¿Puedo utilizar una resistencia para frenar un motor de corriente continua?

Question

Tengo unos cuantos motores de corriente continua de 1,5 V y 9 V y los necesito para algunas aplicaciones. Estos motores funcionan a una determinada velocidad (rpm).

Pero necesito frenarlas. ¿Será buena idea conectar una resistencia en serie con el motor y la batería para reducir la velocidad del motor?

¿Hacerlo así creará algún efecto negativo en el motor? Sé que hay otros métodos que puedo emplear para reducir las revoluciones del motor, como usar engranajes o un circuito PWM, pero me interesa saber si usar la resistencia es una buena idea o no.

Answer 1

Utilizar engranajes es siempre lo mejor porque es el método que pone a disposición el mayor porcentaje a la capacidad de potencia del motor. Dado que la potencia es el par multiplicado por la velocidad, mantener la mayor parte de la capacidad de potencia del motor aumenta la capacidad de par mientras se reduce la velocidad.

La modulación de anchura de pulso o de amplitud de pulso es la segunda mejor opción. Eso puede preservar la mayor capacidad de par mientras se reduce la velocidad de funcionamiento y la capacidad de potencia. La mejor manera de mantener la capacidad de par es tener un bucle de control interno que regule el par mediante la regulación de la corriente. Un bucle de control externo regula la velocidad y proporciona la referencia de corriente. Como se utiliza un regulador de conmutación, se desperdicia menos potencia que la que se desperdiciaría con una técnica de control lineal o una resistencia en serie.

Ciertamente, se puede utilizar una resistencia en serie. Puede ser una resistencia variable (reóstato) o una o varias resistencias fijas. Con una resistencia en serie, la potencia desperdiciada es directamente proporcional al porcentaje de reducción de velocidad. Como no hay control de corriente, la adición de resistencia aumenta la variación de velocidad que resulta de cualquier cambio de carga. La variación de velocidad debida a la variación de la carga aumenta en proporción a la cantidad de reducción de velocidad. También hay una variación de velocidad causada por el cambio de resistencia debido a la variación de la temperatura de la resistencia.

Consideraciones adicionales

Si no sólo se requiere "desaceleración", sino también velocidad variable, es mejor seleccionar el engranaje para la velocidad máxima adecuada y luego utilizar el control electrónico para proporcionar la variación. Los motores de CC más grandes rara vez se utilizan para el funcionamiento a velocidad fija, pero puede ser necesario el control electrónico o la resistencia en serie sólo para el arranque de un motor de CC más grande para evitar una corriente de arranque excesiva.

Para los motores de CC muy pequeños, la resistencia en serie puede ser perfectamente adecuada en algunas situaciones, dependiendo de varios factores como la fuente de alimentación, el ciclo de trabajo, el análisis de costes, la reducción de la velocidad máxima, la estabilidad de la carga, etc.

Answer 2

La velocidad de un motor de corriente continua de imanes permanentes viene determinada principalmente por la tensión. El problema de utilizar una serie resistencia es que su caída de tensión es proporcional a la corriente.

Si el motor consume una corriente constante, la resistencia dejará caer una tensión constante y el motor funcionará a una velocidad fija (inferior). Sin embargo, el motor consumirá más corriente al arrancar y al aumentar la carga, lo que provocará una mayor caída de tensión y reducirá aún más la velocidad. Si el motor acciona algo cuya carga aumenta a medida que aumenta la velocidad (por ejemplo, una hélice), la velocidad acabará estabilizándose, pero si la carga es variable, la regulación de la velocidad será deficiente.

Si la resistencia se incrementa demasiado, el motor puede calarse con una carga pesada, o incluso no arrancar si la carga inicial es excesiva para él. Esto es bueno para algunas aplicaciones porque la resistencia limita el par y protege al motor de ser dañado por una corriente alta, pero si quieres mantener una velocidad relativamente constante bajo una carga variable entonces es malo.

Si quieres reducir las revoluciones sin comprometer la regulación de la velocidad, utiliza un regulador de tensión o un controlador PWM para reducir la tensión del motor. Si también quieres un par mayor, utiliza una caja de cambios (que aumenta el par en la misma proporción que reduce las rpm del eje). La mayoría de los pequeños motores de CC están diseñados para funcionar a altas rpm, por lo que para aplicaciones que necesitan bajas rpm una caja de cambios suele ser la mejor opción.

Answer 3

Puedes usar una resistencia, pero entiende que todo lo que estás haciendo es descargar la energía fuera de la resistencia para bajar el voltaje al motor.

Si quieres ir muy despacio, el método de la resistencia probablemente hará que el motor se cale mucho antes de alcanzar las RPM deseadas.

El uso de PWM le asegura obtener pulsos de par completo, lo que le permite conducir el motor a velocidades realmente lentas.

Answer 4

Simplificando un poco, la velocidad del motor es proporcional a la tensión aplicada, mientras que el par es proporcional a la corriente. Una resistencia en serie sólo limitará esa tensión de forma fiable cuando la corriente se mantenga constante, lo que significa que el motor funciona con una carga más o menos constante. Si este es tu caso, un control de velocidad reostático puede ser una solución viable (muchos coches de slot de juguete utilizan exactamente eso):

Si la carga varía significativamente, también lo hará la corriente. Como la caída de tensión en la resistencia es proporcional a la corriente, observará que la velocidad del motor disminuye gradualmente a medida que aumenta la carga. Este comportamiento no es perjudicial para el motor, pero puede no ser lo que usted desea.

Answer 5

Esto supone que sólo tienes un pequeño motor como el que es habitual en los juguetes o ventiladores a pilas, que funciona a bajo voltaje, y que sólo quieres frenar un poco. También se supone que realmente quieren una solución barata y alegre en lugar de un bucle de control, y están dispuestos a tolerar cierta ineficacia.

Se pueden utilizar uno o más diodos en serie para reducir la tensión que ve el motor y, al mismo tiempo, permitir que consuma más corriente bajo carga que una resistencia.

Esto puede ser demasiado para el motor de 1,5V (aunque puede ser posible con una cuidadosa elección del diodo teniendo en cuenta la caída de tensión hacia adelante en la corriente que va a utilizar), pero funciona bien en el rango de 3 a 12V, por ejemplo para frenar los ventiladores de PC para hacerlos más silenciosos.