Instituto Politcnico Nacional ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA
MECNICA Y ELCTRICA UNIDAD CULHUACANIngeniera En Comunicaciones y
Electrnica.
Mquinas Elctricas.
Control de un motor Brushless
Alumnos: * Gonzlez Moreno Antonio de Jess*Gutierrez Vega
Israel
Grupo: 5EM5.
Profesor: De la Barrera Alfredo
Fecha: 27| Febrero | 2015.
Indice
Objetivo General. 3Marco Terico 3Desarrollo y Resultados
Experimentales 7Conclusiones 10Bibliografa 10
Objetivo General: Generar un circuito de control para un motor
Brushless
Marco TericoMotor elctrico brushless: Funcionamiento y
caractersticas
Componentes del motor brushless:
Los motores brushless estn compuestos por una parte mvil que es
el rotor, que es donde se encuentran los imanes permanentes, y una
parte fija, denominada estator o carcasa, sobre la cual van
dispuestos los bobinados de hilo conductor. La imagen refleja una
seccin de uno de estos motores en donde puede verse la disposicin
de los bobinados y los imanes permanentes (que en este caso son de
neodimio).
Funcionamiento del motor brushless:
Como su propio nombre indica, brushless quiere decir "sin
escobillas". En este tipo de motor la corriente elctrica pasa
directamente por los bobinados del estator o carcasa, por lo tanto
aqu no son necesarias ni las escobillas ni el colector que se
utilizan en los brushed. Esta corriente elctrica genera un campo
electromagntico que interacciona con el campo magntico creado por
los imanes permanentes del rotor, haciendo que aparezca una fuerza
que hace girar al rotor y por lo tanto al eje del motor.
No tenemos ni escobillas, ni colector y tampoco tenemos delgas;
por lo que ahora el elemento que controlar que el rotor gire sea
cual sea su posicin ser el variador electrnico; que lo que hace
bsicamente es ver en qu posicin se encuentra el rotor en cada
momento, para hacer que la corriente que le llegue sea la adecuada
para provocar el movimiento de rotacin que le corresponde. El
variador es capaz de hacer esto, gracias a unos sensores en el
motor, o tambin mediante la respuesta obtenida o mejor dicho,
observacin de cmo se comporta la corriente del motor. Por este
motivo, los variadores empleados en este tipo de motores son algo
ms complicados que los utilizados en brushed, ya que deben analizar
la respuesta y los datos de funcionamiento del motor segn estn
teniendo lugar, es decir, en tiempo real.
Qu indica el factor "kV" en un motor Brushless:
Cuando hablamos de motores brushless, hay un parmetro importante
que debemos considerar, que es factor "kV". Normalmente aparece
junto al nmero de vueltas de bobinado del motor, y lo que nos
indica es el nmero de revoluciones por minuto a las que es capaz de
girar el motor por cada Voltio de electricidad que se le
aplica.
Es decir, que si tenemos por ejemplo un motor brushless de
3000kV, y le aplicamos a sus bornes 10 voltios, la velocidad ser de
30000rpm. En el mercado podemos encontrar un rango amplio para este
factor.
Pero como ocurre muchas veces, no todo son ventajas. A mayores
valores para el kV, mayores valores de velocidad, pero menores
valores de par y viceversa. Por lo tanto se trata de encontrar una
solucin de compromiso entre velocidad y par teniendo en cuenta las
caractersticas de nuestro modelo. Si tenemos un buggy aligerado,
optaremos por motores con valor kV ms elevado, cuya respuesta en
velocidad y aceleracin sean mayores; pero si tenemos modelos de
mayor peso, como puede ser el caso de los Short Course, quizs sera
mejor optar por un valor de kV algo inferior, que tenga una
velocidad y aceleracin satisfactoria pero que nos proporcione un
mayor valor para el par.
Un motor elctrico sin escobillas o motor brushless es un motor
elctrico que no emplea escobillas para realizar el cambio de
polaridad en el rotor.
Los motores elctricos solan tener un colector de delgas o un par
de anillos rozantes. Estos sistemas, que producen rozamiento,
disminuyen el rendimiento, desprenden calor y ruido, requieren
mucho mantenimiento y pueden producir partculas de carbn que
manchan el motor de un polvo que, adems, puede ser conductor.
Los primeros motores sin escobillas fueron los motores de
corriente alterna asncronos. Hoy en da, gracias a la electrnica, se
muestran muy ventajosos, ya que son ms baratos de fabricar, pesan
menos y requieren menos mantenimiento, pero su control era mucho ms
complejo. Esta complejidad prcticamente se ha eliminado con los
controles electrnicos.
El inversor debe convertir la corriente alterna en corriente
continua, y otra vez en alterna de otra frecuencia. Otras veces se
puede alimentar directamente con corriente continua, eliminado el
primer paso. Por este motivo, estos motores de corriente alterna se
pueden usar en aplicaciones de corriente continua, con un
rendimiento mucho mayor que un motor de corriente continua con
escobillas. Algunas aplicaciones seran los coches y aviones con
radiocontrol, que funcionan con pilas.
Otros motores sin escobillas, que slo funcionan con corriente
continua son los que se usan en pequeos aparatos elctricos de baja
potencia, como lectores de CD-ROM, ventiladores de ordenador,
casetes, etc. Su mecanismo se basa en sustituir la conmutacin
(cambio de polaridad) mecnica por otra electrnica sin contacto. En
este caso, la espira slo es impulsada cuando el polo es el
correcto, y cuando no lo es, el sistema electrnico corta el
suministro de corriente. Para detectar la posicin de la espira del
rotor se utiliza la deteccin de un campo magntico. Este sistema
electrnico, adems, puede informar de la velocidad de giro, o si est
parado, e incluso cortar la corriente si se detiene para que no se
queme. Tienen la desventaja de que no giran al revs al cambiarles
la polaridad (+ y -). Para hacer el cambio se deberan cruzar dos
conductores del sistema electrnico.
Un sistema algo parecido, para evitar este rozamiento en los
anillos, se usa en los alternadores. En este caso no se evita el
uso de anillos rozantes, sino que se evita usar uno ms robusto y
que frenara mucho el motor. Actualmente, los alternadores tienen el
campo magntico inductor en el rotor, que induce el campo magntico
al esttor, que a la vez es inducido. Como el campo magntico del
inductor necesita mucha menos corriente que la que se va generar en
el inducido, se necesitan unos anillos con un rozamiento menor.
Esta configuracin la usan desde pequeos alternadores de coche hasta
los generadores de centrales con potencias del orden de los mega
watts.
DesarrolloCircuito (Elaborado en Fritzing)
Circuito Integrado utilizado: L293D: Driver (Half H-Driver) para
control de varios motoresLas salidas corresponden como
sigue:Amarillo: Bobina 1Blanco: Bobina 2 Verde: Bobina 3Alimentacin
del Motor Brushless:Negro: GND ExternaRojo: Vcc = 12VCD
(Externa)
SourceCode (Arduino)
//Control de un Brushless mediante la implementacin de un PWN de
3 fases para generar el giro del motor
int espera = 10;int p1 = 2;int p2 = 3;int p3 = 4;char
inChar;
void setup() { pinMode(p1, OUTPUT); pinMode(p2, OUTPUT);
pinMode(p3, OUTPUT); Serial.begin(9600);}
void loop() {
if (Serial.available()){ inChar = (char)Serial.read(); if
(inChar == '-'){ espera -=1; } else{ espera +=1; }
Serial.println(espera); }
digitalWrite(p1, 1); digitalWrite(p2, 1); digitalWrite(p3, 0);
delay(espera); digitalWrite(p1, 1); digitalWrite(p2, 0);
digitalWrite(p3, 0); delay(espera); digitalWrite(p1, 1);
digitalWrite(p2, 0); digitalWrite(p3, 1); delay(espera);
digitalWrite(p1, 0); digitalWrite(p2, 0); digitalWrite(p3, 1);
delay(espera); digitalWrite(p1, 0); digitalWrite(p2, 1);
digitalWrite(p3, 1); delay(espera); digitalWrite(p1, 0);
digitalWrite(p2, 1); digitalWrite(p3, 0); delay(espera);}
Conclusiones
Gonzlez Moreno Antonio de Jess
Con un integrado L293D nos fue posible lograr controlar el
funcionamiento de un motor brushless, de igual manera que lo
hicimos con ayuda del arduino UNO en este caso, se puede concluir
en la manera e la que este puede ser un controlador bastante util
para diversas aplicaciones, como de control de ventiladores como en
este caso, motores de aeronaves UAV, lectores de CD y dems y de
facil mantenimiento puesto que la columna vertebral del
funcionamiento del motor se encuentra dentro del cdigo fuente del
arduino el cual es bastante fcil de programar.Gutierrez Vega
IsraelUtilizando las seales directas a las bobinas para levantar el
campo y el giro de nuestro motor no hay la necesidad de pasar por
las escobillas esto nos permite indicar en que momento es el giro y
su paro, con ayuda de arduino podemos hacer el microcontrolador y
separar las seales de cadad bobina.
Bibliografa
http://elabz.com/bldc-motor-with-arduino-circuit-and-software/
http://www.cochesrc.com/motor-electrico-brushless-funcionamiento-y-caracteristicas-a3607.html
pg. 1