricas para crear campos electromagnéticos, que empujan imanes permanentes para crear energía mecánica. La diferencia es que en lugar de que los bobinados estén montados en el conmutador y giren, los imanes permanentes y la carcasa exterior son las partes que giran.

Los bobinados se cargan, creando un campo electromagnético que empuja los imanes permanentes. Debido a que no hay interrupción en la entrada eléctrica a los bobinados (típicamente tres fases, o conjuntos de cables), los motores sin escobillas reducen la fricción, la generación de calor, el arco eléctrico, el ruido y las vibraciones.

Motores con Escobillas vs. Motores Sin Escobillas: Pros y Contras

Existen ventajas y desventajas tanto para los motores con escobillas como para los motores sin escobillas, aunque los motores sin escobillas tienen la ventaja en muchas propiedades.

Esta tabla resume los pros y los contras de los motores de CC con escobillas y sin escobillas, con más explicaciones a continuación:

Mantenimiento

Para los motores con escobillas, debido a que las escobillas rozan constantemente contra el conmutador, eventualmente se desgastan. Si el motor comienza a tartamudear o comienza y se detiene de manera errática, esto puede ser una indicación de escobillas desgastadas. Preste atención a los tartamudeos y otros signos de falla del motor. Las escobillas suelen ser fáciles de reemplazar.

Los motores sin escobillas también requerirán mantenimiento, especialmente en sus cojinetes, pero no requieren tanto mantenimiento como los motores con escobillas.

Vida útil operativa

Incluso con el mantenimiento y el reemplazo de las escobillas, los motores con escobillas no pueden funcionar tanto tiempo como los motores sin escobillas. Es simplemente una consecuencia inherente del diseño debido al desgaste mecánico en las escobillas y el conmutador. Las escobillas desgastan lentamente el cobre blando del conmutador y eventualmente llegarán al final de su vida útil.

Dependiendo del tipo de motor, diseño, requisitos de carga y más, los motores con escobillas tienen una vida útil operativa de entre 000 y 000 horas de funcionamiento. La vida útil de un motor sin escobillas, que varía aún más en función de muchos factores, puede oscilar entre 000 y 100.000 horas de funcionamiento.

Eficiencia energética

Los motores sin escobillas funcionan con mayor eficiencia que los motores con escobillas. Los motores con escobillas pueden funcionar con una eficiencia de alrededor del 75 al 80 por ciento. Los motores sin escobillas pueden alcanzar una eficiencia del 85 al 90 por ciento. Esta es una combinación de menos fricción y energía perdida por generación de calor.

Para tener una perspectiva, las herramientas eléctricas sin escobillas duran de un 30 a un 50 por ciento más con la misma carga de batería.

Tasas de velocidad y aceleración

Los motores con escobillas están limitados en su velocidad de rotación por las escobillas, el conmutador y la masa del rotor. Una vez que se alcanzan altas velocidades, el contacto de las escobillas y el conmutador se vuelve errático y el arco de las escobillas aumenta. La mayoría de los rotores en los motores con escobillas tienen un núcleo de hierro, lo que requiere mucha inercia de rotación. Esta inercia limitará sus tasas de aceleración y desaceleración. Se pueden utilizar imanes de tierras raras más potentes en el rotor para minimizar la inercia, pero esto aumentaría el coste.

Los motores sin escobillas no tienen las mismas limitaciones en sus tasas de velocidad y aceleración y proporcionan un rendimiento significativamente mejor.

Par

No existe una ventaja inherente del par del motor sin escobillas frente al par del motor con escobillas. Se reduce al hecho de que los motores con escobillas no tienen los controles finos de los motores sin escobillas y no pueden detectar cuándo las cargas en los motores aumentan el par, lo que requiere más potencia.

Los motores sin escobillas tienen controles más finos incorporados en el sistema por naturaleza y pueden detectar cuándo se ejercen cargas de par más altas en el motor, ajustando la potencia en consecuencia. Esto permite niveles de par mucho más altos en los motores sin escobillas.

Peso y tamaño

Los motores sin escobillas pueden albergar más potencia en áreas más compactas que los motores con escobillas. Esto es más evidente cuando se comparan herramientas eléctricas, pero tiene muchas aplicaciones, desde automóviles hasta bombas e incluso electrónica. Los motores sin escobillas también pueden pesar menos.

Niveles de ruido y vibración

Los motores con escobillas pueden ser relativamente ruidosos. A medida que las escobillas se mueven sobre el conmutador, forman un interruptor eléctrico. Estos interruptores se encienden y apagan repetidamente y rápidamente, lo que genera un arco en los contactos.

Este arco puede ser peligroso en entornos particulares. La electricidad del arco genera mucho ruido eléctrico e incluso calor. Los condensadores o los snubbers RC pueden mitigar este ruido, pero siempre habrá algo de ruido eléctrico.

A medida que se activan los interruptores, la corriente se mueve abruptamente de un bobinado a otro. El par generado varía ligeramente a medida que los bobinados se encienden y apagan. Un motor sin escobillas puede hacer una transición gradual de la corriente de un bobinado a otro, pero un motor con escobillas tiene lo que se conoce como un "rizo de par" a través de la máquina. Es un pulso mecánico de energía en el rotor, que causa vibración y ruido mecánico, especialmente a bajas velocidades.

Los motores sin escobillas no experimentan ninguno de estos problemas y funcionan de manera más silenciosa y con menos vibración.

Coste

Una ventaja significativa que los motores con escobillas tienen sobre los motores sin escobillas es el coste. Si bien los pasos para fabricar un motor sin escobillas son más sencillos, el coste de la electrónica adicional sigue siendo mucho más alto que el coste de los motores con escobillas. Por otro lado, los motores con escobillas han existido durante generaciones y tienen un proceso de fabricación maduro.

Si bien los motores sin escobillas se inventaron en 1962, aún no han logrado la misma finura de fabricación que los motores con escobillas. Dicho esto, los fabricantes están mejorando cada vez más en la producción de electrónica. Aún así, existen limitaciones; algunas empresas están mucho más adelantadas que otras. El coste del cobre ha aumentado, lo que afecta los costes de ambos tipos de motores de CC.

Finalmente, es más probable que los motores sin escobillas reciban materiales o actualizaciones más caros, como imanes de tierras raras más fuertes.

Aplicaciones de los Motores con Escobillas y Sin Escobillas

Los motores con escobillas todavía se utilizan ampliamente en hogares, automóviles, herramientas eléctricas y aplicaciones industriales. Entonces, si los motores sin escobillas son superiores, ¿cuándo se debe usar un motor con escobillas?

Los motores con escobillas se utilizan mucho en entornos industriales por su capacidad de cambiar su relación par-velocidad, lo que solo es posible con los motores con escobillas. El coste también juega un papel crucial en la elección de escobillas o sin escobillas. El motor con escobillas todavía puede brillar si necesita uno que solo se usará ocasionalmente o para tareas simples.

En el entorno automotriz, la mayoría de los motores funcionan siempre que el automóvil está en marcha. Las bombas, los ventiladores y más se han trasladado a motores sin escobillas para aumentar la eficiencia y la confiabilidad. Cambiar a sin escobillas aumenta el coste inicial, pero el menor mantenimiento y las tasas de falla a menudo hacen que el coste adicional valga la pena.

Al elegir entre un motor con escobillas o sin escobillas, es importante considerar con qué frecuencia se utilizará cada motor para su aplicación específica. Si el motor se utilizará menos que la vida útil del equipo, es mejor usar el motor con escobillas más asequible.

Motores Eléctricos y Suministros Industriales

Ya sea que necesite motores eléctricos con escobillas o sin escobillas, tenemos todo lo que necesita para comenzar y mantenerse en funcionamiento, desde el motor inicial hasta los componentes necesarios para mantenerlo. Vamos más allá de simplemente suministrar el motor; le ayudamos a elegir el motor adecuado para hacer el trabajo que necesita.

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