¿Por qué los motores sin escobillas no hacen "cortocircuito"?

Question

En la escuela siempre se aprende que nunca se debe hacer un cortocircuito en los terminales de una batería porque los cables se sobrecalientan por la gran corriente.

Si observas un motor sin escobillas, verás que no son más que bobinas de cable. Entonces, ¿por qué estos motores no "cortocircuitan" los cables de alimentación? ¿En qué se diferencia de cortocircuitar los terminales de una batería? ¿Cómo se regula la corriente cuando el motor está funcionando?

Answer 1

Esos cables forman bobinas, por lo que son largo . Cada trozo de cable tiene algo de resistencia, y todos esos trozos de cable de extremo a extremo dan como resultado una resistencia lo suficientemente importante como para no parecer un "cortocircuito".

Estos cables en cortocircuito a través de una fuente de tensión es exactamente de donde proviene la corriente de calado del motor. Es simplemente la tensión aplicada a las bobinas dividida por su resistencia.

Cuando el motor está en marcha, se produce otro efecto. El motor actúa en realidad como un generador, de modo que al girar en la dirección de avance se genera una tensión a través de las bobinas. Esta tensión se opone a la aplicada por la fuente de alimentación externa. La corriente que pasa por el motor es, por tanto, la tensión de alimentación menos esta EMF inverso producido por el motor actuando como generador, y ese resultado dividido por la resistencia de la bobina. Cuanto más rápido gire el motor, menor será la corriente, porque a la tensión de accionamiento se le resta una mayor FEM.

Este efecto de retroemisión también limita la velocidad máxima del motor. A cierta velocidad, el EMF generado internamente anula la tensión aplicada, y no queda nada para impulsar el motor. Por supuesto, no giraría a esa velocidad porque ya no hay nada que lo impulse, pero funciona a una velocidad un poco menor si no hay nada que cargue el motor.

Answer 2

Un "corto" es un baja resistencia Conexión de baja inductancia. Una bobina de motor es una conexión de resistencia moderada y alta inductancia. La inductancia reduce la velocidad a la que aumenta el flujo de corriente desde 0 (en el momento inicial de la conexión), y la resistencia limita la cantidad máxima de corriente que puede fluir. Por lo tanto, incluso si tienes una bobina de motor directamente a través de una batería, mientras la conexión no se mantenga durante mucho tiempo no hay oportunidad de que la cantidad de corriente que fluye a través de ella se descontrole.

Answer 3

Mencionas una máquina sin escobillas. Éstas requieren una forma de excitación de CA (inversor, controlador, etc.). Tomemos una máquina de corriente continua sin escobillas monofásica (el mismo argumento para una BLAC monofásica, o polifásica...)

Si usted tomara una batería y la conectara directamente a las fases de esta máquina sin escobillas, sucederían algunas cosas

1. instantáneamente el estator de las máquinas aparecería como un circuito abierto ya que esencialmente es un inductor del mundo real: R+L (para una inductancia de línea de 100uH podrías tener 0,1R)

2. La corriente se acumularía según V = L di/dt

3. Una vez que fluya la corriente, se generará un flujo en el entrehierro del rotor que, a su vez, impondrá un par de torsión en el rotor y éste girará (a menos que ya esté alineado) y esencialmente bloqueará el rotor.

4. El límite de corriente se basará en la resistencia serie equivalente de la fuente, más la resistencia de los devanados. El estator actúa como un buen disipador de calor, así que hay que tenerlo en cuenta.

   4a. Si la corriente de cortocircuito de estado estable es un valor que la máquina puede tolerar, entonces se sentará allí generando par en su eje

   4b. Sin embargo, si no lo es (lo más probable es que para cualquier cosa más de una pequeña batería ...) los devanados del estator se calentará y el aislamiento se romperá, vueltas en cortocircuito, propagación de las vueltas en cortocircuito, cortocircuito duro.

Si hubiera un inversor+controlador, dependiendo de la complejidad, podrían hacer un PWM en el estator a un nivel de corriente fijo para controlar el par de parada dentro de los límites del diseño de la máquina+inversores.

Simplemente, dependiendo de la batería, su capacidad de arranque y la capacidad de corriente de parada de la máquina, no la pondrías directamente en una máquina sin escobillas por exactamente las mismas razones.

Ahora bien, si se conectaran a una máquina PMDC (escobillas) el rotor comenzaría a girar y la corriente se limitaría debido a la conmutación y a la velocidad del rotor

Answer 4

Creo que está tratando de entender por qué las bobinas que se tocan no se cortocircuitan todas. Creo que la respuesta que está buscando es que el cable tiene una fina capa de resina antes de ser enrollado alrededor de las láminas del estator. Es esa capa de resina la que mantiene la corriente fluyendo "en línea" por el cable. Cuando un motor sin escobillas es empujado más allá de su capacidad de corriente, puede sobrecalentarse y quemar algo de resina. Cuando esto ocurre, los cables están libres para tocarse e intercambiar electrones, y el motor está muerto. Este recubrimiento es transparente, por lo que a menos que se mire de cerca o se rasque, no se puede ver realmente que está ahí.